种植密度和行距配置对高产夏玉米冠层特性及产量的影响

冯海娟 张善平 陈海宁

摘要 [目的]筛选夏玉米适宜的种植密度、行距配置。[方法]采用大田试验，设计不同的品种（登海661、郑单958和先玉335）、密度（67 500和90 000株/hm2）和行距配置（40 cm + 80 cm和60 cm + 60 cm）构建不同的冠层结构，研究密度和行距配置对不同玉米品种冠层结构、功能及产量的影响。[结果]不同品种对于密度和行距配置的调控响应不一致。登海661在90 000株/hm2、大小行种植，郑单958、先玉335均在90 000株/hm2、等行距种植时形成的冠层较合理，表现为产量、群体干物质积累量最高。[结论]该研究可为夏玉米的种植提供参考。

关键词 密度；行距配置；高产夏玉米；冠层特性；产量

中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）25-0051-04

Abstract [Objective] The objective was to screen suitable planting population and row spacing arrangements .[Method]With different canopy structure building by different varieties（Denghai 661，Zhengdan 958 and Xianyu 335）， plant population（67 500 plants per hectare and 90000 plants per hectare） and row spacing arrangements（40 cm + 80 cm and 60 cm + 60 cm）， we studied the effects of planting population and row spacing arrangements on canopy structure， function and grain yields of summer corn in field.[Result]The responds of different varieties to plant population and row spacing arrangements were not coincident.Under 90 000 plants per hectare condition， with widenarrow row spacing， the canopy structure of Denghai 661 was reasonable and the highest yield and dry matter appeared. But the best row spacing condition of Zhengdan 958 and Xianyu 335 were normal row spacing， and yield and dry matter accumulation were the highest.[Conclusion]The research can offer reference for planting summer maize.

Key words Plant population；Row spacing；Highyield summer maize；Canopy characteristics；Grain yield

2006—2010年全國共涌现出159块15 000 kg/hm2以上的高产田，其中45.3%的高产田为75 000～90 000穗/hm2，80.5%的高产田为67 500～97 500穗/hm2，≤67 500穗/hm2的高产田仅1块（占0.6%），说明合理密植是决定高产的关键之一[1]。在稳定单穗粒重或单穗粒重稍有减轻的条件下增加种植密度、合理密植是今后超高产栽培的发展趋势[2-3]。提高种植密度，增加光合势在后期的分配比例和花后净同化率，是获得玉米高产的重要途径[4]。但随种植密度增加，群体内光截获率加大，植株间相互遮荫，田间郁蔽，透光条件变差[5-7]；过高的群体密度，导致中下部叶层的光照条件变劣，叶片早衰，玉米生长发育后期群体光合能力迅速降低[8]。前人研究表明，行距配置对于建造良好的群体冠层结构具有重要意义[9-11]。合理的行距配置可以改善冠层内的光照、温度、湿度和CO2等微环境，调节群体的光合效率和作物产量[12]。尤其在高密度条件下，宽窄行种植可扩大光合面积，充分利用不同层次的光资源，改善通风能力，提高中下层叶片的光合性能，更好地协调玉米群体和个体的关系，使光能在玉米群体冠层内的分布更加合理，提高玉米群体的光能利用率[7，12-16]。因此，在高产条件下选用株型不同的3个品种，设置2个种植密度、2个行距配置。研究不同种植密度和行距配置对冠层特性和产量形成的影响，以期探明高产夏玉米最适的种植方式，为提高夏玉米单产、保障国家粮食安全提供理论和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点概况

试验于2012年在山东农业大学黄淮海区域玉米技术创新中心（36°18′ N，117°12′ E）进行，

试验田0～20 cm耕层土壤有机质含量10.41 g/kg，全氮0.75 g/kg，碱解氮57.39 mg/kg，速效磷37.05 mg/kg，速效钾127.12 mg/kg。

1.2 试验设计

试验大田种植，选用株型不同的3个玉米品种登海661（DH661）、郑单958（ZD958）和先玉335（XY335），设置2个种植密度67 500株/hm2（D1）和90 000株/hm2（D2），2种行距配置40 cm + 80 cm（R1）和60 cm + 60 cm（R2），采用裂区设计，密度为主区，行距为裂区，品种为裂裂区，共12个处理，重复4次，每小区面积90 m2（15 m×6 m）。2012年于6月14日播种，10月2日收获。其他管理措施同一般高产田。

1.3 测定项目及方法

干物质积累量：于小喇叭口期（V9）、开花期（VT）、乳熟期（R3）和完熟期（R6）测定。选择生长发育一致的植株5株，按照茎秆（叶鞘）、叶片、雄穗、籽粒、穗轴、苞叶等部分分开后，105 ℃杀青30 min后80 ℃烘干至恒重并称重。

群体内透光率：在开花期、蜡熟期选择晴朗无云天气，于10∶00—11∶00利用SunScan冠层分析仪分别测定顶部、穗位层和底层光强。透光率（%）=穗位层（底层）光强/冠层顶部光强×100。

叶片的夹角、方位角：参照G.A.Maddonni（2001）的方法在蜡熟期测定。叶片夹角分为穗位上叶夹角、穗位下叶夹角；方位角是以植株为圆心的同心圆分为16份，每份22°30′按逆时针编号为1～16，0～180°线一直处于玉米行内，在铅锤上系一细绳，测量每片叶叶脉最高点所在的分区，将落在1、8、9、16区内的定义为与种植行平行，其他为垂直于种植行。叶片垂直率（%）=垂直于行的叶片数/单株总叶片数×100。每处理选择连续的20株进行测量，求平均值。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007处理数据，并用DPS v10.0软件检验处理间的差异显著性（LSD法）。

2 结果与分析

2.1 产量及产量构成因素

由表1可知，随密度的增加，登海661、郑单958和先玉335在2种行距种植下的平均产量分别提高了14.59%、21.42%、9.39%。低密度下，大小行种植对3个品种产量的影响不显著；高密度下，登海661产量大小行种植显著高于等行距种植，提高了2.83%，而郑单958和先玉335则是等行距种植显著高于大小行种植，分别提高了3.81%、6.23%。不同种植方式对登海661和郑单958的千粒重影响不显著。2种行距种植下先玉335 的平均千粒重在增大密度后显著下降了2.95%，在低密度下大小行种植无显著差异，高密度下大小行种植则显著降低了2.00%。随密度增加，登海661、郑单958和先玉335在2种行距种植下的平均穗粒数分别显著下降了14.13%、6.17%、16.50%。低密度条件下大小行种植对登海661、先玉335穗粒数的影响不显著，郑单958下降了3.99%；高密度下大小行种植使登海661显著增加了3.18%，而郑单958、先玉335则分别使穗粒数下降了5.27%、3.61%。

2.2 干物质积累

由表2可知，随密度的增加，登海661、郑单958和先玉335完熟期2种行距种植下平均单株干物质积累量均显著下降，分别下降了26.65%、12.39%、26.20%。登海661完熟期单株干物质积累量在低密度下不同行距配置间差异不显著，高密度下大小行种植则显著提高了9.64%；群体干物质积累量在90 000株/hm2、40 cm+80 cm时干物质积累能力最强，显著高于等行距种植。郑单958的单株干物质积累量在低密度条件下大小行种植比等行距种植显著提高了5.47%，而在高密度条件下反而下降了5.96%；群体干物质积累在90 000株/hm2、60 cm+60 cm时最大。先玉335单株干物质积累量在高、低密度下均是等行距种植显著高于大小行种植，分别提高了17.62%、12.15%；群体干物质积累在高密度条件下大小行种植显著降低了群体干物质生产能力，在90 000株/hm2、60 cm+60 cm时群体干物质积累量最大。

2.3 透光率

由表3可知，随密度的增大，3个品种的底层、穗位层透光率均显著下降。不同品种透光率对大小行种植的响应不同。在低密度条件下，大小行种植时登海661和郑单958底层透光率无显著差异，先玉335在开花期显著降低了2.62%，在蜡熟期显著降低了3.3%；在高密度条件下的开花期，登海661大小行种植比等行距种植显著提高了2.78%，郑单958和先玉335则分别下降了0.98%、2.18%，而在蜡熟期，登海661和先玉335不同行距处理间无明显差异，郑单958的大小行种植则比等行距种植显著提高了1.28%。在开花期不同密度下，大小行种植使登海661穗位层透光率分别显著提高了2.31%、6.97%，而郑单958和先玉335则显著下降了10.31%、4.44%和2.83%、1.8%，而在蜡熟期不同密度下，大小行种植使登海661穗位层透光率显著提高了2.38%、2.25%，使郑单958在低密度下显著下降了12.95%，在高密度下无显著差异，使先玉335显著下降了4.72%、3.79%。两时期相比较，3个品种底层透光率、穗位层透光率在后期均显著提高，这说明，随着生育进程的发展，玉米植株自身具有一定的调节能力，能增大通风透光能力，有利于叶片光合作用的进行，从而获得高产。

2.4 冠层构成因素

由表4可知，3个品种在增大密度和大小行种植后，穗位上叶夹角、穗位下叶夹角均显著减小，使株型更加紧凑，有利于提高冠层整体的通风透光能力，有利于提高光能利用率，但是先玉335穗位上叶夹角对密度的调控不敏感。

大小行种植对于登海661葉片的垂直占有率影响不显著，郑单958则显著下降了8.62%，先玉335显著下降了3.98%；在高密度下登海661显著提高，这也是其比较耐密植的原因之一，郑单958、先玉335分别下降了6.83%、3.75%。3个品种受密度、行距影响大小的顺序依次是登海661、郑单958、先玉335。

大小行种植使登海661和先玉335的叶长、叶宽都有显著下降，分别下降了2.01%、2.79%和2.26%、1.82%，而郑单958相反，分别增加了2.87%、1.91%；增加密度后，3个品种表现趋势相同，均是叶长显著增加，叶宽显著减小。

3 结论与讨论

种植密度对冠层结构和功能的影响要大于其他栽培措施[17]。李登海[18]认为，紧凑型玉米在适当高的密度下，穗位上叶夹角较小（10°～15°）。吕丽华等[11]认为，在中低密度下，小株小穗型和中株中穗型品种穗位上叶夹角保持在13.6°～14.2°，大株大穗型品种保持在18.5°～19.3° 。该研究表明，增大密度和大小行种植均使穗位上叶夹角和穗位下叶夹角减小，下降的最大是郑单958高密度条件下，达到了30.75%，最小的是先玉335高密度条件下，仅为0.26%；增大密度和大小行种植均使郑单958和先玉335的叶片垂直占有率下降，而登海661相反，尤其是在高密度条件下，显著提高了22.69%，这也是其比较耐植的原因之一。增大密度，3个品种均使叶片更加的细长，而大小行种植对三者叶长、叶宽的影响不一致：登海661和先玉335显著下降，郑单958显著上升，说明大小行种植更有利于郑单958叶片的生长。

不同玉米群体在同一生育阶段的冠层结构不尽相同，其透光率不同，各生育期群体不同叶层的透光率均随密度的增加而减少；同一玉米群体在不同生育阶段的透光率也不相同[19]。吕丽华等[11]研究认为，冠层内透光率、叶夹角均随着密度的增加而降低，说明高密度易造成群体内光分布不合理。武志海等[16]和梁熠等[20]研究认为，采用适宜宽窄行种植的玉米较等行距种植的冠层特性具有明显优势，可扩大光合面积，增大叶面积指数，增加中部冠层的透光率，充分利用不同层次的光资源。研究表明，随密度的增大，3个品种的透光率均显著下降。不同品种对大小行种植的响应不同。在低密度条件下，大小行种植对登海661和郑单958底层透光率差异不显著，先玉335显著降低，在高密度下登海661显著提高，郑单958和先玉335则显著下降。2种密度下，大小行种植登海661穗位层透光率均显著提高，而郑单958和先玉335则显著下降。两时期比较，3个品种在蜡熟期无论是底层透光率还是穗位层透光率均高于开花期，说明随着生育进程的发展，玉米植株自身具有一定的调节能力，能增大通风透光能力，有利于叶片的光合作用，从而获得高产。

不同的品种、密度和行距配置构建了不同的冠层结构。合理的冠层结构有利于构建高产群体[5，21-22]。合理的冠层可以高效地利用光温资源，将其固定下来，形成干物质。干物质是籽粒产量的物质基础，产量和干物重呈密切的正相关[23]。研究表明，单株干物质积累量3个品种均是高密度显著低于低密度，这与前人研究一致。3个品种都是在群体干物质积累量达到最大时产量达到最大。登海661单株干物质积累量高密度下大小行种植显著提高了9.64%，群体干物质积累量在90 000株/hm2、40 cm+80 cm时干物质积累能力最强，其产量亦达到最大；郑单958单株干物质积累量、群体干物质积累量在低密度条件下大小行种植显著高于等行距种植，而在高密度条件下等行距种植时干物质积累量最大；先玉335单株干物质积累量、群体干物质积累量在不同密度下均是等行距种植显著高于大小行种植，在高密度等行距种植时干物质积累量最大，这与郑单958的反应一致。这说明，不同品种对大小行种植的响应不一致，对于紧凑型的登海661在高密度大小行种植时构成的冠层结构合理。对于半紧凑型的郑单958在高密度下等行距种植时构成的冠层较合理，干物质积累最高，在低密度下大小行种植要比等行距种植干物质积累量高。采用低密度等行距种植的方式对于肥力不高的农田具有重要意义，可以显著提高光能利用率。对于中下部叶片较为平展的先玉335，在不同的密度下，等行距种植所构建的冠层相对是最合理的。

不同株型的玉米品种对于种植密度和行距配置的响应不一致。对于其相互作用机理是怎样的，是对作物本身生理生化的影响大，还是对不同冠层的小气候条件的影响大，还是两者相互作用的结果，还需要进一步的研究。

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