栽培措施及其互作对北方春玉米产量及耐密性的调控作用

朴琳，任红，展茗，曹凑贵，齐华，赵明，李从锋



栽培措施及其互作对北方春玉米产量及耐密性的调控作用

朴琳1,2，任红3，展茗2，曹凑贵2，齐华3，赵明1,2，李从锋1

（1中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理生态重点实验室，北京100081；2华中农业大学植物科技学院，武汉430070；3沈阳农业大学农学院，沈阳110866）

【目的】探明不同栽培措施及其交互对北方春玉米产量和耐密性的调控效应及其对产量的贡献率。【方法】2013—2014年以密植高产玉米品种中单909为试验材料，设置45 000、60 000、75 000、90 000和105 000株/hm25个种植密度，栽培措施采用深松（S）、宽窄行种植（W）以及化控（C）处理，通过裂裂区设计形成不同的栽培模式。以产量为基础分别对不同措施组合进行通径分析、因子回归及交互效应比较分析，并结合气象数据对不同措施下的资源效率因子进行逐步回归分析。【结果】综合模式中化控处理（C）对产量具有显著的直接作用（贡献率27%—41%），这种作用在于仅靠化控处理即可增密1.17万株/hm2；宽窄行（W）对产量的调控作用在不同组合间存在明显差异，而深松（S）对产量的调控则以间接作用为主（贡献率24%—37%），但深松与宽窄行组合较常规（RU）产量增加11.28%。密植条件下多项措施互作产量增益显著高于双项措施和单项措施，相较于常规模式（RU），正常年份（2013年）多项、双项及单项措施的增幅分别为31.27%、15.57%和7.96%，少雨年份（2014）增幅分别为15.02%、11.32%和5.65%，其产量的增加主要是由于群体耐密性的提高以及光能利用效率（RUE）、积温效率（GUE）和氮肥偏生产力（PFPN）的同步调控，最终实现了综合措施下的玉米高产高效。【结论】多项措施互作模式（SWC）玉米的产量增益最大，较传统模式最佳密度增加6.27万株/hm2，实现产量增益11.91%，这主要归因于栽培措施及其互作对玉米群体耐密性的优化以及密植群体资源效率的调控作用。

春玉米；栽培措施；交互效应；产量；耐密性

0 引言

【研究意义】东北是中国最主要的玉米产区，年总产量占全国36%[1]。近年受气候变化和种植效益的影响，该区域玉米种植面积增加迅速，资源环境的压力不断增大[2]。目前国家提出到2020年“镰刀弯”玉米非优势种植面积将调减5 000万亩以上，这无疑给优势区域玉米生产提出了新的挑战，未来优势区的持续稳定增产和提质增效变得尤为重要。受季风气候影响，该地区农业干旱指数（）年际间波动剧烈并有上升趋势[3]；同时长时间的不合理耕作引起的土壤夯实、耕层变浅等问题也制约着玉米产量的进一步提升[4]。提高玉米产量主要依靠栽培技术的改进和品种改良[5-6]。其中栽培技术优化的贡献达30%—50%[7]，产量的增加得益于合理种植模式[8-9]下种植密度的提高，但目前利用单项栽培技术实现产量大幅提高变得日益艰难。当前，通过综合多项高产栽培措施形成优化栽培模式，提高玉米群体的耐密性，实现密植群体资源的高效利用已成为玉米稳产增效的主要途径[4, 10-11]。【前人研究进展】深松通过改善耕层土壤环境，促进深层根系生长，减少表层根系拥挤，缓解了密植群体单株根系对肥水资源的竞争，显著提高了千粒重，增加产量12%左右[12]；80 cm+40 cm宽窄行种植通过调控株行距配置，改善冠层的光分布，显著了提高粒数和粒重，较等行距种植可提高产量13%[13]；乙矮合剂（ethylene- chlormequat-potassium，EKC）处理有助于延缓密植夏玉米群体叶片的衰老，实现6%—8%的产量增益[14]。关键技术的集成与优化可进一步提升玉米籽粒产量与综合效率，其增产增效主要归因于花后叶片光捕获能力的提高[15]，以及群体光、温、水、肥等资源效率协同优化的结果[16]。随种植密度的增加，栽培措施与基因型的互作效益显著提高，这也是未来玉米高产高效栽培模式的关键[17]。【本研究切入点】关于密植、深松、宽窄行等单向措施或两项措施互作对玉米群体生长影响的研究已有较多报道，但多项栽培措施组配的综合栽培模式对产量的调控作用尚不明确，以及各栽培措施对春玉米群体产量和耐密性调控的交互效应及其对产量贡献率的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】明确密植、宽窄行、化控及深松等关键栽培措施及其互作对春玉米群体产量的调控作用，确定不同栽培模式调控下玉米群体的耐密性和资源利用效率，以期为春玉米密植高产稳产提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点概况

本试验于2013—2014年在辽宁省铁岭市铁岭县小南镇沈阳农业大学研究基地（42°49′N，124°16′E）进行，该试验站位于辽宁省北部，是东北春玉米区的主产区之一，属中温带大陆性季风气候。20年间生长季（5—10月）平均≥10℃积温达3 197℃，日均温21℃，平均降雨总量543 mm，其中，2013年降水745 mm，属于为正常年份；2014年降水497 mm，属于为少雨年份（图1）。供试土壤为棕壤，0—20 cm平均有机质含量19.66 g·kg-1、全氮含量1.12 g·kg-1、碱解氮含量132.8 mg·kg-1、速效磷含量33.26 mg·kg-1、速效钾含量161.5 mg·kg-1。

图1 铁岭试验站2013、2014年及1992—2012年生长季气象数据

1.2 试验设计

供试品种为耐密高产品种中单909，设置45 000、60 000、75 000、90 000和105 000株/hm25个密度。小区面积48.72 m2，3次重复。试验采用裂裂区设计，主区为耕作方式，裂区为种植方式，裂裂区为化控剂处理。主区耕作方式为：（1）条深松耕作（S），运用条深松整地一体机春季灭茬深松35 cm；（2）常规旋耕耕作（R），运用旋耕整地一体机春季灭茬旋耕20 cm。裂区种植方式为：（1）宽窄行种植（W），80 cm+40 cm宽窄行种植，人工精量点播；（2）等行距种植（U），等行距60 cm单株种植，人工精量点播。裂裂区化控处理：（1）化控剂处理（C），于拔节期（6片展开叶）人工均匀叶面喷施浓度为200 mg·kg-1的乙矮合剂金得乐（ethylene-chlormequat- potassium，ECK）225 kg·hm-2；（2）清水对照（CK），于拔节期（6片展开叶）人工均匀叶面喷施清水225 kg·hm-2。播种前一次性侧深施纯氮（N）315.75 kg·hm-2，磷肥（P2O5）147.38 kg·hm-2，钾肥（K2O）236.25 kg·hm-2（2013）和纯氮（N）275 kg·hm-2，磷肥（P2O5）140 kg·hm-2，钾肥（K2O）230 kg·hm-2（2014）。2013年5月10日和2014年4月26日播种，于3片展开叶时间定苗，2013和2014年分别于10月3日和10月4日收获，其他管理同当地生产田且无灌溉。

1.3 测定项目及方法

气象数据（5月1日至9月30日）：日降雨量（accumulated precipitation；mm）、日平均气温（mean air temperature；℃）及日照时数（accumulated sunshine hours；h）等气象数据下载自中国中央气象站数据库（http://www.cma.gov.cn）。光能辐射（the solar radiation；MJ·m-2）根据公式（1）计算[18-20]。

Q = Q0(a＋b×S/S0) （1）

式中，Q是总的太阳辐射，Q0是大气太阳辐射，S是实际日照时数，S0是可能日照时数，S/S0是日照时数比例，参数a和b分别取值0.248和0.752。

籽粒产量及产量构成：小区中央6行全部采收，测定小区总株数，总穗数，鲜重，各小区按平均10穗重选取10个果穗进行室内考种（3次重复），脱粒测定籽粒重和含水量。籽粒产量为含水量14%时的产量（GY）。

以作物产量（GY）为衡量指标，计算有效积温利用效率（growth degree days use efficiency，GUE；g·m-2·℃·d）、光辐射利用效率（solar radiation use efficiency，RUE；g·MJ-1）、降水利用效率（precipitation use efficiency，PUE；g·m-2·mm）和氮肥偏生产力（nitrogen partial factor productivity，PFPN；kg·kg-1）。

GUE= GY/GDD （2）

RUE= GY/Qa （3）

PUE= GY/P （4）

PFPN= GY/N （5）

式中，GDD是全生育期总积温，Qa是全生育期太阳辐射总量，P是全生育期降雨总量，N为施氮量。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2013 数据记录与整理，统计 分析软件SPSS17.0和SAS进行方差分析、相关分析、线性逐步回归分析，处理之间采用新复极差法（Duncan’s；＜0.05）进行比较分析，曲线专家（Curve expert1.3）方程拟合，软件Sigma Plot 12.0作图。

2 结果

2.1 栽培措施对产量及产量构成的调控效应

相比传统旋耕等行距种植（RU）籽粒产量，低密度（4.5万株/hm2）下栽培措施产量增益两年间存在显著差异，2013年（正常年份）除旋耕宽窄行种植（RW）、深松等行距种植化控（SUC）和深松宽窄行种植化控处理（SWC）差异不显著外，深松等行距种植（SU）、旋耕等行距种植化控（RUC）、深松宽窄行种植（SW）、以及旋耕宽窄行化控（RWC）处理群体籽粒产量均显著低于RU处理。而2014年（少雨年份）除SW处理产量低于RU处理外，其他处理下产量均高于RU，但只有SU和SWC处理产量提高达到显著水平（表1）。

随着种植密度提升，产量增益呈增加的趋势，表现为多项措施互作效益高于单项措施增产效益；RU处理9万株/hm2种植密度产量最高；少雨年份，深松耕作处理表现出更大的产量增益；当种植密度为10.5万株/hm2，栽培技术组合的产量增益均可达到10%以上，其中SWC处理在10.5万株/hm2时平均产量增益达23.14%（表1）。

2.2 栽培措施对产量调控的互作方差分析

产量及产量构成的方差交互分析，除少雨年份（2014年）的深松与化控和密度（S×C×D）对产量调控的交互效应没有达到显著水平外，其他栽培措施及栽培措施组合与种植密度间均存在着广泛的互作效应，产量增益来自于栽培技术与密度互作下穗粒数、粒重不同程度的增加。栽培措施及措施间的互作对产量的调控主要通过调控穗粒数实现，但正常年份（2013年）C、S×C和少雨年份（2014年）的S×D、S×W×D和S×W×C×D则主要体现在对百粒重的显著调控效应上（表2）。

2.3 栽培技术对产量调控的通径和因子分析

措施组合旋耕宽窄行种植化控处理（RWC）中，两年化控（C）均表现为极显著的正作用（＜0.01），宽窄行（W）则表现为负的直接作用，同时密度（D）和宽窄行（W）通过化控（C）有较大的正的间接作用，正常年份（2013年）间接通径系数分别为1.02和1.35，少雨年份（2014年）则分别为0.49和0.55。产量增益主要来自化控的直接作用及宽窄行与化控的间接互作效应。

表1 不同栽培措施下春玉米产量及产量构成

RU，旋耕等行距（传统栽培）；RUC，旋耕等行距化控；RW，旋耕宽窄行种植；SU，深松等行距种植；RWC，旋耕宽窄行化控；SUC，深松等行距化控；SW，深松宽窄行种植；SWC，深松宽窄行化控。小写字母表示处理间均值差异显著（＜0.05）。下同

RU, rotary uniform rows planting (traditional cultivation); RUC, rotary uniform rows planting and chemical regulator; RW, rotary wide-narrow rows planting; SU, subsoiling uniform rows planting; RWC, rotary wide-narrow rows planting and chemical regulator; SUC, subsoiling uniform rows planting and chemical regulator; SW, subsoiling wide-narrow rows planting; SWC, subsoiling wide-narrow rows planting and chemical regulator. Different lowercase letters are significant differences at the 0.05 level, respectively. The same as below

表2 不同栽培措施对产量调控的互作效应

D，增密；C，化控；W，宽窄行；S，深松。ns，表示差异不显著；*，表示在0.05水平差异显著；**，表示在0.01水平差异显著。下同

D, density; C, chemical regulator; W, wide-narrow rows planting; S, subsoiling. ns, not significant; *, significant at the 0.05 level; **, significant at the 0.01 level. The same as below

措施组合深松宽窄行种植处理（SW）中，密度（D）正常年份（2013年）表现为显著的负直接作用，少雨年份（2014年）则为正的直接作用，宽窄行（W）对产量表现为正的直接作用；但正常年份（2013年）密度（D）和宽窄行（W）通过深松（S）表现出相对较大的间接作用（通径系数分别为1.07和1.18），少雨年份（2014年）宽窄行（W）通过密度（D）和密度（D）通过宽窄行（W）对产量表现出较大的间接作用（通径系数分别为0.52和0.42）。产量增益正常年份（2013年）主要来自宽窄行（W）和密度（D）与深松间（S）的交互作用；少雨年份（2014年）则主要来自密度（D）与宽窄行（W）的间接交互作用。

措施组合深松等行距化控处理（SUC）中，正常年份（2013年）的化控（C），少雨年份（2014年）的密度（D）对产量表现出显著的正直接作用（＜0.05），深松（S）正常年份（2013年）对产量起到负的直接作用，少雨年份（2014年）则表现为正的直接作用。但密度（D）和深松（S）通过化控（C）对产量有较大的正向的间接作用，正常年份（2013年）间接通径系数分别为1.00和1.35，少雨年份（2014年）则分别为0.33和0.30，同时化控（C）通过密度（D）对产量也表现出较大的间接作用（间接通径系数为0.40）。产量增益正常年份（2013年）主要来自深松（S）与化控（C）间的交互作用和化控（C）的直接作用；少雨年份（2014年）则主要来自化控（C）的直接作用及密度（D）与化控（C）的间接互作效应。

措施组合深松宽窄行种植化控处理（SWC）中，化控（C）两年均对产量都表现出极显著的正作用（＜0.01），宽窄行（W）则表现出负的直接作用。但深松（S）、密度（D）和宽窄行（W）通过化控（C）对产量有较大的正的间接作用，正常年份（2013年）间接通径系数分别为1.63、2.15和2.18，少雨年份（2014年）则分别为0.76、0.84和0.69；然而正常年份（2013年）密度（D）、宽窄行（W）和化控（C）通过深松（S）则表现出较大的负间接作用。产量增益正常年份（2013年）主要来自深松（S）、密度（D）和宽窄行（W）与化控（C）间的交互作用以及化控（C）的直接作用；少雨年份（2014年）主要来自于化控（C）的直接作用及密度（D）和宽窄行（W）与化控（C）的间接互作效应（表3）。

1) 如图6所示，在加载前期，3条骨架曲线基本吻合，说明此时构件处于弹性阶段，改变轴压比对骨架曲线弹性阶段无明显影响.随着变形的增大，3条骨架曲线开始分离，轴压比越大的构件承受的扭矩越大，说轴压比对钢骨混凝土构件弹塑性阶段的承载力影响较大.随着荷载的继续增加，轴压比越大的构件骨架曲线达到最大值之后下降段越陡，轴压比越小，下降段越平缓，说明轴压比越大的构件刚度退化得越快，其塑性变形能力降低得也就越明显.

2.4 栽培措施对春玉米群体耐密性的调控

通过产量对种植密度回归计算其理论最适密度，正常年份（2013年）旋耕等行距（传统栽培；RU）种植密度为7.46万株/hm2。相较于RU处理，多措施互作处理（SWC），理论最适密度最高（14.41万株/hm2），可增密6.95万株/hm2；双项措施互作（SW、WC和SUC）理论最适密度分别为12.12、9.03和8.27万株/hm2，相对RU增密4.66、1.57和0.81万株/hm2，高于单措施处理；单措施处理RUC、RW和SU，理论最适种植密度分别为8.11、7.83和7.80万株/hm2，相对RU增密0.65、0.37和0.34万株/hm2。而少雨年份（2014年）RU处理最适密度为8.75万株/hm2，处理间差异与正常年份（2013年）一致，但增幅略有降低，单项措施（除SU处理外）相较RU可增密0.18—1.7万株/hm2，双项措施互作增密0.06—1.9万株/hm2。多措施互作相比RU处理仍然增密最多，达到5.59万株/hm2（图2）。

2.5 综合栽培措施对春玉米群体籽粒产量的调控

不同年份条件下栽培措施的调节效应有差异，正常年份（2013年）低密度下栽培措施对群体产量存在负的调控效应，单项措施、双项措施和多项措施较对照减产2.96%—5.21%；而高密度下调控效应显著提高，多项措施高于双项措施和单项措施，分别较对照（RU处理）平均增产31.27%、15.57%和7.96%；少雨年份（2014年）低密度下栽培措施对群体产量的调控效应为正，较对照增产0.54%—3.84%，高密度下，措施互作的调控效应的趋势与正常年份相同，但低于正常年份，分别为15.02%、11.32%和5.65%（图3）。密植群体中多项栽培措施的互作存在着显著的优势，从而体现了密植高产下关键栽培调控措施的重要性。

A和I，传统栽培（旋耕等行距；RU）；B和J，旋耕等行距化控（RUC）；C和K，旋耕宽窄行种植（RW）；D和L，深松等行距种植（SU）；E和M，旋耕宽窄行化控（RWC）；F和N，深松等行距化控（SUC）；G和O，深松宽窄行种植（SW）；H和P，深松宽窄行化控（SWC）。A—H为2013年处理，I—P为2014年处理

表3 综合栽培措施组合内栽培措施的通径与因子分析

A和C为低密度（4.5万株/hm2）；B和D为高密度（10.5万株/hm2）。A和B为2013年产量；C和D为2014年产量

2.6 栽培措施调控下玉米密植群体的资源利用

探讨不同栽培措施及措施互作对玉米群体不同资源利用效率的调控效应，相关分析结果表明，除处理密度（D）、宽窄行种植（W）、深松宽窄行种植（SW）和深松宽窄行种植化控（SWC）处理的产量与降水利用效率（PUE）相关性不显著外，其他各处理产量均与资源利用效率有显著的相关性，且除光辐射量利用率（RUE）与PUE，密度（D）和宽窄行（W）处理RUE与氮肥偏生产率（PFPN）间无显著的相关性外，各资源利用率间也存在着显著相关性；资源利用效率对产量的逐步回归结果表明，除宽窄行（W）和深松化控（SC）处理外，各栽培措施及措施互作组合均通过RUE及其分别与有效积温利用率（GUE）和PFPN的协作调控产量；其中处理密度（D）、化控（C）和深松宽窄行种植（SW）主要通过调控RUE和PFPN调控产量；处理深松（S）、宽窄行种植化控（WC）和深松宽窄行种植化控（SWC）通过改变RUE和GUE调控产量；处理宽窄行（W）和深松化控（SC）则分别通过RUE和PUE，GUE和PFPN调控产量（表4）。

表4 不同栽培措施下群体主要资源利用效率因子分析

PUE：降水利用率；RUE：光辐射量利用率；GUE：有效积温利用率；PFPN：氮肥偏生产率；D，增密；C，化控；W，宽窄行；S，深松；WC，宽窄行+化控；SC，深松+化控；SW，深松+宽窄行；SWC，深松+宽窄行+化控

PUE: Precipitation use efficiency; RUE: Solar radiation use efficiency; GUE: Growth degree days use efficiency; PFPN: Nitrogen partial factor productivity; D, density; C, chemical regulator; W, wide-narrow rows planting; S, subsoiling; WC, wide-narrow rows planting and chemical regulator; SC, subsoiling and chemical regulator; SW, subsoiling and wide-narrow rows; SWC, subsoiling and wide-narrow rows and chemical regulator

3 讨论

玉米通过增加的植株数量补偿下降的单株产量，最终实现群体产量的提升，在很多研究中已经得到共识[5, 21-22]。采用适宜的栽培措施改良群体结构，提高群体的容纳量和抗逆性已成为目前玉米高产高效的主要途径[23-24]；同时研究认为优化栽培产量潜力的体现与环境条件的适应存有密切关系，构建高产群体应弱化群体内竞争，提高群体环境的适应性[25]。东北地区降雨量年际间波动较大，且受大陆性季风气候影响，阶段性干旱、涝害和风险生育后期发生机率高于生育前期[26]。本研究表明，栽培措施及其与密度之间存在着普遍而显著的交互效应，同时对产量构成因素也存在着交互的调控效应，其主要通过调控穗粒数实现（表2）。低密度正常年份（2013年）栽培措施对产量并不存在正向的调控效应，而少雨年份（2014年）栽培措施及措施组合均表现出产量增益（表1），表明宽窄行、化控以及深松均为抗逆境缓解措施，随着密度胁迫加重，栽培措施及其互作的产量增益显著增加，且多项措施组合正常年份产量增益一直大于双项和单项措施，而少雨年份中等密度下产量增益与单项措施和双项措施差异不显著，但种植密度10.5万株/hm2均达到最大值（表1，图3）。

玉米密植群体内单株间的相互竞争不可避免的被强化[27]，植株倾向于更高的株高、更细的茎秆以争夺更多的光能辐射，这往往导致能量与营养的分散，从而限制产量的提高[28]，群体产量的提高与资源的高效利用密不可分[16]。宽窄行作为经典的冠层优化栽培技术[29]，通过增加行间距优化玉米群体冠层结构，提高群体的通风、透光性，中下层叶片的光合性能[30-32]提升密植群体的光能利用效率[33]；化控为经典的强化抗逆的栽培技术[34]，主要通过缩短茎秆节间长度，降低株高，同时提高植株对氮素的利用效率，产量提高显著[35]。本研究在措施互作对产量调控的基础上，进一步分析了不同组合内各措施的交互效应及其贡献率，化控在栽培组合中主要表现为显著的直接作用（贡献率27%—41%），宽窄行在组合SW中表现为显著的正向直接作用，而在组合RWC和SWC中其直接作用系数为负，说明该技术与其他措施组配的时候存在较大选择性。同时由于常年的不合理耕作，目前东北春玉米区平均耕层仅为15.1 cm，夯实土壤严重限制了根系对深层土壤水分养分的吸收[36]。深松为经典的耕层优化栽培技术[37]，可有效打破犁底层显著提高土壤耕层厚度[38]，促进玉米地下部生长发育，提高肥料的利用效率和水分利用效率[39-41]，间接作用于籽粒产量[42]。本研究证实，深松在不同栽培模式中主要以间接作用为主（贡献率24%—37%），通过化控对产量的间接作用系数较大，这可能还是由于深松主要改变土壤耕层结构，通过改善根系的生长，间接作用于冠层及产量（表3）。

作为东北春玉米雨养农业区，玉米密植的过程中一定要辅以必要的栽培技术措施，因此建议改传统的旋耕为深松耕，提高土壤对自然降水的蓄含能力，同时叶面喷施化学调控剂，提高群体抗逆性保证稳产，如果技术条件允许以宽窄行模式种植，其种植密度和产量大幅度增加，可以有效保证春玉米密植群体的稳产性。

4 结论

无论正常降雨年份还是少雨年份综合栽培模式中化控处理（C）对产量的直接通径系数均达到显著水平，宽窄行（W）对产量的直接通径系数组合间存在着正负的明显差异，而深松（S）对产量的调控则以间接作用为主（间接通径系数较大）；密植条件下多项措施互作产量增益显著高于双项措施和单项措施，其产量的增加主要是由于群体耐密性的提高。多项措施互作模式深松宽窄行种植化控处理（SWC）产量增益最大，较传统模式最高产量，仍可提高密度6.27万株/hm2，实现产量增益11.91%，其产量增益主要是由于综合栽培措施对春玉米耐密性的优化及密植群体资源效率的提升。

[1] National Bureau of Statistics in China. Statistical yearbook of China. 2014[2016-12-07]. http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/.

[2] 赵锦, 杨晓光, 刘志娟, 吕硕, 王静, 陈阜. 全球气候变暖对中国种植制度的可能影响Ⅹ. 气候变化对东北三省春玉米气候适宜性的影响. 中国农业科学，2014(16): 3143-3156.

ZHAO J, YANG X G, LIU Z J, LÜ S, WANG J, CHEN F. The possible

effects of global warming on cropping systems in China Ⅹ. The possible impacts of climate change on climatic suitability of spring maize in the three provinces of Northeast China., 2014(16): 3143-3156. (in Chinese)

[3] 董朝阳, 杨晓光, 杨婕, 解文娟, 叶清, 赵锦, 李克南. 中国北方地区春玉米干旱的时间演变特征和空间分布规律. 中国农业科学, 2013, 46(20): 4234-4245.

Dong C Y, Yang X G, Yang J, Xie W J, Ye Q, Zhao J, Li K N. The temporal variation characteristics and spatial distribution laws of drought of spring maize in Northern China., 2013, 46(20): 4234-4245. (in Chinese)

[4] 王崇桃, 李少昆. 玉米生产限制因素评估与技术优先序. 中国农业科学, 2010, 43(6): 1136-1146.

Wang C T, LI S K. Assessment of limiting factors and techniques prioritization for maize production in China., 2010, 43(6): 1136-1146. (in Chinese)

[5] 杨锦忠, 陈明利, 张洪生. 中国1950s到2000s玉米产量-密度关系的Meta分析. 中国农业科学, 2013, 46(17): 3562-3570.

Yang J Z, Chen M L, Zhang H S. Meta-analysis of the relationship between maize crop yield and plant density from 1950s to 2000s in China., 2013, 46(17): 3562-3570. (in Chinese)

[6] 陈立军, 唐启源. 玉米高产群体质量指标及其影响因素. 作物研究, 2008, 22(5): 428-434.

Chen L J, Tang Q Y. Population quality indices and effect factors of high yield maize., 2008, 22(5): 428-434. (in Chinese)

[7] Duvick D N. The contribution of breeding to yield advances in maize (L)., 2005, 86(5): 83-145.

[8] Tollenaar M, Lee E A. Yield potential, yield stability and stress tolerance in maize., 2002, 75(2/3): 161-169.

[9] Tollenaar M, Deen W, Echarte L, Liu W D. Effect of crowding stress on dry matter accumulation and harvest index in maize., 2006, 98(4): 930-937.

[10] 靳立斌, 张吉旺, 李波, 崔海岩, 董树亭, 刘鹏, 赵斌. 高产高效夏玉米的冠层结构及其光合特性. 中国农业科学, 2013, 46(12): 2430-2439.

Jin L B, Zhang J W, Li B, Cui H Y, Dong S T, Liu P, Zhao B. Canopy structure and photosynthetic characteristics of high yield and high nitrogen efficiency summer maize., 2013, 46(12): 2430-2439. (in Chinese)

[11] 喻晓坪. 四川不同生态条件下玉米的群体结构与密肥优化方案研究[D]. 雅安: 四川农业大学, 2006.

Yu X P. Study on the population structure and optimized model of density-fertilizer in maize in different environments in Sichuan[D]. Ya’an: Sichuan Agricultural University, 2006.(in Chinese)

[12] 王新兵, 侯海鹏, 周宝元, 孙雪芳, 马玮, 赵明. 条带深松对不同密度玉米群体根系空间分布的调节效应. 作物学报, 2014, 40(12): 2136-2148.

Wang X B, Hou H P, Zhou B Y, Sun X F, Ma W, Zhao M. Effect of strip subsoiling on population root spatial distribution of maize under different planting densities., 2014, 40(12): 2136-2148. (in Chinese)

[13] 魏珊珊, 王祥宇, 董树亭. 株行距配置对高产夏玉米冠层结构及籽粒灌浆特性的影响. 应用生态学报, 2014, 25(2): 441-450.

Wei S S, Wang X Y, Dong S T. Effects of row spacing on canopy structure and grain-filling characteristics of high-yield summer maize., 2014, 25(2): 441-450. (in Chinese)

[14] 卢霖, 董志强, 董学瑞, 李光彦. 乙矮合剂对不同密度夏玉米花粒期不同部位叶片衰老特性的影响. 作物学报, 2016, 42(4): 561-573.

Lu L, Dong Z Q, Dong X R, Li G Y. Effects of ethylene-chlormequat-potassium on characteristics of leaf senescence at different plant positions after anthesis under different planting densities., 2016, 42(4): 561-573. (in Chinese)

[15] 张仁和, 胡富亮, 杨晓钦, 高杰, 郝引川, 张兴华, 薛吉全. 不同栽培模式对旱地春玉米光合特性和水分利用率的影响. 作物学报, 2013, 39(9): 1619-1627.

ZHANG R H, HU F L, YANG X Q, GAO J, HAO Y C, ZHANG X H, XUE J Q. Effects of different cultivation patterns on photosynthetic characteristics and water use efficiency in dryland spring maize., 2013, 39(9): 1619-1627. (in Chinese)

[16] 周宝元, 王志敏, 岳阳, 马玮, 赵明. 冬小麦-夏玉米与双季玉米种植模式产量及光温资源利用特征比较. 作物学报, 2015, 41(9): 1393-1405.

Zhou B Y, Wang Z M, Yue Y, Ma W, Zhao M. Comparison of yield and light-temperature resource use efficiency between wheat-maize and maize-maize cropping systems., 2015, 41(9): 1393-1405. (in Chinese)

[17] Niu X K, Xie R Z, Liu X, Zhang F L, Li S K, Gao S J. Maize yield gains in Northeast China in the last six decades., 2013, 12(4): 630-637.

[18] Angstrom A. Solar and terrestrial radiation. Report to the international commission for solar research on actinometric investigations of solar and atmospheric radiation., 1924, 50(210): 121-126.

[19] Prescott J. Evaporation from a water surface in relation to solar radiation., 1940, 64: 114-118.

[20] Zuo D, Wang Y, Chen J. Characteristics of the distribution of total radiation in China., 1963, 33: 78-96.

[21] Tokatlidis I S, Has V, Melidis V, Has I, Mylonas I, Evgenidis G, Copandean A, Ninou E, Fasoula V A. Maize hybrids less dependent on high plant densities improve resource-use efficiency in rainfed and irrigated conditions., 2011, 120(3): 345-351.

[22] 王志刚, 高聚林, 张宝林, 罗瑞林, 杨恒山, 孙继颖, 于晓芳, 苏治军, 胡树平. 内蒙古平原灌区高产春玉米(15 t·hm-2以上)产量性能及增产途径. 作物学报, 2012, 38(7): 1318-1327.

Wang Z G, Gao J L, Zhang B L, Luo R L, Yang H S, Sun J Y, Yu X F, Su Z J, Hu S P. Productivity performance of high-yield spring maize and approaches to increase grain yield (above 15 t·hm-2) in irrigated plain of Inner Mongolia., 2012, 38(7): 1318-1327. (in Chinese)

[23] Jin L, Cui H, Li B, Zhang J, Dong S, Liu P. Effects of integrated agronomic management practices on yield and nitrogen efficiency of summer maize in North China., 2012, 134(3): 30-35.

[24] Duvick D N. What is yield?//. El Batan Mexico: CIMMYT, 1996: 332-335.

[25] 薛吉全, 张仁和, 马国胜, 路海东, 张兴华, 李凤艳, 郝引川, 邰书静. 种植密度、氮肥和水分胁迫对玉米产量形成的影响. 作物学报, 2010, 36(6): 1022-1029.

XUE J Q, ZHANG R H, MA G S, LU H D, ZHANG X H, LI F Y, HAO Y C, TAI S J. Effects of plant density, nitrogen application, and water stress on yield formation of maize., 2010, 36(6): 1022-1029. (in Chinese)

[26] 高晓容, 王春乙, 张继权, 温煦. 东北地区玉米主要气象灾害风险评价与区划. 中国农业科学, 2014, 47(24): 4805-4820.

GAO X R, WANG C Y, ZHANG J Q, WEN X. Risk assessment and zoning of the main meteorological disasters for maize in Northeast China., 2014, 47(24): 4805-4820. (in Chinese)

[27] Boomsma C R, Santini J B, Tollenaar M, Vyn T J. Maize morphophysiological responses to intense crowding and low nitrogen availability: An analysis and review., 2009, 101(6): 1426-1452.

[28] Liu T, Gu L, Dong S, Zhang J, Liu P, Zhao B. Optimum leaf removal increases canopy apparent photosynthesis,13C-photosynthate distribution and grain yield of maize crops grown at high density., 2015, 170: 32-39.

[29] 刘朝巍, 张恩和, 谢瑞芝, 刘武仁, 李少昆. 玉米宽窄行交替休闲保护性耕作的根系和光分布特征研究. 中国生态农业学报, 2012, 20(2): 203-209.

Liu C W, Zhang E H, Xie R Z, Liu W R, Li SH K. Effect of conservation tillage of wide/narrow row planting on maize root and transmittance distribution., 2012, 20(2): 203-209. (in Chinese)

[30] Maddonni G A, Otegui M E, Cirilo A G. Plant population density, row spacing and hybrid effects on maize canopy architecture and light attenuation., 2001, 71(3): 183-193.

[31] Trouwborst G, Oosterkamp J, Hogewoning S W, Harbinson J, van Ieperen W. The responses of light interception, photosynthesis and fruit yield of cucumber to LED-lighting within the canopy.2010, 138(3): 289-300.

[32] Liu T, Song F, Liu S, Zhu X. Canopy structure, light interception, and photosynthetic characteristics under different narrow-wide planting patterns in maize at silking stage., 2011, 9(4): 1249-1261.

[33] 白伟, 孙占祥, 郑家明, 侯志研, 刘洋, 冯良山, 杨宁. 辽西地区不同种植模式对春玉米产量形成及其生长发育特性的影响. 作物学报, 2014, 40(1): 181-189.

Bai W, Sun Z X, Zheng J M, Hou Z Y, Liu Y, Feng L S, Yang N. Effect of different planting patterns on maize growth and yield in western Liaoning province., 2014, 40(1): 181-189. (in Chinese)

[34] 解振兴, 董志强, 兰宏亮, 高娇, 朱平, 彭畅. 磷酸胆碱合剂对不同种植密度玉米叶片衰老生理的影响. 核农学报, 2012, 26(1): 157-163.

Xie Z X, Dong Z Q, Lan H L, Gao J, Zhu P, Peng C H. Effect of eck mixture treatment on maize leaf senescence under different planting densities.,2012, 26(1): 157-163. (in Chinese)

[35] 张超. 化控剂“密高”对玉米生长及产量性状的影响[D]. 大庆: 黑龙江八一农垦大学, 2012.

Zhang C. The effect of chemical control agent ‘Mi Gao’ on the growth and yield traits of maize[D]. Daqing: Heilongjiang Bayi Agricultural University, 2012. (in Chinese)

[36] Guan D, Al-Kaisi M M, Zhang Y, Duan L, Tan W, Zhang M, Li Z. Tillage practices affect biomass and grain yield through regulating root growth, root-bleeding sap and nutrients uptake in summer maize., 2014, 157(2): 89-97.

[37] Baker J M, Ochsner T E, Venterea R T, Griffis T J. Tillage and soil carbon sequestration-What do we really know?, 2007, 118(1/4): 1-5.

[38] Cai H, Ma W, Zhang X, Ping J Q, Yan X, LIU J, YUAN J. Effect of subsoil tillage depth on nutrient accumulation, root distribution, and grain yield in spring maize., 2014, 2(5): 297-307.

[39] 钱春荣, 于洋, 宫秀杰, 姜宇博, 赵杨, 郝玉波, 李梁, 张卫建. 黑龙江省不同年代玉米杂交种氮肥利用效率对种植密度和施氮水平的响应. 作物学报, 2012, 38(11): 2069-2077.

Qian C R, Yu Y, Gong X J, Jiang Y B, Zhao Y, Hao Y B, Li L, Zhang W J. Response of nitrogen use efficiency to plant density and nitrogen application rate for maize hybrids from different eras in Heilongjiang province., 2012, 38(11): 2069-2077. (in Chinese)

[40] 于爱忠, 柴强. 供水与地膜覆盖对干旱灌区玉米产量的影响. 作物学报, 2015, 41(5): 778-786.

Yu A Z, Chai Q. Effects of plastic film mulching and irrigation quota on yield of corn in arid oasis irrigation area., 2015, 41(5): 778-786. (in Chinese)

[41] 樊廷录, 李永平, 李尚中, 刘世新, 王淑英, 马明生. 旱作地膜玉米密植增产用水效应及土壤水分时空变化. 中国农业科学, 2016, 49(19): 3721-3732.

Fan T L, Li Y P, Li S Z, Liu S X, Wang S Y, Ma M S. Grain yield and water use efficiency and soil water changes of dryland corn with film mulching and close planting., 2016, 49(19): 3721-3732. (in Chinese)

[42] 李华, 逄焕成, 任天志, 李轶冰, 汪仁, 牛世伟, 安景文. 深旋松耕作法对东北棕壤物理性状及春玉米生长的影响. 中国农业科学, 2013, 46(3): 647-656.

Li H, Pang H C, Ren T Z, Li Y B, Wang R, Niu S W, An J W. Effects of deep rotary-subsoiling tillage method on brown physical properties and maize growth in northeast of China., 2013, 46(3): 647-656. (in Chinese)

[43] Chen X P, Cui Z L, Vitousek P M, Cassman K G, Matson P A, BAI J S, MENG Q F, HOU P, YUE S C, Römheld V, ZHANG F S. Integrated soil-crop system management for food security., 2011, 108(16): 6399-6404.

（责任编辑 杨鑫浩）

Effect of Cultivation Measures and Their Interactions on Grain Yield and Density Resistance of Spring Maize

Piao Lin1,2, Ren Hong3, ZHaN Ming2, Cao CouGui2, Qi Hua3, Zhao Ming1,2, LI CongFeng1

(1Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Ministry of Agriculture, Beijing 100081;2College of Plant Science & Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070;3College of Agronomy, Shenyang Agriculture University, Shenyang 110866)

【Objective】The purpose of this study was to investigate the regulating effect of cultivation measures and their interactions on grain yield and density resistance of spring maize hybrids, and its contribution to increase of grain yield.【Method】Maize cultivar “Zhongdan 909” was used as experimental materials in 2013 and 2014, which exhibited high yield in the high plant population. From 45 000 plants/hm2to 10 5000 plants/hm2, five plant population treatments were designed. Subsoiling (S), wide-narrow planting (W) and chemical regulator (C) as cultivation measures, and composed different cultivation modes by split-split-plot design. Path analysis, factor regression and ANOVA analysis of different cultivation modes based on the yield, and using stepwise regression to analyze the efficiency of resource utilization factors under different cultivation modes, combined with the meteorological data. 【Result】The chemical regulator (C) had a significantly positive effect on yield in the integrated measures mode (contribution rate, 27%-41%), which the effect rests with the plant density increasing by 11 700 plants/hm2under only chemical regulator treatment; wide-narrow planting (W) showed obvious different effects among the treatments. However, the effect of subsoiling (S) on yield displayed priority to indirect effect (contribution rate, 24%-37%), nevertheless, subsoiling plus wide-narrow planting compared with tradition mode (RU) could increase yield by 11.28%. The yield improvement of multiple measures interaction was much higher than those of double measures interaction and a single measure. Compared with traditional mode, multiple measures, double measures and a single measure increased yield by 31.27%, 15.57% and 7.96%, respectively, in a normal year (2013); and increase yield by 15.02%, 11.32% and 5.65%, respectively, in a drought year (2014). The yield increasing was mainly due to the increased population density, and coordinated regulation among radiation use efficiency (RUE), growth degree days use efficiency (GUE) and nitrogen partial factor productivity, then achieved the high yield and high efficiency under integrated measures. 【Conclusion】The yield improvement of multiple measure interaction mode (SWC) was the highest, compared to the traditional mode, the multiple measures could increase plant density by 62 700 plants/hm2and obtain yield improvement by 11.91%, which the improvement was mainly attributed to the optimized population density under multiple measures interaction and regulating effect from integrated measures on resources utilization efficiency of intensive spring maize.

spring maize; cultivation measures; interaction effect; yield; plant density resistance

2016-12-07；

2017-04-17

“十三五”国家重点研发计划（2016YFD0300103）、国家现代农业产业技术体系专项（CARS-02）、中国农业科学院基本科研业务费专项（1610092016105）

李从锋，E-mail：licongfeng2008@sina.com。通信作者赵明，E-mail：zhaomingcau@163.net

联系方式：朴琳，E-mail：piaolin_007@163.com。