品种、密度与覆膜方式对旱地春玉米产量和水分利用效率的影响

李尚中，樊廷录，赵刚，王磊，党翼，张建军，唐小明，王淑英

(甘肃省农业科学院旱地农业研究所，甘肃 兰州 730070)

品种、密度与覆膜方式对旱地春玉米产量和水分利用效率的影响

李尚中，樊廷录，赵刚，王磊，党翼，张建军，唐小明，王淑英

(甘肃省农业科学院旱地农业研究所，甘肃 兰州 730070)

探求品种、密度和覆膜方式对旱地地膜玉米群体特征、耗水量、产量及水分利用效率的影响，以期高效利用和开发有限的自然降水资源。试验采用裂区设计，主区为全膜双垄沟覆盖(FFDRF)和窄膜覆盖(NF)2个处理，裂区为紧凑型中晚熟先玉335和紧凑型中熟吉祥1号及平展型早熟酒单4号3个杂交种，裂裂区为低密度(4.5万株/hm2)、中密度(6.75万株/hm2)和高密度(9.0万株/hm2)3个处理。测定不同处理玉米的株高、叶面积指数、干物质积累量、0～2 m土层土壤贮水量，结合作物产量分析农田水分利用效率。结果表明，全膜双垄沟覆盖可以有效地保蓄小量降水(小于10.7 mm)，改善玉米生长条件，能快速提高苗期玉米株高和叶面积指数，干物质积累量、产量和水分利用效率较窄膜覆盖增加15.6%、14.3%和8.8%。随着密度的增加，百粒重、穗粒数表现为下降趋势，但增加种植密度的群体优势大于单株植株性状的综合劣势，玉米群体干物质积累量、产量和水分利用效率随着种植密度的增加而增加，9.0万株/hm2条件下，玉米干物质积累量、产量和水分利用效率较6.75和4.5万株/hm2依次增加8.3%、5.2%、3.4%和27.7%、32.9%、28.1%。不同品种适应密度改变的能力也不同，紧凑型的先玉335和吉祥1号适应密度改变能力强，耐密植，平展型酒单4号较弱，其中，先玉335产量和水分利用效率最高，较吉祥1号和酒单4号分别增加3.7%、1.7%和43.8%、37.1%。随着种植密度的增加，玉米耗水量呈增加趋势。不同品种间耗水量呈现出显著的差异，表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号。可见，品种、密度、覆膜方式对旱地玉米群体结构、耗水量、籽粒产量和水分利用效率均有一定的调控作用，表现为品种>密度>覆膜方式。在实际生产中，应根据玉米种植区域降水特征，选择适宜的品种及其播种密度和覆盖方式，充分释放玉米增产潜力。降水量为530 mm左右的旱作区，“先玉335+9.0万株/hm2+全膜双垄沟覆盖”组合可以显著提高玉米产量和水分利用效率。

旱地玉米；品种；种植密度；覆膜方式；产量；水分利用效率

玉米(Zeamays)是我国种植面积最大且总产最高的第一大作物，发展玉米生产对保障我国粮食安全占有举足轻重的地位[1]。北方春玉米区玉米播种面积为0.11亿hm2，占全国玉米总面积的43.1%，区内玉米生产基本处于雨养状态，干旱少雨对玉米生产的威胁很大[2]。旱作玉米生产实践表明，挖掘玉米生物学潜力和提高土壤生产力是提高玉米产量的有效措施[3-4]。进一步提高玉米产量的潜力在于提高品种的耐密性和抗逆性，任宪国[5]研究表明，不同株型玉米杂交种产量差异达显著水平，紧凑型玉米杂交种产量居首位。2005-2008年我国57块玉米高产田采用的品种共20个，以郑单958和先玉335等紧凑、耐密、中穗型品种为代表[4]。当前玉米单产提升部分归因于种植密度的提高[6-8]。稳定单穗粒重或稍有减轻的条件下增加种植密度是今后提高玉米单产的发展趋势[9]。但玉米增加种植密度的同时也会加剧植株间对光、水、肥等资源的竞争，致使单株生长速率降低，增加减产风险[10]。这就需要进一步优化玉米生长环境来缓解这种负面影响。旱地秸秆和地膜覆盖均能明显改善农田土壤生态条件，促进玉米生长发育，提高产量及水分利用效率，尤其是近年甘肃省大面积应用的玉米全膜双垄沟播技术抗旱增产效果十分显著[11-12]。随着旱地玉米生产条件的改善，如何合理地选择品种、增加密度，进一步提高玉米生产力成为亟待解决的问题。前人的研究多集中在单一玉米品种、密度或覆膜方式的产量效应方面，而关于不同品种、种植密度和覆膜方式的集成优化研究还鲜有报道。为了进一步探索旱地玉米高产潜力和增产途径，指导生产实践，本研究采用玉米品种、种植密度、覆膜方式三因素试验，对旱地春玉米群体特征、产量及水分利用效率进行研究，为建立旱地春玉米合理的群体结构，实现高产稳产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2012、2013年在农业部西北旱作营养与施肥科学观测实验站(35°30′ N,107°29′ E)实施，该地区海拔1254 m，年平均温度8.3 ℃，年日照时数2449.2 h，≥0 ℃年积温3435 ℃，≥10℃年积温2722 ℃，无霜期165 d，属完全依靠自然降水的西北半湿润偏旱区。据1950-2013年降水资料分析，该地区多年平均年降水量532 mm，降水主要分布在7、8、9三个月。土壤为黑垆土，有机质含量10.9 g/kg，全氮0.81 g/kg，碱解氮91.4 mg/kg，速效磷10.9 mg/kg，速效钾203.4 mg/kg，肥力中等。春玉米为当地的主要作物之一，种植制度为一年一熟。

试验年度降水分析表明(表1)，2012和2013年度玉米生育期总降水量分别为417.3和577.1 mm，为同期多年平均降水量的114.1%和157.8%，降水年型分别属于平水年和丰水年，玉米生长旺盛的7、8月降水量分别为多年同期平均降水量的73.6%和95.6%、189.8%和62.7%。2012和2013年玉米播前(1-4月中旬)降水量分别为49.6和10.0 mm，为多年同期平均的153.1%和30.9%。可见，不管是平水年还是丰水年，此区季节降水分布不均和年际间降水变率较大限制了玉米生产。

表1 2012-2013年玉米播前及生育期降水量Table 1 Precipitation before sowing and maize growth period in 2012-2013

1.2 材料与设计

供试玉米品种为酒单4号(平展型早熟品种)，吉祥1号(紧凑型中熟品种)和先玉335(紧凑型中晚熟品种)。地膜为甘肃济洋塑料有限公司生产的0.01 mm聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜。

试验采用三因素裂区设计，主区为覆膜方式A[A1：全膜双垄沟覆盖(带宽110 cm，每带起底宽40 cm、高15～20 cm的小垄和底宽70 cm、高10～15 cm的大垄，两垄中间为播种沟。选用120 cm宽的地膜，边起垄边覆膜，膜与膜间不留空隙，相接处用土压住地膜，每隔200 cm压土腰带)；A2：窄膜覆盖(用70 cm宽的地膜覆盖，净膜50 cm，膜间留60 cm的空隙，采用宽窄行播种方式，宽行70 cm，窄行40 cm，膜内播种，每隔200 cm压土腰带)]；裂区为品种B(B1：吉祥1号；B2：酒单4号；B3：先玉335)；裂裂区为种植密度C[C1：4.5万株/hm2(低密度)；C2：6.75万株/hm2(中密度)；C3：9.0万株/hm2(高密度)]。3次重复，小区面积为44 m2(5.5 m×8.0 m=44 m2)。2012年4月13日覆膜，4月15日播种，2013年3月29日覆膜，4月19日播种。按试验设计密度拉绳人工穴播，每穴2～3粒，播种深度4～5 cm。采用普通大田高产施肥管理：覆膜前结合整地基施尿素300 kg/hm2、普通过磷酸钙938 kg/hm2，玉米拔节期追施尿素195 kg/hm2，其他栽培管理同大田生产。2个年度试验在同一地块同一位置进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1群体质量性状的测定 2012和2013年度，每小区选10株有代表性、长势一致植株进行挂牌标记，出苗后每隔30 d测定一次株高并同步测定展开绿叶面积，叶面积测定方法采用系数法，按叶片中脉长度(cm)×叶片最大宽度(cm)×系数(0.75)求出每株单叶面积后，累加得单株总叶面积。叶面积指数(leaf area index)=单位土地面积内玉米株数×单株总叶面积/单位土地面积。

2012和2013年度，每小区选5株有代表性、长势一致的植株，出苗后每隔30 d取样，105 ℃杀青30 min，然后在80 ℃条件下烘干至恒重后称重。

1.3.2土壤水分测定和水分利用效率计算方法[11]玉米播种前和收获时分别用土钻法测定沿玉米种植行任意两株之间每个小区2 m土层(每20 cm为一个层次)的土壤含水率，转换为以mm为单位的播前和收获时的土壤贮水量。生育期降水量通过MM-950自动气象站获得。利用土壤水分平衡方程计算每小区作物耗水量(water consumption)。成熟后，随机取样20株考种，按每小区实收计产，计算水分利用效率(water use efficiency，WUE)。

耗水量 (mm)=播前2 m土壤贮水量-收获时2 m土壤贮水量+生育期降水量水分利用效率[kg/(hm2·mm)]=玉米籽粒产量/耗水量

1.4 数据处理

采用SPSS 11.5软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜方式对玉米播前土壤水分的影响

2种不同覆盖方式0～200 cm土层土壤水分2年定位监测表明(图1)，2012年试验于4月13日覆膜，并沿玉米种植行每隔30 cm打渗水小孔(直径约为3 mm)，到4月22日播种时，降水量为1.62 mm，全膜双垄沟覆盖0～20 cm土壤水分含量为19.3%，较窄膜覆盖提高1.4个百分点；2013年试验于3月29日揭掉旧膜，施肥、翻耕、定位覆膜，到4月26日播种时，期间有3次降水，分别为4.8、10.7、3.7 mm，全膜双垄沟覆盖0～200 cm土层土壤平均含水量为16.4%，较窄膜覆盖提高2.4个百分点，0～20 cm土壤含水量为16.4%，较窄膜覆盖提高9.6个百分点。可见，窄膜覆盖方式阻止了降水入渗，在小于10.7 mm降水的条件下，覆膜后不能提高土壤含水量，而全膜双垄沟覆盖可以提高土壤含水量。因此，窄膜覆盖方式耕层土壤水分应达到玉米出苗的最低水分要求才能铺膜，全膜双垄沟覆膜对底墒没有要求，是较好抗旱播种方式。

图1 玉米播种时不同覆膜方式0～2 m土壤剖面水分分布Fig.1 Soil water distribution along 0-2 m soil profile at maize planting under different mulching modes FFDRF：全膜双垄沟覆盖； NF：窄膜覆盖。FFDRF: Full plastic film mulching on double ridges and planting in catchment furrows; NF: Flat planting of narrow plastic film mulching; 下同The same below.

2.2 品种、密度和覆膜方式对玉米主要群体性状的影响

2.2.1株高 由表2可知，不同覆盖方式对玉米株高有显著的影响(P<0.01)，但随着生育进程的推进，对株高的影响逐渐减小，覆膜后30、60、90、120 d，全膜双垄沟覆盖株高平均依次为58.9、194.7、255.5和258.0 cm，较窄膜覆盖分别增加93.8%、36.7%、4.1%和3.8%，说明全膜双垄沟覆盖能促进玉米生育前期快速生长。玉米播种后30 d植株生长量小，不同种植密度间株高差异不明显，无明显变化规律。播种后60 d，随着密度的增加，各品种株高呈增加趋势，但株高在密度间差异未达到显著水平。不同品种间株高存在差异，播种后30 d，差异达显著水平(P<0.05)，播后60 d，差异达极显著水平(P<0.01)，在播种60 d以前，酒单4号株高最高，播后30和60 d株高平均分别为47.5和178.4 cm，较先玉335和吉祥1号增加26.4%和3.2%，15.4%和8.5%，在播种90 d后，先玉335株高最高，播后90和120 d，株高依次为255.8和259.2 cm，较吉祥1号和酒单4号增加6.3%和4.6%，6.5%和4.5%。覆膜方式和密度、品种和密度互作差异不显著，播后60 d，覆膜方式和品种两两互作，覆盖方式、品种和密度三因素互作差异达显著水平。

表2 不同处理下玉米株高变化Table 2 Effects of different treatments on plant height of maize cm

*表示α=0.05 水平上差异显著，**表示α=0.01 水平上差异显著，NS 表示差异不显著，A为覆膜方式，B为品种，C为种植密度(万株/hm2)，数据为2012和2013年的平均值，表中数字后的不同字母表示同一品种不同种植密度处理间在0.05 水平差异显著,下同。“*” means significant difference at the 0.05 probability level， “**” means significant difference at the 0.01 probability level，NS means not significance at the 0.05 probability level, A means plastic film mulching modes, B means corn hybrids, C means plant density (×104plants/hm2)，the data are average for 2012 and 2013, letters after number indicate the significance at 0.05 level among different density of the same cultivar; The same below.

2.2.2叶面积指数 由表3可知，播种90 d前，不同覆盖方式LAI差异达显著水平(P<0.05)，播后30、60、90 d全膜双垄沟覆盖LAI分别为1.29、3.59和3.93，较窄膜覆盖提高167.0%、49.1%和11.0%，而在播后120 d，全膜双垄沟覆盖LAI为2.12，较窄膜覆盖降低8.6%，但LAI差异未达显著水平。可见，全膜双垄沟覆盖能快速增加玉米生育前期叶面积指数，为积累更多干物质奠定基础。除播后30 d外，3个品种LAI差异达显著水平(P<0.01)，大小顺序为吉祥1号>先玉335>酒单4号。不同种植密度LAI 的总体变化基本一致,均呈单峰曲线变化，即随生育进程呈先增大后下降趋势，各测定时期均随种植密度的增加而增大，播后90 d前，不同种植密度下LAI差异达极显著水平(P<0.01)，播后120 d，LAI差异达显著水平(P<0.05)。在各测定时间点上，4.5、6.75和9.0万株/hm2种植密度下吉祥1号平均叶面积指数均大于先玉335和酒单4号。播后90 d前，品种、密度、种植方式两两互作和三因素互作均差异显著。

表3 不同处理下叶面积指数的变化Table 3 Leaf area index of maize under different treatments

2.2.3干物质积累量 由表4可知，不同覆盖方式之间玉米干物质积累量差异达显著水平(P<0.05)，播后30、60、90、120 d，全膜双垄沟覆盖处理玉米干物质积累量分别为39.4、4131.3、15060.7、21629.2 kg/hm2，较窄膜覆盖增加96.0%、143.8%、20.1%、15.6%。不同品种之间生物产量积累量也存在差异，播后120 d，品种之间差异达极显著水平(P<0.01)，生物产量由大到小依次为：先玉335>吉祥1号>酒单4号。干物质积累量随密度的增加呈显著上升趋势(P<0.05)。覆膜方式与品种、密度两两互作和三因素互作均对干物质积累存在显著的影响。播种90 d后，品种和密度互作差异达显著水平。

表4 不同处理下干物质积累量的变化Table 4 Dry matter plant of maize under different treatments kg/hm2

2.3 品种、密度和覆膜方式对玉米主要农艺性状的影响

对玉米主要农艺性状分析表明(表5)，3个品种的百粒重、穗粒数、穗粗、穗长、径粗随着密度的增加逐渐下降，秃尖长、穗位高则呈现上升的趋势，其中穗位高差异未达显著水平，2个年度变化趋势基本一致。2012年度，不同覆膜方式之间百粒重、穗粒数、秃尖长、穗粗、穗长、径粗差异达显著水平(P<0.05)，穗位高差异不显著。全膜双垄沟覆盖分别为31.2 g、590.6粒、1.6 cm、5.2 cm、19.6 cm、2.6 cm、111.3 cm，较窄膜覆盖提高4.2%、19.5%、-27.5%、4.2%、8.1%、13.3%和12.6%。2013年度，全膜双垄沟覆盖百粒重、穗粒数、秃尖长、穗粗、穗长、径粗、穗位高分别为34.7 g、552.5粒、1.8 cm、5.2 cm、18.7 cm、2.7 cm、96.7 cm，较窄膜覆盖提高16.3%、13.2%、-17.8%、6.1%、13.2%、13.0%、4.4%，其中穗位高差异未达显著水平。3个品种间百粒重、穗粒数、秃尖长、穗粗、穗长、 穗位高、径粗差异达显著水平(P<0.05)。 2012年度， 百粒重表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号，2013年度为吉祥1号>先玉335>酒单4号，穗粒数2个年度表现均为先玉335>吉祥1号>酒单4号，穗位高和径粗2个年度表现也一致，穗位高为先玉335<吉祥1号<酒单4号，径粗表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号。覆膜方式、品种、密度两两互作和三因素互作均对百粒重、穗粒数、穗长、茎粗存在显著的影响，对秃尖长和穗位高影响差异不显著。覆膜方式、品种、密度三因素互作对穗粗有显著的影响。可见，覆膜方式、品种、密度均对玉米农艺性状和产量构成因子有调控作用。但穗位高与品种有关，覆膜方式和密度对其影响较小。

2.4 品种、密度和覆膜方式对玉米耗水量、产量及水分利用效率的影响

表6 不同处理的玉米产量、耗水量和水分利用效率Table 6 Water consumption, grain yield and water use efficiency of maize under different treatments

从表6可以看出，2012年不同覆膜方式之间玉米耗水量差异不显著，全膜双垄沟覆盖平均耗水量为388.5 mm，较窄膜覆盖少耗水11.1 mm，2013年度不同覆膜方式之间玉米耗水量差异达极显著水平(P<0.01)，全膜双垄沟覆盖平均耗水量为456.0 mm， 较窄膜覆盖多耗水52.3 mm。 可见， 不同覆膜方式耗水量受降水影响较大。2个年度不同覆膜方式产量和水分利用效率差异达显著水平(P<0.05)，全膜双垄沟覆盖产量和水分利用效率分别为11524.7 kg/hm2和27.26 kg/(hm2·mm)，较窄膜覆盖增加14.3%和8.8%。随种植密度的增加， 玉米耗水量呈增加趋势。2012年，9.0 万株/hm2平均耗水量为405.0 mm，较4.5万株/hm2增加6.0%，2013年9.0万株/hm2平均耗水量为433.2 mm，较4.5万株/hm2增加1.6%。产量和水分利用效率随密度的增加呈增加趋势，但从密度4.5万株/hm2增加到6.75万株/hm2时增产幅度较大，从6.75万株/hm2增加到9.0万株/hm2时增加幅度变小。2012年，9.0万株/hm2条件下平均产量为11276.3 kg/hm2，较4.5和6.75万株/hm2增加28.5%和2.7%，6.75和9.0万株/hm2条件下水分利用效率均为27.85 kg/(hm2·mm)，较4.5万株/hm2提高21.1%。2013年9.0万株/hm2条件下平均产量为12698.8 kg/hm2，较4.5和6.75万株/hm2增加37.1%和7.4%，9.0万株/hm2条件下平均水分利用效率为29.28 kg/(hm2·mm)，较4.5和6.75万株/hm2增加35.4%和6.9%。不同品种间产量差异达显著水平(P<0.01)，表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号。先玉335产量和水分利用效率依次为12185.3 kg/hm2和28.94 kg/(hm2·mm)，较吉祥1号和酒单4号分别增加3.7%、1.7%和43.8%、37.1%。供试品种之间耗水量差异也达极显著水平(P<0.01)，表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号。覆膜方式、品种、密度三因素互作对耗水量、籽粒产量和水分利用效率存在显著的影响(P<0.05)。可见，覆膜方式、品种、密度均对耗水量、籽粒产量和水分利用效率有调控作用，表现为品种>密度>覆膜方式。2个年份“先玉335+9.0万株/hm2+全膜双垄沟覆盖”组合产量和水分利用效率最高。

3 讨论

3.1 不同覆膜方式对玉米播前土壤水分的影响

地膜覆盖改变了农田的土壤水分运移方式，阻断了土壤水分的垂直蒸发和水汽的乱流交换，增大了水分蒸发的阻力，提高了土壤保墒性能。王进鑫等[13]研究表明，在持续干旱时段，覆盖不仅改善了覆盖区土壤水分状况，而且强化了覆盖区与相邻非覆盖区下层土壤液态水的运移与再分布，有利于减轻持续干旱的威胁。覆膜的保墒作用已被大量的研究所证实[11-14]，但不同覆盖方式对降水入渗研究较少，对小于10 mm的降水保蓄研究更少。本研究表明，不同的覆盖方式，同样的降水对土壤水的补充效果明显不一。2012年0～20 cm土层墒情较好(土壤含水量为18.1%)的条件下覆膜后，有1.62 mm的一次降水，播前全膜双垄沟覆盖0～20 cm土壤水分含量为19.3%，较窄膜覆盖提高1.4个百分点；2013年在0～20 cm墒情很差(土壤含水量为7.0%)的条件下覆膜后，分别有4.8、10.7、3.7 mm的3次降水，播前全膜双垄沟覆盖0～20 cm土壤含水量为16.4%，较窄膜覆盖提高9.6个百分点。可见，窄膜覆盖方式阻止了小量降水(小于10.7 mm)入渗，覆膜后不能提高土壤含水量，全膜双垄沟覆膜后可以有效地提高土壤含水量。而胡亚瑾等[14]研究了大量降水(一次30.5 mm)的入渗情况表明，地膜平铺也可以提高降水的保蓄率，但显著低于垄覆地膜沟覆秸秆处理。因此，垄膜集雨种植是较好的抗旱减灾种植方式。

3.2 品种、密度和覆膜方式对玉米群体性状的影响

玉米群体质量指标是指群体结构中与产量具有密切联系的性状指标。通过高产栽培技术调节使群体的各项质量指标，不断接近优化目标，实现物质生产因素与产量构成因素间的高效协调，是获得玉米高产的重要方法[15-17]。本研究表明，覆膜方式、品种、密度均对玉米群体质量性状有一定调控作用。全膜双垄沟覆盖可有效地改善玉米生长条件，提高玉米株高、叶面积指数、干物质积累、百粒重、穗粒数等。覆膜后30、60、90、120 d，全膜双垄沟覆盖株高分别平均为58.9、194.7、255.5和258.0 cm，较窄膜覆盖分别增加93.8%、36.7%、4.1%和3.8%，LAI分别为1.29、3.59、3.93和2.12，较窄膜覆盖提高167.0%、49.1%、11.0%和-8.6%，干物质积累量分别为39.4、4131.3、15060.7、21629.2 kg/hm2，较窄膜覆盖增加96.0%、143.8%、20.1%、15.6%，百粒重和穗粒数平均为32.9 g和571.5粒，较窄膜覆盖增加10.2%和6.8%。可见，全膜双垄沟覆盖能促进玉米生育前期快速生长，使株高和叶面积快速增加，为改善产量构成因子、积累更多干物质奠定基础。随着密度的增加，玉米株高、叶面积指数、干物质积累量、秃尖长、穗位高则呈增加的趋势，百粒重、穗粒数、穗粗、穗长、径粗表现为下降趋势。这与范继征等[18]研究结果一致。可见，增加种植密度各植株性状的发展趋势均不利于单株产量形成。陈立军等[19]研究发现玉米产量提高的主导因素是群体总粒数，其次是千粒重。即增加种植密度的群体优势大于单株植株性状的综合劣势。在供试三因素中，品种对群体质量性状起重要的调控作用，差异达显著水平，这与梁素明等[15]研究结果基本一致。不同品种间LAI大小顺序为吉祥1号>先玉335>酒单4号，生物产量为先玉335>吉祥1号>酒单4号，穗位高表现为先玉335<吉祥1号<酒单4号，径粗表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号，百粒重和穗粒数均表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号。可见，先玉335具有较好的综合群体质量性状，吉祥1号次之，酒单4号最差。且不同品种适应密度改变能力也不同，紧凑型的先玉335和吉祥1号适应密度改变能力强，耐密植，平展型酒单4号弱。故实际生产中，应根据具体品种选择适宜种植密度，协调好群体和个体矛盾关系，充分释放玉米增产潜力。

3.3 品种、密度和覆膜方式对玉米产量、耗水量及水分利用效率的影响

随着玉米种植密度的增加，加剧了植株间对光、水、肥等资源的竞争，致使单株生长速率降低，增加减产风险[10]。本研究表明，随种植密度的增加，玉米耗水量呈增加趋势，这与刘战东等[20]研究一致。供试品种之间耗水量差异达极显著水平(P<0.01)，表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号。不同覆膜方式耗水量也有一定的差异，平水年份(2012年)，窄膜覆盖耗水量大于全膜双垄沟播，丰水年份(2013年)刚好相反。因此，旱地地膜玉米应根据当地降水量承载力选择适宜的种植方式。为了减缓旱地玉米增密带来土壤水分匮缺问题，需要进一步优化玉米生长环境来缓解这种负面影响。旱地秸秆和垄膜沟种均能明显改善农田土壤生态条件，促进玉米生长发育，提高产量及水分利用效率[11-12,20-21]。本研究表明，全膜双垄沟覆盖产量和水分利用效率分别为11524.7 kg/hm2和27.26 kg/(hm2·mm)，较窄膜覆盖增加14.3%和8.8%。密度和品种对玉米产量和水分利用效率也有重要的调节作用，这与文献[15-22]研究结果一致。随着密度的增加，产量和水分利用效率呈增加趋势，9.0万株/hm2播种密度下，产量和水分利用效率分别为11987.5 kg/hm2和28.57 kg/(hm2·mm)，较6.75和4.5万株/hm2依次增加5.2%、3.4%和32.9%、28.1%。3个参试品种中先玉335产量和水分利用效率最高，依次为12185.3 kg/hm2和28.94 kg/(hm2·mm)，较吉祥1号和酒单4号分别增加3.7%、1.7%和43.8%、37.1%，这与任宪国[5]研究结论基本一致。可见，根据玉米种植区域降水特征，选择适宜的品种及其播种密度和覆盖方式是旱地玉米高产的关键。

4 结论

品种、密度、覆膜方式对旱地玉米群体结构、产量构成因子、耗水量、籽粒产量和水分利用效率均有一定的调控作用，表现为品种>密度>覆膜方式。在实际生产中，应根据玉米种植区域降水特征，选择适宜的品种及其播种密度和覆盖方式，充分释放玉米增产潜力。降水量为530 mm左右的旱作区，“先玉335+9.0万株/hm2+全膜双垄沟覆盖”组合可以显著提高玉米产量和水分利用效率。

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Effectsofhybrid,plantdensityandplasticfilmmulchingonyieldandwateruseefficiencyofdrylandmaize

LI Shang-Zhong, FAN Ting-Lu, ZHAO Gang, WANG Lei, DANG Yi, ZHANG Jian-Jun, TANG Xiao-Ming,WANG Shu-Ying

InstituteofDrylandAgriculture,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China

The objective of this experiment was to study the effects of hybrids, plant density and plastic film mulching on plant traits, water consumption, grain yield and water use efficiency of dryland maize to help identify opportunities to more effectively utilize limited water resources. A split-split plot designed field experiment was established; the main plot treatments were full plastic film mulching on double ridges and planting in catchment furrows (FFDRF) and flat planting with narrow plastic film mulching (NF). The split-plot treatment was hybrid; Xianyu335, Jixiang1hao and Jiudan4hao and the split-split-plot treatment was plant density; 4.5×104(Low), 6.75×104(Middle) and 9.0×104(High) plants/ha. Plant height, leaf area index (LAI), dry matter, soil moisture at 0-2 m depth, grain yield and water use efficiency were assessed. The results showed that FFDRF increased height, LAI, grain yield and water use efficiency because it more allowed more effective utilization of limited precipitation compared with NF. Increased plant density reduced 100-grain weight and grain number per spike however, increased density resulted in increased dry matter, grain yield and water use efficiency. The 9.0×104plants/ha density increased dry matter, grain yield and water use efficiency by 8.3%, 5.2%, 3.4% and 27.7%, 32.9%, 28.1% compared with the 6.75×104and 4.5×104treatments, respectively. Xianyu335 and Jixiang1hao performed better than Jiudan4hao at high plant densities; grain yield and water use efficiency were highest in Xianyu335; 3.7%,1.7% and 43.8%,37.1% higher than Jixiang1hao and Jiudan4hao, respectively. Water consumption increased with increasing plant density and differed among hybrids; Xianyu335>Jixiang1hao>Jiudan4hao. Hybrids, plant density and plastic film mulching influenced the optimum plant population, water consumption, grain yield and water use efficiency of dryland maize, varieties had the greatest effect followed by plant density and mulch. Selection of appropriate hybrids and plant densities when using and plastic film mulch modes should be undertaken to maximize potential yields.

dryland spring maize; varieties; plant density; plastic film mulching modes; yield; water use efficiency

10.11686/cyxb2017250http//cyxb.lzu.edu.cn

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2017-05-24；改回日期：2017-09-04

国家自然科学基金(31660364)，甘肃省农科院基金(2015GAAS19)，国家公益性行业(农业)科研专项(201303104)，甘肃省重大科技专项(1502NKDA003)和国家高技术研究发展计划项目(2013AA102902)资助。

李尚中(1977-)，男，甘肃漳县人，副研究员，硕士。E-mail：lisz7751@163.com