不同栽培因素对玉米生育期土壤水分及籽粒产量的影响

冯乐勇，郝建平，梁改梅，池宝亮，李娜娜，张贝宁

（1.山西农业大学农学院，山西 太谷 030801；2.山西省农业科学院旱地农业研究中心，山西 太原 030031）

玉米是我国第一大作物，在农业生产中占有重要的地位[1-2]。随着经济的快速发展及生活水平的提高，人们对膳食营养结构越来越关注，因此，玉米的经济价值和社会关注度日益提高。然而，由于全球气候变暖导致的土壤干旱，成为限制玉米增产的重要因子[3]，同时，玉米的产量也取决于光合作用效果的好坏，合理的播种密度是提高作物光合效率的关键措施，所以播种密度也成为限制作物高产的因素之一[4-8]。近年来，我国玉米育种专家经过专项科研实践，对玉米产量的提高已颇见成效，但也受到种植品种、栽培方式和蓄水措施的影响，有时还达不到预期的产量[9-10]。为此，找到适合种植地的各项综合栽培因素显得尤为重要。

本试验对比分析了不同栽培因素（品种、密度、氮肥、覆膜、补灌）对玉米生育期内土壤水分及产量的影响，以筛选出与试验地相适应的、有利于土壤保墒蓄水的栽培组合因素，为提高山西省中部玉米产量提供科学的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试玉米品种为富友9号和大丰30。

供试肥料为由河北大峪口化工有限责任公司生产的尿素（40 kg/袋，总养分≥46.4%）、磷酸二铵（50 kg/袋，N-P-K为18-46-0，总养分≥64.0%）、硫酸钾（25 kg/袋，K2O≥50%）。

1.2 试验地概况

试验在山西省晋中市榆次区东阳试验示范基地进行。试验地位于东经 112°34′～113°8′，北纬37°23′～37°54′，属温带大陆性干旱气候。年平均气温为9.8℃，降雨量为418～483 mm，年均日照时数为2 662 h左右，无霜期158 d。试验田土壤为潮土，质地相对均一，土壤理化性质列于表1。

表1 试验地基础土壤理化性质

1.3 试验设计

试验于2016年4月29日施肥，4月30日播种，10月3日收获。试验因素为5个（品种、密度、氮肥、覆膜、补灌），试验共设6个处理（表2）。小区面积为50 m2（5 m×10 m），每个处理重复3次，各小区随机排列。采用条播种植，行距50 cm，株距随密度而定。6个试验处理采用相同的田间管理措施，分别在不同生育期随机测定土壤水分；成熟期随机设定固定区段1.0 m×1.0 m进行测产。

表2 试验设计

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤水分的测定 玉米播种前测定耕地土壤湿质量、干质量和容重；玉米播种出苗后，每小区中部各埋设1根中子管，深度200 cm，分别于苗期（6月3日）、拔节期（6月16日、7月6日）、抽雄吐丝期（7月22日）、籽粒灌浆期（8月23日）、成熟期（9月22日）采用CPN-503中子仪测定0～200 cm土层土壤含水量，每20 cm为一层[11]。

1.4.2 籽粒产量的测定 玉米成熟期收获固定区段测产，各个处理分别随机选取10株测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、百粒质量、产量。

1.4.3 成熟期植株养分的测定 分别从各处理随机取样的10株样品中抽取3株，植株烘干粉碎后，分别用半微量凯氏定氮法、钒钼黄比色法和火焰分光光度法测定各器官中的N，P，K含量[12]。

1.5 数据处理

数据采用SAS9.1.3和Excel软件处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培因素处理对玉米生育期土壤水分的影响

由表3可知，140～200 cm土层的土壤含水量相对其他土层的高，其中，180～200cm达到最大值。对比表3与图1的土壤表层（0～20 cm）含水量得知，6月3日仅处理1（CK）的土壤含水量高于播种前土壤；6月16日，处理1和处理5的土壤含水量均高于播种前；7月22日所有处理的土壤含水量均高于播种前；8月23日和9月22日仅处理5的土壤含水量高于播种前。分析图1可知，不同栽培因素条件下耕地0～200 cm土壤水分含量在玉米生育期内呈现动态变化。如图1-a～d所示，0～20cm土层土壤水分含量均表现出CK处理的较高，其次是处理5，处理3的土壤含水量最低。图1-a～c结果显示，玉米苗期和拔节期60～200 cm土层土壤含水量，处理3的高于其他各处理，处理5的最低；140～160 cm土层土壤含水量相对其他土层的土壤含水量较高，且处理3的高于其他处理。图1-d结果显示，玉米抽雄吐丝期20～40 cm土层土壤含水量相对其他土层的较高，20～80 cm的3个土层土壤含水量均是处理5的最高。图1-e结果显示，玉米籽粒灌浆期0～60 cm的3个土层土壤含水量均是处理5的较高，0～120 cm的6个土层土壤含水量表现出处理5高于处理6和处理2。由图1-f可知，玉米成熟期20～40cm土层土壤含水量高于0～20 cm土层，40～160 cm的5个土层土壤含水量表现出处理3的土壤含水量高于其他处理，且6种处理土壤含水量差异较小，180～200 cm土层土壤含 水量各处理均高于表层土壤（0～20 cm）。

表3 5月17日（播前）土壤含水量

2.2 不同栽培因素处理对玉米成熟期籽粒产量的 影响

表4 不同栽培因素处理条件下玉米成熟期性状及产量的比较

由表4可知，处理3的玉米长势较差，其穗长、穗粗和行粒数均显著低于其他处理（P＜0.05）；CK处理的玉米穗长最长，处理5的穗最粗，其中，CK，4，5，6处理的穗粗均大于5.00 cm；6个处理的穗行数均在16.05以上，其中，仅处理6的大于17.00；6个处理的行粒数只有处理2和处理3的低于33.00粒，且处理3最低，仅为28.77粒；穗粒数仅处理2，3的低于500粒，其他处理均在550粒以上，对于籽粒含水量，CK处理和处理4含水量较高，均在20.00%以上；6个处理的百粒质量只有处理2的达到32.09 g，CK处理和处理5的百粒质量为30.11～30.90 g，其他处理均低于30.00 g；处理3的籽粒产量最高，达到9 031.23 kg/hm2，处理2和处理4的较低，分别仅为7 474.98，7 676.53 kg/hm2。

3 结论与讨论

试验在山西省晋中市榆次区东阳镇进行，该地区属于半干旱区，年降雨量在418～483 mm，全年降水偏少，而且夏季高温天气较多，水分是制约该地区粮食生产和经济发展的主要因素[13-14]。因此，本试验主要研究了5种栽培因素（品种、密度、氮肥、覆膜、补灌）对旱地玉米生育期土壤水分及籽粒产量的影响，为后期高产的研究做贡献。本试验研究结果表明，整个玉米生育期，20～40 cm土层土壤的含水量均高于0～20 cm，且180～200 cm土层的含水量也高于表层土，说明旱地土壤的表层保水能力较差，依靠降雨得到的水分较大一部分渗透到了地下深层，40～120 cm土层的土壤含水量，处理3的高于其他处理，且各个土层间土壤含水量差异较小，由于处理3的栽培方式是增加了玉米的播种密度，高密度的种植方式使得玉米叶片遮挡了一部分的水分散失，所以具有较好的保水效果。5—6月份，土壤含水量为19.11%～49.20%，此时处于玉米苗期，玉米苗需水量较少，因此，土壤中还保留了充足的水分供玉米后期生长；7月份试验地的降水较为充足，因此，在7月22日测得的土壤含水量较高，为24.73%～53.99%；到了8月份，玉米进入籽粒灌浆期，也是玉米需水的高峰期，所以耗水量较大，玉米会通过光合作用与蒸腾作用消耗土壤中大量的水分，玉米根系所处的表层土壤含水量降低，0～20 cm土层土壤含水量为18.22%～39.24%；玉米成熟期，0～200 cm土层整体的含水量相对变小，为15.39%～49.57%。从整体来看，对比6种处理对土壤水分的影响发现，处理3和处理6的保水效果最好，处理3是采用高密度的种植方式，这样减少了土壤的表层散失，处理6的栽培措施是覆膜处理，地上覆膜可以防止土壤水分的流失，有效地改善了作物生长的水分条件[15-19]。

分析玉米籽粒产量性状可知，处理3的玉米穗长势最差，处理3的播种密度是7.5万株/hm2，较密的种植使得植物叶片相互遮挡，互相争夺阳光、水分，因此不利于光合作用，导致不利于有机物的积累，但是处理3的籽粒产量相对其他处理的最高，应该是大密度的种植弥补了有机物积累的不足，对产量有了贡献。处理2的产量最低，与CK相比，播种大丰30没有富友9号在东阳试验基地的产量高。处理4为施加300 kg/hm2的氮肥，相比施加225 kg/hm2的处理产量较低，因此，过量施加氮肥对玉米增产不利。处理5和处理6相对于CK处理产量略低，所以在CK处理的基础上增加一定量的播种密度可以有效地提高玉米籽粒产量。

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