种植密度和行距对黑糯玉米产量及商品品质的影响

刘凯凯，李 莹，祁泽伟，杨文彪，高志强，杜天庆，薛建福

（山西农业大学农学院，作物生态与旱作栽培生理山西省重点实验室，山西太谷030801）

黑糯玉米因色泽独特和营养丰富而受到多数消费者的青睐。近年来，随着人们对黑糯玉米需求的增加，其种植面积不断扩大。目前，山西省糯玉米种植面积达2.67 万hm2，以晋中为主，晋南、晋北紧随其后[1]。随着糯玉米新品种的不断涌现，与良种配套的田间管理措施相对滞后，导致黑糯玉米产量不高和商品品质欠佳等问题频繁出现。

以鲜食果穗为主要生产目的的黑糯玉米，在重视产量和营养品质的同时，也应注重其商品品质。黑糯玉米的商品品质与穗长、穗质量、穗粒数、百粒质量和籽粒含水率等密切相关[2]。种植密度和行距是影响黑糯玉米产量及商品品质的重要农作措施[3-4]。有研究表明[5-6]，随种植密度的增加，糯玉米产量呈先增加后降低的趋势，而穗长、穗粒数和百粒质量则呈减少的趋势。我国大部分地区常采用等行距或宽窄行种植来实现糯玉米的高产优质。等行距种植能较好地提高植株群体整齐度，增加植株的穗粒数和千粒质量[7-8]，宽窄行种植则可以改善玉米的穗部性状，增加穗长、穗行数和行粒数[9]。目前关于种植密度和行距对玉米产量和商品品质的研究多以普通玉米为试验材料，以黑糯玉米为试验材料的研究较少。因此，探究不同种植密度和行距对黑糯玉米的产量和商品品质的影响，对于提高黑糯玉米产量，改善黑糯玉米的商品品质具有重要意义。

本研究以黑糯玉米为试验材料，探究种植密度和行距对黑糯玉米产量和商品品质的影响，以期优化种植密度和行距，为黑糯玉米在生产中的推广提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2018 年在山西省忻州市忻府区播明镇北太平村玉米试验基地（112°79′E，38°49′N）展开。该地位于山西省北中部，气候为暖温带半干旱大陆季风性气候，四季分明，年平均降水量为420～470 mm，年平均气温14～16 ℃，无霜期为167.1 d。试验田前茬作物为玉米，属中等以上肥力的耕地，地势平坦，灌溉条件优越。0～20 cm 土壤中有机质含量15.2 g/kg、碱解氮含量94.5 mg/kg、有效磷含量14.3 mg/kg、速效钾含量121.0 mg/kg。

1.2 试验材料

供试玉米是山西省农业科学院玉米研究所培育的鲜食型黑糯玉米晋糯20 号，该品种生育期短，抗逆性强，百粒质量大，产量高，适宜在山西省种植。

1.3 试验设计

试验采用裂区设计，以种植密度为主区，设4.50 万（D1）、5.25 万（D2）、6.00 万（D3）、6.75 万（D4）、7.50 万株/hm2（D5）5 个水平；以行距为副区，设50 cm∶50 cm（S1）、60 cm∶40 cm（S2）和70 cm∶30 cm（S3）3 个水平，3 次重复，共45 个小区，小区面积为30 m2。播种前人工撒播复合肥160 kg/hm2（N∶P∶K＝26∶10∶12）作底肥，生育期内不再追肥，拔节期进行灌水，其他同常规田间管理。5 月13 日播种，8 月19 日收获。

1.4 测定项目及方法

黑糯玉米收获时，在每个小区随机选取20 个鲜果穗进行室内考种，测定穗长、穗质量、穗粒数、百粒质量、籽粒含水率，并计算鲜穗产量。

1.5 数据分析

使用Microsoft Excel 2010 进行数据整理，用SPSS 16.0 进行数据统计分析，采用邓肯（Duncan）检验比较不同指标在种植密度间、行距间和种植密度和行距互作效应间的差异。

2 结果与分析

2.1 种植密度和行距对黑糯玉米鲜食产量的影响

通过方差分析得出（表1），种植密度及其与行距互作效应对黑糯玉米的产量有极显著影响，行距对黑糯玉米的产量影响亦达到显著水平。

表1 不同处理间黑糯玉米产量的方差分析（F 值）

在一定条件下，随种植密度的增加，黑糯玉米产量呈先增加后降低再增加的趋势。D2处理下黑糯玉米的产量最大，分别较D1、D3和D4处理显著提高9.09%、18.57%和8.38%。黑糯玉米产量D2和D5处理间无显著差异。S2处理下黑糯玉米产量显著高于其他处理，S1和S3处理间产量差异不显著（图1）。

从图2 可以看出，在D5S3处理下，黑糯玉米产量最大，为11 152.57 kg/hm2。而在D3S3处理下，黑糯玉米产量为6 781.0 kg/hm2，显著低于其他处理，较D5S3处理显著降低39.20%。

2.2 种植密度和行距对黑糯玉米商品品质的影响

表2 种植密度和行距对黑糯玉米商品品质的方差分析

通过方差分析得出（表2），种植密度及其与行距互作对黑糯玉米穗长、穗质量、穗粒数、百粒质量和籽粒含水率均有极显著影响，行距仅对黑糯玉米百粒质量和籽粒含水率有极显著影响，对穗长、穗质量和穗粒数的影响未达到显著水平。研究仅针对不同种植密度和行距处理下存在显著差异的指标进一步作图分析。

D2处理下黑糯玉米的穗长、穗质量、穗粒数和百粒质量均显著高于其他4 个处理。D5处理下黑糯玉米的穗长与D1处理差异不显著，且显著高于D3和D4处理。D1、D3和D4处理间黑糯玉米的穗长无显著差异。D1、D4和D5处理间、D3、D4和D5处理间黑糯玉米的穗质量无显著差异，D1处理下黑糯玉米穗质量显著高于D3处理。D1、D3、D4和D5处理间黑糯玉米的穗粒数无显著差异。D1处理下黑糯玉米的百粒质量显著高于D3、D4和D5处理。D4和D5处理间黑糯玉米的百粒质量差异不显著，且均显著高于D3处理。黑糯玉米D3处理的籽粒含水率显著高于其他4 个处理。D5处理下黑糯玉米籽粒含水率显著高于D1、D2和D4 处理。D1处理下黑糯玉米籽粒含水率显著高于D2和D4处理，D2和D4处理间差异不显著（图3）。综合来看，D2处理下黑糯玉米的穗长、穗质量、穗粒数和百粒质量均高于其他处理，籽粒含水量较低，商品品质表现最优。

S2处理下黑糯玉米百粒质量显著高于S1和S3处理，S1和S3处理间差异不显著。S2处理下黑糯玉米籽粒含水率显著低于其他2 个处理，为53.13%（图4）。S3处理下黑糯玉米籽粒含水率显著高于S1处理。

在15 个处理中，D2S2、D2S3和D5S1处理下黑糯玉米穗长较大，分别为19.72、20.32、20.33 cm，且3 个处理间差异不显著。D2S1和D2S2处理下黑糯玉米百粒质量较大，分别为32.51、32.18 g，差异不显著。D3S3处理下黑糯玉米的百粒质量最小，D2S1和D2S2处理下的百粒质量分别较D3S3处理显著增加30.77%和29.44%。D1S1、D3S1和D3S3处理下籽粒含水率较大，处理间差异不显著。D4S1处理下籽粒含水率最小，显著低于其他处理。D2S1、D2S2、D2S3和D4S3处理下黑糯玉米穗质量较大，分别为282.7、294.3、285.9、268.4 g，处理间差异不显著。在D3S3、D4S1、D4S2和D5S3处理下黑糯玉米穗质量较小，分别为215.3、237.4、228.3、235.2 g，处理间差异不显著。黑糯玉米穗粒数在D1S1、D1S2、D2S1、D2S2、D2S3、D3S1、D3S2、D4S3、D5S1和D5S2处理下无显著性差异（图5）。综合来看，D2S2处理下晋糯20 号黑糯玉米的穗长、百粒质量、穗质量大，籽粒含水量低，商品品质表现较好。

3 讨论

3.1 种植密度和行距对黑糯玉米产量的影响

大量研究表明，糯玉米产量与种植密度呈先增后减的二次曲线关系[10-11]，而在本研究中随着种植密度的增加，黑糯玉米产量呈现先增后减再增加的趋势，这可能与该品种黑糯玉米群体与个体间效应有关[12-13]。从D1增至D2时，黑糯玉米植株个体间生长所需的光温水肥等营养物质较为充足，糯玉米群体结构协调，个体间不存在竞争关系，具体表现为因种植密度增加而穗数、穗粒数和百粒质量的增加，产量也随之增加。从D2增至D3时，黑糯玉米的种植密度增加，穗数增多，这加剧了黑糯玉米群体和个体间的矛盾，穗粒数和百粒质量开始减少，单位土地面积上穗数的增加无法补偿植株个体间百粒质量的减少之和[14]，从而表现为产量的下降。有研究表明[15]，低密度条件下，单位面积穗数是产量高低的决定因素，在适宜密度范围内，产量与穗粒数和百粒质量密切相关，但在高密度条件下，百粒质量对产量的贡献更大。当种植密度继续增加时，黑糯玉米穗数仍呈增加趋势，但其百粒质量则呈不降反增的变化趋势，故从D3增至D5 时，黑糯玉米产量又持续增加。

合理的行距可以改善糯玉米群体间的通风透光条件[16]，从而影响糯玉米生长发育，最终影响糯玉米产量。目前关于行距的研究较多，受地域、品种、土壤肥力和生态环境等的影响，结果不尽相同[17-19]。本试验结果表明，行距对黑糯玉米产量存在影响显著，采用宽窄行60 cm∶40 cm 种植时，黑糯玉米产量较高。

宽窄行和等行距两种种植方式必须与对应的种植密度相结合才能获得较高的产量，不能片面强调单一的种植密度和行距，从而忽视种植密度和行距的互作对玉米产量的影响[20]。本试验结果表明，不同种植密度与行距互作间，黑糯玉米产量差异达到极显著水平，在种植密度7.50 万株/hm2、宽窄行70 cm∶30 cm 和种植密度5.25 万株/hm2、宽窄行60 cm∶40 cm 下，黑糯玉米产量相对高于其他处理，可能原因是宽窄行种植可以有效改善群体结构、减少个体植株竞争，这与陈芳等[21]研究结果基本一致。

3.2 种植密度和行距对黑糯玉米商品品质的影响

黑糯玉米是一种以鲜穗销售为主的鲜食玉米，而鲜食玉米商品品质的优劣则会影响其当地市场的发展和种植规模[22]。鲜食玉米商品品质受品种和种植密度等栽培条件的影响较大[3，5]。本试验结果表明，种植密度对黑糯玉米穗长、穗质量、穗粒数、百粒质量和籽粒含水率有极显著影响。黑糯玉米穗长、穗质量和穗粒数均在D1增至D3时呈现先上升后下降的趋势，在D3增至D5时基本保持不变。在D2处理下，黑糯玉米穗长、穗质量、穗粒数达到最佳状态，再增加种植密度后变化不明显。穗长、穗粒数、穗质量对种植密度的响应存在品种间的差异，要根据实际情况和品种特性来确定适宜的种植密度[23-24]。黑糯玉米百粒质量在D2增至D3时快速下降，在D3增至D4时又增加，反观其籽粒含水率，在D3时最高，导致这一现象的原因可能是不同种植密度影响了黑糯玉米生长的光、温、CO2等外界环境[25]，随着种植密度的增加，糯玉米植株光合物质生产能力下降[26]，使得其籽粒灌浆进程受到了不同程度的影响[27]。籽粒灌浆进程的改变会影响籽粒含水率，随着玉米植株灌浆的充实，其籽粒含水率会下降，百粒质量会相应上升[28]。

宽窄行种植较等行距种植模式能有效增加经济系数，缓解种植密度引起的百粒质量、穗质量和穗数下降幅度的问题。黑糯玉米在宽窄行60 cm∶40 cm 时，百粒质量显著高于其他行距处理，籽粒含水率显著低于其他行距处理，此时黑糯玉米商品品质表现较好，而行距过宽或过窄都不利于黑糯玉米商品品质的优化。在种植密度为5.25 万株/hm2、宽窄行60 cm∶40 cm 条件下，黑糯玉米穗长、百粒质量、穗质量、穗粒数和籽粒含水率表现较好，产量较高，同时兼顾产量和商品品质。

本研究只对一个品种晋糯20 号进行种植密度和行距对其产量及商品品质的研究，不同品种的糯玉米存在差异，具体应用时要进行相应的研究。此外，种植密度和行距对玉米籽粒含水率及籽粒脱水速率的影响，受环境和品种及其两者交互作用的影响明显[29]，今后应进一步研究。

4 结论

本研究表明，种植密度和行距及两者互作对黑糯玉米产量及商品品质均存在不同程度的影响。对于黑糯玉米晋糯20 号来说，在山西省忻州市的实际生产中，采用种植密度5.25 万株/hm2、宽窄行60 cm∶40 cm 的栽培方式更有利于其产量的提高及商品品质的优化。