密度对玉米穗部性状及产量的影响

党根友，李 新，，关雅静，朱永兴，罗湘宁，张文博，王兆川

(1.宁夏农林科学院农作物研究所 宁夏永宁 750105；2.宁夏农林科学院农业生物技术研究中心，宁夏银川 750002；3.宁夏科泰科技种业有限公司 宁夏永宁 750105)

0 引 言

【研究意义】单靠挖掘单株产量而达到大幅度提高玉米产量较困难[1]。通过增加种植密度是现代玉米产量提升的重要措施之一[2]，合理密植是获得玉米高产的重要途径[3]，增强玉米品种耐密性是提高产量潜力重要方法[4]。穗部性状是构成玉米产量直接主要因素，且玉米产量是各穗部性状共同作用的结果，尤其种植密度的增加，产量性能的各参数对产量的作用效应不同，对玉米籽粒产量的作用不同[5-6]。【前人研究进展】不同品种产量性能参数对密度胁迫的反应相同，不同品种适宜密度范围也不同[7-9]，选择适宜品种并结合品种自身特性，合理提高种植密度才能促进玉米产量提高[10]。芯重、行粒数和百粒重对产量直接正效应最大，秃尖长度对产量直接负效应最大[11]。除了秃尖长度随种植密度的增加而增加外，穗长、穗粗、穗行数、行粒数、单穗重和单穗粒重等穗部性状均随种植密度增加而降低[12]。随种植密度的增加，单株产量下降，只有在适宜的种植密度下实现玉米群体产量的最大值[13-14]。【本研究切入点】目前国内关于密度对多个玉米穗部性状影响的系统研究报道较少，关于引黄灌区不同穗部类型春玉米品种的研究还未见报道。亟需研究密度对玉米穗部性状及产量的影响。【拟解决的关键问题】采用4个密度分析4个不同穗部类型品种分析密度对穗部性状及籽粒产量的影响，为当前引黄灌区春玉米品种选择与增密增产提供理论依据及技术参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试品种为长大穗玉米品种宁单41号、中穗品种宁玉51号、短小穗品种宁1530等3个类型，对照先玉335(CK)。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2017、2018年2年，在宁夏农林科学院农作物研究所进行，土壤为灌淤土。设4个密度处理(D1、D2、D3和D4)，D1处理为密度82 500株/hm2、D2处理为密度90 000株/hm2、D3处理为密度97 500株/hm2、D4处理为密度105 000 株/hm2，灌水为拔节期、大喇叭口期和扬花水3水。2017年播种期为4月19日，收获期为9月27日，前茬为玉米，试验地播前0～20 cm土层含有机质15.2×103mg/kg、全氮1.18×103mg/kg、速效氮92.0 mg/kg、速效磷37.6 mg/kg、速效钾198.0 mg/kg，生育期总降雨量为207.3 mm。2018年播期为4月24日，收获期为9月24日，前茬为小麦，试验地播前0～20 cm土层含有机质13.0×103mg/kg、全氮1.06×103mg/kg、速效氮77.0 mg/kg、速效磷18.1 mg/kg、速效钾175.0 mg/kg，生育期总降雨量为188.1 mm。

4个玉米品种各设置4个密度，16个处理，3次重复，共48个小区，采用裂区设计，随机区组排列。小区面积为3 m×6.7 m，等行种植，宽行60 cm。施纯N 200 kg/hm2，P2O5105 kg/hm2， K2O 45 kg/hm2；其中，N、P按比例5∶5分别于拔节期追施，K2O作基肥一次性施入，于3叶期按照设置密度进行定苗。其它田间管理措施与当地生产一致。

1.2.2 测定指标

在玉米成熟时各小区处理选取中间3行代表性样点，单独编号收割脱粒晒干并称重，玉米籽粒产量按14%含水量校正。另外取样10穗考种，在室内分别考察出籽率、籽粒深度、百粒重、穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数以及上、中、下部百粒重、单穗穗重、单穗粒重、千粒重，测定籽率和含水率，每小区收获玉米3行(每行6.7 m)实收计产。

出籽率(%)=籽粒总重/果穗总重的比值×100；

籽粒深度(cm)=(穗粗-轴粗)/2；

百粒重(g)=小区籽粒中随机5个百粒重的平均值。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2016进行数据处理，并用DPS7.05统计分析软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 密度对不同品种玉米穗部性状的影响

研究表明，随着种植密度增加，各玉米品种的穗部性状呈现不同的变化趋势。其中，穗长、穗粗、穗行数、行粒数、粒深、单穗穗重、单穗粒重、出籽率、百粒重(穗上、中、下部)随着密度增加都呈下降趋势，而秃尖长度随密度增加呈增加趋势。种植密度的增加，使得个体间对光、热、水、肥竞争增加，影响个体生长直接或间接导致穗部发育结实受影响，最终影响产量。随着密度的增加，不同品种玉米的平均变异系数秃尖长度最大，其次为穗上部的百粒重、行粒数，然后为穗中部百粒重、穗下部百粒重、籽粒深度、单株粒重、穗长、单株穗重，穗行数、穗粗、出籽率平均变异系数最小，密度的变化对不同品种玉米穗行数、穗粗、出籽率影响最小。其中不同穗部百粒重表现为穗下部>穗中部>穗上部，且穗上部百粒重明显低于穗中部、穗下部；随着密度的增加，不同穗部百粒重都呈下降趋势，穗上部百粒重变化幅度大于穗中部、穗下部，穗的顶端(上部)籽粒受密度影响最明显，这主要与同化物向籽粒不同部位的供应差异有关，直接影响穗部的结实率。图1

随着密度的增加，品种之间行粒数表现为先玉335、宁单41号明显高于宁1530、宁玉51号，尤其在密度大于97 500株/hm2时先玉335、宁单41号的行粒数大幅降低，增加密度对行粒数降低幅度表现为长穗品种玉米显著高于中短穗品种，尤其密度在97 500株/hm2以上时更为明显；玉米穗部性状直接影响产量，不同品种间的差异导致产量的差异，但品种产量的差异可以通过密度进行一定的弥补，通过增密试验产量差异有一定减小，并且发挥品种特有优势，宁玉51号、宁1530属于中小穗品种，但增密对关键穗部性状指标降幅明显低于大穗品种，通过密植减少与大穗的差异。图2

图1 不同密度下玉米穗部性状变化Fig.1 Changes of ear characters under different density and different varieties of spring maize

2.2 密度对不同品种玉米产量及其构成因素的影响

研究表明，种植密度对产量构成因素影响明显，随着种植密度增加，增加了有效穗数，而穗粒数和千粒重明显降低；随着密度的增加，产量的增加说明有效穗数的增加效应大于穗粒数、千粒重的减小效应。增密增加了穗数，降低了的穗粒数且表现在行粒数和穗行数综合降低，从以上穗部性状分析表明，增加密度行粒数变异系数大于穗行数，增密行粒数对穗粒数降低效应大于穗行数，是穗粒数降低的主要因子，且行粒数降低幅度在密度为97 500 株/hm2以上时长穗品种玉米高于中短穗品种更为明显，而增密下千粒重降低的最主要因子为穗上部百粒重的降低，其次才为穗中部、穗下部百粒重；增加密度下有效穗增加，行粒数、穗上部百粒重降低成为了产量构成变化的主要因素而影响产量。

提高种植密度可以增加产量，而不同品种春玉米产量对高密度处理响应不同，尤其在行粒数和穗上部百粒重增密反应，其中行粒数表现为先玉335、宁单41号明显高于宁1530、宁玉51号，尤其在密度大于97 500 株/hm2时先玉335、宁单41号的行粒数大幅降低，宁单41号、先玉335在密度97 500 株/hm2出现产量下降，而宁玉51号、宁1530的产量表现为随着密度的增加而增加，表明增密还有增产的潜力可能。适当提高种植密度可以增加春玉米产量，不同品种对密度的耐受性不同，其中宁玉51号、宁1530在105 000 株/hm2密度下产量最高，先玉335、宁单41号在97 500 株/hm2密度下产量最高，一定范围的增密对中小穗玉米产量增加潜力高于大长穗玉米。图3

图2 密度区间玉米穗部性状的变异系数Fig.2 Coefficient of variation of ear traits in maize in the tested density region

图3 密度对玉米产量及其构成因素的影响Fig.3 Changes of grain yield and its components under different density and different varieties of spring maize

3 讨 论

密度对穗长、穗粗、秃尖度、穗行数、行粒数、穗粒重等穗部性状具有显著影响，随着种植密度的增加秃尖长増大，而穗长、穗粗、穗行数、行粒数、单穗粒重等穗部性状呈不同程度的下降[15，16，17]。密度处理下的穗部性状变化幅度呈现了高秆品种大于中秆、中秆品种大于矮秆的变化规律[18]。研究结果与前人研究基本一致，不同品种玉米穗部性状变化幅度秃尖长度最大，增密秃尖长度均增加，其它11个穗部性状指标随密度增加而降低，随着密度的增加，不同品种玉米的平均变异幅度秃尖长度最大，其次为穗上部的百粒重、行粒数，然后为穗中部百粒重、穗下部百粒重、籽粒深度、单株粒重、穗长、单株穗重，穗行数、穗粗、出籽率平均变异系数最小；随着密度的增加，不同穗部百粒重都呈下降趋势，穗上部百粒重变化幅度大于穗中部、穗下部，表明穗的顶端(上部)籽粒受密度影响最明显，这主要与同化物向籽粒不同部位的供应差异有关，直接影响穗部的结实率。宁玉51号、宁1530属于中小穗品种，但增密对关键穗部性状指标降幅明显低于大穗品种，从而通过密植减少与大穗的差异。

随种植密度增加，单位面积穗数呈增加趋势，穗粒数和千粒重呈下降趋势[19-20]。增强玉米品种耐密性是提高产量潜力重要方法[21]，同时适合的种植密度使每个品种达到最高产量[22-24]。宁夏灌溉超高产玉米品种产量水平的适宜种植密度底限应在105 000株/hm2，増加种植密度来增加收获果穗数是超高产栽培的基本要求[15]。研究与前人研究结果一致，随着种植密度增加，有效穗数显著增加，而穗粒数和千粒重明显降低，穗粒数、千粒重降低对产量影响都较大；适当提高种植密度可以增加玉米产量，同时不同品种玉米对密度的适应性不同，其中宁玉51号、宁1530在105 000株/hm2密度下产量最高，先玉335、宁单41号在97 500株/hm2密度下产量最高，一定范围的增密对中小穗玉米产量增加潜力高于大长穗玉米。试验仅为1个点2年的田间数据，对于试验的内在规律及作用机理有待进一步研究。

4 结 论

随着密度的增加，4个品种秃尖长度均增加，其它11个穗部性状指标随密度增加而降低；随着密度的增加，不同品种玉米的平均变异幅度秃尖长度最大，其次为穗上部的百粒重、行粒数，然后为穗中部百粒重、穗下部百粒重、籽粒深度、单株粒重、穗长、单株穗重，穗行数、穗粗、出籽率平均变异系数最小。不同穗部百粒重表现为穗下部>穗中部>穗上部，且穗上部百粒重明显低于穗中部、穗下部；随着密度的增加，不同穗部百粒重都呈下降趋势，穗上部百粒重变化幅度大于穗中部、穗下部，表明穗的顶端(上部)籽粒受密度影响最明显，从而影响穗部的结实率。

随着密度的增加，4个品种玉米平均穗粒数、平均千粒重降低，种植密度对产量构成因素有显著影响，其中有效穗数随种植密度增大而显著增加，而穗粒数和千粒质量则随种植密度增大而降低。提高种植密度可以增加春玉米产量，而不同品种春玉米产量对高密度处理响应不同，密度增加后玉米产量增幅不大，甚至出现减产现象。其中宁单41号、先玉335在密度97 500株/hm2出现产量下降，而宁玉51号、宁1530的产量表现为随着密度的增加而增加。