不同种植密度对玉米新品种郑单5179生长及产量的影响

齐建双， 夏来坤， 马智艳， 丁 勇， 李春盈， 唐保军， 张凤启， 张 君， 穆心愿， 赵发欣

(河南省农业科学院粮食作物研究所/河南省玉米绿色精准生产国际联合实验室， 郑州 450002)

玉米是我国种植面积最大的粮食作物，占全国粮食总种植面积的42%，主要用于饲料、工业加工、食用及种用四个方面，其中饲料及工业加工占比高达90.31%。2018—2019年全世界不同品种粮食产量中，玉米的产量最高，约为11.0亿t。2017—2018年全世界玉米总种植面积为1.92亿hm2，产量为10.8亿t。其中我国的种植面积最大，占全世界玉米总种植面积的22.1%，产量占全世界玉米总产量的24.0%，居第二位。美国种植面积占全世界玉米总种植面积的17.4%，居第二位；产量却占全世界玉米总产量的34.3%，居第一位。20世纪30年代到20世纪末的70年间，美国玉米单产从1 300 kg/hm2增加到8 400 kg/hm2，我国玉米单产从1 000 kg/hm2提高到5 200 kg/hm2。据估计，到2030年，我国玉米单产预计至少提高30%～40%才能满足国民需要[1-2]。因此，研究如何快速提高玉米单位面积产量，充分挖掘玉米新品种的生产潜力仍然是一个重要的研究方向。实践证明，选择耐密抗倒玉米新品种，增加种植密度是玉米提高单产的有效措施之一[3-5]。但是玉米的种植密度不是越大越好，当超过品种的最适宜密度时，就会引起群体叶面积指数、光合特性、干物质积累等的降低[6-8]，随之产量也会降低[9-11]，适当密植才可以实现玉米高产[12-14]。

郑单5179是河南省农业科学院粮食作物研究所自主选育的粮饲兼用普通玉米新品种，2020年通过河南省农作物品种审定委员会审定，审定编号为豫审玉20200006。同时，2020年被河南省种子管理站推荐参加国家黄淮海区域试验，2021年国家黄淮海区域试验和生产试验同时进行。为了更好地挖掘新品种郑单5179的生产潜力，对新审定品种进行大规模的推广应用，本试验以郑单5179为研究对象，设置8个密度处理，开展密度对郑单5179的农艺、产量、抗倒伏能力和冠层结构等24个相关性状的研究，以期探索出郑单5179品种的最适宜密度和最大的生产潜力，为该品种的大面积推广应用提供基础，同时也为玉米耐密育种和品种耐密性研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

以课题组自育新品种郑单5179为试验材料。2019—2020年试验在河南现代农业研究试验基地开展，设置52 500、60 000、67 500、75 000、82 500、90 000、97 500、105 000株/hm2，8个密度梯度，3次重复。行距0.6 m，行长6.7 m，成熟后收获中间两行考种、测产。

1.2 测定项目和方法

1.2.1调查项目

1) 按照NY/T 1290—2006《国家农作物试验规程》，调查株高、穗位高、抽雄期、吐丝期、空秆率、倒伏率；收获后考种，测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数、秃尖长、轴粗、百粒重、单株产量、小区产量等。

2) 在玉米吐丝期测定穗位层和茎基层叶面积指数(LAI)、叶倾角(MTA)和无截取散射(DIFN)；

3) 收获前取地上完整第三节茎节测定茎秆抗倒伏能力，包括节长、茎粗和折断力。

1.2.2玉米冠层指标测定

在玉米吐丝期采用LAI-2200 C测定玉米冠层特性，主要分析穗位层和茎基层LAI、MTA和DIFN指标的变化。

1.2.3茎秆抗倒伏能力指标测定

收获前1天每小区的第1行从第3株开始连续取3株茎秆，去除叶鞘，第3节间，用塑料薄膜包裹好，取样当天完成测量节长、茎粗，并采用YYD-1型茎秆强度测定仪，测茎秆折断力。每个样品测3次，计算其平均值。

1.3 数据处理

数据处理采用DPSS 7.5软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 密度对郑单5179农艺性状的影响

新品种郑单5179在52 500～10 500株/hm2密度之间，随着种植密度增大，抽雄-吐丝间隔期总体呈增加趋势，即密度越大抽雄-吐丝间隔期越长，最大密度和最小密度之间差异达极显著水平。同时，随着种植密度增加而呈增加趋势的有空杆率，最大密度和最小密度之间差异也达到了显著水平。从表1可以看出，该品种随着种植密度增加对其株高、穗位高影响不大，不同密度之间株高差异未达到显著水平，穗位高在不同密度之间差异也均未达到极显著水平。

表1 密度对郑单5179农艺性状的影响

2.2 密度对郑单5179产量性状的影响

表2结果表明，随着种植密度增加，郑单5179品种穗长、行粒数和单株产量呈下降趋势，并且处理之间差异达到了极显著水平；其中单株产量下降最为明显，密度最小(52 500株/hm2)时单株产量最高，达193.4 g，密度最大(105 000株/hm2)时单株产量最低(130.6 g)，仅占最小密度时最高单株产量的62.5%。相反，秃尖和畸形穗随着种植密度的增加也随之增加，且处理之间差异达极显著水平；畸形穗增加比较突出，最大密度时的畸形穗率是最小密度时的7.8倍。产量则是随着密度增加先增加再下降，在750 00株/hm2时产量达到最高，说明该密度是郑单5179品种的最适宜密度。穗粗、穗行数、轴粗和百粒重4个性状受密度变化影响较小。

表2 密度对郑单5179产量性状的影响

2.3 密度对郑单5179抗倒伏能力相关性状的影响

为了测试郑单5179的抗倒伏能力，本研究选择最易发生倒折的地上第三茎节为研究的对象。结果表明，随着种植密度增加，茎粗、节长和折断力均呈减小趋势，节长受密度影响最小，各密度处理之间差异均未达到显著水平。同时，在玉米乳熟末期田间的调查倒伏倒折率，结果表明，郑单5179品种所有密度处理均未发生倒伏倒折，说明该品种的耐密性和抗倒伏能力非常突出。

2.4 密度对郑单5179群体冠层结构的影响

结果表明,茎基层LAI随着种植密度增加呈增加趋势，MTA则是随着种植密度增加先增加再减小，DIFN随着种植密度增加总体呈减小趋势。穗位层LAI、MTA和DIFN三个指标随密度变化大的趋势基本与茎基层一致，LAI指标穗位层随密度变化幅度比茎基层小，这与郑单5179品种独特的株型有关，该品种穗位以上部分叶片相对较少，穗位层叶片较密集，随着种植密度增大穗位以上部分叶面积指数变化较小，茎基部测出的叶面积指数变化相对较大。

表3 密度对郑单5179抗倒伏能力相关性状的影响

表4 种植密度对玉米群体冠层结构的影响

3 讨 论

3.1 产量等指标对不同种植密度响应的差异

增加玉米种植密度，提高单位面积产量，是当前玉米育种和生产的重要研究方向。本研究为挖掘新审定品种郑单5179的高产潜力和最适宜种植密度，设置8个密度梯度开展密度对农艺、产量等24个相关性状的影响研究，结果表明，该品种随着种植密度增大：抽雄-吐丝间隔期、空杆率、秃尖、畸形穗、茎基层LAI和穗位层LAI共6个性状指标总体呈增加趋势；相反，穗长、行粒数、单株产量、茎粗、节长、折断力、茎基层DIFN和穗位层DIFN， 8个性状指标随着种植密度增加呈下降趋势；而茎基层MTA、穗位层MTA和产量3个指标则是随着密度增加先增加再下降，其中产量在75 000株/hm2时达到最高，说明郑单5179品种的最适宜密度是75 000株/hm2。株高、穗位高、穗粗、穗行数、轴粗、百粒重和倒伏倒折率之和等7个指标受种植密度增加影响不大。

3.2 新品种郑单5179对不同种植密度的响应

该研究结果与前人的研究结果大部分指标一致，但也有部分指标不同。产量随种植密度的增加而增加，当达到一定密度后，产量反而降低，与李梁等[9]、刘春晓等[10]、岳尧海等[15]、赵久然和孙世贤[11]的研究结果一致。叶面积指数随着植密度增大而增大与刘春晓等[10]、张吉旺等[16]、乔江方等[17]等研究结果相同。无截取散射随着密度增加呈下降趋势，也与乔江方等[17]研究结果相同。但是株高、穗位增高、倒伏倒折率等指标与前人研究结果不同。何丽霞等[18]、陈国立等[19]、刘战东[20]、史向远等[21]研究认为，随着种植密度增加，植株株高、穗位增高，茎粗逐渐变细，植株抗倒伏能力下降，同时空秆率增加，从而影响玉米产量。宋振伟等[22]、杨永红[23]研究结果也认为，株高随着种植密度的增加而增加。尚赏等[24]的研究结果同样表明，随着密度的增加玉米株高和穗位高增加，基部第3节节间长度增加，节间粗变细，根倒率和茎折率都显著增加。但在本研究中郑单5179品种在密度为52 500～105 000株/hm2之间，株高、穗位高、倒伏倒折率之和这3个指标受种植密度影响不大；而第三节节长在本研究中随着种植密度增加呈下降趋势，也与尚赏等[24]研究结果不同。同时穗行数、百粒重在武晓峰[25]的研究中随着种植密度的增加均呈逐渐下降的态势，而在本研究中受密度影响不大。

株高、穗位高、第三节节长和倒伏倒折率之和这4个与抗倒伏能力相关密切的指标与前人研究结果不同，这可能也是该品种在高密度种植情况下抗倒伏能力特别突出的原因。同时发现该品种在本研究两年的试验中所有密度处理均未发生倒伏倒折，而同一试验地块同期播种的对照品种郑单958和浚单20，在10 500株/hm2密度郑单958倒伏倒折率之和为3.2%，浚单20的倒伏倒折率之和达到了47.9%，说明新品种郑单5179的耐密性和抗倒伏能力确实非常突出，其抗倒伏能力强的生理机制后续会展开更加深入的研究。

4 结 论

新审定玉米品种郑单5179的最适宜种植密度为75 000株/hm2，最大生产潜力为13 677.0 kg/hm2。该品种是一个耐密抗倒伏能力强的新审定粮饲兼用型玉米新品种，其抗倒伏能力强的生理机制还需要进一步的研究。