二比空立體通透栽培模式對耐密玉米光合特性及產量的影響

王曉梅　傅迎軍　王燕平等

摘要[目的]比較不同栽培及間作模式下玉米（Zea may L.）的光合特性及產量差異。[方法]兩種栽培模式分別為：二比空立體通透栽培模式（玉米二比空栽培模式與矮稈作物大豆間作相結合的一種立體通透栽培技術）和常規玉米栽培模式（CK）。[結果]二比空立體通透栽培模式可改善玉米的通風透光率，促進植株生長發育，玉米不同葉位葉片的葉向值、光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均有不同程度的提高，能充分提高光能利用率，有利于發揮玉米邊行優勢和干物質積累，從而使玉米產量得到較大的提高。二比空立體通透栽培模式玉米產量及經濟效益分別比單作玉米模式提高16.3%和24.1%。[結論]該研究揭示玉米二比空立體通透栽培模式的高產機制，可為玉米高產栽培及生理特性研究提供理論依據，并為提高該地區的玉米產量提供參考。

關鍵詞玉米；二比空；光合特性；產量

中圖分類號S513文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）09-02568-03

基金項目農業部黑龍江重大農業科技推廣項目；國家自然科學基金項目（31371651）。

作者簡介王曉梅（1982- ），女，山西大同人，研究實習員，碩士，從事玉米耕作栽培研究。*通訊作者，副研究員，從事玉米育種研究。

玉米是黑龍江省主要糧食作物，種植面積近346萬hm2 [1]。種植方式一直是玉米研究的重要領域。合理的群體結構、良好的冠層內光輻射分布、高光能利用率與玉米高產密不可分。不同的種植方式對玉米群體結構具有調控效應[2]。前人針對調整玉米種植方式如種植密度、株行距及與其他作物間套作等形式來達到增產目的已做了大量研究。李鳳海等通過比較“大壟雙行”、“二比空”和“偏壟寬窄行”3種種植方式，得出“偏壟寬窄行”是增密、增產的最佳種植方式[3]。韋柳佳等在大豆與玉米間作研究中指出，間作可有效提高玉米生物量和產量，尤其是根干重顯著增加[4]。楊廣東等研究指出，密植通透栽培模式明顯優于普通栽培模式，表現為保苗數增加，生育期提前，抗倒伏能力增強，出子率增加，百粒重較高，產量差異顯著[5]。影響玉米產量的關鍵因素之一是栽培技術，近年來各種玉米高產栽培模式的應用層出不窮，其中玉米二比空立體通透栽培模式是較符合目前高產、耐密玉米栽培的新模式。該項技術既能解決密植與通風透光的矛盾，又能充分利用光能，充分發揮了邊行優勢及密植栽培對提高玉米產量的作用。 而二比空立體通透栽培模式不僅能實現合理密植，同時還利用了玉米與大豆的間作優勢，解決了玉米田間通風透光與密植的矛盾，極大地提高了玉米的光能利用率，充分發揮密植的增產作用。目前關于該模式的研究僅限于栽培技術的改進上，而其對玉米光合特性及產量的互作效應尚少見研究報道。為此，筆者以二比空玉米間作大豆立體通透模式為研究對象，通過比較其與清種玉米灌漿期光合特性及產量的差異，揭示玉米二比空立體通透栽培模式的形成機制，以期為玉米高產栽培及生理特性研究提供理論依據，并為提高該地區的玉米產量提供參考。

1材料與方法

1.1供試材料供試玉米品種為耐密型品種牡單13，大豆品種為牡豆8號。

1.2試驗地基本情況試驗于2013年5～10月在黑龍江省農業科學院牡丹江分院試驗區進行，該區地處牡丹江市溫春鎮，屬中溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫6.1 ℃，年降水量579.7 mm，年日照時數2 339.8 h，年平均相對濕度64%，地處黑龍江省第二積溫區下限，年平均積溫為2 500 ℃左右。2013年為高溫少水年，3～10月份降水量為420.0～530.0 mm，比歷年來少40.0～100.0 mm。

試驗地前茬作物為玉米。試驗耕地為典型的丘陵半山區，主要土壤類型為暗棕壤。耕作層18 cm，肥力中等，有機質含量25.7 g/kg，水解氮含量85.2 mg/kg，有效磷含量94.3 mg/kg，速效鉀含量216 mg/ kg。

1.3試驗設計采用隨機區組試驗設計，設置兩種栽培模式，3次重復，小區行長 1000 m，壟距0.65 m，12 行區，小區步道 10 m，間隔道 0.5 m。基施腐殖酸600 kg/hm2，復合肥400 kg/ hm2，6月22日追施尿素175 kg/hm2，3鏟2趟，其他管理同大田生產。

1.3.1二比空立體通透栽培（模式A）模式。即將玉米二比空栽培模式與矮稈作物大豆間作相結合的一種立體通透栽培技術，通過改變傳統玉米單行連片壟壟種植模式，在原壟距不變的基礎上，通過縮小株距，將3壟的苗數集中種植到2壟上，即種2壟空1壟[6]，在空壟上種植耐陰大豆品種牡豆8號，玉米保苗10005萬株/hm2，大豆保苗22.500萬株/hm2。

1.3.2常規玉米栽培模式（模式B）。清種玉米，壟距65 cm，株距23 cm，保苗6.750萬株/hm2。

1.5測定項目及方法

1.4.1葉向值。用直尺量角器等工具對葉長（L）、葉角（θ，葉片與水平面的夾角，弧度）和葉垂距（葉基至葉最高點的距離Lf）進行測量，按下式計算葉向值（Lov）[7]。

1.4.2光合速率。于灌漿期選擇晴朗天氣在09：00～12：30，利用Li6400便攜式光合作用測定系統（LiCor，USA），設定人工光源光強為1 500 μmol/（m2·s），選取各處理生育進程一致、光照均勻的健康植株，測定光合速率[Pn，μmol（CO2）/（m2·s）]、 氣孔導度[Gs，mmol/（m2·s）]、蒸騰速率[Tr，g/（m2·h）]和胞間CO2濃度（Ci，μmol/mol ），每次每個處理重復3次。

1.4.3農藝性狀和產量。收獲前每個處理選取有代表性的植株5株，測定株高和穗位高，收獲時每個小區取中間2壟，折合面積進行測產。取有代表性5穗考種，指標包括穗長、禿尖長、穗粗、行數、行粒數及產量等。

1.5統計分析應用Excel 2003、DPS v 8.01軟件進行數據處理和統計分析。

2結果與分析

2.1不同栽培方式對玉米不同葉層葉向值的影響葉向值是表示葉片挺拔、上沖和在空間下垂程度的綜合指標。葉向值越大，表明葉片上沖性越強，其值越小則意味著葉片更趨于平展，下垂程度越大。從圖1可以看出，模式A的葉向值均高于模式B，這可能與模式A下玉米種植密度相對較高，從而增加了各植株間的競爭壓力有關。而兩種模式下葉向值均隨著葉位的下降而降低，這也表明植株上部葉較緊湊，而下部葉較平展，有利于光的截獲和光能的利用。

3結論與討論

光合作用是玉米干物質積累和子粒產量形成的物質基礎，其中90%以上的干物質來源于光合作用，玉米能否高產主要取決于群體光合作用強度，所以建立高光效光合生產體系是獲取高產的核心。研究合理的栽培模式對玉米的群體光合特性及產量的影響十分必要。該研究通過對玉米二比空間作大豆立體通透栽培模式的深入研究表明，玉米大豆二比空間作系統中，玉米產量優勢較明顯，大豆卻因與玉米的競爭導致產量下降。該模式可以有效增加玉米的田間透光率，有助于擴大光合面積，比較發現，模式A可有效提高玉米棒3葉的光合效率，其中胞間CO2濃度與光合速率呈負相關，而葉向值、氣孔導度及蒸騰速率均與光合速率呈正相關，葉向值的提高通過改善田間通風透光率而提高了光的截獲和光能的利用，使玉米的水平受光改為立體受光，有利于光照強度的增加和干物質積累。葉片的結構和功能除受遺傳基因控制外，環境條件影響也非常重要，其中光照強度是最重要的影響因素，光照越強，溫度越高，蒸騰作用越強，溫度高會引起空氣濕度降低，同時由于模式A下空氣流動速度大，也會增強蒸騰作用，蒸騰速率增加的同時氣孔導度也會隨之增加。

與單作玉米相比，二比空立體通透栽培模式既改善了田間透光率，又充分發揮了玉米植株的邊際效應，還促使植株的晝夜溫差加大，有利于碳水化合物的形成、輸導和積累。由于通風條件得到改善，從而促進了空氣流動，使得CO2濃度升高，有利于光合作用，促進了玉米干物質積累和產量提高[8]。同時在密植前提下植株倒伏率也有所降低，充分發揮了密植的增產作用。此外，在玉米產量提高的同時，間作較耐陰大豆品種牡豆8號，不僅在一定程度上增加了部分大豆的收入，而且大豆根瘤菌能固定空氣中游離的氮素，可以把用地養地結合起來，維持地力，使連年各季均衡增產。用根瘤菌固定空氣中的氮素，既可節約生產化肥的能源消耗，又可減少化肥對環境的污染。因此，實施玉米二比空立體通透栽培技術能改善植株的光、溫、氣等條件，促進玉米光合速率提高，最大限度地發揮玉米植株的生長特性，使其產量及經濟效益明顯提高，適合大面積示范與推廣。

參考文獻

[1] 于琳，李艷杰，紀武鵬.栽培方式對玉米農藝性狀及產量的影響[J].玉米科學，2009（4）：101-103.

[2] 劉武仁，馮艷春，鄭金玉，等.玉米寬窄行種植產量與效益分析[J].玉米科學，2003，11（3）：63-65.

[3] 李鳳海，范秀玲，史振聲，等.不同種植方式對玉米形態生理指標及產量的影響[J].中國種業，2011（4）：38-40.

[4] 韋柳佳，黃莉，張雅瓊，等.玉米/大豆間作模式及效應分析[J].西南農業學報，2013，26（1）：67-72.

[5] 楊廣東，高煥勇.高寒地區不同密度下玉米通透栽培與常規栽培比較研究[J].作物雜志，2013（3）：90-92.