種植密度對順單6號玉米群體結構根系特征及產量的影響

楊世佳，陳 瑾，趙艷花，潘中濤，張 毅，馮明友

（安順市農業科學院，貴州 安順 561000）

提高玉米籽粒產量是玉米產量構成的重要因子，也是高產栽培的主攻目標之一，而玉米產量取決于品種自身的遺傳特性及種植環境的影響[1-2]，實際生產中栽培密度是重要的影響因子[3]，通過密度調節玉米個體與群體結構的平衡發展，能為高產提供良好的群體結構。目前，密度影響玉米產量的相關研究較多[4-5]，不同株型的玉米品種在高產栽培中對密度的要求不同，同時密度對植株根部的生長發育也有一定影響，而根量、葉面積，生物產量和籽粒產量之間均存在一定的相關性[6-7]。目前。對黔中地區玉米種植密度與群體結構的研究相對較少。因此，試驗以黔中地區主推的耐密型品種順單6號為材料，設計了不同的栽培密度，研究不同密度對該品種的群體結構、根系特征及產量的影響，探索其最適的種植密度，為實際生產提供可靠的理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2013年4~11月在安順市農科院試驗基地進行，試驗地耕層土質為黃壤土，土壤理化性狀：pH值5.20，有機質12.45 g/kg，堿解氮84.10 mg/kg，有效磷24.23mg/kg，速效鉀45.65mg/kg。前作為綠肥。選用當地主推耐密型品種順單6號為材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗分高、中、低設6個密度處理，低密度為3.45萬和4.20萬株/hm2，中密度為4.95萬和5.70萬株/hm2，高密度為6.45萬和7.20萬株/hm2，采用隨機區組設計，小區面積24 m2，6行區，單株留苗，每個處理3次重復。4月25日播種，播種前施有機肥1.5 t/hm2，基肥（撒可富：28-9-11）375 kg/hm2，追肥（尿素）分為兩次施入，第一次于苗期（150 kg/hm2）；第二次于大喇叭口期（225kg/hm2），其他管理與當地實際一樣。

1.2.2 測定指標及方法 （1）葉面積指數和透光率。分別在抽穗期、拔節期、吐絲期、灌漿中期（吐絲后24 d）和乳熟期測定葉面積指數和透光率。葉面積指數和透光率根據文獻[8]中的方法計算，單葉葉面積＝長×寬×系數（系數為0.75~0.50），即未展開葉片數量為m，則展開葉（n）系數為a=0.75，未展開葉（n+1）系數為b=a－（0.75－0.5）/m，未展開葉（n＋2）系數為 c=b－（0.75－0.5）/m，依次類推。葉面積指數（LAI）=單株葉面積×單位土地面積內株數/單位土地面積。透光率采用農業環境監測儀TPJ-22測定，前兩個時期測定植株頂部和底部，后三個時期測定植株頂部、穗位層和底層，透光率（%）＝測定層光強/冠層頂部光強×100。（2）根體積和干重。于吐絲期采用雙向切片法[9]取樣，連續取兩株。以第1株與第2株的1/2株距處到第3株與第4株的1/2株距處為長，以1/2行距為寬，挖長方形樣方分層取根，每20 cm一層，取根深度均為80cm，將每層所取的土層分別裝入網袋，用水沖洗根系，剔除雜質并撿出死根后，測定根體積及根干重。（3）于乳熟期調查植株農藝性狀，分別調查上下穗位的葉夾角、株高、莖粗和雙胞率。（4）成熟期測定產量，實收中間3行測產，同時記錄實收株數，每小區取10穗調查穗部性狀，同時每小區取3株，分莖、葉、穗器官在80℃烘干至恒溫稱重，進行干物重測定。數據采用excel2010及SPS11.5軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對玉米植株葉面積及透光率的影響

2.1.1 葉面積 從圖1中可以看出，隨著種植密度的增加同一生育期單株葉面積呈下降趨勢，而葉面積指數則呈上升趨勢，5個生育期的變化趨勢均一致。在吐絲期之前，群體尚未封壟，主要以個體生長為主，植株迅速長大，葉片增加，所以此時單株葉面積和葉面積指數的變化主要以個體影響為主，受種植密度的影響較小。而吐絲期、灌漿中期及乳熟期，群體趨于穩定，單株葉面積和葉面積指數受種植密度的影響變化較大。在同一密度處理下，單株葉面積和葉面積指數均呈先增后減的趨勢，以吐絲期的最大，在低密度和7.20萬株/hm2的處理下，種植密度對單株葉面積和葉面積指數的影響較小。由此可見，種植密度對玉米群體葉面積的調節主要集中在吐絲之后，其中種植密度為4.95萬、5.70萬和6.45萬株/hm2之間的調節性較大。

圖1 不同種植密度下玉米各生育期植株單株葉面積和葉面積指數的比較Fig.1 Comparison on leaf area per plant and LAI of maize plants in the growth period under different planting densities

2.1.2 透光率 由表1可知，隨著種植密度的增加，同一生育期玉米群體的透光率表現為下降趨勢，6個處理的變化趨勢一致，且密度對大喇叭口期之后的透光率的影響較拔節期的要明顯。吐絲期、灌漿中期和乳熟期穗位部的透光率變化不大，而基部的透光率呈先降后增的趨勢，這是由于乳熟期上部葉片處于持綠色狀態，而下部葉片衰老干枯，導致穗位部遮陽變化不明顯，下部遮陽減少所致。

表1 不同種植密度下玉米各生長時期植株透光率的比較 （%）Table 1 Comparison on light transmittance of maize plants in the growth period under different planting densities

2.2 種植密度對玉米農藝性狀及干物重的影響

2.2.1 農藝性狀 由表2可知，隨著種植密度的增加，玉米農藝性狀以株高、莖粗和葉夾角的變化較為明顯。其中，隨種植密度的增加，玉米株高呈升高的趨勢，高密度中的7.20萬株/hm2處理的植株顯著高于低密度和4.95萬株/hm2處理的植株。莖粗和葉夾角隨密度的增加呈下降趨勢，莖粗以低密度處理的顯著大于5.70萬株/hm2和高密度的處理；葉夾角以低密度、中密度處理的植株顯著大于高密度處理的。這表明，種植密度的變化引起玉米個體株高、莖粗及葉夾角的變化，從而起到調控玉米個體與群體形態結構的作用。

2.2.2 干物重 由表3可知，成熟期玉米的單株干重隨種植密度的增加呈下降的趨勢，莖鞘、葉片和穗干重的單株趨勢也如此。在各器官干重中，以莖鞘干重受種植密度的影響最為明顯，其次為葉片和穗的干重。隨密度的增加，玉米的各部位干重的群體趨勢有所不同，其中莖鞘干重呈先增后降的趨勢，以4.95萬株/hm2處理的最大，但各處理間的差異不顯著；葉片干重呈增加的趨勢，其中7.20萬株/hm2處理的葉片干重顯著高于低密度處理；穗干重則呈現出以4.95萬株/hm2處理為最大的拋物線趨勢，4.95萬和7.20萬株/hm2處理的穗干重顯著高于低密度處理。從試驗結果可以看出，低密度條件下個體過于強壯，降低了群體的優勢，在中密度條件下個體優勢與群體優勢得到平衡，而在高密度條件下，個體較弱，但群體優勢發揮較為明顯。

表2 不同種植密度下玉米植株農藝性狀的比較Table 2 Comparison on agronomic traits of maize plants under different planting densities

表3 不同種植密度下玉米各部位干物重的比較Table 3 Comparison on dry matter weight of maize parts under different planting densities

2.3 種植密度對玉米根系的影響

由表4可知，根系體積和干重受種植密度的影響一致，均隨種植密度的增加呈下降的趨勢。隨著土層的深入根系的體積和干重逐漸下降，玉米根系多數集中在0~20cm土層中，此土層中根系體積和干重均以高密度處理的顯著低于低、中密度處理的；在20~40 cm土層中，根系體積的變化較為明顯，低密度和4.95萬株/hm2處理的顯著高于5.70萬株/hm2和高密度處理的；在40~60 cm和60~80 cm土層中，低密度處理的根系體積顯著高于高密度處理，而低密度處理的根系干重則顯著高于其他密度處理。這說明低種植密度下，玉米的根系較發達，且深土層中的根系含量較大。

表4 不同種植密度下0~80 cm土層玉米根系體積與干重的比較Table 4 Comparison on the volume and dry weight of maize roots at 0~80cm layer under different planting densities

2.4 種植密度對玉米產量及穗部性狀的影響

由表5可知，在低密度下，產量較低，且顯著低于中、高密度處理；當種植密度增加到4.95萬株/hm2時，產量最高；種植密度再加達產量略有下降，但中、高密度處理之間的差異未顯著。密度處理與產量呈拋物線趨勢，且出現高產量的密度為中、高密度處理。從表5中還可看出，種植密度對穗部性狀的影響，以穗長、穗粗、穗粒數、禿尖和雙胞率的變化較為明顯。隨著種植密度的增加，穗長、穗粗、穗粒數和雙胞率均呈下降趨勢，而禿尖相反，呈上升趨勢，百粒重的變化較小。低密度下玉米形成大穗、粒重的穗型，當密度增加時，穗型有所減小，粒重下降、且禿尖增加。在4.95萬株/hm2的種植密度下，株數和穗型適中，所以玉米得以高產，而在高密度處理中高株數彌補穗部性狀的不足，從而產量也得以維持。

表5 不同種植密度下玉米產量及穗部性狀的比較Table 5 Comparison on yield and ear characters of maize crop under different planting densities

3 結論與討論

合理的種植密度是玉米合理群體結構的關鍵，可使玉米群體與個體協調發展，單位面積上獲得最大的產量[10-11]。該研究結果與他人的研究結果一致，隨著種植密度的增加，植株的株高、穗位高和葉面積指數呈上升趨勢，單株葉面積、莖粗和葉夾角則相反，呈下降趨勢[12-13]。種植密度過大，玉米個體間對養分、水分和光照的競爭激烈，通風透光條件差，透光率小，植株莖稈變細，株高變高，生長勢弱；而密度過小，個體生長旺盛，但單位面積的總容庫過小，也不利于高產的形成[14]。

試驗結果顯示，隨著種植密度的增加，根系大部分分布于淺土層；深土層中根系的分布比例、單株根系的體積和干重均隨種植密度的增加而減少，這一結果與嚴云、寇太記等[15-16]的研究結果一致。這可能因為高種植密度加大了地上部分的群體數量，引起地上部分與地下部分生長失衡，導致玉米根系下扎不深。

試驗結果顯示，耐密型品種順單6號的產量以4.95萬~7.20萬株/hm2的種植密度較高，種植密度與玉米產量的相關性呈現拋物線關系，這與劉武仁等[17]的研究結果一致。從穗部性狀來看，雙胞率、穗長、穗粗、穗粒數、千粒重均呈下降趨勢的結果與前人的研究一致[18]。由此可見，對耐密型品種而言，在低密度條件下源供應充足，庫充實度高，但庫容量相對不足；在高密度中植株缺乏營養，群體壓力增大，玉米個體庫器官的發育受到的不良影響，導致灌漿不良，禿尖增加[19-20]，然而大庫容量的群體彌補這些不良的影響，所以產量得以維持。

試驗結果還顯示，隨著種植密度加大，植株的個體生產力降低，但群體優勢較明顯，玉米的最終產量由二者之間互相作用來決定。因此，只有保持單株和群體效應之間的平衡，即在一定的密度下保持較高的單株生產力，玉米才能獲得高產穩產，而這種調節是通過植株形態特征、根系特征的變化來完成，對于耐密型品種順單6號，建議種植密度為4.95萬株/hm2。

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