不同種植密度對玉米葉面積指數、干物質積累及產量的影響

劉春曉++董瑞++張秀芝++劉鐵山+何春梅++汪黎明++高新學++劉玉敬++劉強++陳凱

摘要：以玉米新品種諾達1號為供試材料，研究不同種植密度對玉米葉面積指數、干物質積累及產量的影響。結果表明：在60 000～82 500株/hm2密度范圍內，隨種植密度增加玉米產量顯著增加，但當密度達到一定程度后，產量又隨密度增加而降低，產量和密度符合二次曲線關系；葉面積指數隨種植密度增大而增大，在灌漿期達到最大值，而后下降；玉米在個體和群體層次上的干物質積累均呈“S”型動態，單株干物質積累量隨種植密度的加大而減少，群體干物質產量在一定密度范圍內隨種植密度增加而增加，諾達1號的種植密度超過82 500株/hm2時，群體干物質積累量不再增加。

關鍵詞：玉米；諾達1號；種植密度；葉面積指數；干物質積累；產量

中圖分類號：S513.047文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）02-0036-04

玉米是我國第一大作物，為重要的糧食、飼料、工業原料用作物，年總產量已達2.1億噸[1-3]，對我國糧食安全具有舉足輕重的戰略作用。2002年以來，我國玉米年消費量一直維持在2.4億噸以上，玉米產業供需將長期處于緊平衡狀態。因此，提高玉米單產、改善品質、挖掘品種生產潛力成為當前玉米生產的首要任務[4，5]。胡樹平等[6]研究指出，玉米合理密植能增加產量，可妥善解決單位面積有效穗數、穗粒數、百粒重之間的矛盾，并能充分利用光、水、肥、氣、熱，從而提高經濟產量。所以確定玉米品種的最適宜種植密度、挖掘產量潛力尤為重要。本試驗以高產、多抗、耐密玉米新品種諾達1號為供試材料，在黃淮平原夏播玉米種植區（山東省六一農場）進行5個密度梯度下的田間試驗，研究不同種植密度對玉米葉面積指數、干物質積累、產量及其構成因素的影響，以期明確諾達1號的最適種植密度，為玉米良種良法配套和高產高效栽培提供一定理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2015-2016年在山東省農業科學院玉米研究所六一農場試驗基地（117°1′E，37°1′N）和小麥玉米國家工程實驗室進行。試驗地塊為砂壤土，耕層土壤含有機質 1.13%、全氮0.14%、速效氮 54.23 mg/kg、速效磷 28.387 mg/kg、速效鉀 86.89 mg/kg。

1.2試驗設計

供試材料為玉米品種諾達1號，由育成單位山東省農業科學院玉米研究所提供。

試驗設置5個種植密度，分別為60 000株/hm2（Ⅰ）、69 000株/hm2（Ⅱ）、75 000株/hm2（Ⅲ）、82 500株/hm2（Ⅳ）、90 000株/hm2（Ⅴ）。采取隨機區組排列，重復3次。小區面積30 m2（3 m×10 m），每小區種植5行，行距60 cm，株距以密度而定。6月上旬播種，施肥、澆水等田間管理措施同常規大田生產，9月下旬收獲。

1.3測定項目與方法

分別于苗期、拔節期、大喇叭口期、灌漿期、成熟期選取10株長勢均勻一致的植株，測定葉面積，計算葉面積指數（LAI）。然后選取5株，于烘箱中105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，稱干物質重。成熟期收獲測產，每小區選取20個果穗考種。

1.4數據處理

采用DPS 7.05和Microsoft Excel 2007進行數據統計分析與做圖。

2結果與分析

2.1不同種植密度對玉米葉面積指數的影響

由圖1可以看出，各種植密度下葉面積指數在整個生育期內均呈先上升后下降的變化趨勢，苗期葉面積指數較小，拔節后迅速增加，灌漿期達最大值，而后開始下降。灌漿期各處理LAI表現為：Ⅳ﹥Ⅴ﹥Ⅲ﹥Ⅱ﹥Ⅰ，成熟期表現為：Ⅳ﹥Ⅲ﹥Ⅴ﹥Ⅱ﹥Ⅰ，灌漿期和成熟期LAI最大的密度處理均為82 500株/hm2；灌漿期到成熟期，最高密度處理90 000株/hm2的LAI迅速下降。在玉米生育前期，各處理單株葉面積指數差異不大，但隨著種植密度的增加各處理葉面積指數增加，說明生長前期葉面積指數隨密度增加而增大效應顯著。在生育后期，隨著密度增加，單株葉面積呈下降趨勢，而單位面積上的葉面積指數呈先增加后下降趨勢，種植密度增加在一定范圍內彌補了單株葉面積減小的劣勢。表明，在玉米整個生育期間，密度對群體葉面積的影響始終占主導地位，高密度處理生育后期葉面積指數下降迅速，衰老較快。

由圖2可以看出，不同處理單株干物質積累動態隨生育期推進呈“慢-快-慢”的“S”型曲線，且各處理曲線變化趨勢基本一致。生育前期單株干物質積累速度較慢，干物質積累量較少；拔節后玉米單株進入旺盛生長時期，干物質積累快速增加，此階段是玉米整個生育期內個體干物質積累速度和積累量最大的時期；灌漿期后干物質積累又趨于緩慢，這是由于此期玉米植株的衰老和外界條件的影響導致生長減慢、干物質積累量減少。不同處理單株干物質積累量隨種植密度的增大而減少，拔節前各處理差異不顯著，拔節后差異逐步增大，至成熟期差異達最大值，這是由于拔節前玉米植株較小，種植密度對植株生長所需水肥、光照等的限制并未在個體之間產生影響，而拔節后隨著植株長大，種植密度增大導致單株間競爭不斷加大，使得干物質積累與種植密度梯度呈相反的趨勢變化。

2.3不同種植密度對玉米產量及其產量構成的影響

由表1可以看出，種植密度對玉米產量和產量構成均有顯著影響。玉米籽粒產量隨種植密度增加呈先增加后減少趨勢，兩者符合二次曲線關系。以密度和產量進行回歸，其回歸方程為Y=3.768×10-6X2 +0.630X-15610（R2=0.937）。在60 000～82 500株/hm2密度范圍內，隨種植密度增加，產量明顯提高，82 500株/hm2密度產量最高，達到10 865 kg/hm2，分別比60 000、69 000、75 000株/hm2提高25.97%、12.82%、6.57%，差異達極顯著水平；當密度超過82 500株/hm2時，產量則表現為降低趨勢，90 000株/hm2密度處理比82 500株/hm2密度處理減產6.06%。因此，玉米種植密度過大或過小都會影響產量潛力的發揮。

從產量性狀來看，穗長、穗粗、穗行數、行粒數、千粒重均隨種植密度增加呈逐漸降低趨勢，禿尖長則隨密度增加而增加。當種植密度達到90 000株/hm2時，穗長較其它密度處理降低1.3～2.6 cm，穗粗降低0.06～0.35 cm，穗行數減少0.34～0.65行，行粒數減少0.63～1.75粒，千粒重降低9.6～23.0 g，禿尖長則增加0.5～1.2 cm，其中穗長、穗行數、千粒重、禿尖長均與其它處理達極顯著差異。說明密度過大，穗長、穗行數和千粒重下降嚴重，群體和個體矛盾嚴重不協調，密度的增加遠不能補償單株生產能力降低而導致的玉米產量下降。

3討論與結論

種植密度是影響玉米農藝性狀和最終產量的重要栽培措施之一，是決定玉米生理性狀的主要因素，肥、水、光、溫等諸多因子都可以通過改變種植密度來調控[7]。大量玉米高產攻關試驗表明，增加玉米種植密度，提高光、溫、養分等資源利用率，通過依靠玉米群體發揮增產潛力是實現玉米超高產的重要措施之一[8]。馮尚宗等[9]研究指出，在一定范圍內，玉米籽粒產量隨著種植密度的增加顯著提高，超過某一密植條件，產量逐漸降低。天泰33和天泰55、鄭單958分別在密度82 500、75 000株/hm2條件下，籽粒產量最高。史向遠等[10]研究認為，先玉335在山西旱地種植條件下，在45 000～75 000株/hm2密度條件下，產量隨種植密度的增加呈現先增加后降低的趨勢。本研究結果與前人研究一致，在60 000～82 500株/hm2密度范圍內，隨種植密度增加產量明顯提高，82 500株/hm2密度下產量最高，超過此密度產量開始降低。

葉面積是植物截獲光能的物質載體，合理的葉面積指數（LAI）是反映玉米群體光合能力的重要指標[11]。適宜的葉面積指數能夠保證光熱資源的有效利用，可以避免玉米植株、葉片間的相互遮蔽，創造一個通風透光性良好的群體環境，有利于光合作用的進行、有機產物的合成與積累，進而獲得高產[12，13]。宋碧等[14]研究指出，葉面積指數隨種植密度增加而不斷增加，在吐絲期達到最大值，為花后生產奠定物質基礎。本研究表明，各種植密度下葉面積指數在整個生育期內均呈先上升后下降的變化趨勢，灌漿期達最大值，然后開始下降。在灌漿期前，隨種植密度的增加LAI增大，灌漿期和成熟期LAI最大的密度處理均為82 500株/hm2。

干物質積累是作物產量形成的物質基礎，較高的干物質積累是實現作物高產的必要保證 [15，16]。劉偉等[17]認為，干物質積累量在一定范圍內與產量呈顯著正相關，籽粒產量隨干物質增加而增加，即干物質積累越多，籽粒產量也就越高。所以，增強玉米干物質的生產能力是提高玉米籽粒產量的根本途徑。從本試驗結果看，各密度處理下單株干物質積累動態隨生育期推進呈“S”型曲線，即“慢-快-慢”的積累動態：生育前期單株干物質的積累速度比較慢，整個時段干物質積累量較少；拔節后玉米單株進入旺盛生長時期，干物質積累快速增加，開花灌漿期后干物質積累又趨于緩慢。不同處理單株干物質積累量隨種植密度的加大而減少，拔節前各處理差異不顯著，拔節后差異逐步擴大，至成熟期差異達最大值。在一定密度范圍內，隨種植密度增加群體干物質產量增加。本試驗條件下，玉米品種諾達1號的種植密度超過82 500株/hm2時，群體干物質積累量不再增加。

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收稿日期：2016-11-02

基金項目：國家現代農業產業技術體系建設專項（CARS-01-61）；信陽市科技計劃項目（150084、150085）

作者簡介：申關望（1981-），男，河南信陽人，助理研究員，從事水稻育種研究。E-mail：xynkgws@126.com

通訊作者：徐士庫（1979-），男，河南信陽人，助理研究員，主要從事水稻育種研究。E-mail：xushiku@163.com