不同栽培因素對玉米生育期土壤水分及籽粒產量的影響

馮樂勇，郝建平，梁改梅，池寶亮，李娜娜，張貝寧

（1.山西農業大學農學院，山西 太谷 030801；2.山西省農業科學院旱地農業研究中心，山西 太原 030031）

玉米是我國第一大作物，在農業生產中占有重要的地位[1-2]。隨著經濟的快速發展及生活水平的提高，人們對膳食營養結構越來越關注，因此，玉米的經濟價值和社會關注度日益提高。然而，由于全球氣候變暖導致的土壤干旱，成為限制玉米增產的重要因子[3]，同時，玉米的產量也取決于光合作用效果的好壞，合理的播種密度是提高作物光合效率的關鍵措施，所以播種密度也成為限制作物高產的因素之一[4-8]。近年來，我國玉米育種專家經過專項科研實踐，對玉米產量的提高已頗見成效，但也受到種植品種、栽培方式和蓄水措施的影響，有時還達不到預期的產量[9-10]。為此，找到適合種植地的各項綜合栽培因素顯得尤為重要。

本試驗對比分析了不同栽培因素（品種、密度、氮肥、覆膜、補灌）對玉米生育期內土壤水分及產量的影響，以篩選出與試驗地相適應的、有利于土壤保墑蓄水的栽培組合因素，為提高山西省中部玉米產量提供科學的理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試玉米品種為富友9號和大豐30。

供試肥料為由河北大峪口化工有限責任公司生產的尿素（40 kg/袋，總養分≥46.4%）、磷酸二銨（50 kg/袋，N-P-K為18-46-0，總養分≥64.0%）、硫酸鉀（25 kg/袋，K2O≥50%）。

1.2 試驗地概況

試驗在山西省晉中市榆次區東陽試驗示范基地進行。試驗地位于東經 112°34′～113°8′，北緯37°23′～37°54′，屬溫帶大陸性干旱氣候。年平均氣溫為9.8℃，降雨量為418～483 mm，年均日照時數為2 662 h左右，無霜期158 d。試驗田土壤為潮土，質地相對均一，土壤理化性質列于表1。

表1 試驗地基礎土壤理化性質

1.3 試驗設計

試驗于2016年4月29日施肥，4月30日播種，10月3日收獲。試驗因素為5個（品種、密度、氮肥、覆膜、補灌），試驗共設6個處理（表2）。小區面積為50 m2（5 m×10 m），每個處理重復3次，各小區隨機排列。采用條播種植，行距50 cm，株距隨密度而定。6個試驗處理采用相同的田間管理措施，分別在不同生育期隨機測定土壤水分；成熟期隨機設定固定區段1.0 m×1.0 m進行測產。

表2 試驗設計

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤水分的測定 玉米播種前測定耕地土壤濕質量、干質量和容重；玉米播種出苗后，每小區中部各埋設1根中子管，深度200 cm，分別于苗期（6月3日）、拔節期（6月16日、7月6日）、抽雄吐絲期（7月22日）、籽粒灌漿期（8月23日）、成熟期（9月22日）采用CPN-503中子儀測定0～200 cm土層土壤含水量，每20 cm為一層[11]。

1.4.2 籽粒產量的測定 玉米成熟期收獲固定區段測產，各個處理分別隨機選取10株測定穗長、穗粗、穗行數、行粒數、穗粒數、百粒質量、產量。

1.4.3 成熟期植株養分的測定 分別從各處理隨機取樣的10株樣品中抽取3株，植株烘干粉碎后，分別用半微量凱氏定氮法、釩鉬黃比色法和火焰分光光度法測定各器官中的N，P，K含量[12]。

1.5 數據處理

數據采用SAS9.1.3和Excel軟件處理分析。

2 結果與分析

2.1 不同栽培因素處理對玉米生育期土壤水分的影響

由表3可知，140～200 cm土層的土壤含水量相對其他土層的高，其中，180～200cm達到最大值。對比表3與圖1的土壤表層（0～20 cm）含水量得知，6月3日僅處理1（CK）的土壤含水量高于播種前土壤；6月16日，處理1和處理5的土壤含水量均高于播種前；7月22日所有處理的土壤含水量均高于播種前；8月23日和9月22日僅處理5的土壤含水量高于播種前。分析圖1可知，不同栽培因素條件下耕地0～200 cm土壤水分含量在玉米生育期內呈現動態變化。如圖1-a～d所示，0～20cm土層土壤水分含量均表現出CK處理的較高，其次是處理5，處理3的土壤含水量最低。圖1-a～c結果顯示，玉米苗期和拔節期60～200 cm土層土壤含水量，處理3的高于其他各處理，處理5的最低；140～160 cm土層土壤含水量相對其他土層的土壤含水量較高，且處理3的高于其他處理。圖1-d結果顯示，玉米抽雄吐絲期20～40 cm土層土壤含水量相對其他土層的較高，20～80 cm的3個土層土壤含水量均是處理5的最高。圖1-e結果顯示，玉米籽粒灌漿期0～60 cm的3個土層土壤含水量均是處理5的較高，0～120 cm的6個土層土壤含水量表現出處理5高于處理6和處理2。由圖1-f可知，玉米成熟期20～40cm土層土壤含水量高于0～20 cm土層，40～160 cm的5個土層土壤含水量表現出處理3的土壤含水量高于其他處理，且6種處理土壤含水量差異較小，180～200 cm土層土壤含 水量各處理均高于表層土壤（0～20 cm）。

表3 5月17日（播前）土壤含水量

2.2 不同栽培因素處理對玉米成熟期籽粒產量的 影響

表4 不同栽培因素處理條件下玉米成熟期性狀及產量的比較

由表4可知，處理3的玉米長勢較差，其穗長、穗粗和行粒數均顯著低于其他處理（P＜0.05）；CK處理的玉米穗長最長，處理5的穗最粗，其中，CK，4，5，6處理的穗粗均大于5.00 cm；6個處理的穗行數均在16.05以上，其中，僅處理6的大于17.00；6個處理的行粒數只有處理2和處理3的低于33.00粒，且處理3最低，僅為28.77粒；穗粒數僅處理2，3的低于500粒，其他處理均在550粒以上，對于籽粒含水量，CK處理和處理4含水量較高，均在20.00%以上；6個處理的百粒質量只有處理2的達到32.09 g，CK處理和處理5的百粒質量為30.11～30.90 g，其他處理均低于30.00 g；處理3的籽粒產量最高，達到9 031.23 kg/hm2，處理2和處理4的較低，分別僅為7 474.98，7 676.53 kg/hm2。

3 結論與討論

試驗在山西省晉中市榆次區東陽鎮進行，該地區屬于半干旱區，年降雨量在418～483 mm，全年降水偏少，而且夏季高溫天氣較多，水分是制約該地區糧食生產和經濟發展的主要因素[13-14]。因此，本試驗主要研究了5種栽培因素（品種、密度、氮肥、覆膜、補灌）對旱地玉米生育期土壤水分及籽粒產量的影響，為后期高產的研究做貢獻。本試驗研究結果表明，整個玉米生育期，20～40 cm土層土壤的含水量均高于0～20 cm，且180～200 cm土層的含水量也高于表層土，說明旱地土壤的表層保水能力較差，依靠降雨得到的水分較大一部分滲透到了地下深層，40～120 cm土層的土壤含水量，處理3的高于其他處理，且各個土層間土壤含水量差異較小，由于處理3的栽培方式是增加了玉米的播種密度，高密度的種植方式使得玉米葉片遮擋了一部分的水分散失，所以具有較好的保水效果。5—6月份，土壤含水量為19.11%～49.20%，此時處于玉米苗期，玉米苗需水量較少，因此，土壤中還保留了充足的水分供玉米后期生長；7月份試驗地的降水較為充足，因此，在7月22日測得的土壤含水量較高，為24.73%～53.99%；到了8月份，玉米進入籽粒灌漿期，也是玉米需水的高峰期，所以耗水量較大，玉米會通過光合作用與蒸騰作用消耗土壤中大量的水分，玉米根系所處的表層土壤含水量降低，0～20 cm土層土壤含水量為18.22%～39.24%；玉米成熟期，0～200 cm土層整體的含水量相對變小，為15.39%～49.57%。從整體來看，對比6種處理對土壤水分的影響發現，處理3和處理6的保水效果最好，處理3是采用高密度的種植方式，這樣減少了土壤的表層散失，處理6的栽培措施是覆膜處理，地上覆膜可以防止土壤水分的流失，有效地改善了作物生長的水分條件[15-19]。

分析玉米籽粒產量性狀可知，處理3的玉米穗長勢最差，處理3的播種密度是7.5萬株/hm2，較密的種植使得植物葉片相互遮擋，互相爭奪陽光、水分，因此不利于光合作用，導致不利于有機物的積累，但是處理3的籽粒產量相對其他處理的最高，應該是大密度的種植彌補了有機物積累的不足，對產量有了貢獻。處理2的產量最低，與CK相比，播種大豐30沒有富友9號在東陽試驗基地的產量高。處理4為施加300 kg/hm2的氮肥，相比施加225 kg/hm2的處理產量較低，因此，過量施加氮肥對玉米增產不利。處理5和處理6相對于CK處理產量略低，所以在CK處理的基礎上增加一定量的播種密度可以有效地提高玉米籽粒產量。

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