割苗和密度互作對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

劉玉蘭，陳殿元，鄭玉石，范文忠，李永鵬 ，孫 山，王 濤，翟文博

(1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林 吉林 132101； 2.吉林省扶余市三岔河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 扶余 131200)

玉米割苗增產(chǎn)抗倒伏新技術(shù)是蘇寶健在河北廊坊以單純的物理手段改變玉米的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)分配、實(shí)現(xiàn)玉米大幅度增產(chǎn)的技術(shù)手段[10]。近年來(lái)，玉米增產(chǎn)防倒伏割苗機(jī)[11]的出現(xiàn)打破了對(duì)傳統(tǒng)玉米栽培技術(shù)的認(rèn)識(shí)，但玉米割苗在學(xué)術(shù)界和實(shí)踐上仍有著不同的看法。郭智慧等[12]研究表明，不同時(shí)期刈割玉米主莖對(duì)產(chǎn)量的影響不同，拔節(jié)期刈割主莖處理玉米籽粒產(chǎn)量顯著下降；大喇叭口期刈割主莖處理科多 8 號(hào)籽粒產(chǎn)量顯著提高，泰玉 2 號(hào)籽粒產(chǎn)量降低，但鄭單958在大喇叭口期刈割主莖后迅速死亡。張春燕等[13]研究認(rèn)為，由于不同地區(qū)的光熱資源差異，玉米割苗后表現(xiàn)出不同的增產(chǎn)效果。張鳳路等[14]研究表明，玉米在5～7葉割苗，增產(chǎn)20.2%，千粒質(zhì)量增加3.3%，與不割苗處理相比，割苗處理降低了玉米的株高和穗位高，莖稈變細(xì)。曹彩云等[15]研究表明，隨刈割時(shí)間的延后，刈割對(duì)玉米的影響增大，表現(xiàn)為抽雄吐絲時(shí)間推遲，株高和穗位高降低，綠葉數(shù)目減少，葉面積下降，產(chǎn)量下降，以3葉期刈割處理減產(chǎn)幅度最小；隨著刈割密度的增加，刈割處理產(chǎn)量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，且較對(duì)照先降低后增加，說(shuō)明適當(dāng)刈割與增加密度配合使用具有一定的增產(chǎn)效果。

東北地區(qū)玉米生產(chǎn)在我國(guó)玉米生產(chǎn)中占有重要地位，該區(qū)玉米產(chǎn)量約占全國(guó)玉米總產(chǎn)量的31%，吉林省玉米產(chǎn)量占東北地區(qū)玉米總產(chǎn)量的40%左右[16]。因此，研究提高玉米單產(chǎn)的途徑對(duì)吉林省玉米生產(chǎn)具有重要意義。目前，玉米割苗增產(chǎn)抗倒伏新技術(shù)在東北地區(qū)尚未大面積推廣，針對(duì)這種情況，結(jié)合不同種植密度栽培，研究割苗和密度互作對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響，以期為高密度栽培條件下提高春玉米產(chǎn)量提供新的技術(shù)途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試春玉米品種為先玉335，在吉林省常規(guī)種植密度為6.0萬(wàn)株/hm2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017—2018年在吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院實(shí)習(xí)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。2017年試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),雙因素分別為是否割苗(A)和種植密度(B)。其中，割苗用A1表示，不割苗用A2表示。5種種植密度分別為6.0萬(wàn)、7.0萬(wàn)、8.0萬(wàn)、9.0萬(wàn)、10.0萬(wàn)株/hm2，分別用B1、B2、B3、B4、B5表示。種植方式采用壟作栽培， 5月3日人工單粒等株距點(diǎn)播，每處理播種14行，行長(zhǎng)10 m，行距 0.65 m，小區(qū)面積91 m2。春玉米長(zhǎng)到5～6葉時(shí)，割苗處理小區(qū)將春玉米苗從根部起第1個(gè)葉片以上的部分全部割掉。共10個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，其他栽培管理措施同當(dāng)?shù)卮筇镉衩住?018 年，在2017年研究的基礎(chǔ)上再次進(jìn)行割苗與密度互作試驗(yàn)，各處理與2017年相同，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積 70 m2，3次重復(fù)。5月7日播種，由于春季干旱，5月20日進(jìn)行了澆灌，出苗比歷年晚，沒(méi)有進(jìn)行生長(zhǎng)性狀調(diào)查，只進(jìn)行了產(chǎn)量指標(biāo)和穗部性狀考查。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 生育進(jìn)程 觀察記錄不同處理春玉米的生育時(shí)期。

1.3.2 葉面積 在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選連續(xù)的有代表性的植株 5 株，分別于大喇叭口期、吐絲期、灌漿期、蠟熟期測(cè)量葉片長(zhǎng)(L)、寬(W)，計(jì)算葉面積(LA)。LA=L×W×0.75(矯正系數(shù))。

1.3.3 葉綠素含量(SPAD值) 在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選連續(xù)的有代表性的植株 5 株，分別于拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、灌漿期、蠟熟期，用手持便攜式SPAD-502型葉綠素儀(Konika-Minolta公司，日本)測(cè)定葉片中部的SPAD 值。拔節(jié)期和大喇叭口期測(cè)定最上部展開(kāi)葉，吐絲期、灌漿期和蠟熟期測(cè)定穗位葉。每個(gè)葉片上面均勻取5個(gè)點(diǎn)測(cè)定,取平均值。

1.3.4 干物質(zhì)積累 各處理分別于拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、蠟熟期取有代表性的植株5株，調(diào)查植株根數(shù)，并于大喇叭口期、吐絲期、蠟熟期取有代表性的植株5株，調(diào)查根數(shù)及地上部、地下部干質(zhì)量，計(jì)算根冠比。

由于教學(xué)的需要，20世紀(jì)末我們著手對(duì)《教育學(xué)》(新編本)進(jìn)行修改。受諸種因素的影響，這一任務(wù)改由華中師范大學(xué)一校承擔(dān)。其間，經(jīng)歷數(shù)次編寫(xiě)提綱的討論和人員的調(diào)整，通過(guò)長(zhǎng)期堅(jiān)持和不懈努力，于2009年出版了王道俊和郭文安主編的《教育學(xué)》(被稱(chēng)為該書(shū)系列的第六版)。該書(shū)在弘揚(yáng)“新編本”的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，對(duì)下述方面付出了艱辛的努力。

1.3.5 地上部植株性狀 成熟期，每處理選有代表性的植株10株，調(diào)查株高、穗位高、莖粗及莖節(jié)數(shù)，莖粗測(cè)量近地面第3節(jié)中部粗度。

1.3.6 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期，每處理收獲中間4行測(cè)產(chǎn)，調(diào)查株數(shù)、穗數(shù)，計(jì)算穗收獲率，穗收獲率=穗數(shù)/株數(shù)×100%；根據(jù)質(zhì)量均值法取有代表性的穗 20 個(gè)進(jìn)行室內(nèi)考種，考查穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)、穗粒數(shù)、籽粒含水量和百粒質(zhì)量等。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 2007及 DPS 7.05 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 割苗和密度互作對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.1.1 生育進(jìn)程 由表1可知，在相同種植密度下，割苗處理春玉米各生育時(shí)期均較未割苗處理延后，生育期延長(zhǎng)2～3 d。隨著種植密度的增加，春玉米的生育進(jìn)程推后，其中，割苗處理拔節(jié)期總體推遲1～5 d，大喇叭口期、吐絲期、乳熟期、完熟期總體上均推后1～6 d，生育期延長(zhǎng)1～7 d。由此看出，割苗和增加種植密度均使春玉米各生育時(shí)期延后，生育期延長(zhǎng)。

表1 割苗和密度互作對(duì)春玉米生育進(jìn)程的影響 Tab.1 Effect of interaction of cutting seedlings with planting density on growth process of spring maize

2.1.2 葉片性狀

2.1.2.1 單株葉面積和棒三葉葉面積 葉片是植物重要的源器官,是植物進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所，并與植物體內(nèi)許多生理生化反應(yīng)過(guò)程密切相關(guān)[17]。由表2可知，各處理單株葉面積均隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)先升高后降低，吐絲期最大。割苗降低了同一種植密度下春玉米的單株葉面積，在大喇叭口期，各割苗處理春玉米單株葉面積比相應(yīng)不割苗處理分別降低43.0%、40.5%、38.1%、36.9%、43.4%，吐絲期分別降低4.6%、5.2%、7.0%、11.4%、11.4%，灌漿期分別降低12.0%、14.1%、12.6%、7.4%、14.1%，蠟熟期分別降低15.2%、15.2%、12.6%、10.0%、12.3%。單株葉面積均隨著種植密度的增加而降低，但在大喇叭口期和蠟熟期大部分處理間的差異均不顯著，而灌漿期差異極顯著，且以常規(guī)種植(A2B1)處理最高，其中原因有待進(jìn)一步研究。

表2 割苗和密度互作對(duì)春玉米單株葉面積的影響 Tab.2 Effect of interaction of cutting seedlings with planting density on leaf area per plant of spring maize cm2

注：同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫(xiě)字母分別表示不同處理間的差異達(dá)到極顯著(P<0.01)、顯著(P<0.05)水平,下同。

Note: The different uppercase,lowercase letters after data within a column mean significant differences among different treatments at 0.01,0.05 levels,respectively,the same below.

在玉米生長(zhǎng)過(guò)程中，棒三葉的葉面積大，功能期長(zhǎng)，具有高光效的內(nèi)在基礎(chǔ)，棒三葉對(duì)雌穗的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成起著重要作用[18]。由表3可以看出，各割苗處理春玉米棒三葉葉面積比相應(yīng)不割苗處理小；隨著種植密度增加，春玉米棒三葉葉面積減小，但B1—B4處理對(duì)棒三葉葉面積影響不顯著，且割苗條件下B1—B4處理與A2B1處理差異均不顯著。

表3 割苗和密度互作對(duì)春玉米棒三葉葉面積的影響

Tab.3 Effect of interaction of cutting seedlings with planting density on three ear leaves area of spring maize cm2

處理Treatment吐絲期Silkingstage蠟熟期WaxripenessstageA1B1944.8abA923.7abAA1B2931.2abAB893.1abAA1B3929.6abAB852.3abAA1B4915.2abcAB847.4abAA1B5847.1cB816.9bAA2B1993.7aA950.5aAA2B2972.1abA925.4abAA2B3964.7abA902.5abAA2B4942.2abA884.5abAA2B5911.8bcAB873.7abA

2.1.2.2 SPAD值 葉綠素含量影響葉片光合作用，葉綠素含量高，光合能力強(qiáng)，有利于干物質(zhì)的積累。由表4可知，各處理葉片SPAD值均隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)先升高后降低，在灌漿期達(dá)到最大；割苗處理葉片SPAD值較未割苗處理提高；隨著種植密度增加，春玉米植株葉片SPAD值降低，以A1B1處理最高，總體上與A1B2、A1B3、A2B1處理均無(wú)顯著差異。說(shuō)明割苗和密度互作能有效增強(qiáng)春玉米葉片的光合作用，克服了單一提高種植密度導(dǎo)致春玉米葉片SPAD值降低的現(xiàn)象，彌補(bǔ)了葉面積減小造成的不利于單株光合產(chǎn)物積累的缺陷。

表4 割苗和密度互作對(duì)春玉米葉片SPAD值的影響Tab.4 Effect of interaction of cutting seedlings with planting density on SPAD value of spring maize leaves

2.1.3 根數(shù)及根冠比 由表5可知，割苗使春玉米大喇叭口期和吐絲期根冠比增加，根數(shù)從拔節(jié)期到蠟熟期均增加，這可能是由于割苗有促下控上的作用，促進(jìn)了根的生長(zhǎng)發(fā)育；隨著種植密度增加，根冠比和根數(shù)均呈降低趨勢(shì)，但不同時(shí)期差異較大，蠟熟期根冠比各處理間差異均不顯著。綜上，以A1B1處理根冠比最大、根數(shù)最多，且所有割苗處理根數(shù)均多于A2B1處理。

表5 割苗和密度互作對(duì)春玉米根冠比和根數(shù)的影響Tab.5 Effect of interaction of cutting seedlings with planting density on root-shoot ratio and root number of spring maize

2.1.4 地上部植株性狀 由表6可以看出，割苗使春玉米株高、穗位高降低，莖粗增加，莖節(jié)數(shù)減少，除莖粗外，總體上差異均達(dá)到顯著水平。隨著種植密度增加，春玉米株高、穗位高增加，莖粗變細(xì)，總體上B1—B3處理各性狀差異均不顯著，莖節(jié)數(shù)在B1—B4處理間差異均不顯著。A1B1處理株高比A2B1處理極顯著降低3.5%，A1B2、A1B3處理與A2B1處理差異均不顯著；割苗和密度互作各處理穗位高均與A2B1處理無(wú)顯著差異，其中A1B1處理比A2B1處理降低8.3%；割苗和密度互作各處理莖節(jié)數(shù)分別比A2B1處理極顯著減少18.0%、20.0%、13.3%、13.3%、11.3%；A1B1處理莖粗比A2B1處理增加2.0%，且A1B1、A1B2、A1B3處理均與A2B1處理差異不顯著。

表6 割苗和密度互作對(duì)春玉米地上部植株性狀的影響Tab.6 Effect of interaction of cutting seedlings with planting density on shoot characters of spring maize

2.2 割苗和密度互作對(duì)春玉米穗部性狀及產(chǎn)量的影響

2.2.1 產(chǎn)量 由表7可知，同一種植密度條件下，割苗使春玉米穗收獲率增加，說(shuō)明適時(shí)割苗能提高穗收獲率；隨著密度增加，穗收獲率降低，A1B1處理最高，顯著高于A2B1處理,A1B2處理次之，與A2B1處理無(wú)顯著差異。割苗總體上使春玉米籽粒含水量增加；隨著種植密度增加，籽粒含水量總體上增加,所有處理均高于A2B1處理。

從表7可知，隨著種植密度增加，總體上春玉米產(chǎn)量降低；相同種植密度下，割苗處理春玉米產(chǎn)量極顯著高于未割苗處理，A1B1、A1B2、A1B3處理產(chǎn)量均極顯著高于其他處理，分別比A2B1處理增產(chǎn)13.81%、24.13%、21.85%，其他處理均低于A2B1處理。以上分析說(shuō)明，在種植密度6.0萬(wàn)～8.0萬(wàn)株/hm2條件下，適時(shí)割苗能增加春玉米產(chǎn)量。

表7 割苗和密度互作對(duì)春玉米產(chǎn)量的影響 Tab.7 Effect of interaction of cutting seedlings with planting density on yield of spring maize

2.2.2 穗部性狀 由表8可知，相同種植密度下，割苗處理春玉米穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量均較未割苗處理增加，禿尖長(zhǎng)減小(A1B5處理除外)，穗行數(shù)無(wú)顯著變化。在B1、B2、B3條件下，割苗處理春玉米穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量與未割苗處理的差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。隨著種植密度的增加，穗部性狀有變劣的趨勢(shì)，除百粒質(zhì)量外，割苗處理在B1、B2、B3條件下各性狀差異總體上均不顯著，且優(yōu)于A2B1處理。說(shuō)明割苗能不同程度地增加春玉米穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量，降低禿尖長(zhǎng)，進(jìn)而提高產(chǎn)量。

相關(guān)分析表明，穗長(zhǎng)、百粒質(zhì)量、穗粒數(shù)均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，穗粗與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，禿尖長(zhǎng)與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)(表9)。

表8 割苗和密度互作對(duì)春玉米穗部性狀的影響Tab.8 Effects of interaction of cutting seedlings with planting density on ear traits of spring maize

表9 春玉米產(chǎn)量與穗部性狀的相關(guān)分析Tab.9 Correlation analysis between yield and ear traits of spring maize

注：*、**分別表示相關(guān)性顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)。

Note：* and ** mean significant correlations at 0.05 and 0.01 levels,respectively.

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，同一種植密度下，割苗使春玉米各生育時(shí)期延后，生育期延長(zhǎng)2～3 d，株高、穗位高降低，這與張鳳路等[14]研究結(jié)果相同；割苗使春玉米莖節(jié)數(shù)、單株葉面積、棒三葉葉面積降低，葉綠素含量和莖粗增加；割苗使春玉米大喇叭口期和吐絲期根冠比增加，根數(shù)從拔節(jié)期到蠟熟期均增加。

本研究結(jié)果表明，相同種植密度下，割苗處理春玉米穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量均較未割苗處理增加，禿尖長(zhǎng)減小(A1B5處理除外)，穗行數(shù)無(wú)顯著變化，說(shuō)明割苗能促進(jìn)春玉米穗部性狀正向生長(zhǎng)，利于產(chǎn)量提高，與張春燕等[13]研究結(jié)果相同。隨著種植密度增加，穗部性狀有變劣的趨勢(shì)，除百粒質(zhì)量外，割苗處理在B1、B2、B3條件下各性狀差異總體上均不顯著，且優(yōu)于A2B1處理。說(shuō)明割苗能不同程度地增加春玉米穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量，降低禿尖長(zhǎng)，進(jìn)而提高產(chǎn)量。

本研究結(jié)果還表明，隨著種植密度增加，總體上春玉米產(chǎn)量降低；相同種植密度下，割苗處理春玉米產(chǎn)量極顯著高于未割苗處理，A1B1、A1B2、A1B3處理產(chǎn)量均極顯著高于其他處理，分別比A2B1處理增產(chǎn)13.81%、24.13%、21.85%，其他處理均低于A2B1處理。以上分析說(shuō)明，在種植密度6.0萬(wàn)～8.0萬(wàn)株/hm2條件下，適時(shí)割苗能增加春玉米產(chǎn)量。這與曹彩云等[15]適當(dāng)刈割與增加種植密度具有一定增產(chǎn)效果的研究結(jié)果相同。