行距配置對夏玉米群體結構的影響

司紀升，孟鈺，張亞如，王旭清，李升東，孟維偉，王娜，王洪濱，劉開昌

（1.山東省農業科學院作物研究所／小麥玉米國家工程實驗室，山東 濟南 250100；2.山東省農業廣播電視學校濟南分校，山東濟南 250002）

群體結構是影響作物群體光合特性的重要因素之一。群體結構對光合有效輻射的截獲可以影響作物干物質的積累和產量。冠層光截獲率過高，尤其是在生育后期，會削弱中下部葉層的光照條件，降低群體光合能力［1］。種植方式會影響冠層結構，構建合理的群體結構、協調個體與群體關系可以提高玉米的產量［2］。行距配置對于調節群體結構具有重要作用。合理的行距配置可以使光能在玉米群體內分布更加合理，充分利用不同層次的光源；同時，也能夠改善群體內的微環境，較好地協調微氣象因子與玉米產量的關系［3，4］。前人對不同行距配置對群體結構的影響做過較多研究，由于生態類型、地力水平和種植習慣等因素的不同，研究結果并不一致。楊吉順等［5］認為，高密度下采用寬窄行種植方式能夠改善群體冠層結構，提高群體光合特性；在較高密度條件下，寬窄行80 cm＋40 cm的配置有助于擴大光合面積、增加穗位葉層的光合有效輻射、提高群體光合速率、減少群體呼吸消耗，從而提高籽粒產量；萇建峰［6］、楊利華［7］、Maddonni［8］等認為，等行距處理提高了群體的整齊度，使冠層分布合理，有利于產量的提高。張海軍［9］研究發現，在種植密度相同的情況下，行距增大到70 cm時，玉米群體通風透光條件好，可以提高玉米產量。本研究在同一密度下，以登海605為試驗材料，研究不同種植行距配置對玉米不同層次群體結構的影響，為山東夏玉米高產研究提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在濟南市先行區太平街道山東省農業科學院試驗示范基地（36°58′N，116°58′E）進行。試驗地土壤類型為潮土，玉米播種前0～20 cm土層有機質含量為 12.48 g／kg，堿解氮54.28 mg／kg，有效磷 12.45 mg／kg，速效鉀180.30 mg／kg。前茬作物為冬小麥。

1.2 試驗設計與田間管理

試驗選用夏玉米品種登海605，種植密度均為75 000株／hm2。試驗設置等行距（60 cm＋60 cm，R1）和寬窄行（50 cm＋70 cm，R2）兩種行距配置模式。采用隨機區組設計，重復3次，小區面積50 m2。

試驗于6月15日播種。播種時，施用緩控釋肥（金正大，N∶P2O5∶K2O＝26∶11∶11）600 kg／hm2做種肥一次性施入，抽雄吐絲期采用水肥一體化設備追施尿素112.5 kg／hm2。其他栽培管理措施同常規大田。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 光合有效輻射的測定 在玉米灌漿初期，選晴朗無云天氣，用AccuPAR LP-80冠層分析儀測量玉米群體不同層次光合有效輻射（PAR）；從玉米地上部近地面部位開始測量，每上升20 cm測一次PAR，直至玉米頂部無遮擋處測冠層頂部PAR。測時將光量子傳感器探頭感光面向上，與玉米種植行向呈45°水平放置，跨越2行玉米。以180 cm（穗位上葉以上）、100 cm（穗位葉層）、0 cm（近地表）作為玉米群體上、中、下層，依據以下公式計算玉米群體的 PAR透光率、截獲率［10，11］。

PAR透光率（%）＝測量層 PAR／冠層頂部PAR×100；

PAR截獲率（%）＝（上層 PAR-測量層PAR）／冠層頂部 PAR×100。

1.3.2 葉面積指數和干物質量 于玉米灌漿初期，各小區取生育期一致的代表性植株3株，并將樣株按每20 cm一個層次進行分層收獲，以比葉面積法測定樣株每層所有綠葉面積，并計算葉面積指數；測定干物質量時，先105℃殺青30 min后置于80℃的烘箱內烘干至恒重，測干物質量。

葉面積指數（LAI）＝單位土地面積內葉片總面積／單位土地面積。

1.3.3 產量及其構成因素 每個小區選取有代表性的2行（每行5 m），記錄單位面積有效穗數，取回所有果穗并稱總鮮重，同時按平均鮮穗重從所收取的果穗中隨機選取20穗，用于室內考種，主要考察穗行數、行粒數及千粒重，折算實際產量（玉米籽粒含水量按14%測算）。

1.4 數據處理

本試驗數據采用Microsoft Excel 2010軟件進行處理和繪圖，IBM SPSSStatistics 20軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 行距配置對玉米冠層光分布的影響

由圖1可見，玉米冠層透光率自上至下衰減，而行距配置改變了玉米冠層的光分布。R2較R1模式優化了自穗位100 cm以上冠層的受光條件，其透光率顯著高于R1模式。但穗位以下R1和R2模式玉米冠層透光率差別不大。穗位及以上葉片透光率增加，有利于增強光合作用。

從表1可知，不同行距配置玉米冠層的總截獲率相差不顯著，但造成了玉米冠層上、中層PAR截獲率的顯著變化。R1模式上層PAR截獲率高于R2模式19.28%，差異達極顯著水平。R1模式上層PAR截獲率過高，導致中層PAR截獲率降低，而R2模式中層PAR截獲率比R1模式高出35.56%，差異達極顯著水平。

圖1 不同行距配置玉米冠層的透光率變化

表1 行距配置對玉米灌漿期冠層各層次PAR截獲率的影響 （%）

2.2 行距配置對玉米各層次葉面積指數的影響

從圖2可知，不同行距配置玉米的葉面積指數總體表現為中層＞上層＞下層。玉米冠層上部，R1模式的葉面積指數明顯高于R2模式，在中層R1模式與R2模式葉面積指數相當，而在下層R2模式顯著高于R1模式。

圖2 行距配置對玉米不同層次葉面積指數的影響

2.3 行距配置對玉米各層次干物質積累的影響

由圖3可見，行距配置亦改變了玉米各層次干物質的分配。80～140 cm為穗位層，因此這3個層次干物質量要大于其他層次干物質量。上層、穗位層、下層干物質總量R2處理均高于R1處理，R2的干物質總量比R1的干物質總質量高13.13 g／m2，說明寬窄行處理有利于干物質積累。

圖3 行距配置對玉米不同層次干物質量的影響

2.4 行距配置對玉米產量及產量構成的影響

由表2可見，R1模式與R2模式公頃有效穗數、穗粒數差別不大，但千粒重差異顯著，R2模式比R1模式高17.78 g。在有效穗數和穗粒數變化不大的前提下，千粒重增加是產量增加的主要原因。R2模式較R1模式產量高6.2%，差異顯著。由此可見，在本試驗條件下，R2模式提高了玉米產量，增產顯著。

表2 兩種行距配置對玉米產量及產量構成的影響

3 討論與結論

寬窄行、等行距兩個處理冠層截獲PAR值均為上層＞中層＞下層，光合有效輻射的利用主要集中在冠層的中、上層，與林同保等［12］的研究結果相同。孫秀英［13］發現，寬窄行種植模式會使冠層光截獲總量降低。本研究結果顯示，寬窄行、等行距處理玉米冠層總截獲量相近，而在冠層上、中、下層分布差異較大。等行距處理冠層上方葉面積指數高于寬窄行處理，這就增強了光能截獲能力。但等行距上層光能截獲率的增強，影響了中層的透光率，削弱了其光能截獲能力。寬窄行玉米中層透光率較高，且光能截獲率高，這就顯著增強了棒三葉的光合作用，延長了光合時間，促進了干物質積累。

干物質是籽粒產量的物質基礎，是增加玉米產量的根本途徑［14-16］。楊克軍等［17］研究表明寬窄行種植模式可以有效提高干物質量的積累，為提高產量奠定物質基礎。本試驗結果顯示，寬窄行相比于等行距種植模式干物質量有所提高，這與曹晉軍等［18］的研究結果一致。說明寬窄行種植模式更有利于植株干物質的積累。適宜的寬窄行種植模式可以增加千粒重，且較等行距種植顯著增產［19-21］。本試驗結果也表明寬窄行處理比等行距處理千粒重和籽粒產量都顯著增加。

綜上所述，在本試驗條件下，寬窄行（70 cm＋50 cm）較等行距（60 cm＋60 cm）顯著改善了玉米冠層的受光條件，增強了棒三葉的光合作用，促進了干物質積累，增產顯著。