种植密度对玉米耐密性状的影响

宫 帅，张中东，郭正宇

(山西省农业科学院玉米研究所，山西忻州 034000)

随着近几年农作物产业结构调整，农业农村部对我国玉米种植结构和区域分布提出了指导意见，要求至2020年在镰刀弯地区减少玉米种植面积约333.33万hm2以上[1]，在玉米需求量没有减少的情况下，土地面积大幅减少，因此提高玉米单产是保证在有限的土地资源上最大限度提高产值最有效的办法，而增加种植密度是实现玉米高产的重要调控措施之一。在玉米栽培过程中，玉米种植密度是影响玉米植株性状和产量的主要因素，前人的研究主要集中在如何提高玉米单产[2-4]。郑单958是耐密型玉米的代表[5]，华美1号是忻州地区普遍种植的较耐密的品种之一，因此笔者以郑单958和华美1号作为试验材料，笔者研究了种植密度对植株冠层透光率、穗位叶夹角、穗位叶片厚度和叶绿素含量、产量及其构成因素的影响，并对玉米主要形态指标进行了相关性分析，旨在筛选出这2个品种在忻州地区的适宜种植密度，并为耐密型玉米品种的选育提供方向。

1 材料与方法

1.1试验地概况试验在山西农科院玉米研究所试验田进行，该试验田位于忻府区小檀村，土壤为黏土，0～20 cm土层有机质含量8.3 mg/kg，速效氮44.0 mg/kg，速效磷12.5 mg/kg，速效钾130.6 mg/kg。

1.2试验材料试验以郑单958和华美1号为研究材料。华美1号小株小穗、株型紧凑，且穗上叶直立；郑单958中株中穗、株型较紧凑，且穗上叶较直立。

1.3试验方法试验采用2因素裂区设计，密度为主处理，品种为副处理。种植密度从1.5万株/hm2起增至18万株/hm2，以1.5万株为梯度，共设置12个处理，每个处理小区10行，行长6 m，小区面积36 m2，采用50 cm+70 cm宽窄行种植。播种采用电子精量播种机，全田出苗率超过95%，实际密度基本接近设计密度。播前基施复合肥(氮磷钾成分15-15-15)，包括112.5 kg /hm2N、112.5 kg/hm2P2O5、112.5 kg /hm2K2O；大喇叭口期追施纯氮140 kg/hm2；按时灌溉，及时除草，防治病虫害，其他栽培管理措施同一般高产田。华美1号和郑单958均于4月28日播种，生育期分别为128和139 d。

试验地为水浇地，每年种植前与拔节期各浇灌1次，有机肥撒施量为30 t/hm2，底肥为复合肥，撒施量750 kg/hm2。其他管理措施同大田。

1.4测定项目

1.4.1作物灌层透光系数。在吐丝期用灌层分析仪分别测定距离地面0、50、100、150 cm共4个高度的透光系数。

1.4.2植株形态特征。吐丝期每小区连续调查10株，分别测定株高、穗位高、茎粗、叶夹角和穗位叶的叶片厚度；灌浆中期各处理选取中间5株，测定各节间长度。生理成熟期调查各处理的植株倒伏率。穗位系数=穗位高/株高；茎粗系数=茎粗/株高×100。

1.4.3测产考种。在生理成熟期，收获每个小区中间6行，每2行1个重复，各选取10穗计算平均穗数，果穗数为该密度处理的收获穗数，称取并记录鲜果穗重，按平均穗重法取10个果穗，人工脱粒并分别称取籽粒重和穗轴重，计算出籽率，用谷物水分测定仪(PM-8188 型，凯特，日本)测定籽粒含水率，重复3次，取平均值。每个处理测定实收产量，重复3次，取其平均值并折算成14%含水量下的产量。计算公式为实收产量(kg/hm2)= 鲜穗重(kg/hm2)×出籽率(%)×[1-含水率(%)]÷(1-14%)。

1.5数据分析与处理采用SPSS软件进行统计分析和检验数据，采用Microsoft office软件做图。

2 结果与分析

2.1不同高度植株的种植密度对灌层透光系数的影响由图1可知，随着种植密度的增大，郑单958在不同高度灌层的透光率均降低。当种植密度为4.5×104/hm4时，在距离地面50 cm以下灌层的透光系数基本为0，即种植密度继续增大时，50 cm以下的透光性很差，下部叶片基本不能接受光照进行光合作用；当种植密度为7.5×104/hm4时，100 cm高度的灌层中透光系数仅为0.08，这时的叶片接受光照也很弱。华美1号种植密度在10.5×104/hm4时，50 cm处灌层透光系数可达到0.12，与郑单958透光系数相差较大；在100 cm处当种植密度为18.0×104/hm4时，透光系数达0.08，一般品种的穗位集中在100 cm处，当100 cm处透光系数较大时，植株的光合性能基本不受影响，所以从灌层透光率来看，华美1号更适合高密种植。

注：A.华美1号; B.郑单958 Note: A.Huamei 1; B.Zhengdan 958图1 不同高度植株的种植密度对玉米灌层透光系数的影响Fig.1 Effects of planting density at different plant heights on light transmittance coefficient of canopy

2.2种植密度对穗上和穗下部叶片叶夹角的影响从图2可以看出，与华美1号相比，郑单958穗上和穗下部叶片叶夹角都较小，说明郑单958株型紧凑、适合密植。穗上叶夹角和穗下叶夹角随着密度增大变化很小，尤其是穗上叶夹角变化幅度很小；而华美1号在低密度种植时，叶夹角都较大，但随着种植密度增大，叶夹角由45°减小到了25°左右，因此随着种植密度增大，华美1号自我调节的能力较强。

注：A.华美1号; B.郑单958 Note: A.Huamei 1; B.Zhengdan 958图2 种植密度对玉米穗上和穗下部叶片叶夹角的影响Fig.2 Effects of planting density on leaf angle above and below ears

2.3种植密度对穗位叶厚度和叶绿素含量的影响植物叶片叶绿素含量是反映植物光合性能强弱的指标。从图3、4可以看出，植株穗位叶叶绿素含量和叶片厚度的变化趋势基本一致，均随着种植密度的增加而逐渐降低。在各个密度下，华美1号的叶片厚度和叶绿素含量均高于郑单958。因此，理论上华美1号的光合性能优于郑单958。

2.4种植密度对产量及其构成因素的影响由表1可知，2014年，当种植密度为6.0×104/hm2时，郑单958的产量最高；种植密度为18.0×104/hm2时，华美1号的产量最高。2015年，当种植密度为7.5×104/hm2时，郑单958的产量最高；种植密度为9.0×104/hm2时，华美1号的产量最高。随着密度增加，华美1号产量下降较缓慢，而郑单958的产量下降较快，造成两年产量结果相差较大，这可能是由于2015年降水较少所致，但总体上华美1号更耐密。

2.5玉米主要形态指标的相关性分析通常影响植株密植的因素是倒伏，有研究表明玉米的穗位高越高，玉米的重心越高，因此越容易倒伏[6]。茎粗对玉米产量有一定影响[7]，玉米茎节越粗，穗粒数和穗粒重明显增加。胡昌浩等[8]对我国不同年代玉米品种的植株性状更替研究指出，20世纪90年代品种植株株高和穗位变高，茎秆变粗，耐密性增强，抗倒伏能力增强，更具高产稳产性。由表2可知，郑单958株高与穗位高呈显著正相关，华美1号株高与茎粗呈显著正相关，因此在种植密度增大、株高增大的情况下，郑单958穗位明显增高，而华美1号的茎粗明显增大。通常穗位以上各节间越长，中上层叶片光照条件越好，越有利于叶片达到较高的光合活性[9-11]，郑单958穗位上节间长与株高呈极显著正相关，华美1号的穗位下节间长与株高呈极显著正相关，这表明随着种植密度的增大，玉米株高增高。通常穗位以上平均节间长越长，中上层叶片光照条件就越好，越有利于叶片达到较高的光合活性。由此可以看出，华美1号节间性状表现较好，冠层结构较优。

图3 种植密度对穗位叶叶绿素含量的影响Fig.3 Effects of planting density on chlorophyll content of ear leaf

图4 种植密度对玉米穗位叶片厚度的影响Fig.4 Effects planting density on leaf thickness of corn ear leaf

品种Variety种植密度Planting density×104/hm2 2014年 The year 2014穗粒数Grain number per ear千粒重1 000-grain weight∥g有效穗数Effective ears×104/hm2产量Yieldt/hm22015年 The year 2015穗粒数Grain number per ear千粒重1 000-grain weight∥g有效穗数Effective ears×104/hm2产量Yieldt/hm2郑单958 1.5562.3 b449.6 a3.61 h7.70 g565.1 a409.1 a3.50 h7.64 dZhengdan 9583.0616.0 a442.7 a5.23 g11.02 f573.5 a410.5 a6.25 g13.50 b4.5619.3 a462.2 a5.09 g12.51 bcde592.3 a419.3 a6.47 g14.95 ab6.0611.8 a446.3 a6.48 f13.69 a576.5 a412.2 a7.72 fg16.93 a7.5549.7 bc411.7 b7.45 f13.43 ab571.6 a393.7 ab8.11 f16.64 a9.0511.8 cd379.4 c8.70 e13.34 abc552.1 a372.6 bc8.83 ef16.87 a10.5467.1 ef365.8 cd10.14 d12.72 abcd496.2 b359.9 cd9.81 de16.34 a12.0490.3 de352.7 cd10.46 cd 12.26 cde474.1 b343.8 de10.86 cd15.40 ab13.5471.7 ef356.1 cd11.30 bc12.32 cde426.6 c310.9 f12.02 bc15.25 ab15.0451.6 ef354.1 cd11.67 b11.63 def386.4 c316.7 f12.88 b15.21 ab16.5434.0 f353.1 cd14.44 a11.02 f380.4 c320.9 ef13.07 b13.45 b18.0445.1 f341.9 d14.35 a11.60 ef327.5 d310.3 f14.61 a11.15 c华美1号 1.5709.1 a368.5 a3.01 i5.59 g618.2 c363.3 a2.94 i6.73 eHuamei 13.0728.0 a368.2 a3.52 i8.78 f667.8 bc369.3 a4.07 h10.07 d4.5690.1 a352.5 a5.00 h11.42 e753.4 a356.4 a4.87 h13.22 c6.0705.4 a327.5 b6.16 g13.00 cd687.3 b337.7 b6.68 g15.70 b7.5601.3 bc311.1 bc7.41 f14.10 bc622.3 c329.3 bc8.25 f17.02 ab9.0624.1 b313.0 b8.66 e14.74 ab543.2 d315.5 cd9.87 e17.08 a10.5597.5 bc314.9 b10.42 d15.83 a524.8 d305.5 de10.22 e16.84 ab12.0553.5 cd317.9 b11.71 c15.91 a440.4 e307.1 de11.93 d16.56 ab13.5510.2 de315.3 b12.45 bc15.05 ab369.5 fg292.5 e14.89 b16.35 ab15.0497.3 de314.9 b13.06 b14.21 bc391.0 ef298.4 e13.84 c16.19 ab16.5450.5 ef296.4 cd13.43 b12.66 de327.5 g296.7 e16.08 a15.95 ab18.0399.2 f287.7 d16.48 a12.58 de321.8 g298.6 e16.25 a15.83 ab

注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著

Note: Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

3 结论

郑单958和华美1号在山西种植较普遍，且相对较耐密。该试验研究了种植密度对植株冠层透光率、穗位叶夹角、穗位叶片厚度和叶绿素含量、产量及其构成因素的影响，并对玉米主要形态指标进行了相关性分析。结果显示，植株耐密性主要表现在以下几个方面：①植株灌层透光率，尤其是下部结构的透光率决定了植株的耐密性，植株下部透光率越大，植株越耐密。②随着植株种植密度的增加，植株穗位叶与茎秆夹角减小幅度越大的植株更耐密。③穗位叶片厚度越大，叶绿素含量越高。④产量峰值出现的密度越大，玉米越适宜密植。⑤植株种植密度增大，株高变化幅度较小，且茎粗有一定程度增大，下部节间长变化幅度小，上部节间长较长，该结构更有利于植株抗倒和密植高产。

表2 玉米主要形态指标的相关性分析

注：*和 **分别表示在0.05、0.01水平显著、极显著相关

Note: * and ** indicated significant and extremely significant correlations at 0.05 and 0.01 levels,respectively