化学调控与施磷肥对玉米花生间作光合物质积累和产量的影响

焦念元+汪江涛+尹飞+李亚辉+付国占+李友军

摘要：为了协调玉米花生间作后期花生光能利用率降低的问题，进一步提高玉米花生间作优势，研究了化学调控（乙烯利）和施P肥对间作玉米和间作花生叶面积指数、光合物质积累分配和产量的影响。结果表明：对间作玉米化学调控后，间作玉米叶面积指数和光合物质积累量降低，光合产物向籽粒分配比例提高，但产量降低了1.20%～3.92%；间作花生叶面积指数、光合物质积累量和产量增加，光合产物向荚果分配比例增加，其中产量提高了 21.09%～29.78%，化学调控后间作体系产量比化学调控前提高了1.81%～4.26%；施P肥后，化学调控间作玉米和花生叶面积指数、光合物质积累和产量都得到提高，光合产物向玉米籽粒和花生荚果分配比例提高，与不施P肥相比，化学调控后间作体系产量提高了14.26%～23.66%。这表明在玉米花生间作体系中，对间作玉米进行化学调控可以提高间作花生产量，施P肥可以提高化学调控间作体系产量，因此可以在生产上采用化学调控和施P肥的方式，保证玉米花生间作体系的高产高效。

关键词：玉米花生间作；化学调控；P肥；光合物质积累；产量

中图分类号： S344.2

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）04-0099-06

玉米花生间作在我国农业生产中有重要地位[1]，具有较好的产量效益[2]，可以促进玉米生长发育，改善提高花生铁营养，改善田间小气候，实现对光的分层、立体高效利用[3-6]，在作物生长后期有很高的光合物质积累量和较高的叶面积指数[7]，而且具有很明显的N、P营养间作优势[8]。玉米花生间作虽然降低了花生产量，但间作体系产量得到提高，同时玉米花生间作提高了玉米、花生叶绿素含量[5]，提高了玉米功能叶片的光饱和点、光补偿点和强光时的光合速率，降低了花生功能叶片的光照，提高了玉米对强光和花生对弱光的利用能力，从而使间作体系表现出明显的产量优势[9]。但是在玉米花生间作生育后期，由于玉米的遮阴作用导致间作花生光合作用减弱，产量大幅降低，限制了玉米花生间作这一高产高效体系的进一步发展。乙烯利是一种植物生长调节剂，可以显著改善玉米株型，降低拔节期至抽雄期玉米株高，增强玉米茎秆强度，提高玉米产量[10-12]。P是植株生长发育必需营养元素之一，土壤有效P含量对作物生长发育、光合产物积累和植株体内P元素分配都会产生很明显影响，玉米花生间作中施P肥可以增加玉米产量[13]和花生产量[14]，能减少植物叶片光能的热耗散，提高水分胁迫下的光能利用能力[15]。本研究通过化学调控和施磷肥措施来调控间作作物的种间关系，以期为构建更高效的玉米花生间作复合群体管理技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2012—2013年在河南科技大学开元校区农场（33°35′～35°05′N，111°8′～112°59′E）进行。试验地处于温带，属于半湿润、半干旱的大陆性季风气候，年平均气温为12.1～14.6 ℃，年平均降水量为600 mm，年平均蒸发量为 2 113.7 mm。试验地土壤质地中壤，为黄潮土，0～20 cm耕层土壤容重为1.48 g/m3，耕层含速效氮10.54 mg/kg，速效P 3.46 mg/kg，有效铁5.98 mg/g，有机质10.72 g/kg，pH值为7.56。

以玉米品种郑单958、花生品种花育16为试验材料，设玉米单作、花生单作和玉米花生间作3种种植方式。施P肥设P0（ 0 kg/hm2 P2O5）、P1（180 kg/hm2 P2O5） 2个处理；分别对间作玉米进行喷施化学调控剂和清水2种处理，共8个处理，每个处理重复3次，共24个小区。每小区宽6 m，长 10 m，完全随机区组设计。玉米单作行距60 cm，株距25 cm，密度67 500 株/hm2。玉米花生间作采用2 ∶4模式（图1），玉米宽窄行种植，宽行行距160 cm，窄行行距40 cm，株距 20 cm，花生播种于宽行中，行距30 cm，株距20 cm，每穴2粒，玉米、花生间距35 cm。P肥作一次性基施，N肥按基肥、追肥比1 ∶1分2次施用，基肥施90 kg/hm2，追肥在玉米大喇叭口期只追施玉米90 kg/hm2。化学调控剂（玉米超大棒由南京绿源生物科技有限公司生产，主要成分为乙烯利，具有矮壮植株、防止倒伏作用）在玉米小口期喷施，每666.7 m2用超大棒2支20 mL兑水30 kg，均匀喷雾到玉米顶部新叶；未进行化学调控的间作玉米，均匀喷相同量清水。其他管理同大

田生产。2012年6月6日播种，10月5日收获；2013年6月1日播种，9月26日收获。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 叶面积 在玉米、花生各生育时期，用打孔器打取各处理S1面积的绿色叶片，烘干称其质量为M1，剩余叶片烘干称质量为M2，设总面积为S，根据公式M1/S1=（M1+M2）/S求得S[7]。

1.2.2 干物质积累 在玉米拔节期、小口期、大喇叭口期、开花期、花后10 d、花后20 d、成熟期对各处理分别取2株长势均匀一致、具有代表性的植株，玉米按叶片、茎、鞘、苞叶、籽粒分成5部分，花生按叶片、茎、果壳、果仁分成4部分，105 ℃杀青30 min，85 ℃烘至恒质量，称质量。

1.2.3 产量 成熟期收获测产，玉米、花生均取2 m双行，测其籽粒风干后的质量，换算成产量。

1.2.4 土地当量比 土地当量比（LER）计算方法如下：

LER=Yim/Ymm+Yip/Ymp。

式中：Yim、Yip分别代表间作玉米、间作花生产量；Ymm、Ymp分别为单作玉米、单作花生产量。LER>1表示间作优势，LER<1则表示间作劣势。

1.3 数据处理与分析

采用DPS 7.05 软件分析试验数据，用Excel 2003软件作图。

2 结果与分析

2.1 化学调控和施P肥对玉米花生间作叶面积指数的影响

由图2可见，与单作玉米相比，玉米花生间作有利于提高玉米单株叶面积指数。在小口期以前单作玉米和间作玉米差异不明显，小口期以后间作玉米的叶面积指数明显高于单作玉米，在开花期比单作玉米提高了74.86%～103.13%，在成熟期提高了88.19%～127.53%，差异达到显著水平。在玉米小口期喷施化学调控剂后，与间作玉米相比，化学调控后间作玉米的单株叶面积指数在开花期、成熟期分别降低了 24.72%～37.25%和26.24%～80.93%；施P肥后，化学调控后间作玉米单株叶面积指数明显提高，在开花期、成熟期分别提高了2.69%～6.87%和27.80%～27.96%。这表明玉米花生间作提高了玉米单株叶面积指数，但在玉米小口期喷施化学调控剂不利于间作玉米单株叶面积指数提高，促进了叶片衰老，施P肥提高了化学调控后间作玉米叶面积指数，可延缓叶片衰老。

由图3可知，在下针期前，各处理间花生叶面积指数差异不明显；下针期以后，间作花生的叶面积指数明显低于单作花生，在结荚期降低了18.53%～22.71%；尤其是在成熟期，间作花生叶面积指数比单作花生降低了15.68%～34.84%，差异达到显著水平。在玉米小口期喷施化学调控剂后，间作花生的单株叶面积指数增加，在结荚期、成熟期分别提高了 10.53%～16.12%和8.12%～31.90%；施P肥后，与化学调控玉米间作的花生单株叶面积指数明显提高，在结荚期、成熟期分别提高了7.01%～16.29%和12.91%～15.01%，其中在成熟期差异达到显著水平。这表明玉米花生间作降低了花生单株叶面积指数，在玉米小口期喷施化学调控剂有利于间作花生叶面积指数提高，施P肥提高了间作花生叶面积指数，延缓了叶片衰老，增强了光合作用能力。

2.2 化学调控和施P肥对玉米花生间作光合物质积累的影响

由图4可以看出，与单作玉米相比，玉米花生间作有利于提高玉米单株光合物质积累量；在大口期前，单作玉米和间作玉米的光合物质积累量差异不明显，大口期以后，间作玉米的单株光合物质积累量明显高于单作玉米，尤其在开花授粉后，间作玉米的单株光合物质积累量比单作玉米提高了4.32%～20.34%，在成熟期提高了5.32%～12.02%。在玉米小口期喷施化学调控剂后，间作玉米的单株光合物质积累量降低，在开花期、成熟期分别降低了13.17%～26.80%和 13.44%～19.31%，差异达到显著水平。增施P肥后，化学调控后的间作玉米单株光合物质积累量明显提高，在开花期、成熟期分别

提高了18.45%～23.08%和10.31%～13.44%。这表明玉米花生间作提高了玉米的光合物质积累量，在玉米小口期喷施化学调控剂不利于间作玉米单株光合物质积累，施P肥可以提高单株玉米光合物质积累量。

由图5可知，与单作花生相比，玉米花生间作不利于提高花生单株光合物质积累量，在下针期前，单作花生和间作花生的光合物质积累量差异不明显，下针期以后，间作花生的光合物质积累量明显低于单作花生，在结荚期降低了22.25%～29.52%，在成熟期降低了34.57%～50.65%，差异达到显著水平。在玉米小口期喷施化学调控剂后，间作花生的单株光合物质积累量升高，在结荚期、成熟期分别提高了0.60%～21.12%和14.68%～45.26%，其中在成熟期差异显著。施P肥、化学调控后间作处理的花生单株光合物质积累量明显提高，在结荚期、成熟期分别比单作花生提高了11.88%～22.57% 和21.70%～36.99%，其中在成熟期差异显著。这表明玉米花生间作降低了花生单株光合物质积累量，在玉米小口期喷施化学调控剂有利于间作花生单株光合物质积累量提高，施P肥提高了单株花生光合物质积累量。

2.3 化学调控和施P肥对玉米花生间作光合物质分配的影响

由表1可以看出，与单作玉米相比，玉米花生间作提高了间作玉米各器官光合物质积累量，降低了茎、叶、鞘光合物质积累分配比例，提高了籽粒光合物质积累分配比例，有利于光合物质向籽粒转移，其中籽粒光合物质积累和分配比例分别提高了4.57%～14.49%和0.46%～2.81%；在玉米小口期喷施化学调控剂后，间作玉米各器官光合物质积累量减小，茎、叶、鞘等器官光合物质分配比例下降，籽粒光合物质分配比例增大，其中籽粒光合物质积累量降低了6.56%～18.31%，籽粒光合物质分配比例提高了1.21%～5.44%；增施P肥后，化学调控后的间作玉米各器官光合物质积累量增加，茎、叶、鞘等器官光合物质分配比例减小，籽粒光合物质分配比例增大，籽粒光合物质积累和分配比例分别提高了 12.34%～15.11%和0.59%～1.46%。这表明玉米花生间作可以促进光合物质向籽粒转移，在玉米小口期喷施化学调控剂虽然降低了籽粒和植株光合物质积累量，但却有利于光合物质向籽粒转移，施P肥有利于光合物质向籽粒转移。

由表2可知，在花生收获期各器官干物质分配大小顺序为荚果﹥茎﹥叶。与单作花生相比，玉米花生间作降低了间作花生各器官光合物质积累量，提高了茎、叶光合物质积累分配比例，降低了荚果光合物质积累分配比例，不利于光合物质向荚果转移，其中荚果光合物质积累和分配比例分别降低了51.69%～59.60%和14.09%～29.89%；在玉米小口期喷施化学调控剂后，与化学调控玉米间作的花生各器官光合物质积累量增加，茎、叶光合物质分配比例减小，荚果光合物质分配比例增大，其中荚果光合物质积累和分配比例分别提高了38.08%～67.11%和12.73%～19.56%；增施P肥后，与化学调控玉米间作的花生各器官光合物质积累量增加，茎、叶器官光合物质分配比例减小，荚果光合物质分配比例增大，荚果光合物质积累和分配比例分别提高了27.49%～38.90%和3.32%～10.50%。这表明玉米花生间作不利于光合物质向荚果转移，在玉米小口期喷施化学调控剂和施P肥有利于光合物质向荚果转移。

2.4 化学调控和施P肥对玉米花生间作产量构成因素的影响

由表3可以看出，与单作玉米相比，玉米花生间作降低了间作玉米的株高和穗位高，减小了秃尖长，增加了穗长、穗行数、行粒数、百粒质量，其中百粒质量增加了6.39%～10.61%；在玉米小口期喷施化学调控剂后，间作玉米的株高、穗位高进一步降低，穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量减小，秃尖长增加，其中百粒质量减小了3.35%～4.06%；施P肥后，化学调控后的间作玉米秃尖长减小，株高、穗位高、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量增加。这表明玉米花生间作可以提高玉米籽粒百粒质量，化学调控后间作玉米籽粒百粒质量减小，施P肥可以提高玉米籽粒百粒质量。

2.5 化学调控和施P肥对玉米花生间作体系产量的影响

由表4可知，在净土地面积上，间作玉米产量比单作玉米提高了100.65%～125.88%，而间作花生产量比单作花生降低了41.62%～51.71%，间作体系产量大于单作玉米和单作花生，LER>1，具有产量间作优势。在玉米小口期喷施化学调控剂后，与不化学调控间作玉米和间作花生相比，化学调控后间作玉米产量降低了1.20%～3.92%，间作花生产量提高了21.09%～29.78%，化学调控间作体系产量比化学调控前提高了1.81%～4.26%。施P肥后，化学调控后的间作体系产量提高了14.26%～23.66%。这表明玉米花生间作提高了间作体系产量，化学调控后间作体系产量增加，在化学调控的同时增施P肥可以进一步提高间作玉米、间作花生和间作体系产量，增强间作产量优势。

3 结论与讨论

3.1 化学调控和施P肥对玉米花生间作光合叶面积指数、光合物质积累分配的影响

光合作用是作物生长发育的基础。本研究表明，玉米花生间作提高了玉米单株叶面积指数和单株光合物质积累量，降低了花生单株叶面积指数和单株光合物质积累量，提高了玉米籽粒光合物质积累量。这是因为玉米花生间作后，玉米拥有充足的光热等条件，使得玉米的光能利用能力增强，光合物质积累量增加[16]。间作花生在生育后期由于受到玉米的遮阴作用，导致光合作用减弱，叶面积指数减小，光合物质积累量减小。

乙烯利可以抑制细胞伸长和促进细胞横向生长[17]，改变玉米株型，从而影响玉米植株物质积累和分配、果穗发育和籽粒灌浆速率，进而影响玉米产量[18-19]。在玉米小口期喷施化学调控剂不利于间作玉米单株叶面积指数提高和单株光合物质积累，促进叶片衰老，降低了玉米籽粒和植株光合物质积累量，有利于间作花生单株叶面积指数和单株光合物质积累量提高。这是因为对玉米进行化学调控后，玉米株高降低，光合叶面积减小，导致光合物质积累量减小，与化学调控玉米间作的花生由于所受遮阴作用减弱，光合叶面积指数增大，光合作用增强，光合物质积累量增加。

施P肥提高了间作玉米、花生叶面积指数和光合物质积累量，延缓了叶片衰老，增强了光合作用能力，提高了玉米籽粒和花生荚果光合物质积累量。大多数土壤中P肥利用率较低，有研究表明我国土壤中当季只有10%～20%的P肥能被有效利用[20]，P是植株体内众多有机化合物的重要组成部分[21]，也在光合同化物形成和卡尔文循环中起重要作用[22]。增施P肥可以提高土壤有效磷含量，有利于提高间作玉米、花生叶面积指数、光合物质积累[23]。

3.2 化学调控和施P肥对玉米花生间作体系产量的影响

玉米花生间作具有明显的间作优势，化学调控对玉米、花生产量有明显影响，化学调控后玉米产量下降，这可能是因为在玉米小口期喷施乙烯利后，间作玉米株高明显降低，穗分化减弱，穗粒数减少，产量降低，可能是化学调控时间太早或喷施浓度太高所致。虽然间作玉米产量有所减小，但间作花生产量明显提高，玉米花生间作体系产量增加，这是由于化学调控后，在生育后期，玉米叶面积指数和光合物质积累量降低，花生叶面积指数和光合物质积累增加，这表明在玉米花生间作体系中，通过喷施化学调控剂，可以协调玉米花生间作共处后期光竞争，提高间作花生产量；施P肥也可以提高间作玉米和间作花生产量。综上，在玉米小口期喷施化学调控剂，可以降低玉米株高，协调间作后期玉米、花生光竞争的矛盾，提高间作花生产量和间作体系产量，增施P肥能提高化学调控后间作玉米和间作花生的光合叶面积指数，促进光合物质积累，增加间作体系产量，进一步增强玉米花生间作产量优势。

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