扩行减株对旱作春玉米冠层结构及产量的影响

牛婷婷

关键词：春玉米；旱作区；扩行减株；冠层结构；产量

中图分类号：S513 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2023）07-0621-06

玉米是我国重要的粮食和饲料作物，对保障粮食安全具有重要意义。玉米产量的提高不仅依赖于优良品种的选育，而且与科学、高效的栽培管理措施密切相关。改善玉米群体结构，提高光照资源利用效率是目前提高玉米产量的重要举措。

目前，为改善群体冠层结构、提高玉米产量，提出了高密种植、化学调控、宽窄行种植、株行距配置等技术措施，均取得一定的成效。其中优化玉米株行距配置被认为是协调玉米群体冠层结构、调控光分布和群体物质生产的重要技术措施，对提高玉米产量具有显著的效果。何冬冬等研究表明，在较高密度种植下，扩大行距的种植模式冠层结构更为合理，产量更高。丁相鹏等研究表明，在黄淮海平原夏玉米通过增加种植密度并适当扩行减株可实现光能资源高效利用和产量协同提高。会宁县为旱作春玉米区，具有丰富的光热资源，玉米生产条件优越，是当地主要的粮食作物，常年播种面积在6.67万hm²左右，其中旱地全膜双垄沟播种植玉米正常年景平均产量为6750～7650kg/hm²，目前已成为全县农民增收增粮的支柱产业。然而目前有关会宁地区株行距配置研究较少，且由于地理因素和环境条件的限制，株行距优化配置在区域间存在明显差异，为了进一步优化株行距配置，建立高效的冠层结构，提高光能量利用效率，減缓玉米后期叶片衰老，进而提高产量。我们选用紧凑型玉米品种先玉335和平展型玉米品种豫玉22号为试材，研究了扩行减株处理下，2个玉米品种的形态特征、冠层光能截获、干物质积累、产量的变化特征，以期为会宁旱区春玉米株行距合理配置和高效栽培提供参考。

1材料与方法

1.1试验区概况

2019年试验设在位于会宁县西北部的汉岔镇赵岔村。当地海拔1810m，年均降水量320mm左右，年均蒸发量1800mm，年平均气温6.3℃，年均日照时数2200 h，无霜期120 d。试验区属中温带半干旱气候，耕地类型为旱川地，土壤类型为黄绵土。前茬马铃薯。马铃薯收获后耕层土壤含有机质11.25 g/kg、全氮1.10 g/kg、碱解氮80.65mg/kg、速效磷20.68 mg/kg、速效钾166.15 mg/kg，pH8.15。

1.2供试材料

指示玉米品种为先玉335和豫玉22号，均由甘肃省农业科学院作物研究所提供。供试复合肥（P₅O₂16%、KO₂5%，总养分≥47%），由金正大生态工程集团股份有限公司生产；尿素（含N46%），由甘肃刘家峡化工集团有限责任公司生产。

1.3试验方法

先玉335和豫玉22号各设置3个行距处理，分别为55 cm（L1）、75 cm（L2）、95 cm（L3），各处理对应株距分别为26.90 cm、19.80 cm、15.60 cm，统一种植密度为67 500株/hm²。试验采用随机区组设计，重复3次，小区面积160 m²（20 m×8 m）。播前均匀撒施复合肥975 kg/hm²，旋耕翻埋。4月26日按试验设计进行人工精量播种。拔节期追施N 60 kg/hm²。生育期田间管理同当地常规大田。

1.4测定项目与方法

1.4.1玉米叶面积指数的测定 分别在玉米第9片叶展开期，简称9展叶期（V9）、抽雄期（VT）、灌浆初期（R2）、乳熟期（R3）采用长宽系数法测定玉米单株叶面积，每处理3次重复。

式中，TDMP为花前营养体干物质转运量；DMAV为开花期单株干物质积累量；DMAR为成熟期不含籽粒单株干物质积累量；TEDMP为花前干物质转运效率；TPAK为花后同化物输入籽粒量；DMAY为成熟期籽粒干物质量；CPAK为花后干物质转运效率。

1.4.5玉米产量及产量构成因素的测定 玉米收获前每小区随机取样20株进行室内考种，考察玉米穗行数、穗粒数、百粒重，实收小区中间2行进行脱粒测产，并折算籽粒产量。

1.5数据分析

采用Excel 2010对试验数据进行整理统计，采用软件SPSS 24.0进行显著性分析。

2结果与分析

2.1扩行减株对旱作春玉米叶片着生状态的影响

茎叶夹角和叶向值都是反映作物植株形态的指标。从表1可以看出，先玉335上层、中层和下层的茎叶夹角均随行距的扩大呈逐渐增加的趋势，表现为L3>L2>L1，其中处理L1、L2上层的茎叶夹角均显著低于处理L3；中层各处理间的茎叶夹角差异均达显著水平，下层12、L3显著高于L1。上层、中层和下层的叶向值均随行距的扩大呈逐渐减小的趋势，上层各处理间差异均达显著水平，中层处理L1、L2均显著高于处理L3，下层处理L1显著高于处理L3，处理L2与处理L1、L3差异均不显著。豫玉22号的茎叶夹角、叶向值变化趋势和先玉335相似，上层茎叶夹角处理L1、L2显著低于处理L3，下层茎叶夹角各处理间均差异不显著。中层叶向值处理L1显著高于处理L2、L3。说明随着行距的扩大，茎叶夹角增大，叶向值减小，植株叶片趋于平展。先玉335各处理上层、中层、下层的茎叶夹角均显著低于豫玉22号，叶向值均显著高于豫玉22号，体现了品种紧凑型的特性。

2.2扩行减株对旱作春玉米叶面积指数的影响

叶面积指数是反映植物群体生长状况的重要指标，由图1可知，扩行减株对不同玉米品种的叶面积指数影响不同，随生育进程的推进，叶面积指数先升高后降低，在抽雄期（VT）达到最大值。先玉335在抽雄期（VT）至乳熟期（R3）表现为L2>L1>L3。豫玉22号在抽雄期（VT）至乳熟期（R3）表现为L1>12>L3。同时可看出，在玉米生育后期各处理间叶面积指数差异变大，说明适当的扩行距减株距模式有利于延缓生育后期叶片的衰老。豫玉22号叶面积指数在各生育时期均高于先玉335，说明品种也是影响叶面积指数的重要因素之一。

2.3扩行减株对旱作春玉米透光率和消光系数的影响

透光率反映群体内光能辐射分布与群体结构关系的重要参数，透光率越低，光能的截获量越大。由表2可知，各处理不同层位透光率均表现为上部>中部>下部。各层位透光率随行距的扩大呈逐渐增加的趋势，均表现为L3>L2>L1，各层位各处理间差异均显著。消光系数随行距的扩大呈逐渐减小的趋势，均表现为L1>L2>L3，其中先玉335的处理L1与处理L2、L3均差异显著，而处理L2与处理L3间差异不显著。豫玉22号各处理间差异均达显著水平。豫玉22号同一处理下透光率显著低于先玉335，消光系数显著高于先玉335，说明在同处理条件下先玉335冠层光能截获低于豫玉22号。

2.4扩行减株对旱作春玉米干物质积累量的影响

干物质积累量和产量的形成有密切的关系。从图2可以看出，随着生育进程的推进，玉米干物质和积累量呈逐渐增加的趋势。先玉335在9展叶期（V9）各处理间差异均不显著；在抽雄期（VT），处理L1和处理L2均显著高于处理L3；在乳熟初期（R2）随行距的增加干物质积累量呈先增加后减少的趋势。处理L2显著高于处理L1和处理L3，分别增加4.12%和5.10%；在乳熟期（R3）的变化趋势和乳熟初期（R2）相似，处理L2分别比处理L1、L3增加3.14%、5.13%；在成熟期（R6），各处理干物质积累量表现为L2>L1>L3，处理L2分别比处理L1、L3增加2.73%、6.84%。豫玉22号在9展叶期（V9）各处理间均差异不显著；在抽雄期（VT）和乳熟初期（R2），随行距的增加干物质积累量呈逐渐减少的趋势，处理L1与处理L2差异不显著，但均显著高于处理L3；在乳熟期（R3）和成熟期（R6）均表现为L1>L2>L3，且各处理间差异均达显著水平。在同一生育时期，豫玉22号的干物质积累量高于先玉335。先玉335的整个生长期中，除9展叶期（V9）外，干物质积累量均以处理12最高，且随着行距的增加干物质积累量呈先增加后减少趋势；而在豫玉22号的生长期中，除9展叶期（V9）外，干物质积累量均以处理L1最高，且随着行距的增加干物质积累量呈逐渐减少趋势。

2.5扩行减株对旱作春玉米干物质转运的影响

干物质的转运体现源库关系的协调，直接影响玉米产量。由表3可以看出，扩行减株对玉米干物质转运有显著的影响。其中先玉335的TDMP随行距的增加呈逐渐减少趋势，处理L2和处理L1、L3差异不显著；各处理间TEDMP差异均不显著；TPAK随行距的增加呈先增加后减少趋势，表现为L2>L1> L3，处理L1、L2显著高于处理L3；各处理间CPAK差异也均不显著。豫玉22号的TDMP随行距的增加呈逐渐减少趋势，处理L2与处理L3差异不显著，均显著低于L1；各处理间TEDMP差异均不显著；TPAK随行距的增加呈逐渐减少的趋势，表现为L1>L2 >L3，各处理间差异均达显著水平；而各处理间CPAK无显著差异。因此可以说明扩行距减株距能够影响玉米花前和花后干物质转运量，但对转运效率没有明显影响。同时可看出，先玉335的CPAK显著高于豫玉22号，说明不同玉米品种的干物质转运分配存在差异。

2.6擴行减株对旱作春玉米产量及构成因素的影响

由表4可知，扩行距减株距对玉米产量及产量构成因素有显著的影响。其中成穗数和穗行数各处理间差异均不显著。先玉335行粒数随行距的增加呈先增加后减小的趋势，表现为L2>L3>L1，处理L2与处理L1、L3均差异显著，但处理L1、L3间差异不显著；百粒重随行距的增加呈逐渐减小的趋势，表现为L1>L2>L3，各处理间差异均显著；产量以处理L2最高，为12 593.26 kg/hm²;其次是处理L1，为12 255.31 kg/hm²;处理L3产量最低，仅为11 788.87 kg/hm²，处理L2分别比处理L1、L3增产2.76%、6.82%，各处理间差异均显著。豫玉22号行粒数、百粒重和产量均随行距的增加呈逐渐减小的趋势，处理L1的行粒数显著高于处理L2、L3，但处理L2和处理L3差异不显著；百粒重和产量均表现为L1>L2>L3，且各处理间差异均达显著水平。其中处理L1产量为13 884.34 kg/hm²;处理L2为13 478.07 kg/hm²;处理L3仅为13006.52kg/hm²，处理L1分别比处理L2、L3增产3.01%、6.75%。在同一行距处理下，豫玉22号的行粒数、百粒重和产量均显著高于先玉335。

3讨论与结论

合理的株行距配置能够改善农田小气候环境，协调个体和群体关系，改善玉米对光温水等资源的利用率，从而增加玉米产量。玉米生长需要的化学能主要来源于叶片对截获光能进行光合作用转化而来，株行距配置能够调节群体茎叶夹角和叶片朝向，从而加强对光照辐射的截获，协调冠层光分布。然而受到区域环境条件、品种、管理措施的影响，关于株行距配置对玉米冠层结构及产量影响的研究结果并不一致。白晶等研究表明，在82500株／hm²密度下采用“80+40”的行距配置能够扩大叶面积，提高冠层光能截获率，从而为增产稳产奠定基础。金容等研究表明，60 cm等行距处理下玉米株型紧凑，能改善群体受光条件。本研究结果表明，各层冠层茎叶夹角和冠层的透光率随行距的扩大逐渐增加，叶向值减小，说明扩大行距使叶片行间的生长空间相对加大，叶片的形态变得较为舒展，改善了叶片角度，透光率的增加有利于下部叶片的光能吸收，但也说明存在较多的漏光损失。

叶面积在冠层中的分布影响光能利用，是反映冠层结构性能的重要指标。本研究表明，先玉335叶面积指数随行距距的增加干物质积累量呈先增加后减少的趋势，在行距为75 cm处理时叶面积指数最大。豫玉22号叶面积指数随行距的增加干物质积累量呈逐渐降低的趋势，主要是由于先玉335的茎叶夹角较小，株型紧凑，在扩大株距后，充分利用不同层次的光资源，从而形成了高光效的冠层结构，有利于叶片生长和干物质的积累。

产量的形成受到干物质积累和转运的影响，较高的干物质积累量是产量形成的基础。一般情况下，玉米籽粒产量和干物质和积累量成正相关关系。花前和花后干物质转运量共同影响产量。研究表明，春玉米籽粒产量决定于后期光合生产能力，花后光合产物对产量的贡献率达到70%以上。本研究结果表明，先玉335各生育时期干物质积累量、花后干物质转运量、行粒数和产量随行距的扩大株距的减小呈先增加后减小的趋势，在株距75cm，行距19.8 cm处理时最大，可能是扩行距减株距有利于协调生育后期群体结构，且具有较好的通风透光条件，有利于干物质的积累，从而增加玉米产量，玉米产量最高，为12 593.26 kg/hm²，较其余行距处理增产2.76%～6.82%。而豫玉22号的干物质和积累量、转运量和产量随行距的扩大株距的减小呈逐渐减小的趋势，可能是由于植株株型平展，随株距的减小，地上地下物质分配不协调，植株间竞争养分、光照、水分等条件，从而影响干物质的积累和产量的形成。

在会宁旱作春玉米种植区，以紧凑型先玉335和平展型豫玉22号为材料，在种植密度为67500株/hm²下设置了55、75、95cm 3个行距处理，结果表明，当先玉335行距为75cm时，玉米冠层结构和冠层光合性能明显得到了改善，干物质积累量显著提高，实现了群体结构优化，促进了玉米群体产量的提高，产量最高，为12593.26kg/hm²，较行距55 cm、95 cm的处理分别增产2.76%、6.82%。而豫玉22号扩大行距对玉米冠层、干物质的调控效应不佳，产量以行距为55 cm的处理最高，为13884.34 kg/hm²，较行距75 cm、95 cm的处理分别增产3.01%、6.75%。因此，在玉米种植过程中，紧凑型品种可适当扩大行距，以改善田间光照分布，提高干物质积累量和玉米产量。