衛(wèi) 麗，邵 揚(yáng)，常 曉，王和洲，齊 爽，王同朝

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南鄭州450002;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所，河南新鄉(xiāng)453003)

玉米群體結(jié)構(gòu)是影響冠層光分布的重要因素.合理的群體結(jié)構(gòu)、良好的冠層內(nèi)光輻射分布、高光能利用率與玉米高產(chǎn)密不可分［1］.因此，生產(chǎn)中常通過栽培措施調(diào)整株型和葉片的方位等來影響冠層結(jié)構(gòu)，從而改善光的有效截獲［2］.種植密度是影響群體冠層結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，在一定的密度范圍內(nèi)群體的葉面積、光合勢、地上部干物質(zhì)積累［3］和冠層光截獲量［4］均隨密度的增加而增加.但是隨密度的進(jìn)一步升高，玉米生育后期過高的冠層高光截獲率將削弱中下部葉片的光照條件，降低群體生產(chǎn)能力［5］.鄭毅等［6］通過對冠層內(nèi)透光率、葉夾角研究發(fā)現(xiàn)，高密度(90 000株·hm-2)容易造成群體內(nèi)光的不合理分布是產(chǎn)量下降的主要原因.高密度下“80 cm+40 cm”行距配置有利于穗位葉層光合有效輻射的增加，提高群體產(chǎn)量［7］，同時(shí)種植方式配置對于建造良好的群體冠層結(jié)構(gòu)具有重要意義［8］.徐建民等［9］在 75 000 株·hm-2密度下研究了登海9號大行距雙株栽培時(shí)棒三葉的熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)，認(rèn)為大行距雙株栽培改善了群體通風(fēng)透光條件，顯著提高了Fv/Fm(PSⅡ最大光化學(xué)效率)，增加了玉米產(chǎn)量.但前人對高密度下改變種植方式影響群體冠層光分布、群體冠層結(jié)構(gòu)研究鮮有報(bào)道.因此，有必要研究密度與種植方式對冠層結(jié)構(gòu)的影響，以期探明鄭單958不同密度條件下最佳種植方式.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2010年在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)(113°38＇39″E，34°47＇51″N)進(jìn)行.前茬為小麥，土壤質(zhì)地為壤土，土壤耕層 0～30 cm的速效磷 34.96 mg·kg-1，速效鉀 290.00 mg·kg-1，堿解氮 127.23 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì) 9.66 g·kg-1，全氮0.92 g·kg-1.

1.2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為鄭單958.試驗(yàn)采用裂裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為種植密度，分別為75 000，90 000，105 000株·hm-2，以下均用 A1，A2，A3表示;副區(qū)為種植方式，分別分等行距種植 B1(行距為60 cm)和寬窄行種植B2(寬行距為70 cm，窄行距為50 cm);副副區(qū)為留苗方式:單株留苗、雙株三角留苗，以下均用 C1，C2表示.每小區(qū)種植10行，小區(qū)長7 m，寬6 m.A1 ～A3 處理，株距依次為22.2，18.5，15.9 cm.雙株留苗處理時(shí)穴距在單株株距基礎(chǔ)上依次加倍，即為44.4，37.0，31.8 cm.共 12 個(gè)處理.施肥，其他田間管理同一般高產(chǎn)田.

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 展開綠葉葉面積指數(shù)(LAI) 于拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、灌漿期、乳熟期選擇生長發(fā)育一致，葉片無病斑和破損的植株測定，重復(fù)5次.單株葉面積=長×寬×0.75，LAI=(單株面積×單位面積株數(shù))/單位土地面積.

1.3.2 穗位葉葉綠素含量 采用乙醇提取法［10］，于吐絲后0 d、吐絲后13 d、吐絲后26 d、吐絲后39 d、吐絲后52 d對穗位葉進(jìn)行測定，各處理選取生長一致的植株，重復(fù)3次，將所取樣品用剪刀剪至寬1 mm的碎屑，稱取0.2 g裝入25 mL棕色容量瓶中，體積分?jǐn)?shù)為95%乙醇定溶，避光保存7 d左右于分光光度計(jì)下比色.

1.3.3 冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)的測定 冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)采用美國CID公司生產(chǎn)的CI-110數(shù)字式冠層結(jié)構(gòu)分析儀測定，測定時(shí)期為吐絲期和乳熟期.每處理選擇4點(diǎn)，寬窄行包括2個(gè)寬行點(diǎn)和2個(gè)窄行點(diǎn)，選擇陰天或多云天氣于早晨或傍晚測定，以減少太陽光的干擾.將安裝有魚眼探頭的觀測棒分別定點(diǎn)在行間和株間，距地表約1 cm，調(diào)整水平，從計(jì)算機(jī)顯示屏上觀察，當(dāng)無人影等其他外界影響時(shí)開始拍照.通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像數(shù)字化處理，用專用軟件分析后，可得到平均葉簇傾斜角度(Mean leaf inclination anfle，MLIA)，消光系數(shù)(Extinction coeffcient)，散射、輻射透過系數(shù)(Transmission coefficient for diffuse penetration，TCDP)等參數(shù).取4點(diǎn)的平均值作為該處理冠層結(jié)構(gòu)及光輻射特征參數(shù)結(jié)果.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度條件下種植方式對玉米葉面積指數(shù)的影響

表1表明，葉面積指數(shù)(LAI)隨種植密度增大而增大，均在抽雄期達(dá)到最大值，以105 000株·hm-2密度的葉面積指數(shù)較高.但在不同密度和種植方式下最大LAI出現(xiàn)的變化趨勢不同.從抽雄期到乳熟期，75 000株·hm-2密度下，等行單株、等行雙株、寬窄單株處理的 LAI分別下降37%，35%，27%，27%;90 000株·hm-2密度下，等行單株、等行雙株、寬窄單株處理的 LAI分別下降39%，35%，31%，32%;105 000株·hm-2密度下等行單株、等行雙株、寬窄單株處理的LAI分別下降46%，47%，38%，42%.由此說明，同一密度條件下寬窄行和雙株栽培模式能有效減緩后期葉片衰亡，增加葉片功能期;隨密度增加，葉片間相互遮擋增多，植株對光、熱、水肥資源競爭加劇，葉片衰老加快.

不同密度下，不同種植方式葉面積指數(shù)表現(xiàn)不同.75 000·hm-2密度等行距單株最大，花后比等行雙株、寬窄雙株、寬窄單株分別高出2%，8%，1%;90 000株·hm-2密度等行距單距最大，花后比等行雙株、寬窄單株、寬窄雙株分別高出5.14%，0.02%，5.14%;105 000株·hm-2密度寬窄行雙株最大，花后比等行雙株、寬窄單株、寬窄單株分別高出2.1%，7.0%，3.9%.由此可見，在75 000，90 000 株·hm-2密度下等行距單株、105 000株·hm-2密度下寬窄行單株最有利于葉面積指數(shù)的提高，有利于光合源的增加.

表1 高密度條件下種植方式對LAI動(dòng)態(tài)變化的影響Table 1 Dynamic change of LAI under high density

2.2 高密度條件下種植方式對玉米穗位葉葉綠素含量的影響

由表2看出，75 000株·hm-2密度下吐絲后13 d葉綠素含量等行距雙株最高，吐絲后39 d不同種植方式下葉綠素含量與之相比，降幅分別為等行距單株22%，寬窄行雙株10%，寬窄行單株16%，等行距雙株14.4%;90 000株·hm-2密度下吐絲后13 d葉綠素含量等行距單株最高，吐絲后39 d不同種植方式下葉綠素含量與之相比，降幅分別為寬窄行單株12%，寬窄行雙株2%，等行距單株13.8%，等行距雙株沒有降低趨勢;105 000株·hm-2密度下吐絲后13 d葉綠素含量寬窄行雙株最高，吐絲后39 d不同種植方式下葉綠素含量與之相比，降幅分別為等行距雙株2.6%，等行距單株21.6%，寬窄行單株 20.4%，寬窄行單株6.4%.試驗(yàn)測定中，部分處理吐絲后52 d葉綠素含量突然增高，這可能與后期植株上部嚴(yán)重衰老，從而增加透光有關(guān).由此說明，高密度條件下寬窄行雙株種植對改變?nèi)~片葉綠素含量有很好的促進(jìn)作用，能明顯延長中部葉片的保綠期，尤其在灌漿后期能減緩中部葉片的衰老速率，這對玉米獲得高產(chǎn)有重要意義.

表2 高密度條件下吐絲后穗位葉片葉綠素含量的動(dòng)態(tài)變化Table 2 Dyuamic changes of chlorophyll of leaves in ears in the canopy under high density mg·g-1

2.3 高密度條件下種植方式對群體平均葉簇傾斜角的影響

由表3可知，在75 000·hm-2密度條件下等行距雙株具有較大的平均葉簇傾角，分別比等行單株、寬窄雙株、寬窄單株高出 3.54%，3.54%，4.86%;90 000·hm-2密度條件下等行距單株具有較大平均葉簇傾角，分別比寬窄單株、寬窄雙株、等行雙株高出 19.6%，16.9%，16.9%;105 000 株·hm-2密度條件下等行距雙株具有較大平均葉簇傾角，分別比等行距單株、寬窄行距單株、寬窄行距雙株高出 7.2%，15.6%，18.3%.乳熟期由于植株葉片早衰，導(dǎo)致平均葉簇傾角變化紊亂.由此說明，密度、種植方式、留苗方式互相能有效影響玉米平均葉簇傾角，對玉米群體透光及光能利用具有很好的調(diào)節(jié)作用.

表3 高密度條件下種植方式對玉米群體平均葉簇傾斜角的影響Table 3 Effects of high density on mean leaf inclination angle(MLIA)of summer maize

2.4 高密度條件下不同種植方式對群體散射、輻射透過系數(shù)的影響

由表4可知，吐絲期TCDP(群體散射、輻射透過系數(shù))隨著密度的增大出現(xiàn)減小趨勢.種植方式表現(xiàn)為等行距大于寬窄行;留苗方式表現(xiàn)為雙株留苗大于單株留苗.隨著種植密度的增大，而TCDP減小，說明高密度能使群體葉片截獲更多的光能而避免漏光損失，有助于葉片的光合作用.乳熟期植株嚴(yán)重衰老，散射、輻射透過系數(shù)變化紊亂，出現(xiàn)增大趨勢.群體散射、輻射透過系數(shù)表明，寬窄行和雙株種植雖然造成了漏光損失，但對于改善中下部葉片受光時(shí)間，能夠有效解決中下部葉片因光饑餓而造成的早衰，有效延長了中下部葉片的功能期，高密度條件下采用寬窄行雙株栽培對玉米生產(chǎn)具有重要意義.

表4 不同密度條件下種植方式對玉米群體散射輻射透過系數(shù)的影響Table 4 Effects of different density on tranamission coefficient for different penetration(TCDP)of summer maize

2.5 高密度條件下不同種植方式對夏玉米群體消光系數(shù)的影響

由表5可知，隨生育期的推進(jìn)，群體消光系數(shù)呈逐漸減小的趨勢.在天頂角 7.5°～67.5°內(nèi)，隨天頂角的增加呈增加的趨勢.兩個(gè)時(shí)期各處理群體消光系數(shù)在天頂角7.5°～67.5°范圍內(nèi)表現(xiàn)為隨著種植密度的增加呈逐漸增大的趨勢.由此說明，隨著密度的增大，葉片互相遮蔭，對光照削弱能力強(qiáng).可見，隨著種植密度的增加，群體冠層對光能的截獲率逐漸增加，等行距的截獲小于寬窄行，單株的截獲大于雙株.說明寬窄行和雙株不利于冠層對光的截獲，但這可以使冠層結(jié)構(gòu)疏朗，中、下層光照條件得到改善，更有利于玉米植株生長.

2.6 高密度條件下不同種植方式對夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表6可知，穗粗，穗長，穗行數(shù)，行粒數(shù)，百粒重隨著密度的增大而逐漸降低.75 000株·hm-2密度條件下表現(xiàn)為寬窄行小于等行距，雙株三角留苗大于單株留苗，產(chǎn)量為等行距雙株最高;90 000，105 000株·hm-2密度條件下表現(xiàn)為寬窄行大于等行距，雙株三角留苗大于單株留苗，產(chǎn)量為寬窄行雙株最高.各處理中90 000株·hm-2寬窄行雙株產(chǎn)量最高，達(dá)到8 336.40 kg·hm-2.由此說明，在高密度條件下寬窄行雙株有利于提高玉米產(chǎn)量.

3 討論

栽培方式對玉米的群體結(jié)構(gòu)具有調(diào)控效應(yīng)［11］，同時(shí)種植密度對玉米冠層結(jié)構(gòu)和功能的影響效應(yīng)要大于其它栽培措施［12］.因此，在生產(chǎn)中通過密度和栽培方式協(xié)調(diào)改變?nèi)后w結(jié)構(gòu).不同密度和種植方式及留苗方式配置試驗(yàn)表明，寬窄行雙株種植下群體葉面積指數(shù)，穗位葉葉綠素含量降低緩慢;105 000，7 5000株·hm-2密度下等行距雙株，90 000株·hm-2密度下等行距單株具有較大平均葉簇傾角，葉片挺立，有利于通風(fēng)透光.過高密度下其角度比中低密度要小.隨著種植密度的增大而TCDP(散射、輻射透過系數(shù))減小.這樣可以使群體葉片截獲更多的光能而避免漏光損失，有助于葉片的光合作用.羅宏海等研究了不同種植密度下新疆膜下滴灌棉花的群體結(jié)構(gòu)及其與群體光合速率、產(chǎn)量的關(guān)系，結(jié)果表明，隨著種植密度的增加，平均葉簇傾角(MFIL)增大，低密度的散射、輻射透過系數(shù)大于高密度.盡管隨著種植密度的增大，平均葉簇傾角變大，葉片直立，但由于單位面積上植株增加較多，其散射、輻射透過率減小［13］.本試驗(yàn)表明，高密度平均葉簇傾角變小，這可能因?yàn)橹仓陚€(gè)體生長緩慢，株型矮小，葉面積較小，植株葉片橫向生長速度加快.從散射、輻射系數(shù)看出，寬窄行和雙株種植雖然造成了漏光損失，但改善了中下部葉片受光

時(shí)間，解決了中下部葉片的早衰，延長了中下部葉片的功能期.群體消光系數(shù)在天頂角7.5°～67.5°內(nèi)，隨天頂角的增加呈增加的趨勢.由此說明，隨著密度的增大，葉片互相遮蔭，對光照削弱能力強(qiáng)，隨著種植密度的增加，群體冠層對光能的截獲率逐漸增加.寬窄行和雙株種植改變冠層對光的截獲方式，這可以使冠層結(jié)構(gòu)疏朗，中、下層光照條件得到改善，同時(shí)能有效改善后期作物群體受光條件，在玉米生長中后期能有效改善中下部葉片受光條件，尤其在高密度條件下對冠層結(jié)構(gòu)起到顯著調(diào)節(jié)作用，對充分發(fā)揮后期群體生產(chǎn)力具有重要意義.產(chǎn)量結(jié)果表明，在高密度條件下，寬窄行雙株能有效協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的關(guān)系，達(dá)到高產(chǎn).因此，在高密度種植條件下，寬窄雙株種植，是夏玉米獲得高產(chǎn)一條新途徑.

表5 高密度條件下種植方式對夏玉米群體消光系數(shù)的影響Table 5 Effects of high density on extinction coefficient of summer maize

表6 高密度條件下種植方式對夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 6 Effects of high density on yield and yield components of summer maize

［1］ 重樹亭，胡昌浩，岳壽松，等.夏玉米群體光合速率特性及其冠層結(jié)構(gòu)、生態(tài)條件的關(guān)系［J］.植物生態(tài)學(xué)與植物學(xué)學(xué)報(bào)，1992，16(4):372-379.

［2］ MADDNNI G A，OTEGUI M ECIRILO A G.Plant population density，row spacing and hybrid effects on maize canopy architecture and light attenuation［J］.Field Crops Res，2001，71:183-193.

［3］ 楊國虎，李 新，王承蓮，等.種植密度影響玉米產(chǎn)量及部分產(chǎn)量相關(guān)性狀的研究［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，15(5):57-60;64.

［4］ 沈秀瑛，戴俊英，胡安暢，等.玉米群體冠層特征與光截獲及產(chǎn)量關(guān)系的研究［J］.作物學(xué)報(bào)，1993，19(3):246-252.

［5］ 徐恒永，越君實(shí).高產(chǎn)冬小麥的冠層光合能力及不同器官的貢獻(xiàn)［J］.作物學(xué)報(bào)，1995，21(2):204-209.

［6］ 鄭 毅，張立軍，崔振海，等.種植密度對不同株型夏玉米冠層結(jié)構(gòu)和光合勢的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010(3):116-118;121.

［7］ 楊吉順，高輝遠(yuǎn)，劉 鵬，等.種植密度和行距配置對超高產(chǎn)夏玉米群體光合特性的影響［J］.作物學(xué)報(bào)，2010，36(7):1226-1233.

［8］ RETA-SANCHEZ D G，F(xiàn)OWLER J L.Canopy light environment and yield of narrow-row cotton as affected by canopy architecture［J］.Agron J，2002，94:1317-1323.

［9］ 徐建民，高紅權(quán)，毛善國，等.大行距雙株栽培對玉米后期光和特性的影響［J］.揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)科學(xué)版，2008(3):66-71.

［10］趙世杰，劉華山，董新純，等.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1998:68-72.

［11］劉武仁，馮艷春，鄭金玉，等.玉米寬窄行種植產(chǎn)量與效益分析［J］.玉米科學(xué)，2003，11(3):63-65.

［12］李 明，李文雄.肥料和密度對寒地高產(chǎn)玉米源庫性狀及產(chǎn)量的調(diào)節(jié)作用［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，37(8):1130-1137.

［13］羅宏海，張旺鋒，趙瑞海，等.種植密度對新疆膜下滴灌棉花群體光合速率、冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，14(4):112-114.