李 磊，朱燦燦，王同朝，姜玉梅，張慧琴，黃曉書

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭 州450002)

種植方式是影響夏玉米產(chǎn)量的諸多因素之一．壟作和溝播通過改變地表形狀，改善土壤水、肥、氣、熱狀況［1～3］，促進(jìn)玉米生長，進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量［4，5］，已被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用［6］．目前美國約有50%的耕地采用以起壟、覆蓋、少 (免)耕為特點(diǎn)的“保持耕作法”［7］，墨西哥50%的小麥產(chǎn)區(qū)實(shí)行壟作栽培［8］．中國很早就有壟作甘薯等作物的習(xí)慣，20世紀(jì)80年代以來陸續(xù)開展了小麥、水稻、玉米、棉花等作物壟作栽培技術(shù)研究，均取得了良好的效果［9～13］．黃慶裕等［14］認(rèn)為，壟作栽培可使土壤的通透性加強(qiáng)，還原性有毒物質(zhì)減少，同時(shí)土壤的熱容量、導(dǎo)熱率都比淹田低，從而使土溫、水溫提高，水稻生長發(fā)育正常，植株健壯．王法宏等［9］研究認(rèn)為，壟作栽培可明顯改善小麥根際土壤的理化性狀，提高土壤的生產(chǎn)力．劉武仁等［15］研究表明，采用玉米寬窄行種植，建立了“土壤水庫”，可有效蓄積夏秋降雨．但是，溝播、壟作、寬窄行平作和等行距平作哪種種植模式對夏玉米的生長更加有利，目前還沒有系統(tǒng)的研究．本試驗(yàn)設(shè)計(jì)壟作、溝播、寬窄行以及等行距4種植模式，探究其對土壤水分含量及夏玉米生長等方面的影響，以期為旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持．

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2010－06—10在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)進(jìn)行．試驗(yàn)地土質(zhì)為沙壤，土壤20，40，和60 cm容重分別為1．16，1．39 和1．48 g·cm－3，土壤含水量 23．25%，pH 值 7．33，土壤有機(jī)質(zhì)含量 9．55 g·kg－1，土壤速效氮 119．75 mg·kg－1，速效磷 62．92 mg·kg－1，速效鉀 200 mg·kg－1．測池子上口面積6．6 m2(3 m ×2．2 m)，池深 2 m，土壤原有耕層結(jié)構(gòu)未破壞．

供試玉米品種為鄭單958，2010－06－10播種．試驗(yàn)設(shè)4種種植模式:壟種(P1)、溝播(P2)、寬窄行平作(P3)和等行距平作(P4)．壟底寬40 cm，壟高18 cm，壟面寬30 cm，溝寬30 cm．壟種(P1)處理的壟上種植1行夏玉米，行距為55 cm，株距為22．2 cm;溝播(P2)處理的溝內(nèi)種植1行夏玉米，株行距同P1;寬窄行平作(P3)窄行距為40 cm、寬行距為70 cm，平均行距為55 cm，株距為22．2 cm;等行距平作(P4)處理行距55 cm，株距為22．2 cm．每個(gè)處理玉米種植密度均為81 945株·hm－2．2010－06－13進(jìn)行灌水，使各池子土壤0～100 cm水分保持一樣，均達(dá)到田間持水量的70%．2010－09－29收獲，其他管理同一般大田．

1．2 測定項(xiàng)目及方法

1．2．1 土壤水分含量測定 于播種前、收獲后及5個(gè)生育時(shí)期(出苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、成熟期)，用土鉆法每隔20 cm分層測定0～100 cm土壤含水量，用烘干法算出土壤含水量/%．計(jì)算出整個(gè)生育期作物分層消耗水分總量/mm．

1．2．2 光合速率測定 用美國產(chǎn)LI－6400光合測定系統(tǒng)(Licor company，Nebraska，USA)進(jìn)行測定．采用開放式氣路，于晴天10:00～12:00時(shí)測定，測定時(shí)光合有效輻射 1 500 μmol·m－2·s－1和葉溫25～30℃，儀器在使用前按照使用說明書進(jìn)行標(biāo)定．

1．2．3 干物質(zhì)的測定 分別在夏玉米吐絲期和成熟期，每處理挑選3株代表性的植株，取其地上部分，105℃殺青30 min，80℃烘干至質(zhì)量恒定，稱其質(zhì)量并粉碎保留，重復(fù)3次．轉(zhuǎn)運(yùn)率/%=(吐絲期物質(zhì)積累量－成熟期物質(zhì)積累量)/吐絲期物質(zhì)積累量×100%．

1．2．4 水分利用率的測定 作物水分利用率是指作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與耗水量之比，其計(jì)算公式為:WUE=Yd/ET，式中，WUE 為水分利用率/(kg·hm－2·m－3);Yd為作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/(kg·hm－2)，即玉米子粒產(chǎn)量;ET為作物耗水量(m3)，即作物從種到收的整個(gè)生育期消耗的水量．作物的耗水量(ET)=0．1× ∑hidi(wi－ w0)+P+I．其中，ET 為全生育期內(nèi)實(shí)際蒸散量/mm;hi為第i層土厚/cm;di為第i層土層容重/(g·cm－3);wi，w0分別為各生育時(shí)期開始和結(jié)束時(shí)第i層土壤濕度/%;P為相應(yīng)時(shí)期有效降雨量/mm;I為相應(yīng)時(shí)期的灌水量．試驗(yàn)池子封底，因此，地下水補(bǔ)給、滲漏和地表徑流忽略不計(jì)．

1．2．5 測產(chǎn)及考種 玉米成熟期，每池子選取中間2行玉米，子粒脫粒后曬干(含水量為13%)用于測定產(chǎn)量．另外每池子取10個(gè)單穗進(jìn)行考種(穗長、穗粗、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、出子率、百粒重)．

2 結(jié)果與分析

2．1 不同種植方式對土壤含水量的影響

玉米的主根系主要分布在0～40 cm的土層，不同種植方式對不同土層的水分分布有很大的影響．由圖1可以看出，苗期至拔節(jié)期等行距平作的土壤含水量較高，抽雄期等行距平作的土壤含水量最低，灌漿期土壤水分含量表現(xiàn)為溝播＞壟種＞等行距平作＞寬窄行平作．在苗期和拔節(jié)期由于降雨量充足，抽雄期降雨量偏少，盡管夏玉米生長前期不同種植方式間，土壤水分有一定差異，但是水分差異對夏玉米生長并沒有太大影響．夏玉米生長后期需水量較大，此時(shí)水分不足會降低穗粒數(shù)和千粒重．

圖1 不同種植方式對各時(shí)期0～100 cm土壤含水量的影響Fig．1 Effects of soil moisture during different growth stages under different planting patterns

2．2 不同種植方式對夏玉米水分利用率的影響

在一定范圍內(nèi)，玉米的需水量隨著子粒產(chǎn)量水平的提高逐漸增多．從表1可以看出，不同種植方式的作物水分利用率有明顯的差異，壟種、溝播分別比等行距平作處理的作物水分利用率提高了6%和8%，而寬窄行平作比等行距平作的作物水分利用率降低9%．

表1 不同處理對夏玉米耗水量與水分利用率的影響Table 1 Effect of different planting patterns on water consumption and WUE

2．3 不同種植方式對夏玉米單葉光合速率的影響

葉片光合作用的高低與植株物質(zhì)合成有密切的關(guān)系．由圖2可以看出，在整個(gè)生育期內(nèi)，由于壟種、溝播種植方式改善了作物生長水分環(huán)境，在拔節(jié)期和灌漿關(guān)鍵期單葉光合速率明顯提高，整個(gè)生育期的單葉光合速率均值比等行距種植分別提高了2% 和3%，寬窄行平作的單葉光合速率比等行距平作的降低了5%．

圖2 不同種植方式對夏玉米葉片光合速率的影響Fig．2 Effects of different planting patterns on photosynthesis rate

2．4 不同種植方式對夏玉米植株干物質(zhì)積累的影響

干物質(zhì)積累是形成產(chǎn)量的基礎(chǔ)，不同種植方式對夏玉米地上部分干物質(zhì)有很大影響．由圖3可以看出，不同處理玉米干物質(zhì)積累均表現(xiàn)為隨生育期的推進(jìn)而不斷增加，拔節(jié)期干物質(zhì)積累總量相對較少．從出苗期到抽雄期溝播處理的干物質(zhì)積累增加最快，干物質(zhì)積累總量高于其他3種種植方式;抽雄之后壟種處理的干物質(zhì)積累加快;成熟期4種種植方式的干物質(zhì)積累差異達(dá)顯著水平，壟種、溝播、寬窄行平作的干物質(zhì)分別比等行距平作增加了39%，24%和9%．

圖3 不同種植方式下夏玉米干物質(zhì)積累動態(tài)Fig．3 Dynamic change of material accumulation of summer maize in different planting patterns

2．5 不同種植方式對夏玉米產(chǎn)量的影響

由表2可知，不同種植方式對夏玉米株高、穗位高、穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量有較大的影響，壟種、溝播、寬窄行平作能夠降低株高、穗位高;壟種和溝播比2種平作處理能夠提高穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重．壟種、溝播的產(chǎn)量比等行距平作分別增加了11%和11．1%，寬窄行平作的產(chǎn)量比等行距平作降低了7%．

表2 不同種植方式對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 2 Effects of different planting patterns on maize yield and its components

3 討論

不同種植方式對土壤的水分和作物生長發(fā)育及產(chǎn)量有顯著的影響．試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)降雨量減少時(shí)，壟種和溝播有明顯的保持土壤水分含量的作用．在雨養(yǎng)條件下，尤其溝播種植方式調(diào)節(jié)土壤水分蓄存和作物用水同步化作用顯著．李全起［16］研究結(jié)果表明，溝播處理對土壤水分含量具有“上高下低”的作用，而壟作處理對土壤水分含量具有“上低下高”的作用，在低水分條件下溝播小麥產(chǎn)量優(yōu)勢高于壟作，而在灌水條件下，結(jié)果相反．本試驗(yàn)結(jié)果佐證溝播和壟種方式適合非灌溉區(qū)域夏玉米的生長．從初步研究結(jié)果看，夏玉米灌漿期溝播、壟種處理的土壤水分含量高于等行距平作和寬窄行平作，壟種、溝播的作物水分利用率也分別比等行距平作處理提高了6%和8%．從玉米植株生理指標(biāo)來看，壟種、溝種與平作相比，玉米葉片單葉光合速率明顯提高，干物質(zhì)積累量和速率增加，說明壟種、溝播灌漿期能夠降低葉片的衰老速率，有利于提高全生育期光能利用率，增加干物質(zhì)積累總量．壟種和溝播能夠顯著提高穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重，產(chǎn)量增加7% ～9%．綜合分析本試驗(yàn)結(jié)果，以壟種、溝播種植方式通過協(xié)調(diào)作物群體冠層結(jié)構(gòu)、生長發(fā)育和土壤水分關(guān)系，在非灌溉條件下，溝播種植方式比壟種、寬窄行和等行距種植方式具有明顯的優(yōu)勢，在相似的生態(tài)條件下，具有一定的推廣應(yīng)用前景．

［1］ 任小龍，賈志寬，陳小莉，等．模擬不同雨量下溝壟集雨種植對春玉米生產(chǎn)力的影響［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28(3):1006－1015．

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