馮樂勇，郝建平，梁改梅，池寶亮，李娜娜，張貝寧

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，山西 太原 030031）

玉米是我國第一大作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位[1-2]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及生活水平的提高，人們對膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越來越關(guān)注，因此，玉米的經(jīng)濟(jì)價值和社會關(guān)注度日益提高。然而，由于全球氣候變暖導(dǎo)致的土壤干旱，成為限制玉米增產(chǎn)的重要因子[3]，同時，玉米的產(chǎn)量也取決于光合作用效果的好壞，合理的播種密度是提高作物光合效率的關(guān)鍵措施，所以播種密度也成為限制作物高產(chǎn)的因素之一[4-8]。近年來，我國玉米育種專家經(jīng)過專項科研實踐，對玉米產(chǎn)量的提高已頗見成效，但也受到種植品種、栽培方式和蓄水措施的影響，有時還達(dá)不到預(yù)期的產(chǎn)量[9-10]。為此，找到適合種植地的各項綜合栽培因素顯得尤為重要。

本試驗對比分析了不同栽培因素（品種、密度、氮肥、覆膜、補灌）對玉米生育期內(nèi)土壤水分及產(chǎn)量的影響，以篩選出與試驗地相適應(yīng)的、有利于土壤保墑蓄水的栽培組合因素，為提高山西省中部玉米產(chǎn)量提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試玉米品種為富友9號和大豐30。

供試肥料為由河北大峪口化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的尿素（40 kg/袋，總養(yǎng)分≥46.4%）、磷酸二銨（50 kg/袋，N-P-K為18-46-0，總養(yǎng)分≥64.0%）、硫酸鉀（25 kg/袋，K2O≥50%）。

1.2 試驗地概況

試驗在山西省晉中市榆次區(qū)東陽試驗示范基地進(jìn)行。試驗地位于東經(jīng) 112°34′～113°8′，北緯37°23′～37°54′，屬溫帶大陸性干旱氣候。年平均氣溫為9.8℃，降雨量為418～483 mm，年均日照時數(shù)為2 662 h左右，無霜期158 d。試驗田土壤為潮土，質(zhì)地相對均一，土壤理化性質(zhì)列于表1。

表1 試驗地基礎(chǔ)土壤理化性質(zhì)

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2016年4月29日施肥，4月30日播種，10月3日收獲。試驗因素為5個（品種、密度、氮肥、覆膜、補灌），試驗共設(shè)6個處理（表2）。小區(qū)面積為50 m2（5 m×10 m），每個處理重復(fù)3次，各小區(qū)隨機(jī)排列。采用條播種植，行距50 cm，株距隨密度而定。6個試驗處理采用相同的田間管理措施，分別在不同生育期隨機(jī)測定土壤水分；成熟期隨機(jī)設(shè)定固定區(qū)段1.0 m×1.0 m進(jìn)行測產(chǎn)。

表2 試驗設(shè)計

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤水分的測定 玉米播種前測定耕地土壤濕質(zhì)量、干質(zhì)量和容重；玉米播種出苗后，每小區(qū)中部各埋設(shè)1根中子管，深度200 cm，分別于苗期（6月3日）、拔節(jié)期（6月16日、7月6日）、抽雄吐絲期（7月22日）、籽粒灌漿期（8月23日）、成熟期（9月22日）采用CPN-503中子儀測定0～200 cm土層土壤含水量，每20 cm為一層[11]。

1.4.2 籽粒產(chǎn)量的測定 玉米成熟期收獲固定區(qū)段測產(chǎn)，各個處理分別隨機(jī)選取10株測定穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量。

1.4.3 成熟期植株養(yǎng)分的測定 分別從各處理隨機(jī)取樣的10株樣品中抽取3株，植株烘干粉碎后，分別用半微量凱氏定氮法、釩鉬黃比色法和火焰分光光度法測定各器官中的N，P，K含量[12]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SAS9.1.3和Excel軟件處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培因素處理對玉米生育期土壤水分的影響

由表3可知，140～200 cm土層的土壤含水量相對其他土層的高，其中，180～200cm達(dá)到最大值。對比表3與圖1的土壤表層（0～20 cm）含水量得知，6月3日僅處理1（CK）的土壤含水量高于播種前土壤；6月16日，處理1和處理5的土壤含水量均高于播種前；7月22日所有處理的土壤含水量均高于播種前；8月23日和9月22日僅處理5的土壤含水量高于播種前。分析圖1可知，不同栽培因素條件下耕地0～200 cm土壤水分含量在玉米生育期內(nèi)呈現(xiàn)動態(tài)變化。如圖1-a～d所示，0～20cm土層土壤水分含量均表現(xiàn)出CK處理的較高，其次是處理5，處理3的土壤含水量最低。圖1-a～c結(jié)果顯示，玉米苗期和拔節(jié)期60～200 cm土層土壤含水量，處理3的高于其他各處理，處理5的最低；140～160 cm土層土壤含水量相對其他土層的土壤含水量較高，且處理3的高于其他處理。圖1-d結(jié)果顯示，玉米抽雄吐絲期20～40 cm土層土壤含水量相對其他土層的較高，20～80 cm的3個土層土壤含水量均是處理5的最高。圖1-e結(jié)果顯示，玉米籽粒灌漿期0～60 cm的3個土層土壤含水量均是處理5的較高，0～120 cm的6個土層土壤含水量表現(xiàn)出處理5高于處理6和處理2。由圖1-f可知，玉米成熟期20～40cm土層土壤含水量高于0～20 cm土層，40～160 cm的5個土層土壤含水量表現(xiàn)出處理3的土壤含水量高于其他處理，且6種處理土壤含水量差異較小，180～200 cm土層土壤含 水量各處理均高于表層土壤（0～20 cm）。

表3 5月17日（播前）土壤含水量

2.2 不同栽培因素處理對玉米成熟期籽粒產(chǎn)量的 影響

表4 不同栽培因素處理條件下玉米成熟期性狀及產(chǎn)量的比較

由表4可知，處理3的玉米長勢較差，其穗長、穗粗和行粒數(shù)均顯著低于其他處理（P＜0.05）；CK處理的玉米穗長最長，處理5的穗最粗，其中，CK，4，5，6處理的穗粗均大于5.00 cm；6個處理的穗行數(shù)均在16.05以上，其中，僅處理6的大于17.00；6個處理的行粒數(shù)只有處理2和處理3的低于33.00粒，且處理3最低，僅為28.77粒；穗粒數(shù)僅處理2，3的低于500粒，其他處理均在550粒以上，對于籽粒含水量，CK處理和處理4含水量較高，均在20.00%以上；6個處理的百粒質(zhì)量只有處理2的達(dá)到32.09 g，CK處理和處理5的百粒質(zhì)量為30.11～30.90 g，其他處理均低于30.00 g；處理3的籽粒產(chǎn)量最高，達(dá)到9 031.23 kg/hm2，處理2和處理4的較低，分別僅為7 474.98，7 676.53 kg/hm2。

3 結(jié)論與討論

試驗在山西省晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)進(jìn)行，該地區(qū)屬于半干旱區(qū)，年降雨量在418～483 mm，全年降水偏少，而且夏季高溫天氣較多，水分是制約該地區(qū)糧食生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素[13-14]。因此，本試驗主要研究了5種栽培因素（品種、密度、氮肥、覆膜、補灌）對旱地玉米生育期土壤水分及籽粒產(chǎn)量的影響，為后期高產(chǎn)的研究做貢獻(xiàn)。本試驗研究結(jié)果表明，整個玉米生育期，20～40 cm土層土壤的含水量均高于0～20 cm，且180～200 cm土層的含水量也高于表層土，說明旱地土壤的表層保水能力較差，依靠降雨得到的水分較大一部分滲透到了地下深層，40～120 cm土層的土壤含水量，處理3的高于其他處理，且各個土層間土壤含水量差異較小，由于處理3的栽培方式是增加了玉米的播種密度，高密度的種植方式使得玉米葉片遮擋了一部分的水分散失，所以具有較好的保水效果。5—6月份，土壤含水量為19.11%～49.20%，此時處于玉米苗期，玉米苗需水量較少，因此，土壤中還保留了充足的水分供玉米后期生長；7月份試驗地的降水較為充足，因此，在7月22日測得的土壤含水量較高，為24.73%～53.99%；到了8月份，玉米進(jìn)入籽粒灌漿期，也是玉米需水的高峰期，所以耗水量較大，玉米會通過光合作用與蒸騰作用消耗土壤中大量的水分，玉米根系所處的表層土壤含水量降低，0～20 cm土層土壤含水量為18.22%～39.24%；玉米成熟期，0～200 cm土層整體的含水量相對變小，為15.39%～49.57%。從整體來看，對比6種處理對土壤水分的影響發(fā)現(xiàn)，處理3和處理6的保水效果最好，處理3是采用高密度的種植方式，這樣減少了土壤的表層散失，處理6的栽培措施是覆膜處理，地上覆膜可以防止土壤水分的流失，有效地改善了作物生長的水分條件[15-19]。

分析玉米籽粒產(chǎn)量性狀可知，處理3的玉米穗長勢最差，處理3的播種密度是7.5萬株/hm2，較密的種植使得植物葉片相互遮擋，互相爭奪陽光、水分，因此不利于光合作用，導(dǎo)致不利于有機(jī)物的積累，但是處理3的籽粒產(chǎn)量相對其他處理的最高，應(yīng)該是大密度的種植彌補了有機(jī)物積累的不足，對產(chǎn)量有了貢獻(xiàn)。處理2的產(chǎn)量最低，與CK相比，播種大豐30沒有富友9號在東陽試驗基地的產(chǎn)量高。處理4為施加300 kg/hm2的氮肥，相比施加225 kg/hm2的處理產(chǎn)量較低，因此，過量施加氮肥對玉米增產(chǎn)不利。處理5和處理6相對于CK處理產(chǎn)量略低，所以在CK處理的基礎(chǔ)上增加一定量的播種密度可以有效地提高玉米籽粒產(chǎn)量。

［1］張崎峰，蔡鑫鑫.高緯寒地不同玉米栽培模式對土壤水分、溫度及產(chǎn)量的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017（2）：31-33.

［2］王麗華，劉正.10個玉米品種（系）的產(chǎn)量比較及主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2013，29（15）：103-107.

［3］劉德祥，白虎志，寧惠芳，等.氣候變暖對甘肅干旱氣象災(zāi)害的影響[J].冰川凍土，2006，28（5）：707-712.

［4］張彪，陳潔，唐海濤，等.西南區(qū)突破性高產(chǎn)玉米品種育種思考[J].玉米科學(xué)，2010，18（3）：68-70.

［5］TOKATLIDIS I S.A Review of maize hybrids dependence on high plant populations and its implications for crop yield stability[J].Field Crops Research，2004，88（2/3）：103-104.

［6］李少昆.作物株型和冠層結(jié)構(gòu)信息獲取與表述的方法（綜述）[J].石河子大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1997，1（3）：250-256.

［7］陳國平，王榮煥，趙久然.玉米高產(chǎn)田的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)模式及關(guān)鍵因素分析[J].玉米科學(xué)，2009，17（4）：89-93.

［8］胡萌，魏湜，楊猛.密度對不同株型玉米光合特性及產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué)，2010，18（1）：103-107.

［9］郭滿平，劉生瑞，白宏鵬.不同覆膜栽培對玉米土壤水分溫度及產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2015，33（2）：50-55.

［10］馬娟娟，楊珍平，蘇琳琳，等.施肥處理對玉米生育期生理性狀及產(chǎn)量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（2）：230-233.

［11］張冬梅，張偉，陳瓊，等.種植密度對旱地玉米植株性狀及耗水特性的影響[J].玉米科學(xué)，2014，22（4）：102-108.

［12］劉學(xué)周，藺海明.施用坡縷石對黃綿土中尿素氮地?fù)]發(fā)和淋溶損失的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2009，20（4）：823-828.

［13］肖國舉，王靜.黃土高原集水農(nóng)業(yè)研究進(jìn)展 [J].生態(tài)學(xué)報，2003，23（5）：1003-1008.

［14］李玉玲.旱區(qū)集雨種植方式對土壤水分、溫度的時空變化及春玉米產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49（6）：1084-1096.

［15］王彩絨.覆膜集雨栽培對半濕潤易旱地區(qū)作物水分養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2002：23-25.

［16］李爽，孫占祥，張瑩，等.不同覆蓋方式對春玉米土壤水分及生長發(fā)育的影響[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（1）：1-4.

［17］王穎慧，蒙美蓮，陳有君，等.覆膜方式對旱作馬鈴薯產(chǎn)量和土壤水分的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2013，29（3）：147-152.

［18］張雷，牛芬菊.旱地全膜雙壟溝播秋覆膜對玉米產(chǎn)量和水分利用率的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2010，26（22）：142-145.

［19］代旭峰，王國強.不同密度下不同行距對玉米光合及產(chǎn)量的影響[J].西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，35（3）：15-21.