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        遮蔭對玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的影響

        2018-10-25 05:23:36王寧山藺懷龍謝志剛
        新疆農(nóng)業(yè)科技 2018年2期
        關(guān)鍵詞:中單喇叭口單株

        王寧山,藺懷龍,謝志剛,嚴(yán) 康,勾 玲,薛 軍

        1.新疆九立禾種業(yè)有限公司,新疆昌吉831100 2.石河子大學(xué),新疆石河子832000 3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;北京100081

        光照是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)(李永華等,2003)。植物90%以上的干物質(zhì)來自光合作用,光合作用是植物干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ) (張其德等,2001)。光照強度的改變可明顯地改變植物的生長環(huán)境,影響植物的組織結(jié)構(gòu)(夏明忠等,2003),進(jìn)而影響光合作用、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及其在植物體內(nèi)的重新分配等一系列生理過程,并且使植物生長發(fā)育受到不同程度的影響,最終影響作物產(chǎn)量(蔡昆爭等,1999;王紹輝等,1998;李潮海等,2005)。遮蔭對植物生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響,因植物的需光特性、遮蔭程度、遮蔭時期不同而存在較大差異。適度遮蔭可以減小葉片厚度、改變片形狀、降葉低葉面積指數(shù)、增加株高等(時向東等,2006)。

        玉米是一種喜光作物,在生長期間,光照強度不足時,會造成玉米大大減產(chǎn)。在玉米抽雄期植株若處于弱光下,則花粉發(fā)育不完全,嚴(yán)重影響受精;雌穗的花絲抽出10 d左右,若光照強度不足,則開花延遲,果穗不飽滿,缺粒多。隨著玉米種植密度的提高,玉米冠層內(nèi)部的光照強度減弱,降低了玉米中下層葉片的光合能力,影響了玉米產(chǎn)量的提高。因此,合理密植能使單位土地面積上的綠葉面積增加,截獲的光能多,生產(chǎn)的光合產(chǎn)物多,光合產(chǎn)物運輸?shù)阶恿5谋嚷矢撸欣趩萎a(chǎn)水平的提高。為此,本試驗以不同類型的玉米品種為材料,通過對不同遮蔭處理的玉米植株的特性研究,探究群體光分布對玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的影響,為新疆玉米密植高產(chǎn)提供重要理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地概況

        試驗在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗站 (45°19′N,86°03′E)進(jìn)行,試驗土壤類型為灰漠土,土質(zhì)中壤,有機質(zhì) 15.3 g·kg-1,全氮 1.1 g·kg-1,堿解氮54.8 mg·kg-1,速效磷 19.1 mg·kg-1,速效鉀 194 mg·kg-1。

        1.2 試驗設(shè)計

        供試品種為較耐密性品種中單909(ZD909)和新疆本地推廣品種新玉41號(XY41),于2013年4月20日播種,5月4日出苗,9月16日收獲。

        試驗設(shè)置兩個處理,分別為遮蔭30%(S1)、遮蔭60%(S2),以自然光照(CK)下的群體為對照。小區(qū)面積為60 m2(6 m×10 m),種植密度均為7.5萬株/hm2,于6月22日(大喇叭口期)至8月14日(乳熟中期)利用腳手架和黑色塑料遮蔭網(wǎng)搭建可拆卸式遮蔭棚,使遮蔭網(wǎng)和玉米冠層保持1 m的距離,從而保證了遮蔭棚內(nèi)小氣候與大田自然光照條件基本一致。

        1.3 測定項目和田間管理

        1.3.1 生育期記錄

        準(zhǔn)確記載玉米播種期、出苗期、拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、吐絲期、乳熟期、臘熟期、完熟期等重要時期,以小區(qū)50%植株達(dá)到某時期為準(zhǔn)。

        1.3.2 生育期取樣

        在玉米拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、吐絲期、乳熟期、臘熟期、完熟期等重要時期取樣調(diào)查。每個品種不同處理取長勢一致玉米植株3株,分別測量每株株高,重心高度,穂位高度、葉片(葉片數(shù)量,葉片鮮重、干重,每片葉的葉長、葉寬);莖稈(節(jié)數(shù)、各莖節(jié)的節(jié)間長度、莖粗、鮮重、干重)并記錄。

        1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)的測定

        調(diào)查田間收獲株數(shù)、收獲穂數(shù)、空桿率等。每個小區(qū)隨機取20個果穗作為樣本用于室內(nèi)考種,測定穂粒數(shù)、穂重、粒重、穂長,穂行數(shù)、穂粒數(shù)、千粒重、禿尖長度等。

        理論產(chǎn)量(kg/hm2)= 收獲穗數(shù)(ears/hm-2)×穗粒數(shù)×千粒重(g)×10-6×(1-含水量%)/(1-14%)

        1.3.4 田間管理

        參照玉米豐產(chǎn)田常規(guī)管理進(jìn)行,并詳細(xì)記載玉米定苗、中耕、除草、施肥、灌水、化學(xué)防治病蟲害等時間、次數(shù)、施用量和實施方法。播前深施磷酸二銨 375 kg/hm2,尿素 90 kg/hm2,滴水出苗(出苗水750~900 m3/hm2),四葉期間苗。保證群體密度,苗期中耕2次,蹲苗,小喇叭口期開始灌水,每次750 m3/hm2,全生育期灌水8~9次,共灌水量6 000~6 750 m3/hm2;拔節(jié)后各生育期隨水追施尿素120 kg/hm2,并注重雜草的清除及病蟲害的防治。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 遮蔭處理對玉米單株葉片干重的影響

        圖1 遮蔭條件下玉米單株葉干重的變化

        由圖1可以看出,隨著遮蔭程度的加重葉片干物質(zhì)積累量明顯降低。在抽雄期(苗后67 d)玉米品種中單909在自然光照下葉干重為49.4 g/株,在30%遮蔭和60%遮蔭下分別下降了25.1%和31.2%。在玉米生長的乳熟中期(苗后100 d)自然光照的葉干重達(dá)54.4 g/株,30%遮蔭的為48.9 g/株,60%遮蔭的為44.1 g/株,分別下降了10.1%和18.9%;品種新玉41號在乳熟中期 (苗后100 d)降低幅度較中單909高6.8%和13.4%,說明中單909的葉片干物質(zhì)積累更能適應(yīng)弱光環(huán)境。得出葉片干物質(zhì)積累受光照強度影響比較明顯,且遮蔭對玉米葉片干物質(zhì)積累影響最為嚴(yán)重的階段在大喇叭口期至抽雄期(苗后49~67 d)。

        2.2 遮蔭處理對玉米單株莖稈干重的影響

        圖2可以看出,隨著遮蔭程度的增加莖稈干物質(zhì)積累量減少。其中變化最明顯是在抽雄期(苗后67 d),如中單909在自然光照的莖干重為84.3 g/株,30%遮蔭的為34.7 g/株,60%遮蔭的為30.4 g/株,分別下降了58.8%和63.9%。品種間在乳熟中期(苗后100 d)差異較大,中單909在自然光照的莖干重為84.3 g/株,30%遮蔭和60%遮蔭較對照(自然光照)分別下降了39.1%和43.5%,品種新玉41號在乳熟中期(苗后100 d)降低幅度較中單909高6.3%和9.6%,說明中單909的莖稈干物質(zhì)積累更能適應(yīng)弱光環(huán)境。得出莖稈干物質(zhì)積累受光照強度影響比較明顯。同時遮蔭對玉米莖干物質(zhì)積累影響最顯著的階段為大喇叭口期至抽雄期(苗后 49~67 d)。

        圖2 遮蔭條件下玉米單株莖稈干重變化

        2.3 遮蔭對玉米單株雌穂干重的影響

        由圖3可以看出,隨著遮蔭程度的增加玉米單株雌穗干重也明顯降低。以品種中單909為例,在吐絲期自然光照條件下(苗后76 d)玉米雌穂干物質(zhì)量為41 g/株時,30%和60%遮蔭的玉米雌穂才開始發(fā)育,說明遮蔭導(dǎo)致玉米雌穂發(fā)育推遲。乳熟中期(苗后100 d)玉米自然光照的雌穂干物質(zhì)量為202 g/株,30%遮蔭和60%遮蔭分別較對照下降57.4%和60.2%,說明遮蔭對玉米雌穂干物質(zhì)積累影響嚴(yán)重的時段為吐絲期至乳熟前期(苗后76~91 d)。 完熟期(苗后132 d),自然光照條件下的玉米雌穂干物質(zhì)量為311.5 g/株,30%遮蔭的為125.5 g/株,60%遮蔭的為112.2 g/株,分別下降59.7%和64%,可見恢復(fù)光照后,雌穂干物質(zhì)積累速率沒有明顯的增長,說明補償生長效應(yīng)不明顯。

        圖3 遮蔭條件下玉米單株雌穂干重的變化

        2.4 遮蔭處理對玉米單株總干重的影響

        由圖4可以看出,隨著遮蔭程度的增加玉米單株總干物質(zhì)積累量減少。中單909在抽雄期(苗后67 d)自然光照下玉米單株總干重為197.8 g/株,30%遮蔭的為97.2 g/株,60%遮蔭的為87.4g/株,分別下降了50.9%和55.8%;在乳熟中期(苗后100 d)自然光照下的玉米單株總干重為387.5 g/株,30%遮蔭和60%遮蔭下分別下降了47.8%和50.5%,且新玉41的降低幅度較中單909高10.2%~14.8%。說明遮蔭對玉米單株總干物質(zhì)積累影響最明顯的階段在大喇叭口期至抽雄期 (苗后49~67 d),可見單株總干物質(zhì)積累受光照強度影響比較明顯,其中品種中單909單株總干物積累對遮蔭有更強的適應(yīng)性。

        圖4 遮蔭條件下玉米單株總干重變化

        2.5 遮蔭處理對玉米產(chǎn)量的影響

        從表1看出,隨著遮蔭程度的增加玉米產(chǎn)量均顯著減產(chǎn)。在30%和60%遮蔭處理后,品種中單909分別較對照(自然光照)減產(chǎn)70%和83.1%,新玉41號分別減產(chǎn)61.3%和77.2%。說明遮蔭導(dǎo)致產(chǎn)量下降,進(jìn)一步分析可以看出,有效穂數(shù)中單909較對照分別降低38.1%和59.7%,新玉41號分別降低41.7%和46.4%;單穂粒數(shù)中單909的較對照分別降低42.8%和59.8%,新玉41號分別降低32.6%和51.5%。說明遮蔭處理對玉米產(chǎn)量的影響主要是有效穂數(shù)減少和單穂粒數(shù)降低而造成減產(chǎn)的。

        同時遮蔭處理還會引起玉米穗部性狀的變化。表2中可以看出,在30%和60%遮蔭處理后,品種中單909的空桿率分別達(dá)到了23.2%和27.0%,新玉41號分別為13.9%和16.0%,達(dá)到了顯著差異;中單909的穂長分別降低19.1%和38.7%,新玉41號分別降低了17.4%和31%,達(dá)到了顯著差異水平。可見遮蔭會造成玉米空桿增加,穂長縮短,禿尖伸長。這可能是光強受限后植株光合作用減弱,干物質(zhì)積累降低,干物質(zhì)由營養(yǎng)器官向雌穂轉(zhuǎn)移率降低,雌穗生長發(fā)育不良,籽粒灌漿不足,最終造成玉米嚴(yán)重減產(chǎn)。

        表1 遮蔭條件下玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的變化

        表2 遮蔭處理對玉米穗部性狀的影響

        3 討論與結(jié)論

        本試驗通過光限制性遮蔭處理研究對玉米干物質(zhì)積累規(guī)律影響的分析得出,遮蔭處理對玉米營養(yǎng)器官的葉片、莖稈均在大喇叭口期至抽雄期對干物質(zhì)積累速率影響最大,雌穂在吐絲期至乳熟前期影響最大。即使灌漿中期至完熟期去除遮蔭處理后植株進(jìn)行“補償性生長”,最終干物質(zhì)總積累量始終無法與自然光照下持平,且整個生長過程中干物質(zhì)均表現(xiàn)出遮蔭程度越重,干物質(zhì)積累量降低幅度越大的趨勢。

        玉米遮蔭處理后干物質(zhì)增長速率降低,不利于干物質(zhì)積累,造成生育后期發(fā)育不良,這與前人研究(張吉旺等,2006;王洋等,2009)結(jié)果基本一致。光照強度嚴(yán)重不足,營養(yǎng)器官向生殖器官干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移率下降,造成玉米空稈多、穂長短,從而有效穂數(shù)少,穂粒數(shù)少,導(dǎo)致玉米減產(chǎn),和前人研究(王秀萍等,2010)結(jié)果基本一致。

        本試驗品種間表現(xiàn)為:在營養(yǎng)生長階段 (葉片、莖稈干物質(zhì)的積累),耐密性品種中單909對遮蔭環(huán)境反應(yīng)遲緩,營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累更穩(wěn)定;就產(chǎn)量而言,新疆本地推廣品種新玉41號對弱光環(huán)境反應(yīng)遲緩,更能夠穩(wěn)產(chǎn)。因此,在生產(chǎn)實踐中應(yīng)因時因地因需,選擇適宜的品種,合理的密植,實現(xiàn)資源的高光效利用,充分發(fā)揮不同類型品種的生產(chǎn)潛力。

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