王春雷

（通遼市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 通遼 028015）

增加群體種植密度、構(gòu)建合理冠層結(jié)構(gòu)，是提高玉米單產(chǎn)的有效途徑[1-2]。當(dāng)前北方春玉米生產(chǎn)區(qū)平均種植密度僅為60 000株/hm2，增加種植密度潛力很大。但隨著種植密度的提升，群體內(nèi)部個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng)加劇，空稈率增大，果穗變小，禿尖增大，極易發(fā)生倒伏早衰[3-5]，尤其是北方春玉米主產(chǎn)區(qū)多年的連續(xù)單純滅茬旋耕，導(dǎo)致耕作層變淺、犁底層土壤緊實(shí)、土壤緩沖能力減弱，增加了根系下扎阻力，影響到整個(gè)植株個(gè)體的生長發(fā)育，冠層結(jié)構(gòu)的不合理性造成群體各層葉片光截獲受到限制，使中下部葉片長期處于弱光脅迫狀態(tài)，過早喪失功能引起早衰，增加了玉米旱災(zāi)、倒伏、中后期營養(yǎng)不足的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響產(chǎn)量的提高[6-7]。因此，采取合理的深松耕作措施加深耕層，改善土壤結(jié)構(gòu)特性，消除耕層障礙因子，增加作物對(duì)水分及養(yǎng)分的吸收，支撐地上部群體生長發(fā)育需求，構(gòu)建合理群體，維持后期冠層功能。充分挖掘冠層生產(chǎn)力和耕層供給力的有效措施，是實(shí)現(xiàn)玉米的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)與高效協(xié)同提高突破口[8-10]。本試驗(yàn)研究了合理的深松方式與適宜的種植密度對(duì)提高春玉米群體光合特性的影響，旨在為玉米增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)選擇在內(nèi)蒙古通遼市（42°15′N，119°15′E），地處松遼平原西端，屬中溫帶季風(fēng)大陸性氣候，日照充足，四季分明，雨熱同季，年平均降雨350～400 mm，年平均氣溫7.0℃。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

以偉科702 和先玉335 兩個(gè)春玉米品種為供試材料，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，密度處理，為45 000、60 000、75 000、90 000株/hm2，并設(shè)深松（SS）和不深松（NS）兩個(gè)處理，以不深松處理為對(duì)照，其中NS1、NS2、NS3、NS4 分別代表4個(gè)密度的不深松處理，SS1、SS2、SS3、SS4為對(duì)應(yīng)密度下的深松處理，3次重復(fù)，共計(jì)48個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)種植6行，行長15.0 m，行距0.6 m，每個(gè)小區(qū)面積54.0 m2。

試驗(yàn)地前茬作物為春玉米，深松在秋季收獲后結(jié)合當(dāng)?shù)亟斩掃€田處理后進(jìn)行，深松深度30～40 cm。試驗(yàn)地播前耕層（0～20 cm）土壤養(yǎng)分狀況為：有機(jī)質(zhì)26.30 g/kg、全氮0.83 g/kg、堿解氮48.30 mg/kg、速效磷17.40 mg/kg、速效鉀78.60 mg/ kg。試驗(yàn)采取拖拉機(jī)開溝施肥，人工播種。田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锓N植水平一致，播種時(shí)施N 41.04 kg/hm2、P2O5104.88 kg/hm2、K2O 45.00 kg/hm2，拔節(jié)期（8～10 葉展）一次性追施N 258.70 kg/hm2，肥料使用水平中等。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

葉面積、葉面積指數(shù)（LAI）測(cè)定：分別于拔節(jié)期、大口期、吐絲期、乳熟期、成熟期選擇生長發(fā)育一致、葉片無病斑和破損的植株連續(xù)取樣5株測(cè)定葉面積。葉面積測(cè)定采用長寬系數(shù)法，單葉面積=長×寬×系數(shù)（展開葉為0.75，未展葉為0.50）；LAI=單株葉面積×單位土地面積內(nèi)株數(shù)/單位土地面積。

葉綠素含量（ChlT）測(cè)定：于吐絲期9：00—11：00時(shí)取穗位上葉、穗位葉、穗位下葉3片測(cè)定葉綠素含量，每次測(cè)3株。采用丙酮乙醇（4.5∶4.5∶1.0）法提取葉綠素，用半徑為0.4 cm 打孔器均勻取10個(gè)葉片，剪碎，放入刻度試管，加入10 mL 丙酮乙醇混合液，用塑料薄膜封口，浸提24 h，用分光光度計(jì)在645、663、470 nm 波長處測(cè)定OD值，計(jì)算葉綠素含量（ChlT）。

葉片光合特性測(cè)定：于吐絲期9：00—11：00 時(shí)用美國產(chǎn)Li-6400 型便攜式光合儀測(cè)定植株穗位上葉、穗位葉、穗位下3片葉的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr），每次測(cè)3株。

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素測(cè)定：各小區(qū)測(cè)產(chǎn)面積為20 m2，人工脫粒后測(cè)鮮粒重和含水率，并折算成含水量為14%的產(chǎn)量。同時(shí)，調(diào)查各測(cè)產(chǎn)區(qū)內(nèi)有效穗數(shù)，并分別取10 穗考種，測(cè)定穗粒數(shù)，折算14%含水量下的千粒重。

2 結(jié)果與分析

2.1 深松對(duì)不同種植密度單株葉面積的影響

由表1可知，從拔節(jié)期到成熟期，同一品種同一處理的單株葉面積經(jīng)歷由小變大再減小的變化過程，在吐絲期時(shí)達(dá)到最大值，并且隨密度的增加單株葉面積呈下降趨勢(shì)。 通過對(duì)比分析，在密度水平一致情況下，深松處理可以有效提高單株植株的葉面積，偉科702 在吐絲期SS3 與NS3、SS4 與NS4 比較，葉面積分別增加4.24%、4.87%，深松與不深松處理的差異性均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）；在乳熟期SS3 與NS3、SS4 與NS4 比較，葉面積分別增加3.83%、4.44%，深松與不深松處理的差異性也達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。SS2 與NS2 差異性在吐絲期和乳熟期時(shí)均達(dá)顯著水平（P＜0.05），葉面積分別增加3.08%、2.21%。

先玉335 在吐絲期、乳熟期、成熟期SS3 較NS3葉面積分別增加5.28%、4.79%、3.90%，增加幅度逐漸減小，差異性均達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。SS4 與NS4 比較，在吐絲期和乳熟期時(shí)葉面積分別增加4.98%、4.40%，差異性達(dá)極顯著水平（P＜0.01），在成熟期葉面積增加2.85%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），兩個(gè)品種都集中表現(xiàn)在吐絲期和乳熟期兩個(gè)高密度水平條件下深松處理與不深松處理的差異性達(dá)極顯著水平（P＜0.01），說明深松對(duì)提高植株葉面積的效果高密度水平優(yōu)于低密度水平。

表1 深松對(duì)不同種植密度春玉米單株葉面積的影響 單位：cm2

2.2 深松對(duì)不同種植密度群體葉面積指數(shù)（LAI）的影響

由表2可知，LAI 隨種植密度的增加而增大，這與單株葉面積變化規(guī)律相反，表明單位面積上的株數(shù)增加彌補(bǔ)了單株葉面積減小的劣勢(shì)。從整個(gè)生育期上來看，LAI 呈現(xiàn)由小變大再變小的變化規(guī)律，在吐絲期時(shí)達(dá)到最大值。偉科702 在90 000株/hm2時(shí)的大口期、吐絲期、乳熟期深松較不深松處理分別增加8.94%、10.91%、9.63%，差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），其他3個(gè)密度水平深松較不深松處理的差異性均不顯著（P＞0.05）。先玉335 在75 000株/hm2時(shí)，吐絲期深松較不深松處理的LAI 增加8.92%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）；在90 000株/hm2密度下的吐絲期深松較不深松處理增加10.61%，差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），乳熟期增加9.94%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。從2個(gè)品種深松較不深松處理差異顯著性上來看，深松對(duì)增加90 000株/hm2密度的LAI效果優(yōu)于其他3個(gè)密度水平。

2.3 深松對(duì)吐絲期葉綠素含量（ChlT）的影響

由表3可知，在吐絲期時(shí)同一處理ChlT 含量在不同層位葉上表現(xiàn)出穗位葉＞穗位上葉＞穗位下葉。深松處理下，偉科702 在穗位上葉的ChlT 含量SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度下不深松處理增加7.40%、5.29%、6.31%、4.71%；在穗位葉分別較不深松處理增加6.79%、6.46%、6.89%、3.24%；在穗位下葉分別較不深松處理增加9.00%、8.82%、5.53%、2.06%，但各深松與不深松處理間均沒有達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。深松處理下，先玉335 在穗位上葉的ChlT 含量SS4、SS3、SS2、SS1分別較不深松處理增加8.26%、6.24%、3.58%、1.74%；在穗位葉分別較不深松處理增加7.73%、6.63%、2.95%、1.93%；在穗位下葉分別較不深松處理增加6.99%、8.19%、4.95%、1.18%，但各深松與不深松處理間也均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。

表2 深松對(duì)不同種植密度春玉米LAI的影響

從對(duì)2個(gè)品種深松較不深松處理在同一層葉片增加ChlT 含量的幅度上來看，在75 000株/hm2和90 000株/hm2時(shí)增加幅度大于兩個(gè)低密度，表明在4個(gè)密度處理中，高種植密度深松效果優(yōu)于低種植密度。

2.4 深松對(duì)吐絲期凈光合速率（Pn）的影響

由表4可知，同一處理不同層位葉片Pn 均表現(xiàn)為穗位葉＞穗位上葉＞穗位下葉，在同一密度水平下深松處理的Pn 大于不深松處理。偉科702 在45 000株/hm2時(shí)深松較不深松處理的穗位下葉Pn增加0.29%，SS1 與NS1 差異不顯著（P＞0.05），其他3個(gè)密度下的深松與不深松處理間均達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；從深松較不深松處理的3層葉片的平均增幅上來看，偉科702 各處理間SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加9.58%、9.42%、6.03%、2.52%。先玉335 在4個(gè)密度水平下的深松與不深松處理差異均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），各處理間SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加16.15%、10.81%、5.45%、5.26%。從2個(gè)品種各深松較不深松處理增加的Pn值幅度上看，種植密度越大深松Pn 增幅越明顯，深松效果更好。

2.5 深松對(duì)吐絲期蒸騰速率（Tr）的影響

由表5可知，不同層位葉片Tr為穗位葉＞穗位上葉＞穗位下葉，不同種植密度深松處理的Tr 大于不深松處理。偉科702 在穗位上葉除SS1 較NS1 差異顯著（P＜0.05）外，其他3個(gè)密度的深松與不深松處理達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；在穗位葉不同種植密度深松與不深松處理達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；在穗位下葉，SS4 較NS4 達(dá)極顯著水平（P＜0.01），SS3 較NS3、SS2 與NS2 差異性達(dá)顯著水平（P＜0.05）。從深松較不深松處理對(duì)測(cè)量的3層葉片的平均增幅上來看，偉科702 各處理間SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加5.99%、4.08%、2.89%、2.05%。

表3 深松對(duì)不同種植密度春玉米ChlT 含量的影響 單位：mg/dm2

表4 深松對(duì)不同種植密度春玉米Pn的影響 單位：μmol（/m2·s）

先玉335 在穗位上葉SS4 與NS4、SS3 與NS3 達(dá)極顯著水平（P＜0.01），其他2個(gè)密度下的深松與不深松處理差異不顯著（P＞0.05）；在穗位葉不同種植密度深松與不深松處理均達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；在穗位下葉只有SS4 較NS4 差異顯著（P＜0.05）；從深松較不深松處理對(duì)測(cè)量的3層葉片的平均增幅上來看，先玉335 各處理間SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加7.81%、4.74%、3.19%、2.06%。綜上分析，從2個(gè)品種各深松較不深松處理增加的Tr值幅度上看，種植密度越大增幅越明顯，深松效果更好。

表5 深松對(duì)不同種植密度春玉米Tr的影響 單位：mmol（/m2·s）

2.6 深松措施對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表6可知，深松可以提高玉米的有效穗數(shù)，偉科702 在75 000、90 000株/hm2密度水平下深松與不深松處理間差異均達(dá)極顯著水平（P＜0.01），SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加0.34%、0.32%、0.15%、0.07%；先玉335 在4個(gè)密度水平深松與不深松處理間差異均達(dá)極顯著水平（P＜0.01），SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加0.37%、0.16%、0.23%、0.27%。在穗粒數(shù)方面，偉科702 在2個(gè)高密度下的深松與不深松處理間均達(dá)顯著水平（P＜0.05），SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加8.80%、7.50%、3.43%、1.87%；先玉335 除SS1 與NS1 差異不顯著（P＞0.05）外，其他3個(gè)密度下的深松與不深松處理間均達(dá)顯著水平（P＜0.05），SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加12.58%、10.10%、9.85%、2.37%。深松可以提高玉米的千粒重，偉科702 在75 000、90 000株/hm2密度時(shí)深松與不深松差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05），SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加16.59%、14.53%、13.59%、4.92%；先玉335 在90 000株/hm2密度時(shí)深松與不深松差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），在75 000株/hm2密度時(shí)達(dá)顯著水平（P＜0.05），SS4、SS3、SS2、SS1分別較相應(yīng)種植密度水平下不深松處理增加21.53%、15.84%、10.37%、4.19%。

深松對(duì)不同種植密度玉米產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為，除偉科702、先玉335 在45 000株/hm2密度下的深松與不深松處理間未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）外，其他3個(gè)種植密度下的深松與不深松處理均達(dá)極顯著差異水平（P＜0.01）。在75 000株/hm2種植密度下偉科702 深松與不深松處理均產(chǎn)量最高，且深松處理較不深松處理增產(chǎn)9.08%；先玉335 在不深松情況下在60 000株/hm2種植密度下產(chǎn)量最高，深松處理的在75 000株/hm2種植密度產(chǎn)量最高，深松處理的產(chǎn)量最高值較不深松處理最高值增產(chǎn)7.82%。在不同種植密度下深松與不深松處理按照增產(chǎn)增幅排序，兩個(gè)品種均為SS4＞SS3＞SS2＞SS1，偉科702 分別較相應(yīng)密度下不深松處理增加12.69%、9.08%、4.71%、1.55%；先玉335 分別較相應(yīng)密度下不深松處理增加14.57%、10.64%、5.62%、1.80%。于群體內(nèi)個(gè)體間營養(yǎng)、光照、水分等競(jìng)爭(zhēng)加劇，群體內(nèi)中下部葉片開始衰亡，然后開始緩慢下降，從乳熟期到成熟期急劇下降的變化規(guī)律。不同種植密度下，深松處理的葉面積明顯高于不深松處理；在吐絲期時(shí)ChlT的含量在不同層位葉上表現(xiàn)出穗位葉＞穗位上葉＞穗位下葉；深松與不深松處理對(duì)比在75 000、90 000株/hm2種植密度時(shí)增加幅度大于45 000、60 000株/hm2密度的幅度，從增加ChlT 量分析，高種植密度的深松效果要好于低種植密度。在乳熟期深松對(duì)不同種植密度春玉米葉片Pn、Tr的影響均表現(xiàn)為穗位葉＞穗位上葉＞穗位下葉，隨著種植密度的增加Pn、Tr值減少，且不同種植密度下的深松處理大于相應(yīng)密度的不深松處理。

表6 深松對(duì)不同種植密度春玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

隨著春玉米種植密度的不斷增大，單株根系空間占有率逐漸減少，根系在橫向生長過程中相互競(jìng)

3 討論與結(jié)論

作物籽粒產(chǎn)量主要取決于群體冠層的光截獲能力、光照的分布特征以及光能的轉(zhuǎn)化利用效率[11]，優(yōu)良合理群體冠層結(jié)構(gòu)是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[12]。葉片是整個(gè)玉米植株的主要光合器官，很多學(xué)者從葉片形態(tài)特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、光合速率動(dòng)態(tài)特征等方面進(jìn)行了深入的研究，并從葉片的光合性能各個(gè)角度進(jìn)行了綜合分析，明確了葉片光合速率在物質(zhì)生產(chǎn)以及產(chǎn)量上的重要作用。由于受試驗(yàn)區(qū)域氣候、地力水平、耕作方式、測(cè)定的環(huán)境條件等諸多因素的影響，試驗(yàn)結(jié)果存在差異，很難做相互比較，在生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)綜合各方面因素，結(jié)合實(shí)際做出合理的生產(chǎn)計(jì)劃方案。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)變化呈單峰曲線變化，吐絲期達(dá)到峰值，持續(xù)一段時(shí)間以后，由爭(zhēng)激烈，深松打破犁底層后，為根系在縱向擴(kuò)充提供生長空間[13]。深松后根系生長發(fā)育良好，能充分供應(yīng)地上部所需營養(yǎng)物質(zhì)和水分，促進(jìn)玉米根系與植株整體的協(xié)調(diào)發(fā)展[13]，改善了玉米群體葉片空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了葉片光能轉(zhuǎn)化利用效率，最大程度發(fā)揮品種的增產(chǎn)潛能，具體產(chǎn)量結(jié)果表現(xiàn)為偉科702 在75 000株/hm2種植密度下深松與不深松處理均產(chǎn)量最高，且深松處理較不深松處理增產(chǎn)9.08%；先玉335 在不深松情況下在60 000株/hm2密度時(shí)產(chǎn)量最高，而深松處理在75 000株/hm2密度時(shí)產(chǎn)量最高，采取深松處理的產(chǎn)量最高值較不深松處理最高值增產(chǎn)7.82%。