董偉欣 ，韓立杰，張月辰＊

（1.河北廣播電視大學農(nóng)學院，石家莊 050080；2.河北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，河北省作物生長調(diào)控重點實驗室，河北 保定 071001）

玉米是我國主要糧食作物，玉米生產(chǎn)主要采用種植耐密品種和增施肥料實現(xiàn)增產(chǎn)，通過種植方式調(diào)節(jié)個體分布有效提高種植密度而獲得高產(chǎn)，合理的玉米生產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)是高產(chǎn)基礎，設置不同密度和種植方式調(diào)節(jié)群體結(jié)構(gòu)為常用手段。

密度和行距配置研究較多，范龍秋研究發(fā)現(xiàn)，增大種植密度，株高和穗位高逐漸升高且等行距優(yōu)于寬窄行，莖粗變細，但寬窄行優(yōu)于等行距，葉面積指數(shù)在寬窄行和高密度下最大，干物質(zhì)積累隨密度增高而降低，高密度寬窄行100 cm+50 cm配置下干物質(zhì)積累量最高，在高密度下寬窄行66.6 cm+33.3 cm配置更利于干物質(zhì)積累[1]。王靜靜等研究證實寬窄行種植有效提高群體光能利用效率，增加植株各部位干物質(zhì)積累；密度和行距配置與葉片生理指標密切相關(guān)[2]。白志英等研究發(fā)現(xiàn)，隨密度增加，玉米穗位葉片葉綠素含量降低，光合作用下降，先玉335較鄭單958差異顯著[3]。陳傳永等研究表明，隨密度增加玉米各器官可溶性糖和蛋白質(zhì)含量呈遞減趨勢[4]。田暢等研究不同種植方式卻表明，90 cm+40 cm種植方式對葉片可溶性糖和蛋白含量無顯著影響[5]。良好的冠層結(jié)構(gòu)可改善光能利用效率，韓晨光研究表明，寬窄行種植方式下，葉面積指數(shù)升高，光合作用增強[6]。侯彤瑜通過調(diào)整株距與行距發(fā)現(xiàn)，改善玉米冠層結(jié)構(gòu)，提高植株對太陽輻射截獲量[7]。史振聲等研究也表明，合理的冠層結(jié)構(gòu)可提高玉米株型調(diào)節(jié)能力，改善葉片結(jié)構(gòu)，提高光能利用效率，提高產(chǎn)量[8]。不同密度和行距配置顯著影響玉米產(chǎn)量，吳霞等研究表明，合適的種植方式和密度可改善田間小氣候，提高產(chǎn)量[9]。Hamidia 等研究表明，隨密度升高，單株產(chǎn)量降低造成產(chǎn)量下降[10]。籽粒脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉含量是代表玉米籽粒營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標[11]。張吉旺等研究發(fā)現(xiàn)，隨密度增加粗蛋白表現(xiàn)先升后降的變化[12]。而金海燕等研究認為，等行距和寬窄行種植方式下，隨密度增大先玉335粗蛋白含量逐漸增加，大于10.5 萬株·hm-2后顯著降低，鄭單958則表現(xiàn)為大于7.5萬株·hm-2，粗蛋白含量增加[13]。王萌等研究也發(fā)現(xiàn)，密度和種植方式對玉米籽粒粗蛋白和粗脂肪含量無顯著影響，但9.3萬株·hm-2密度下，可溶性糖和蔗糖含量顯著降低[14]。顧萬榮等研究高、中、低3種密度對籽粒營養(yǎng)成分的影響表明，隨密度增加，玉米品種“豐禾1”籽粒粗蛋白和粗脂肪含量降低，總淀粉含量升高，但鄭單958 卻隨密度增大，粗蛋白含量下降，脂肪含量上升，總淀粉含量呈先減后增趨勢[15]。

綜上所述，種植方式和密度對玉米生長特性、產(chǎn)量和籽粒營養(yǎng)成分研究較多，但缺乏高產(chǎn)玉米品種先玉335采用不同種植方式和密度對生長特性、群體生理指標、產(chǎn)量和籽粒主要營養(yǎng)成分影響的系統(tǒng)研究。河北省新樂市及周邊地區(qū)生產(chǎn)上主要以等行距和寬窄行種植為主，為進一步探索玉米增產(chǎn)和品質(zhì)提高途徑，本試驗選取等行距和寬窄行兩種種植方式，分別設置3個密度，重點系統(tǒng)研究植株生長特性、穗位葉生理指標、產(chǎn)量和籽粒主要營養(yǎng)成分，并分析不同種植方式和密度下各項指標變化情況，旨在探索不同群體結(jié)構(gòu)各項指標變化與產(chǎn)量和籽粒營養(yǎng)成分關(guān)系，探究河北省山前平原區(qū)玉米輕簡高效栽培方式，為當?shù)馗弋a(chǎn)栽培提供理論和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

本試驗于2019年在河北省新樂市木村鄉(xiāng)中同村（河北省山前平原區(qū)）完成，試驗地土壤為壤土，播種前0～20 cm 土壤養(yǎng)分含量為有機質(zhì)17.75 g·kg-1，全 氮1.28g·kg-1，堿 解 氮83.9 mg·kg-1，有效 磷23.7 mg·kg-1和速效鉀118.67mg·kg-1。

1.2 試驗設計

以先玉335為試驗材料，采用兩因素裂區(qū)試驗設計，種植密度為主區(qū)，分別是72 000 株·hm-2、67 500株·hm-2、63 000株·hm-2（密度設定依據(jù)生產(chǎn)上先玉335 常用種植密度），簡稱為C1、C2、C3，種植方式為副區(qū)，分別是寬窄行（40 cm×80 cm）和等行距（60 cm×60 cm），簡稱為B1和B2。密度和行距6 種處理簡稱為：B1C1、B1C2、B1C3、B2C1、B2C2和B2C3，每個處理3次重復。

試驗區(qū)總面積120 m×15 m，主區(qū)面積120 m×5 m，副區(qū)面積20 m×5 m，每個副區(qū)3個重復，播種前施基肥緩釋肥（28：4：8）1 050 kg·hm-2，播種前一次性施入，6月21日播種，分別在苗期、吐絲期和灌漿期（大約吐絲后20 d）采用水龍帶澆水且水表監(jiān)測澆水量，每次澆水量為600 m3·hm-2，前茬作物為冬小麥，秸稈全部粉碎還田，其他管理同大田生產(chǎn)。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 玉米生長指標和干物質(zhì)積累測定

在吐絲期（開花期）、吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期，每個處理分別取9株玉米測定其株高（地上部至頂端）、莖粗（地上部第三節(jié)間）和葉面積（長×寬×0.75）。干物質(zhì)測定是在105 ℃殺青0.5 h后，80 ℃下烘干至恒重，分別稱取葉片、莖稈和穗重量。

1.3.2 玉米穗位葉片葉綠素、可溶性糖和蛋白含量測定

分別于9:00～11:00 在吐絲期（開花期）、吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期選取不同處理穗位葉片，置于冰盒中，帶回實驗室液氮處理后儲存于-80 ℃冰箱中，測定葉綠素、可溶性糖和蛋白質(zhì)含量。葉綠素含量測定參照張志良方法[16]；可溶性糖和蛋白含量測定參照白寶璋等方法[17]。

1.3.3 玉米葉面積指數(shù)（LAI）和葉片夾角（MTA）測定

分別于晴天9: 00～11: 00 在吐絲期（開花期）、吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期采用LAI-2200C冠層分析儀（美國LI-COR公司生產(chǎn)）測定玉米葉面積指數(shù)（LAI）和葉片夾角（MTA）。

1.3.4 玉米產(chǎn)量測定

在成熟期測定玉米每公頃穗數(shù)、單穗重、單穗粒重、穗粒數(shù)、百粒重和每公頃產(chǎn)量。

1.3.5 玉米籽粒主要營養(yǎng)成分（蛋白質(zhì)、脂肪、可溶性糖、淀粉）含量測定

考種脫粒后將玉米籽粒研磨成粉末，F(xiàn)OSS-谷物分析儀測定籽粒蛋白質(zhì)、脂肪、可溶性糖和淀粉含量，每個處理3次重復，求其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013 整理數(shù)據(jù)，SPSS 17.0 和SAS 9.4軟件在α=0.05水平上方差分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度和行距對生長特性的影響

由表1可知，不同密度和種植方式下，玉米生長指標表現(xiàn)為隨密度增大，株高升高，3個種植密度間未達顯著差異，寬窄行和等行距種植方式下差異不顯著；莖粗隨種植密度增大而變細，在吐絲期（開花期）、吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期，3個密度間差異性不明顯，但寬窄行高于等行距種植；葉面積隨種植密度增大而減小，吐絲期（開花期）和完熟期寬窄行總體略低于等行距，而吐絲后15 d（灌漿期），寬窄行卻略高于等行距，吐絲期（開花期）寬窄行種植方式下，低密度較高、中密度分別顯著升高14.08%和11.11%，等行距種植方式下，3個密度間差異不明顯，吐絲后15 d（灌漿期）寬窄行種植方式下，低密度較高密度顯著升高7.11%，等行距種植方式下差異不明顯，完熟期兩種種植方式下3個密度間均未達顯著差異。說明67 500株·hm-2種植密度下，葉面積最合理，可保持較好群體結(jié)構(gòu)，截獲較多光能，提高干物質(zhì)積累，寬窄行優(yōu)于等行距。

2.2 不同密度和行距對干物質(zhì)積累的影響

不同種植密度和行距影響不同部位干物質(zhì)積累，由表2可見，隨密度升高，葉片重和莖稈重逐漸降低，寬窄行高于等行距，穗重表現(xiàn)為在吐絲期（開花期）隨密度升高，穗重降低，但在吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期表現(xiàn)為在中密度下穗重數(shù)值最大，等行距高于寬窄行。吐絲期（開花期），葉片重在寬窄行種植方式下，低密度較高密度顯著升高14.14%，等行距種植方式下3個密度間差異不明顯，吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期，兩種種植方式下3 個密度間未達顯著差異；莖稈重在吐絲期（開花期）和吐絲后15 d（灌漿期）隨密度升高而呈降低趨勢，但未達顯著差異，在完熟期，寬窄行種植方式下3個密度間差異不顯著，而等行距種植方式下低密度較高密度顯著升高23.44%；穗重在吐絲期（開花期）隨密度升高而降低，差異不明顯，吐絲后15 d（灌漿期）等行距種植方式下，中密度較高密度顯著升高34.86%，而寬窄行3個密度間差異不明顯，完熟期等行距種植方式下，中密度較高密度顯著升高24.84%，而寬窄行種植方式下中密度較高密度和低密度分別顯著升高32.41%和17.36%?？梢姡晌镔|(zhì)在中密度下積累較多，冠層結(jié)構(gòu)合理，有利于穗重增加，低密度下穗重高于高密度，說明先玉335密度種植不宜超過67 500株·hm-2。

2.3 不同密度和行距對穗位葉葉綠素含量的影響

玉米穗位葉片中葉綠素含量影響對光能的吸收和轉(zhuǎn)換，其含量直接影響光合效率及玉米產(chǎn)量。由圖1 可見，隨密度增大，穗位葉片葉綠素含量降低，寬窄行高于等行距，而葉綠素a/b 卻呈相反變化趨勢，且各處理間差異不明顯。吐絲期（開花期），寬窄行種植方式下，3 個密度間差異不明顯，而等行距種植方式下，低密度較高密度顯著升高27.40%，吐絲后15 d（灌漿期），寬窄行和等行距種植方式下，低密度較高密度分別顯著升高28.02%和18.88%，而在完熟期寬窄行和等行距種植方式下，3 個密度間無顯著差異（見圖1A）；寬窄行和等行距種植方式下，葉綠素a/b 在3 個時期的變化較小，未達顯著差異（見圖1B）。結(jié)合葉綠素對產(chǎn)量的影響，當密度由63 000 株·hm-2增至67 500株·hm-2時，產(chǎn)量最高，達72 000 株·hm-2時，葉綠素含量較高，群體郁閉，此時群體結(jié)構(gòu)影響光合作用，延遲成熟，產(chǎn)量下降，67 500株·hm-2下寬窄行種植對于產(chǎn)量提高具有積極作用。

2.4 不同密度和行距對穗位葉可溶性蛋白和糖含量的影響

葉片中可溶性糖和蛋白含量代表儲存物質(zhì)含量，其含量高，生長力強，代謝旺盛。由圖2可見，可溶性糖含量從吐絲期（開花期）至吐絲后15 d（灌漿期）迅速升高，而在完熟期又稍下降，可溶性蛋白含量在吐絲期（開花期）和吐絲后15 d（灌漿期）差別較小，而在完熟期升高，兩種種植方式相比較，在3個時期，寬窄行稍高于等行距。吐絲期（開花期）寬窄行種植方式下，中密度下可溶性糖含量較高，比高密度顯著升高23.40%，較低密度差異不明顯，吐絲后15 d（灌漿期）在等行距種植方式下，低密度較高密度顯著升高54.91%，寬窄行種植方式下差異不明顯，而在完熟期3個密度間差異不明顯，種植方式間差異性較?。ㄒ妶D2A）；可溶性蛋白含量吐絲期（開花期）和完熟期在中密度下含量最高，吐絲后15 d（灌漿期）隨密度升高而降低，吐絲期（開花期）兩種種植方式下中密度較高密度分別顯著升高11.94%和6.53%，吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期，寬窄行種植方式下3 個密度間差異不明顯，吐絲后15 d（灌漿期）等行距種植方式下低密度較高、中密度分別顯著升高18.59%和11.19%，而完熟期中密度較高密度顯著升高11.40%（見圖2B）。從以上結(jié)果可知，寬窄行種植方式下，中密度在不同時期更有利于物質(zhì)積累，代謝和光合能力強，可促進物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運。

2.5 不同密度和行距對葉面積指數(shù)（LAI）和葉片夾角（MTA）的影響

由圖3可知，隨密度升高，葉面積指數(shù)呈升高趨勢，在吐絲期（開花期），兩種種植方式下葉面積指數(shù)差異不明顯且不同密度間無區(qū)別，但在吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期差異顯著，吐絲后15 d（灌漿期），寬窄行種植方式下，高密度較中、低密度分別顯著提高18.69%和30.68%，等行距種植方式下3個密度之間差異不明顯，而在完熟期，兩種種植方式下，高密度較中、低密度分別顯著升高16.04%和34.32%、10.29%和23.44%（見圖3A）；而葉片夾角相反，隨密度升高呈降低趨勢，吐絲期（開花期），在兩種種植方式下，低密度較高密度分別顯著升高13.94%和16.02%，吐絲后15 d（灌漿期）和完熟期在寬窄行種植方式下，3個密度間差異不明顯，而吐絲后15 d（灌漿期）等行距種植方式下，低密度較高、中密度分別顯著增加22.39°和14.99°，完熟期低密度較高密度顯著增加13.13°（見圖3B）。

2.6 不同密度和行距對籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可看出，隨密度升高，每公頃穗數(shù)逐漸增多，寬窄行高于等行距，寬窄行種植方式下，高密度較低密度顯著升高12.22%，等行距種植方式下，高密度較中、低密度分別顯著升高20.15%和42.81%，穗粒數(shù)和單穗重卻呈逐漸下降趨勢，寬窄行和等行距間差異小，兩種種植方式下，低密度較高密度分別顯著升高15.62%和15.83%，18.46%和26.07%；兩種種植方式下，單穗粒重在中密度時數(shù)值最大，比高、低密度分別顯著升高15.89%和5.82%，31.63%和3.48%；寬窄行和等行距種植方式下，百粒重和每公頃產(chǎn)量同樣在中密度下較高，且與低密度差異較小，與高密度差異顯著，中密度較高密度分別顯著升高13.53%和25.20%，15.89%和11.53%。因此，兩種植方式下，中密度種植通過增加粒重而增產(chǎn)，與穗粒數(shù)和單穗重關(guān)系較小，寬窄行較等行距產(chǎn)量高，且差異性顯著，說明寬窄行、中密度種植群體與個體發(fā)育協(xié)調(diào)，群體合理，產(chǎn)量最高。可見，合理的密度和種植方式是玉米構(gòu)建良好群體結(jié)構(gòu)、優(yōu)化群體光合生理功能的基礎。

表3 不同密度和行距對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 3 Effects of different density and row spacing on yield components

2.7 不同密度和行距對籽粒主要營養(yǎng)成分的影響

由表4可見，籽粒主要營養(yǎng)成分表現(xiàn)出在中密度下較高的趨勢。在寬窄行和等行距種植方式下，玉米籽?？扇苄蕴呛偷矸酆吭谥忻芏认潞肯鄬^高，但較其他處理未達顯著差異；粗脂肪、粗蛋白和賴氨酸含量在中密度下含量相對高且寬窄行高于等行距，粗脂肪含量在寬窄行種植方式下中密度較高密度顯著升高16.99%，等行距下3個處理差異不明顯，兩種植方式下，粗蛋白和賴氨酸含量中密度較高密度分別顯著升高19.98%和23.08%，34.21%和42.42%，等行距種植方式下降幅較大。因此，密度和行距配置對籽?？扇苄蕴呛偷矸酆坑绊戄^小，而粗脂肪、粗蛋白和賴氨酸含量在中密度下含量較高，且寬窄行優(yōu)于等行距，隨密度升高，數(shù)值逐漸降低且等行距下數(shù)值下降較多，不穩(wěn)定?？梢?，寬窄行種植方式下，67 500株·hm-2密度種植有利于提升先玉335玉米品種籽粒主要營養(yǎng)成分。

表4 不同密度和行距對籽?？扇苄蕴恰⒌矸?、粗脂肪、粗蛋白和賴氨酸含量的影響Table 4 Effects of different density and row spacing on soluble sugar,starch,crude fat,crude protein and lysine contents

3 討論與結(jié)論

選用合理密度和行距，可改善植株生長狀況，構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)葉片生理參數(shù)并充分發(fā)揮品種增產(chǎn)潛力，本研究比較不同密度和行距發(fā)現(xiàn)，隨密度升高，株高升高，莖粗變細，葉片和莖稈干重降低，穗重中密度下最重且寬窄行優(yōu)于等行距，葉面積指數(shù)隨密度升高而升高，而葉片夾角則相反且兩種植方式間變化趨勢不明顯，葉綠素、可溶性糖和蛋白含量在吐絲后15 d（灌漿期）中密度下積累量最合適，提高產(chǎn)量。張子學等研究發(fā)現(xiàn)，隨密度和寬窄行距離增加，株高和穗位高升高，穗位葉長增加[18]。袁劉正等也發(fā)現(xiàn)，密度增大，穗位高變高，莖粗變細，70 cm等行距種植方式下在吐絲后干物質(zhì)積累較快，比寬窄行高15.2%，80 cm+40 cm 種植方式下在吐絲期干物質(zhì)量較高，但在成熟期最低，對灌漿不利，說明寬窄行種植有利于吐絲前干物質(zhì)積累，而密度對干物質(zhì)積累影響較小[19]。張善平研究認為，行距和密度選擇依品種而定，玉米品種DH661 和ZD958在寬窄行種植條件下提高干物質(zhì)積累并提高產(chǎn)量，XY335品種在等行距下種植較為合理，研究還發(fā)現(xiàn)，隨密度升高不同品種均表現(xiàn)出葉面積指數(shù)（LAI）顯著升高，而葉片夾角顯著下降[20]。梁書容發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的增大，玉米葉片可溶性糖含量降低[21]。王慶成等研究發(fā)現(xiàn)，隨密度升高，可溶性糖和蛋白含量呈降低趨勢[22]。與前人研究比較可知，密度和行距對各項指標影響總體趨勢一致，但密度和行距設置要以品種特性而定，本研究僅選擇一個半緊湊型高產(chǎn)的當?shù)仄贩N，干物質(zhì)積累和產(chǎn)量構(gòu)成與前人有所不同，可能是品種特性造成。

種植密度增大提高玉米產(chǎn)量，但增產(chǎn)同時對玉米生長不利[23]，王廣福等研究密度試驗發(fā)現(xiàn)，不同品種間影響產(chǎn)量因素不同，陜單636密度增加后主要通過粒重增加產(chǎn)量，先玉335和鄭單958密度增加后主要通過穗粒數(shù)增加產(chǎn)量，陜單609、榆玉3號和秋潤100密度增加后主要通過穗粒數(shù)和粒重增加產(chǎn)量，且品種間產(chǎn)量變化不同[24]。陳偉等研究發(fā)現(xiàn)，在高密度67 500株·hm-2種植條件下，產(chǎn)量平均提高18.40%和21.74%，且在110 cm+50 cm寬窄行配置下干物質(zhì)積累和產(chǎn)量最高[25]。蛋白質(zhì)、淀粉和粗脂肪是評價玉米品質(zhì)的重要指標，種植方式和密度影響玉米籽粒品質(zhì)，如隨密度增加蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢，淀粉和粗脂肪含量在品種間卻無規(guī)律性變化[24]。金海燕等研究寬窄行對玉米籽粒成分的影響后發(fā)現(xiàn)，寬窄行種植使玉米籽粒蛋白質(zhì)、脂肪含量呈先升高后下降趨勢[13]。而范龍秋研究卻發(fā)現(xiàn)，密度增大，蛋白含量降低，行距增大，蛋白質(zhì)含量卻增加，而密度和行距配置對籽粒粗脂肪和淀粉含量無明顯影響[1]。本試驗研究表明，在67 500 株·hm-2種植密度下產(chǎn)量較高，且寬窄行高于等行距，通過增加粒重提高產(chǎn)量，與前人研究稍有不同，可能是由于不同地區(qū)光熱資源及田間小氣候不同造成，本研究無品種間比較，籽粒可溶性糖和淀粉含量受密度和行距配置影響較小，而粗脂肪、粗蛋白和賴氨酸含量在中密度下含量較高且寬窄行優(yōu)于等行距，但不同指標間略有差異，可能是不同試驗設置的行距和密度不同及地域間差異造成，需采用不同品種，設置多種密度和行距開展深入研究，探究適合當?shù)氐母弋a(chǎn)栽培方式。