白氏杰 于勝男 明 博 陳 亮 王志剛 謝瑞芝

（1中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所/農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)重點實驗室，北京 100081；2內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，呼和浩特 010000；3中化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司，北京 100081）

東北春播玉米區(qū)是我國最重要的商品玉米產(chǎn)區(qū)[1]，受全球氣候變暖的影響，玉米種植區(qū)域北移擴大[2]。氣候變暖也使玉米生育期內(nèi)可用積溫增加，晚熟品種向積溫低值區(qū)擴散的趨勢明顯，促進了該區(qū)玉米單產(chǎn)水平顯著提升[3]。但晚熟品種在各地廣泛種植增加了早霜冷害發(fā)生的風險，也不利于玉米商品品質(zhì)的提高[4]。前人研究表明，增密是增產(chǎn)的有效措施[5-6]，早熟品種生育期短，單株生物量較小，通過增密種植可以提高群體生物量，進而提高產(chǎn)量[7-9]。玉米品種是農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的物化產(chǎn)品，合理密植是生產(chǎn)技術的具體體現(xiàn)。內(nèi)蒙古東部玉米種植區(qū)緯度跨度大，各地積溫資源差異明顯[10]，分析該區(qū)域不同玉米品種與密度匹配對區(qū)域積溫利用效率的影響，明確技術效應的變化情況，可以指導區(qū)域品種熟期選擇與配套適宜栽培技術，為提升該區(qū)域玉米市場競爭力提供支持。

1 材料與方法

1.1 試驗方法本研究于2017-2019年在內(nèi)蒙古東部玉米區(qū)燕山北麓、西遼河及嶺東平原3個典型生態(tài)類型區(qū)不同緯度的4個試驗點同步開展，試驗點地理坐標和氣候條件如表1所示。試驗品種選用區(qū)域主栽品種中典型的晚熟品種鄭單958和早熟品種德美亞1號。試驗采取裂區(qū)設計，主區(qū)為品種，副區(qū)為種植密度。密度設置每hm245000株、60000株、75000株、90000株 和105000株共5個水平。各密度處理種植8行，行長不小于7m，小區(qū)面積大于33.6m2，3次重復。等行距種植，行距0.6m，株距根據(jù)密度進行調(diào)整。每hm2播前一次性基施緩釋肥800kg，氮、磷、鉀含量分別為27%、15%、13%。依據(jù)各地高產(chǎn)田精細管理，雨養(yǎng)種植。

表1 試驗點概況

1.2 產(chǎn)量差異評價指標以產(chǎn)量潛力較高的晚熟品種鄭單958在各密度下的產(chǎn)量為基準，與早熟品種德美亞1號產(chǎn)量之差的比值作為不同熟期品種產(chǎn)量差異的評價指標，以iD表示，其計算公式如下：

其中D為種植密度，YDL為晚熟品種在D密度下的產(chǎn)量，YDE為早熟品種在D密度下的產(chǎn)量。產(chǎn)量差異評價指標值越小說明試驗品種在該密度下產(chǎn)量的差距越小，反之亦然。

1.3 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)采用SAS 9.4進行統(tǒng)計分析，Excel 2013繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同生態(tài)類型區(qū)玉米產(chǎn)量表現(xiàn)2017-2019年，通遼、赤峰、興安盟及呼倫貝爾4個試驗點品種×密度互作試驗產(chǎn)量結果如表2所示。在積溫資源非限制區(qū)的燕山北麓、西遼河平原地區(qū)，晚熟品種鄭單958表現(xiàn)出更高的產(chǎn)量。其中，赤峰試驗點鄭單958平均產(chǎn)量為12930kg/hm2，而德美亞1號平均產(chǎn)量為8690kg/hm2，兩者相差32.8%；通遼試驗點鄭單958平均產(chǎn)量為11170kg/hm2，較德美亞1號8110kg/hm2的平均產(chǎn)量高27.4%。而在緯度更高、積溫資源緊張的嶺東平原產(chǎn)區(qū)，2個熟期品種間無顯著的產(chǎn)量差異。其中，興安盟試驗點鄭單958平均產(chǎn)量為9380kg/hm2，呼倫貝爾試驗點平均產(chǎn)量為9390kg/hm2；興安盟試驗點德美亞1號平均產(chǎn)量為8990kg/hm2，呼倫貝爾試驗點的平均產(chǎn)量為8790kg/hm2。2個試驗點鄭單958產(chǎn)量僅比德美亞1號產(chǎn)量高4.2%和6.4%。隨著緯度的升高，鄭單958產(chǎn)量逐步下降，赤峰顯著高于通遼，而通遼顯著高于興安盟和呼倫貝爾；但早熟品種德美亞1號在各試驗點間的產(chǎn)量趨勢與鄭單958不同，赤峰、興安盟及呼倫貝爾產(chǎn)量之間無顯著差異，僅通遼產(chǎn)量顯著低于上述3個地點。研究結果表明，不同熟期品種的產(chǎn)量差異受熱量資源的影響：在熱量資源充沛的地區(qū)，晚熟品種較早熟品種有更優(yōu)良的產(chǎn)量表現(xiàn)，而熱量資源受限制后，晚熟品種的產(chǎn)量潛力發(fā)揮受到限制，產(chǎn)量表現(xiàn)與早熟品種無顯著差異。

2.2 不同區(qū)域種植密度的產(chǎn)量差異分析不同區(qū)域種植密度對玉米產(chǎn)量變化的影響不同，在不同生態(tài)區(qū)晚熟品種鄭單958產(chǎn)量與種植密度的關系不相同。在熱量資源較為豐富的通遼、赤峰兩地，鄭單958產(chǎn)量隨種植密度增加有下降的趨勢（圖1）。通過表2得知，通遼試驗點僅105000株/hm2的高密度處理產(chǎn)量顯著低于其他更低密度處理的產(chǎn)量表現(xiàn)，75000株/hm2處理的產(chǎn)量最高，為11730kg/hm2。赤峰試驗點除45000株/hm2與105000株/hm2密度處理下鄭單958的產(chǎn)量差異顯著，其他密度處理下鄭單958的產(chǎn)量之間并無顯著差異，45000株/hm2種植密度的產(chǎn)量最高，為14320kg/hm2。而在熱量資源緊缺的興安盟、呼倫貝爾兩地，鄭單958產(chǎn)量隨種植密度增高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。興安盟試驗點在60000株/hm2密度下達到最高產(chǎn)量，為10170kg/hm2。呼倫貝爾試驗點鄭單958產(chǎn)量在90000株/hm2密度下達到最高產(chǎn)量，為10510kg/hm2。早熟品種德美亞1號在4個試驗點的產(chǎn)量隨著種植密度的變化均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，其中赤峰試驗點75000株/hm2密度下產(chǎn)量顯著高于其他密度處理下產(chǎn)量，其他各密度處理間產(chǎn)量差異未達顯著水平，最高產(chǎn)量為9060kg/hm2；興安盟試驗點75000株/hm2密度下產(chǎn)量顯著高于60000株/hm2密度下產(chǎn)量，其他各密度處理間產(chǎn)量差異未達顯著水平，最高產(chǎn)量為9900kg/hm2。而在通遼和呼倫貝爾試驗中，分別在90000株/hm2和75000株/hm2密度下達到最高產(chǎn)量8860kg/hm2和9880kg/hm2。

分析2個熟期類型代表性品種鄭單958和德美亞1號在不同種植密度下的產(chǎn)量差異評價指標變化，不同生態(tài)區(qū)產(chǎn)量差異評價指標的變化趨勢不同（圖2）。在熱量資源相對充足的赤峰、通遼地區(qū)，增密種植對鄭單958產(chǎn)量沒有顯著的提升作用，甚至在高密度下產(chǎn)量水平下降，而德美亞1號的產(chǎn)量隨著密度增大先增加后降低。在各密度下，赤峰、通遼產(chǎn)量差異評價指標值分別為0.43、0.34、0.30、0.29、0.24；0.37、0.27、0.28、0.20、0.21。產(chǎn)量差異評價指標隨著種植密度的提升呈現(xiàn)極顯著的下降趨勢（赤峰試驗點，y=-0.0294x+0.5448，R2=0.8953；通遼試驗點，y=-0.0269x+0.4741，R2=0.853）。而在熱量資源相對緊缺的興安盟、呼倫貝爾地區(qū)，2個熟期類型品種的產(chǎn)量均隨種植密度的提升呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢（圖1），在各密度下興安盟、呼倫貝爾的產(chǎn)量差異評價指標值分別為0.05、0.15、-0.01、0.03、-0.04；0.09、0.07、0.01、0.1、0.05。這兩個地區(qū)產(chǎn)量差異評價指標在不同種植密度下保持相對穩(wěn)定，無顯著的增減趨勢。

3 結論

玉米產(chǎn)量的形成受遺傳因素、生態(tài)環(huán)境條件和栽培措施等因素共同影響，在我國玉米產(chǎn)量大幅度提高過程中，品種的更新、栽培技術的改進及生產(chǎn)條件的優(yōu)化都發(fā)揮了重要的作用。光熱資源決定了一定區(qū)域的品種熟期和產(chǎn)量潛力[10]。內(nèi)蒙古東部春播玉米區(qū)的區(qū)域熱量資源差異顯著，本研究在該區(qū)進行聯(lián)網(wǎng)試驗，研究結果表明，在不同熱量資源條件下，不同品種的產(chǎn)量及其隨種植密度的變化趨勢不同。在熱量資源充足的地區(qū)，晚熟品種產(chǎn)量更高，早熟品種通過增密種植可以縮小與晚熟品種的產(chǎn)量差距，但兩者產(chǎn)量差距依然較大。而在熱量資源相對緊缺的地區(qū)，早熟和晚熟品種的產(chǎn)量無顯著差異。在增密種植措施下，2個熟期類型品種的產(chǎn)量表現(xiàn)趨于一致，由于個體生長受到熱量條件的限制，晚熟品種的產(chǎn)量潛力難以發(fā)揮。上述結果表明，充分利用熱量資源是產(chǎn)量提升的根本保障。在熱量資源相對充足的地區(qū)，應優(yōu)先考慮選用晚熟品種以獲得更高的產(chǎn)量表現(xiàn)。而在熱量資源相對緊缺的地區(qū)，早晚熟品種無顯著的產(chǎn)量差異，但晚熟品種無法正常成熟造成籽粒品質(zhì)不佳，這一地區(qū)不應盲目選擇晚熟品種追求產(chǎn)量，而應選擇適宜熟期的品種提高籽粒成熟度，并結合增密種植措施提高產(chǎn)量。玉米品種和密植措施在不同區(qū)域的技術效應差異表明，農(nóng)業(yè)技術研發(fā)和推廣應用必須適應一定地域內(nèi)的自然和生態(tài)環(huán)境、農(nóng)作制度和社會經(jīng)濟環(huán)境。受全球氣候變暖的影響，玉米種植區(qū)北擴且各區(qū)熱量條件均有不同程度增加，基于區(qū)域熱量資源，選擇熟期適宜的品種，通過增密種植提升玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)，是內(nèi)蒙古東部玉米種植區(qū)提升玉米生產(chǎn)效益的有效措施。