韓鎂琪，張玉芹，楊恒山，邰繼承，李赫

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼028043；2.內(nèi)蒙古飼用作物工程技術(shù)研究中心，內(nèi)蒙古 通遼028043）

玉米作為我國(guó)第一大糧食作物，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和糧食安全中占據(jù)了重要地位［1-2］.內(nèi)蒙古自治區(qū)是我國(guó)玉米的主產(chǎn)省區(qū)之一，西遼河平原地處于世界玉米生產(chǎn)“黃金帶”，是內(nèi)蒙古自治區(qū)的玉米主產(chǎn)區(qū)，是我國(guó)為數(shù)不多的井灌區(qū).玉米作為優(yōu)勢(shì)作物，種植面積大，單產(chǎn)水平高，是內(nèi)蒙古自治區(qū)最重要的糧食生產(chǎn)基地［3］.

玉米是C4植物，是喜光的高產(chǎn)作物，玉米光合生產(chǎn)及物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)分配特點(diǎn)與玉米群體的冠層結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，增加種植密度和合理的群體冠層結(jié)構(gòu)是進(jìn)一步增加玉米產(chǎn)量的主要途徑［4-6］，但也可能因通風(fēng)透光條件差、影響群體光合生產(chǎn)而導(dǎo)致倒伏與早衰現(xiàn)象.吐絲期是玉米生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)期影響玉米植株生長(zhǎng)、葉綠素含量、光合作用的變化［7-9］，還會(huì)影響玉米籽粒產(chǎn)量形成［10］.通過(guò)改善種植方式來(lái)實(shí)現(xiàn)玉米單位面積產(chǎn)量的擴(kuò)增成為目前重要種植方式［11-12］，合理的株行距配置可在很大程度上改變這種現(xiàn)象，玉米的寬行輕簡(jiǎn)種植模式主要是以擴(kuò)行縮株種植模式為核心內(nèi)容，提高整個(gè)群體的光能利用率和光能轉(zhuǎn)化率，有利于產(chǎn)量的形成.本試驗(yàn)以當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)種植模式（60 cm等行距）為對(duì)照，選用農(nóng)華101和偉科702為試驗(yàn)材料，研究擴(kuò)行距、縮株距種植模式對(duì)春玉米吐絲期光合特性及產(chǎn)量的影響，為進(jìn)一步探究西遼河平原灌區(qū)春玉米高效生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015—2016年在內(nèi)蒙古民族大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，播前耕層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀和全氮分別為16.09 g·kg-1、40.43 mg·kg-1、11.43 mg·kg-1、121.22 mg·kg-1和1.06 g·kg-1.試驗(yàn)以常規(guī)種植為對(duì)照（CK：行距60 cm），擴(kuò)行縮株種植模式（KS：行距100 cm）為處理，種植密度均為7.5×104株·hm-2，小區(qū)面積30 m2，3次重復(fù).2015—2016年分別于4月30日、5月1日播種，9月26日和9月27日收獲.各處理栽培管理措施一致，基肥為磷酸二銨150 kg·hm-2，硫酸鉀90 kg·hm-2，小喇叭口期1次追施尿素320 kg·hm-2.在生育期內(nèi)共澆水4次，鏟、耥各3次.

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 葉面積指數(shù)

于吐絲期測(cè)定，各小區(qū)取代表性植株3株，按照下列公式計(jì)算.

單葉葉面積=長(zhǎng)×寬×系數(shù)（未展開(kāi)葉片系數(shù)為0.5，展開(kāi)葉片系數(shù)為0.75）

1.2.2 冠層透光率

于吐絲期用SunScan分別測(cè)定冠層上部（雄穗上方）、頂層（穗上第4葉）、穗位層（穗位葉）和冠層底部（距地面20 cm）的PAR（光合有效輻射），每測(cè)定點(diǎn)樣方5 m2，按下式求得各層透光率.

1.2.3 凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率

吐絲期10：00—12：00，用Li-6400型光合系統(tǒng)測(cè)定穗位葉，每小區(qū)測(cè)定5株.

1.2.4 冠層光合能力

測(cè)其Pn（凈光合速率）和LA（I葉面積指數(shù)），根據(jù)以下公式計(jì)算冠層光合能力.

冠層透光能力=Pn×LAI

1.2.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

各小區(qū)測(cè)產(chǎn)面積24 m2，按平均穗重選取10穗進(jìn)行人工脫粒，測(cè)出籽率和含水率，折算為14%含水量的產(chǎn)量.再分別取10穗風(fēng)干后考種，以測(cè)定穗粒數(shù)和千粒重.

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel和SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、圖表和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米葉面積指數(shù)

在吐絲期不同層位的葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為棒三葉下＞棒三葉＞棒三葉上.2個(gè)品種的葉面積指數(shù)棒三葉上除2015年農(nóng)華101外，均表現(xiàn)為KS＞CK；棒三葉均表現(xiàn)為KS＞CK，2015年，KS較對(duì)照高4.22%（農(nóng)華101）、7.02%（偉科702），2016年較對(duì)照高1.92%（農(nóng)華101）、2.68%（偉科702）；棒三葉下表現(xiàn)為KS＜CK；整株農(nóng)華101表現(xiàn)為KS＜CK、偉科702表現(xiàn)為KS＞CK.葉面積指數(shù)方面，棒三葉上除2015年偉科702＞農(nóng)華101外，其余均表現(xiàn)為農(nóng)華101＞偉科702，棒三葉、棒三葉下除2016年棒三葉農(nóng)華101＞偉科702外，其余均表現(xiàn)為農(nóng)華101＜偉科702（表1），說(shuō)明農(nóng)華101各個(gè)層位的葉面積指數(shù)分布均勻，而偉科702的葉面積指數(shù)分布不均勻，會(huì)影響葉片的光合作用.

表1 不同處理下春玉米葉面積指數(shù)Tab.1 Spring maize leaf area index under different treatments

2.2 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米冠層光合能力

2個(gè)品種的不同處理下春玉米冠層光合能力除2015年農(nóng)華101穗位上外，均表現(xiàn)為KS＞CK；在2015年2個(gè)品種穗位上與農(nóng)華101穗位下未達(dá)顯著水平，而2個(gè)品種穗位層與偉科702穗位下均達(dá)顯著水平；在2016年農(nóng)華101穗位上、穗位層和穗位下未達(dá)到顯著水平，而偉科702穗位上、穗位層與穗位下均達(dá)顯著水平；2個(gè)品種在吐絲期穗位上和穗位除2015年穗位（KS）外，其他均表現(xiàn)為農(nóng)華101＞偉科702（表2），說(shuō)明農(nóng)華101較偉科702的各層葉片的光合能力分布均勻，能保持較高的光合能力.

表2 不同處理下春玉米冠層光合能力Tab.2 Canopy photosynthetic capacity of spring maize under different treatments

2.3 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米冠層透光率

不同種植模式下冠層透光率均表現(xiàn)為穗位上＞穗位層＞穗位下.2個(gè)時(shí)期各層位不同處理透光率均表現(xiàn)為KS＞CK，2年間穗位上和穗位層均達(dá)顯著水平，穗位下未達(dá)顯著水平；2015年，穗位上和穗位層KS較CK分別高11.59%、26.30%（農(nóng)華101）、11.44%、26.90%（偉科702），2016年較CK高11.64%、25.80%（農(nóng)華101）、9.78%、26.17%（偉科702）；2年間在擴(kuò)行縮株種植模式下各層位透光率均表現(xiàn)為農(nóng)華101＞偉科702（表3），這有利于葉片的光合作用.

表3 不同處理下春玉米冠層透光率Tab.3 Canopy transmittance rate of spring maize under different treatments

2.4 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米不同部位的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率

不同種植模式下春玉米不同葉位葉片的凈光合速率除2015年偉科702穗位層和農(nóng)華101穗位下與2016年穗位層和穗位下差異達(dá)顯著水平外，其他部位差異不顯著；氣孔導(dǎo)度2015年和2016年偉科702穗位上差異顯著，其他穗位上與穗位層無(wú)顯著差異，穗位下達(dá)顯著水平；蒸騰速率除2015年農(nóng)華101穗位及2016年偉科702穗位上差異不顯著外，其余葉位差異達(dá)顯著水平；擴(kuò)行縮株種植模式下除2016年2個(gè)品種的凈光合速率表現(xiàn)為偉科702＞農(nóng)華101外，其他表現(xiàn)為農(nóng)華101＞偉科702（表4）.

表4 不同處理下春玉米不同部位的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率Tab.4 Net photosynthetic rate，stomatal conductance and transpiration rate of different parts of spring maize under different treatments

2.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成

擴(kuò)行縮株的種植模式下2個(gè)品種間有效穗數(shù)差異均不顯著；穗粒數(shù)2015年KS顯著高于CK，2016年農(nóng)華101差異顯著，偉科702差異不顯著；千粒重2015年農(nóng)華101的KS顯著高于CK，其他均差異不顯著；2個(gè)品種的產(chǎn)量有顯著性提高，且均表現(xiàn)為KS農(nóng)華101＞KS偉科702（表5）.

表5 不同處理下春玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Tab.5 Yield and its components of spring maize under different treatments

3 討論與結(jié)論

葉片光合作用是增加作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)，葉片光合作用有利于促進(jìn)干物質(zhì)的積累從而提高產(chǎn)量，合理的種植模式有助于提高作物對(duì)自然資源的利用效率，通過(guò)調(diào)整植物的種植模式來(lái)發(fā)揮玉米的高產(chǎn)潛力在很大程度上取決于冠層光截獲能力，可以有效提高玉米產(chǎn)量［13-14］.合理的種植模式是在玉米種植密度確定的情況下需要首先解決的問(wèn)題，其主要包括播種的株距、行距等，從而影響地上及地下不同層位的生態(tài)供應(yīng)［15-16］.本研究中，KS種植模式行距由傳統(tǒng)60 cm擴(kuò)增為100 cm，邊行優(yōu)勢(shì)明顯，且通風(fēng)透光較好，有利于葉片光合作用，進(jìn)而提高光能利用率［17］.馬國(guó)勝等［18］研究證明，采用適宜寬窄行種植的玉米具有明顯的冠層特性?xún)?yōu)勢(shì)，可提高光能利用效率，增加冠層透光率.劉欣芳等［19］研究表明，玉米在高密度下，寬窄行較普通種植，可提高干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù)，具有增產(chǎn)效應(yīng).本研究中，在吐絲期KS種植模式下2個(gè)玉米品種的葉面積指數(shù)、冠層透光率、冠層光合能力大多表現(xiàn)為KS>CK.從不同品種對(duì)種植模式的反應(yīng)來(lái)看，葉面積指數(shù)棒三葉上除2015年偉科702＞農(nóng)華101外，其他均為農(nóng)華101＞偉科702，棒三葉、棒三葉下除2016年棒三葉農(nóng)華101＞偉科702外，其他均為農(nóng)華101＜偉科702；冠層透光率為KS模式下農(nóng)華101＞偉科702，這與品種特性有關(guān)；2個(gè)品種2年產(chǎn)量均為KS＞CK，除2016年農(nóng)華101穗粒數(shù)外，穗粒數(shù)和千粒重均有所增加，KS種植的群體結(jié)構(gòu)與個(gè)體功能的協(xié)同增益更有利于產(chǎn)量潛力的發(fā)揮.