宋朝玉,修翠波,黃俊杰,范學(xué)鵬,王圣健,宮明波
(1.青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東 青島 266100;2.即墨市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,山東 即墨 266073)
目前,滴灌已被證明是節(jié)水高產(chǎn)高效的有效技術(shù),滴灌施肥在以色列、美國、澳大利亞等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家已大面積應(yīng)用,其中以色列80%以上的土地灌溉采用水肥一體化技術(shù)[1]。與傳統(tǒng)方式相比,水肥一體化可以減少肥料揮發(fā)、固定以及淋洗帶來的損失,肥料利用率可達(dá)30%~50%,氮肥利用率可達(dá)75%~80%[2,3],水分利用率可提高40%~50%[4]。杜文波[5]研究表明,與常規(guī)漫灌相比,滴灌水肥一體化每公頃節(jié)水1 192 m3,節(jié)水119.9%。滴灌水肥一體化追施氮肥對(duì)玉米籽粒灌漿和脫水過程調(diào)控具有明顯促進(jìn)作用[6],顯著提高玉米產(chǎn)量[7]。由于玉米遺傳背景的差異,根系在土壤中的空間分布不同,對(duì)水分、肥料養(yǎng)分的利用效率也存在顯著差異。種植密度是影響產(chǎn)量的重要因素之一,但不同品種對(duì)種植密度反應(yīng)并不一致[8]。玉米品種都是在常規(guī)水肥條件下選育而成,多數(shù)品種篩選試驗(yàn)也是在常規(guī)水肥條件下進(jìn)行,在滴灌水肥一體化模式下進(jìn)行的品種篩選試驗(yàn)研究很少。因此,本研究選擇12個(gè)夏玉米品種,3個(gè)種植密度,在5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行水肥一體化栽培模式下玉米品種篩選試驗(yàn),以期篩選出該模式下‘密度+品種’的高產(chǎn)組合。
試驗(yàn)設(shè)在山東省青島市即墨區(qū)大信鎮(zhèn)(N36°27′33.70″,E120°18′9.21″)、藍(lán) 村 鎮(zhèn)(N36°25′41.35″,E120°11′48.34″)、移 風(fēng) 店 鎮(zhèn)(N36°32′43.38″,E120°14′12.85″)、段 泊 嵐 鎮(zhèn)(N36°30′10.47″,E120° 22′29.19″)和 靈 山 鎮(zhèn)(N36° 36′11.38″,E120°31′8.10″)共5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。試驗(yàn)地土壤基本理化性狀見表1。
表1 試驗(yàn)地耕層土壤基本理化性狀
試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì),主處理為種植密度,設(shè)60 000株·hm-2(低密度)、67 500株·hm-2(中密度)和75 000株·hm-2(高密度)共3個(gè)水平,副處理為夏玉米品種,分別為鄭單958(對(duì)照品種)、登海605、立原296、登海1717、天塔619、惠民157、正大1473、YF3240、登海6188、隆平904、魯單9088和科騰518共12個(gè)品種,‘中密度+鄭單958’為對(duì)照組合。小區(qū)面積20 m2。隨機(jī)區(qū)組排列,重復(fù)3次。
每小區(qū)種植玉米5行,行距60 cm。玉米播種后,每行鋪設(shè)一根滴灌帶,采用滴灌水肥一體化模式管理肥水,分別于苗期、小口期、大喇叭口期澆水3次,每次40 m3。施用復(fù)混肥(N-P2O5-K2O為15-9-26)750 kg·hm-2,大喇叭口期隨澆水追施尿素225 kg·hm-2。
于2021年6月26—28日播種,10月15—17日收獲。每小區(qū)連續(xù)收獲雙行20穗供測產(chǎn)。隨機(jī)選擇其中10穗調(diào)查行數(shù)、行粒數(shù)并計(jì)算穗粒數(shù)。風(fēng)干后脫粒稱重,測籽粒含水率,換算14%含水率籽粒產(chǎn)量;測百粒重,重復(fù)4次,取平均值并換算成14%含水率的百粒重。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進(jìn)行整理,采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及顯著性檢驗(yàn)。
從多點(diǎn)試驗(yàn)各處理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)可以看出,地點(diǎn)和品種對(duì)夏玉米穗粒數(shù)、百粒重、籽粒產(chǎn)量均存在極顯著影響;密度對(duì)百粒重存在顯著影響,對(duì)穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量存在極顯著影響。密度和品種的交互作用對(duì)夏玉米穗粒數(shù)、百粒重、籽粒產(chǎn)量影響均不顯著。
表2 夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成的方差分析F值
比較所有參試品種在不同密度水平的籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)和百粒重平均值(表3)可以看出,中、高密度處理的穗粒數(shù)、百粒重均顯著低于低密度處理,而由中密度提高到高密度時(shí),玉米的穗粒數(shù)、百粒重沒有顯著變化。隨密度增加夏玉米產(chǎn)量逐漸提高,且高密度處理顯著高于中低密度處理。
表3 密度對(duì)夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響
比較所有密度下不同品種的產(chǎn)量性狀(表4)可以看出,正大1473平均穗粒數(shù)最多,比對(duì)照品種鄭單958多55.1粒,增幅達(dá)10.7%,也是唯一一個(gè)穗粒數(shù)顯著高于對(duì)照的品種。而登海1717、立原296、魯單9088、登海6188和隆平904的穗粒數(shù)顯著低于對(duì)照品種,分別比對(duì)照品種少78.2、71.1、63.9、39.7粒和39.6粒。
表4 不同品種的夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成
參試品種中,以立原296和登海1717百粒重較高,分別為36.2 g和34.3 g,比鄭單958分別高5.7 g和3.8 g,增幅達(dá)18.7%和12.5%;正大1473和科騰518百粒重較低,分別比鄭單958低13.4%和8.5%。
立原296、隆平904比鄭單958顯著增產(chǎn),增幅分別為15.5%和9.2%;魯單9088、YF3240、登海6188、登海1717、惠民157、登海605比鄭單958增產(chǎn),但不顯著;科騰518和天塔619產(chǎn)量較低。
由表5看出,不同密度水平下品種籽粒產(chǎn)量也存在差異。低密度水平下,籽粒產(chǎn)量前5位的玉米品種為隆平904>立原296>魯單9088>登海605>登海6188;中密度水平下為立原296>魯單9088>隆平904>登海6188>登海1717;高密度水平下為立原296>YF3240>魯單9088>隆平904>登海1717。
表5 不同密度水平下品種籽粒產(chǎn)量的比較
在36個(gè)‘密度+品種’組合中,產(chǎn)量前5位的依次為高密度+立原296>高密度+YF3240、高密度+魯單9088>高密度+隆平904>高密度+登海1717,比對(duì)照組合中密度+鄭單958分別增產(chǎn)30.8%、21.1%、16.2%、15.1%和13.0%。
在各試驗(yàn)點(diǎn)籽粒產(chǎn)量前5位的‘密度+品種’組合中(表6),高密度+立原296出現(xiàn)4次,比對(duì)照組合增產(chǎn)20.9%~45.9%,且在大信鎮(zhèn)、藍(lán)村鎮(zhèn)、段泊嵐鎮(zhèn)均居第1位;低密度+立原296出現(xiàn)1次,在藍(lán)村鎮(zhèn)位居第4位,比對(duì)照組合增產(chǎn)21.4%。
表6 試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量較高的‘密度+品種’組合
高密度+YF3240、高密度+魯單9088和高密度+登海605均出現(xiàn)2次,比對(duì)照模式組合分別增產(chǎn)28.6%~37.1%、21.3%~26.3%、21.5%~25.6%。高密度+登海1717出現(xiàn)2次,在大信鎮(zhèn)、段泊嵐鎮(zhèn),比對(duì)照組合分別增產(chǎn)22.6%和21.0%;中密度+登海1717出現(xiàn)1次,在移風(fēng)店鎮(zhèn),比對(duì)照組合增產(chǎn)31.1%。高密度+惠民157共出現(xiàn)3次,在大信鎮(zhèn)、藍(lán)村鎮(zhèn)和段泊嵐鎮(zhèn),分別比對(duì)照模式組合增產(chǎn)10.2%~20.6%。高密度+6188、中密度+登海6188、高密度+隆平904、低密度+隆平904、高密度+正大1473、高密度+科騰518、高密度+鄭單958均出現(xiàn)1次,比對(duì)照組合增產(chǎn)10%以上。
通過對(duì)夏玉米籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的相關(guān)性分析(表7)可以看出,玉米籽粒產(chǎn)量與密度、百粒重呈極顯著正相關(guān),而與穗粒數(shù)無明顯相關(guān)性;穗粒數(shù)與密度、百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān);百粒重與種植密度無明顯相關(guān)性。表明在一定范圍內(nèi)增加種植密度、選擇百粒重較高的玉米品種利于獲得較高的產(chǎn)量。
表7 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的相關(guān)性分析
增加種植密度是提高玉米單產(chǎn)的有效措施,但當(dāng)密度增加時(shí),植株個(gè)體之間爭奪光照和養(yǎng)分,會(huì)導(dǎo)致單株前期干物質(zhì)積累減少,影響干物質(zhì)后期轉(zhuǎn)運(yùn),導(dǎo)致穗粒數(shù)減少和百粒重降低[9,10]。本研究中,67 500株·hm-2和75 000株·hm-2兩個(gè)密度水平,玉米穗粒數(shù)和百粒重?zé)o顯著差異,可能與采用滴灌水肥一體化種植模式有關(guān);以往研究認(rèn)為穗粒數(shù)顯著影響籽粒產(chǎn)量,但本研究結(jié)果表明穗粒數(shù)與籽粒產(chǎn)量無明顯相關(guān)性,可能與參試品種中多粒型偏少、2021年降雨偏多等條件有關(guān)。
受種植習(xí)慣影響,農(nóng)戶的夏玉米種植密度一直難以提高,一般播種按照67 500株·hm-2進(jìn)行,田間實(shí)際留苗63 000株·hm-2左右[11]。研究推薦種植密度提高到67 500~75 000株·hm-2[8,11,12]。本研究表明密度由60 000株·hm-2提高到67 500株·hm-2,籽粒產(chǎn)量雖有增加但不顯著,當(dāng)密度增加到75 000株·hm-2時(shí),才能達(dá)到顯著增產(chǎn)效果。在5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量前5位的‘密度+品種’組合中,籽粒產(chǎn)量比對(duì)照組合(67 500株·hm-2+鄭單958)增產(chǎn)均在10%以上,種植密度絕大多數(shù)為高密度水平(75 000株·hm-2)。
穗粒數(shù)和百粒重是玉米品種的重要遺傳性狀,在不同栽培環(huán)境下,兩者均會(huì)發(fā)生較大的變化。在高密度條件下百粒重是決定產(chǎn)量的主要因素,密度對(duì)粒重的影響低于對(duì)穗數(shù)和穗粒數(shù)影響[13-15]。本研究參試品種中,密度對(duì)百粒重有一定影響,但是3個(gè)密度水平下百粒重僅相差0.6~1.3 g,絕對(duì)數(shù)值變化較小。立原296百粒重最高,在高、中、低密度水平下產(chǎn)量分別位居第1位、第1位和第2位;登海1717百粒重僅低于立原296,在中、高密度水平產(chǎn)量均位居第5位。魯單9088百粒重居第3位,在高、中、低密度水平產(chǎn)量分別位居第3位、第2位和第3位。隆平904百粒重居第4位,在高、中、低密度水平的產(chǎn)量分別位居第4、第3、第1位。YF3240百粒重居第7位,在高密度水平產(chǎn)量位居第2位。由此可見,百粒重較高的品種在適宜的密度條件下容易獲得高產(chǎn)。
通過以上比較分析,在滴灌水肥一體化模式下,推薦玉米種植密度為75 000株·hm-2,推薦玉米品種為立原296、魯單9088、隆平904、YF3240和登海1717。