王會軍，薛國峰，張運(yùn)鋒，張倩，陸秀春，歐陽軍，樊應(yīng)虎*

(1.楚雄州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，云南 楚雄 675000；2.楚雄市呂合鎮(zhèn)農(nóng)科站，云南 楚雄 675299)

玉米是云南種植規(guī)模最大，總產(chǎn)量位居第二的作物。玉米產(chǎn)區(qū)主要集中在曲靖、昭通、文山、楚雄、紅河、保山等地州市，平均產(chǎn)量4 640 kg·hm-2左右[1-2]。楚雄州地處滇中高原腹地，玉米種植面積多集中在山區(qū)和半山區(qū)，平均產(chǎn)量6 000 kg·hm-2左右[3]。玉米產(chǎn)量受種植密度、積累分配以及轉(zhuǎn)移等多個(gè)機(jī)制的影響[4-6]，因此，分析種植密度與分配規(guī)律，對研究提升產(chǎn)量的原理有很大的價(jià)值。有研究指出，玉米合理密植，能夠解決單位面積穗粒數(shù)、有效穗數(shù)、百粒重之間的矛盾，從而提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，所以確定玉米品種適宜的種植密度對于挖掘產(chǎn)量潛力很重要[7]。干物質(zhì)積累規(guī)模和產(chǎn)量之間有緊密關(guān)聯(lián)性，即物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量之間表現(xiàn)為正相關(guān)[8-10]。因此，提升干物質(zhì)的產(chǎn)出能力是提升玉米籽粒產(chǎn)量的有效途徑，合理的種植密度和水肥管理也可促進(jìn)玉米籽粒產(chǎn)量的增加[11-14]。但是籽粒產(chǎn)量并非伴隨干物質(zhì)的產(chǎn)出能力而不斷提升[6]。物質(zhì)積累和分配以及兩者的關(guān)系對于增加籽粒產(chǎn)量有著重要的作用，所以通過研究玉米干物質(zhì)的積累及分配規(guī)律，可以使干物質(zhì)能夠更加高效地轉(zhuǎn)移至籽粒之中，進(jìn)而提高玉米籽粒產(chǎn)量。本研究選用3個(gè)具有高產(chǎn)潛力的玉米雜交種，依靠測定各個(gè)生育階段的干物質(zhì)積累量，結(jié)合各器官積累的運(yùn)輸率和對籽粒貢獻(xiàn)率等構(gòu)成的量化關(guān)系，進(jìn)而分析積累分配和轉(zhuǎn)移規(guī)律，深刻闡述其積累分配對于產(chǎn)量影響的內(nèi)在原理，為達(dá)成玉米高產(chǎn)目的提供配套的理論支持，并結(jié)合產(chǎn)量性能參數(shù)的變化對各品種進(jìn)行耐密性分析，從而獲得玉米高產(chǎn)的合理密度。探究不同品種及不同種植密度條件下，單株和群體干物質(zhì)積累變化趨勢及物質(zhì)的積累分配與轉(zhuǎn)移規(guī)律、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量相關(guān)性狀的響應(yīng)規(guī)律，旨在為滇中山區(qū)和半山區(qū)選擇適宜的玉米品種、合理的種植密度等產(chǎn)量增加的重要因素，為西南地區(qū)春玉米高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

本試驗(yàn)于2017—2018年在云南省楚雄彝族自治州楚雄市蒼嶺鎮(zhèn)楚雄州農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。該基地位于101°39′E，25°3′N，海拔1 780 m，試驗(yàn)地土地平整，田塊方正，排灌水方便，為紫色水稻壤土。土壤理化性狀為：有機(jī)質(zhì)和全氮分別為34.2、2.79 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為229.0、8.6、277.0 mg·kg-1。2017、2018年全年降雨量分別為843.5、794.90 mm，年平均氣溫分別為16.50、16.77 ℃，全年日照分別為2 198.00和2 189.41 h。

1.2 供試材料

供試材料為云瑞505(YR505)、鄭單958(ZD958)、先玉335(XY335)，分別由云南田瑞種業(yè)、河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、鐵嶺先鋒公司選育。

1.3 處理設(shè)計(jì)

每個(gè)參試品種均設(shè)5個(gè)密度處理，D1～D5分別是45 000、60 000、75 000、90 000和105 000株·hm-2，共15個(gè)區(qū)，大區(qū)種植，面積96 m2，行長10 m、行寬0.6 m，每個(gè)區(qū)種植16行。采用人工開淺溝定距定點(diǎn)雙粒點(diǎn)播，出苗后按密度要求定苗，等行距單株留苗，田間的管理按云南省玉米區(qū)域試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)管理。施肥量參照區(qū)域試驗(yàn)，追肥兩次，按750 kg·hm-2尿素(化肥量不是純氮)，苗肥40%、穗肥60%分別在苗期和大喇叭口期穴施，底肥用玉米專用復(fù)混肥300 kg·hm-2(N 10%，P2O510%，K2O 10%)，播種前開溝撒施。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

在拔節(jié)、吐絲以及收獲階段，測試獲得具體的干物質(zhì)，各個(gè)區(qū)取用三大點(diǎn)，不同的點(diǎn)取樣5株。拔節(jié)期不細(xì)分，吐絲期細(xì)分莖稈、雄穗、雌穗、葉片、葉鞘，收獲期進(jìn)一步細(xì)分莖稈、葉片、葉鞘、雄穗、苞葉、雌穗、穗軸和籽粒。設(shè)定為105 ℃進(jìn)行殺青30 min的操作，此后再度于85 ℃溫度中烘干處理到恒重，后續(xù)稱量其具體的質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分別用SPSS 19.0和Origin 9.0進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米單株干物質(zhì)積累動態(tài)

由圖1可以看出，各密度處理下，同密度下，隨著生育期的推進(jìn)，各品種單株干物質(zhì)積累量隨生育期的推進(jìn)均呈上升趨勢。隨著種植密度的提升，各生育期的單株干物質(zhì)積累有降低的趨勢，且曲線變化趨勢大體一致。也可以看出，吐絲期干物質(zhì)積累速度較快，吐絲后干物質(zhì)積累速度放緩，積累量逐漸減少，這可能是由于種植密度的加大，使得株間的競爭較大，單株獲取的養(yǎng)分和光照減少，從而導(dǎo)致單株積累和密度梯度之間表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。

圖1 各處理對玉米單株干物質(zhì)積累動態(tài)

2.2 玉米群體干物質(zhì)積累動態(tài)

由圖2得出，在生育階段中，各品種及多種處理的群體干物質(zhì)積累均有隨著生育期推進(jìn)而呈上升趨勢。在45 000～105 000株·hm-2，干物質(zhì)積累規(guī)模會伴隨密度的提升而不斷增加，但是積累速度有所下降，究其原因，可能是由于密度的提升，使得單株和群體干物質(zhì)積累達(dá)到相對平衡的狀態(tài)。

圖2 各處理對玉米群體干物質(zhì)積累動態(tài)

2.3 不同部位的積累量輸出率和對產(chǎn)量貢獻(xiàn)

在生長后期，葉片、莖稈、葉鞘、雄穗等部位蘊(yùn)藏的營養(yǎng)會進(jìn)入到籽粒。由表2信息能夠看到，在輸出率方面，以雄穗位列最高，但就產(chǎn)量貢獻(xiàn)率而言，以莖稈數(shù)據(jù)為最大數(shù)值，雄穗則是最小的數(shù)值。單株產(chǎn)量隨著種植密度增加而降低。雌穗吐絲后，3個(gè)品種的積率、積累量、轉(zhuǎn)移率、貢獻(xiàn)率較吐絲前顯著提升；但隨著種植密度的增大，花后積累量、單株產(chǎn)量呈下降趨勢。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)也可發(fā)現(xiàn)，花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)移，對于籽粒增產(chǎn)所做出的貢獻(xiàn)極大。

表2 玉米不同部位的積累量輸出率和對產(chǎn)量貢獻(xiàn)率

2.4 種植密度對產(chǎn)量相關(guān)性狀的響應(yīng)

由表1～2可以看出，3個(gè)品種的種植密度對于玉米產(chǎn)量的影響較明顯。在密度為75 000株·hm-2時(shí)，云瑞505的產(chǎn)量最高；在種植密度達(dá)到60 000株·hm-2時(shí)，云瑞505的產(chǎn)量達(dá)到最高；云瑞505隨著種植密度的增加，產(chǎn)量一直處于增加的狀態(tài)。

表1 不同種植密度對不同玉米品種產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響

基于產(chǎn)量性狀的視角分析，穗長、穗粗、穗粒數(shù)、行粒數(shù)等多項(xiàng)指標(biāo)會隨密度提升而降低，禿尖長短會隨密度提升有所提升。隨著密度的增加，鄭單958的干物質(zhì)重呈先增加后減少的趨勢，而先玉335和云瑞505則呈增加趨勢。結(jié)果表明，隨著玉米種植密度的增加，對禿尖的長短有顯著影響，合理密植可以改善玉米的相關(guān)性狀，同時(shí)增加玉米產(chǎn)量。

2.5 種植密度對群體葉面積指數(shù)的影響

圖3可知，鄭單958、先玉335、云瑞505葉面積指數(shù)隨密度的增加而增加，在吐絲期達(dá)到最大，之后開始隨密度的增加而下降。高密度在吐絲期的葉面積指數(shù)較大，但由于密度增加，株間競爭大，導(dǎo)致后期下降速度較快，影響群體干物質(zhì)積累。

圖3 種植密度對玉米葉面積指數(shù)的影響

3 討論

種植密度是關(guān)鍵的栽培措施，玉米的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量，受種植密度的影響很大，是影響玉米生理性狀的核心因素，很多因子均可依靠調(diào)整種植密度的方式進(jìn)行調(diào)整[15]。諸多試驗(yàn)表明，適宜的種植密度能有效的提升光、溫、養(yǎng)分等利用率，這也是提升產(chǎn)量的關(guān)鍵措施[16-17]。相關(guān)分析提出，伴隨種植密度的增加，玉米產(chǎn)量也隨之增加，但是超出一定的密度條件后，產(chǎn)量會下降[18]。本研究表明，伴隨種植密度的提升，鄭單958與先玉335的產(chǎn)量也會有先增長隨后降低的趨勢；云瑞505伴隨種植密度的提升有所提升。通徑分析顯示，云瑞505的產(chǎn)量提升主要依賴于種植密度(R2=0.946 2)，且在105 000株·hm-2的種植密度下獲得最高產(chǎn)量[19]。所以，選定適合滇中楚雄區(qū)域的耐密品種，適度提升種植密度，產(chǎn)量大幅度提升。

葉面積是綠色植物獲取光能的關(guān)鍵載體，適宜的葉面積指數(shù)(LAI)即判斷光合能力的關(guān)鍵指標(biāo)[20]。合理的葉面積指數(shù)有助于光熱資源獲得高效利用，也有助于規(guī)避植株間的相互遮蔽，建立透風(fēng)、透光環(huán)境較為理想的群體環(huán)境，有利于光合產(chǎn)物的積累[21-22]。本研究結(jié)果表明，鄭單958、先玉335、云瑞505葉面積指數(shù)隨密度的增加而增加，且吐絲期達(dá)到最大，之后隨密度的增加而下降。高密度在吐絲期的葉面積指數(shù)較大，但由于密度增加，株間競爭大，導(dǎo)致后期下降速度較快，影響群體干物質(zhì)積累。

本試驗(yàn)表明，提高種植密度，各品種的產(chǎn)量均有增加趨勢，單株積累量伴隨種植密度提升有所降低，群體積累會伴隨密度提升有所提升。因此，在適宜的種植條件下，進(jìn)一步增加種植密度，有利于干物質(zhì)積累，進(jìn)而獲得高產(chǎn)。此外，從試驗(yàn)中也可以看出，以目前生產(chǎn)條件下的種植密度，再增加已不能顯著提高干物質(zhì)積累量，為進(jìn)一步提高產(chǎn)量，可通過肥水調(diào)控。干物質(zhì)積累和產(chǎn)量之間有非常緊密的聯(lián)系，因此，在干物質(zhì)量提升的同時(shí)，相應(yīng)地籽粒產(chǎn)量會提升。研究表明，在某一密度變化區(qū)間內(nèi)，籽粒積累量受單株干物質(zhì)積累影響并有著相同的變化趨勢，這與先前的分析結(jié)果相同[23]。干物質(zhì)在不同器官中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移和分配是決定產(chǎn)量的核心要素，籽粒干物質(zhì)主要來源是花后物質(zhì)產(chǎn)生的積累以及轉(zhuǎn)運(yùn)[24]。伴隨密度的增加，莖鞘干物質(zhì)對于籽粒的轉(zhuǎn)移以及貢獻(xiàn)率有所提升，葉片則表現(xiàn)為下降趨勢[23]。本研究表明，花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對籽粒增產(chǎn)效果較明顯，是籽粒增產(chǎn)的影響因素之一。這與前人的研究結(jié)果是一致的[24-26]。

4 小結(jié)

在試驗(yàn)條件下，云瑞505的單株生產(chǎn)能力、抗逆性和耐密性均較鄭單958和先玉335表現(xiàn)突出。因此，通過選擇適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件的玉米品種，適當(dāng)提高種植密度，能夠有效提升玉米的產(chǎn)量水平，是當(dāng)前推廣玉米生產(chǎn)技術(shù)最行之有效的措施。