擴行縮株種植對春玉米吐絲期光合特性及產量的影響

韓鎂琪，張玉芹，楊恒山，邰繼承，李赫

（1.內蒙古民族大學 農學院，內蒙古 通遼028043；2.內蒙古飼用作物工程技術研究中心，內蒙古 通遼028043）

玉米作為我國第一大糧食作物，在經濟發展和糧食安全中占據了重要地位［1-2］.內蒙古自治區是我國玉米的主產省區之一，西遼河平原地處于世界玉米生產“黃金帶”，是內蒙古自治區的玉米主產區，是我國為數不多的井灌區.玉米作為優勢作物，種植面積大，單產水平高，是內蒙古自治區最重要的糧食生產基地［3］.

玉米是C4植物，是喜光的高產作物，玉米光合生產及物質轉運分配特點與玉米群體的冠層結構關系密切，增加種植密度和合理的群體冠層結構是進一步增加玉米產量的主要途徑［4-6］，但也可能因通風透光條件差、影響群體光合生產而導致倒伏與早衰現象.吐絲期是玉米生長發育的關鍵時期，此時期影響玉米植株生長、葉綠素含量、光合作用的變化［7-9］，還會影響玉米籽粒產量形成［10］.通過改善種植方式來實現玉米單位面積產量的擴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象，玉米的寬行輕簡種植模式主要是以擴行縮株種植模式為核心內容，提高整個群體的光能利用率和光能轉化率，有利于產量的形成.本試驗以當地傳統種植模式（60 cm等行距）為對照，選用農華101和偉科702為試驗材料，研究擴行距、縮株距種植模式對春玉米吐絲期光合特性及產量的影響，為進一步探究西遼河平原灌區春玉米高效生產提供理論基礎.

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2015—2016年在內蒙古民族大學試驗農場進行，播前耕層土壤有機質、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.試驗以常規種植為對照（CK：行距60 cm），擴行縮株種植模式（KS：行距100 cm）為處理，種植密度均為7.5×104株·hm-2，小區面積30 m2，3次重復.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.在生育期內共澆水4次，鏟、耥各3次.

1.2 測定項目與方法

1.2.1 葉面積指數

于吐絲期測定，各小區取代表性植株3株，按照下列公式計算.

單葉葉面積=長×寬×系數（未展開葉片系數為0.5，展開葉片系數為0.75）

1.2.2 冠層透光率

于吐絲期用SunScan分別測定冠層上部（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），每測定點樣方5 m2，按下式求得各層透光率.

1.2.3 凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率

吐絲期10：00—12：00，用Li-6400型光合系統測定穗位葉，每小區測定5株.

1.2.4 冠層光合能力

測其Pn（凈光合速率）和LA（I葉面積指數），根據以下公式計算冠層光合能力.

冠層透光能力=Pn×LAI

1.2.5 產量及其構成因素

各小區測產面積24 m2，按平均穗重選取10穗進行人工脫粒，測出籽率和含水率，折算為14%含水量的產量.再分別取10穗風干后考種，以測定穗粒數和千粒重.

1.3 數據處理與統計分析

采用Microsoft Excel和SPSS19.0軟件進行數據處理、圖表和數據統計分析.

2 結果與分析

2.1 擴行縮株種植模式下春玉米葉面積指數

在吐絲期不同層位的葉面積指數均表現為棒三葉下＞棒三葉＞棒三葉上.2個品種的葉面積指數棒三葉上除2015年農華101外，均表現為KS＞CK；棒三葉均表現為KS＞CK，2015年，KS較對照高4.22%（農華101）、7.02%（偉科702），2016年較對照高1.92%（農華101）、2.68%（偉科702）；棒三葉下表現為KS＜CK；整株農華101表現為KS＜CK、偉科702表現為KS＞CK.葉面積指數方面，棒三葉上除2015年偉科702＞農華101外，其余均表現為農華101＞偉科702，棒三葉、棒三葉下除2016年棒三葉農華101＞偉科702外，其余均表現為農華101＜偉科702（表1），說明農華101各個層位的葉面積指數分布均勻，而偉科702的葉面積指數分布不均勻，會影響葉片的光合作用.

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

2.2 擴行縮株種植模式下春玉米冠層光合能力

2個品種的不同處理下春玉米冠層光合能力除2015年農華101穗位上外，均表現為KS＞CK；在2015年2個品種穗位上與農華101穗位下未達顯著水平，而2個品種穗位層與偉科702穗位下均達顯著水平；在2016年農華101穗位上、穗位層和穗位下未達到顯著水平，而偉科702穗位上、穗位層與穗位下均達顯著水平；2個品種在吐絲期穗位上和穗位除2015年穗位（KS）外，其他均表現為農華101＞偉科702（表2），說明農華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為穗位上＞穗位層＞穗位下.2個時期各層位不同處理透光率均表現為KS＞CK，2年間穗位上和穗位層均達顯著水平，穗位下未達顯著水平；2015年，穗位上和穗位層KS較CK分別高11.59%、26.30%（農華101）、11.44%、26.90%（偉科702），2016年較CK高11.64%、25.80%（農華101）、9.78%、26.17%（偉科702）；2年間在擴行縮株種植模式下各層位透光率均表現為農華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 擴行縮株種植模式下春玉米不同部位的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率

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穗位層和農華101穗位下與2016年穗位層和穗位下差異達顯著水平外，其他部位差異不顯著；氣孔導度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顯著差異，穗位下達顯著水平；蒸騰速率除2015年農華101穗位及2016年偉科702穗位上差異不顯著外，其余葉位差異達顯著水平；擴行縮株種植模式下除2016年2個品種的凈光合速率表現為偉科702＞農華101外，其他表現為農華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 產量及其構成

擴行縮株的種植模式下2個品種間有效穗數差異均不顯著；穗粒數2015年KS顯著高于CK，2016年農華101差異顯著，偉科702差異不顯著；千粒重2015年農華101的KS顯著高于CK，其他均差異不顯著；2個品種的產量有顯著性提高，且均表現為KS農華101＞KS偉科702（表5）.

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

3 討論與結論

葉片光合作用是增加作物產量的基礎，葉片光合作用有利于促進干物質的積累從而提高產量，合理的種植模式有助于提高作物對自然資源的利用效率，通過調整植物的種植模式來發揮玉米的高產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供應［15-16］.本研究中，KS種植模式行距由傳統60 cm擴增為100 cm，邊行優勢明顯，且通風透光較好，有利于葉片光合作用，進而提高光能利用率［17］.馬國勝等［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優勢，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，可提高干物質積累量和葉面積指數，具有增產效應.本研究中，在吐絲期KS種植模式下2個玉米品種的葉面積指數、冠層透光率、冠層光合能力大多表現為KS>CK.從不同品種對種植模式的反應來看，葉面積指數棒三葉上除2015年偉科702＞農華101外，其他均為農華101＞偉科702，棒三葉、棒三葉下除2016年棒三葉農華101＞偉科702外，其他均為農華101＜偉科702；冠層透光率為KS模式下農華101＞偉科702，這與品種特性有關；2個品種2年產量均為KS＞CK，除2016年農華101穗粒數外，穗粒數和千粒重均有所增加，KS種植的群體結構與個體功能的協同增益更有利于產量潛力的發揮.