玉米双行交错稀植种植方式的增产机理研究

为了探索通过改变种植方式减少玉米增密后对玉米植株产生的不利影响。以‘郑单958'为实验材料,本试验设置了等行距种植,宽窄行种植和双行交错稀植种植3种种植方式,设置3个处理：8.33万株/hm²,12.1万株/hm²和15.1万株/hm²,研究高产夏玉米合理的种植模式。本试验通过增加玉米种植密度,提高了根系干物质积累,增加了棒三叶总面积,提高玉米冠层顶部的日光截获率,将绝大部分的光截获并促使净光合速率(Pn)提前达到最大,在中午强光时进行午休,保护强光下的叶片光合系统免受破坏,进而显著地提高了玉米产量。双行交错种植(SHJC)比单行种植(DH)增产3402 kg/hm²,增产39.83%;比宽窄行种植(KZH)增产2774.7 kg/hm²,增产30.26%。双行交错种植在保证玉米群体数量的前提下,减少了单株的竞争,保障了个体发育潜力的发挥。双行交错种植方式显著改善了玉米群体的冠层光分布、提高了光合特性,提高了玉米产量;在本实验条件下,双行交错种植方式下15.1万株/hm²的玉米产量表现最佳。这为黄淮海地区玉米高产提供了科学合理的高产栽培模式。     

不同基因型夏玉米间作对产量及氮素吸收利用的影响

为探究不同氮效率夏玉米品种间作的氮肥增产效果,采用田间试验研究了不同施氮水平下,不同氮效率夏玉米品种间作种植模式对其产量、氮素积累量、地上部生物量、光合特性及氮肥利用效率的影响。结果表明,不施氮水平下,郑单958和浚单20间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加8.82%和6.34%,吐丝期净光合速率分别增加47.68%和30.89%;施氮240 kg/hm~2水平下,间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加7.19%和5.88%,吐丝期净光合速率分别增加27.31%和22.16%;施氮450 kg/hm~2水平下,间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加6.53%和5.31%,吐丝期净光合速率分别增加19.20%和7.43%。间作模式下,施氮240,450 kg/hm~2,玉米分别增产9.55%和11.22%,但2个氮水平间差异不显著。郑单958和浚单20间作提高了夏玉米氮素积累量,氮肥利用率提高3.10~3.47个百分点,氮肥农学效率提高1.08~2.64 kg/kg;施氮240 kg/hm~2水平下,郑单958和浚单20间作的氮肥利用率高于浚单20单作,氮肥农学效率最高。综合产量和氮肥利用效率,郑单958和浚单20间作施氮240 kg/hm~2效果较好。     

不同播种密度对肃研480、郑单958产量及穗部性状的影响

正种植密度是影响玉米产量的重要因素,适宜的种植密度是玉米高产的关键。我们选用肃研480和郑单958两个品种进行夏玉米不同种植密度的试验,试验结果显示随着种植密度的增加夏玉米产量增加,超过6万~8万株/hm~2产量开始下降,两个品种有所区别。1试验地点试验地点在河北省藁城市邱头镇堤上村东河北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站院内,试验地土壤为壤质褐土。     

群体密度对玉米茎秆性状、土壤水分的影响及其与产量、倒伏率的关系

为探明黄土高原雨养区不同春玉米品种茎秆性状、田间土壤水分对种植密度的响应及其与产量和倒伏率的关系,于2015,2016年选用不同茎秆抗倒性的2个品种(郑单958和晋单86)作为材料,设置了5.25万,6.00万,6.75万,7.50万,8.25万株/hm~2共5个种植密度的田间试验,分析了玉米茎秆农艺性状、抗倒力学特性、土壤水分的变化及其与产量和倒伏率的相关性。结果表明,随群体密度增加,郑单958株高和穗位高先升高后降低,但穗位高系数变化不大,晋单86株高、穗位高和穗位高系数逐渐增加;基部第3节间农艺性状和力学性状均先增加后降低,郑单958以种植密度7.50万株/hm~2达最大值,且节间直径处理间差异显著,而晋单86种植密度6.00万株/hm~2达最大值,且种植密度6.00万株/hm~2以上处理间差异显著;随群体密度增加,拔节-吐丝期0~200 cm土壤蓄水量均先上升后降低,且郑单958和晋单86分别以种植密度7.50万,6.00万株/hm~2达最大值,而灌浆-成熟期先降低后上升。相关性分析结果表明,拔节期、大喇叭期和吐丝期土壤蓄水量与节间直径、节间干质量和单位茎长干物质量呈显著正相关;单位茎长干物质量与茎秆硬皮穿刺强度和弯曲性能呈显著正相关;茎秆硬皮穿刺强度、弯曲性能、节间干质量和单位茎长干物质量与产量呈显著正相关,而与倒伏率呈显著负相关。产量和水分利用效率郑单958和晋单86分别以7.50万,6.00万株/hm~2最高,产量分别提高7.67%~25.74%,20.36%~29.63%,水分利用效率分别提高6.45%~17.71%,14.14%~20.38%,而种植密度达7.50万株/hm~2时出现倒伏,且郑单958较低。根据品种特性进行合理密植,协调茎秆生长、土壤水分应用,更有利于降低倒伏率,提高产量。     

不同种植模式对夏玉米收获效率及产量的影响

以黄淮海地区玉米对照品种郑单958为试材,于2010和2011年研究了不同种植模式对夏玉米收获效率及产量形成的影响,结果表明:{1)侧向施肥种植模式下,郑单958根系广度大,杭倒伏能力强,且产量高于正向施肥模式;(2)施肥方式对郑单958的机械收获效率影响不显著;(3)行距为60cm的种植模式下,郑单958的产量显著高于55cm和65cm的行距模式,且郑单958的机械收获效率在60cm模式下最高。     

群体密度对玉米茎秆农艺性状、力学特性和产量的影响

针对山西省雨养区春玉米倒伏引起的减产问题,选用玉米品种郑单958和晋单86为材料,设5.25万、6.00万、6.75万、7.50万和8.25万株/hm~2 5个密度处理,分析玉米茎秆抗倒力学和农艺性状的变化特点及其与产量和倒伏率的关系,明确影响玉米产量和倒伏率的主要茎秆节间因素。结果表明,随群体密度的增加,郑单958茎秆各节间长度和直径均先增加后降低,且在密度7.50万株/hm~2时最大;晋单86茎秆各节间长度显著增加,直径显著降低。随群体密度增加,茎秆各节间干重、单位茎长干重、硬皮穿刺强度、弯曲能力均先增加后降低,郑单958密度7.50万株/hm~2时最大,晋单86密度6.00万株/hm~2时最大,且晋单86在密度6.00万株/hm~2处理与其他处理间差异均显著。相关分析表明,硬皮穿刺强度和弯曲能力与节间长度呈显著或极显著负相关,与节间干重和单位茎长干重呈极显著正相关;产量与节间干重、单位茎长干重、硬皮穿刺强度和弯曲性能呈显著或极显著正相关;倒伏率与第3节间直径、节间干重、单位茎长干重、茎秆硬皮穿刺强度和弯曲能力呈显著或极显著负相关。郑单958和晋单86产量分别以密度7.50万、6.00万株/hm~2处理最高,分别较其他密度处理提高8%~26%、20%~30%。     

种植密度对玉米光合特性和产量的影响

采用大田试验,研究5个种植密度（6.00、6.75、7.50、8.25、9.00万株/hm ²）对玉米品种苏玉20、苏玉29和郑单958的光合特性和产量的影响,为品种的合理密植和高产栽培提供理论依据。结果表明,苏玉20、苏玉29和郑单958产量均随密度的增加呈先升后降趋势,株高、穗位和叶面积指数逐渐提高,而单株叶面积和净光合速率逐渐降低。3个品种均在7.50万株/hm ²条件下产量最高,分别为8 264kg/hm ²、8 792kg/hm ²和7 194kg/hm2,在此种植密度条件下植株维持较高的叶面积和光合速率是取得高产的重要原因。本试验中,苏玉20和苏玉29产量均高于郑单958,这可能与郑单958不适宜在江苏中南部地区夏播种植有关。     

玉米光合特性和冠层微环境对密度和行株距配置的响应

适宜密度及行株距配置可构建合理的玉米群体和冠层结构,提高光合效率,系统分析玉米光合特性及冠层微环境对密度和行株距配置的响应机制,为华北平原玉米光温高效生产提供科学依据。试验采用裂区设计,主区设密度6.75万株/hm ²（D1）和8.25万株/hm ²（D2）,副区为3种行株距配置:60cm等行距（H1）、宽窄行80cm+40cm（H2）、匀播（H3）38cm（行株距相同,D1）和34.5cm（行株距相同,D2）。结果表明:常规生产密度等行距（D1H1）种植和高密度宽窄行（D2H2）种植能形成合理的群体冠层结构,具有适宜的冠层温度、CO₂浓度和相对湿度,能促进植株对光能的吸收和利用,提高净光合速率,从而获得较高的产量。因此,在常规密度等行距种植基础上,进一步增加密度至8.25万株/hm ²时,宽窄行种植方式具有较高的产量潜力。     

高密度条件下行距配置对春玉米光合特性及产量的影响

为探明在9.0万株/hm2高密度种植条件下旱地春玉米最佳的株行距配置,采用随机区组设计,12个处理(DH1.等行距40.0 cm,DH2.等行距50.0 cm,DH3.等行距60.0 cm,DH4.等行距70.0 cm,DH5.等行距80.0 cm,DH6.等行距90.0 cm,KH1.宽窄行(53.3 cm+26.7 cm),KH2.宽窄行(66.7 cm+33.3 cm),KH3.宽窄行(80.0 cm+40.0 cm),KH4.宽窄行(93.3 cm+46.7 cm),KH5.宽窄行(106.7 cm+53.3 cm),KH6.宽窄行(120.0 cm+60.0 cm))。3次重复,研究了行距配置对郑单958在旱地春播情况下产量和群体光合特性的影响。结果表明,随着行距的缩小,穗位叶SPAD值、穗位叶净光合速率、叶面积指数(LAI)、PAR截获率、单株干物质积累量、籽粒产量均提高;其中,50.0 cm+50.0 cm和66.7 cm+33.3 cm配置2年平均籽粒产量较90.0 cm+90.0 cm和120.0 cm+60.0 cm配置的平均产量提高24.3%,除2013年DH6处理产量显著高于KH6处理外,其余等行距处理和宽窄行处理之间产量无显著性差异。高密度条件下山西省春玉米最佳行距配置为50.0 cm+50.0 cm和66.7 cm+33.3 cm。     

不同种植模式对夏玉米光能利用率和产量的影响

光能利用效率（ RUE）的提高是增加玉米产量非常重要的因素。夏玉米不同种植模式对产量和RUE均有一定的影响,为了探讨不同种植模式如何通过改善RUE进而提高玉米产量,试验研究了不同行距种植对玉米产量及光能利用率的影响。试验于2012年在中科院栾城试验站进行,选用该区域普遍使用的先玉335和郑单9582个品种,设20 cm＋100 cm,40 cm＋40 cm,60 cm＋60 cm,40 cm＋80 cm 4个行距水平,除了40 cm＋40 cm密度为6．2×104株/hm2,其他密度均为7．5×104株/hm2。结果表明：郑单958的叶面积系数在60 cm＋60 cm处理下比其他3个处理高5％～20％,先玉335高5％～17％;整个生育期内两品种60 cm＋60 cm行距处理RUE高于其他处理10％～30％;在整个生育期内先玉33560 cm＋60 cm行距处理总干物质量比其他3个种植模式高15％～22％,郑单958高17％～25％;两品种60 cm＋60 cm的行距处理玉米收获指数、干物质量的转移率也显著高于其他处理,从而利于提高产量。分析表明,太阳辐射和积温是影响夏玉米产量的主要气象因素,而夏玉米光能利用率明显受到积温的影响。     

密度与行距配置对向日葵冠层结构及光合特性的影响

以食葵中熟品种LD5009为材料,在石羊河中游绿洲设3个种植密度（D1：39 990株/hm²,D2：49 990株/hm²,D3：66 660株/hm²）和3个行距（R1：0.7m,R2：0.6m,R3：0.5m）,研究不同密度与行距配置对向日葵盛花期冠层结构、光合特性以及产量构成的调控作用。结果表明,D3R2处理下茎粗降低至2.50cm,株高和冠层下部叶向值分别增加至187cm和50.50。高密度能显著增大冠层中部叶面积指数（LAI）,而中等密度有助于平衡冠层中、下部光环境,保证冠层底部较高的LAI,D2R2处理下LAI可达5.20,其中冠层下部为1.97。叶绿素含量、净光合速率（P_n）和蒸腾速率（T_r）均随密度的增加而降低,且差异集中体现在冠层下部,D3R2处理冠层下部叶绿素含量、P_n和T_r分别降至1.09mg/g、-1.87μmol/(m²·s)和1.33mmol/(m²·s)。产量、盘粒数、千粒重与株高、冠层中、下部叶向值、冠层中、下部LAI呈负相关,与茎粗、冠层中及下部透光率、冠层下部叶绿素含量、P_n和T_r呈正相关。本试验条件下,种植密度为49 990株/hm²且0.6m行距配置可确保适宜的冠层结构与光合特性,为高产提供保障。     

不同种植模式对高粱晋糯3号产量和养分吸收的影响

为了明确高粱新品种晋糯3号的最佳种植模式,研究了不同行距及密度对晋糯3号产量和养分吸收的影响。试验共设3个行距：30、50和60cm,每个行距处理设4个密度：4.5万、7.5万、10.5万和13.5万株/hm ²。结果表明,行距50cm时,晋糯3号单株叶面积、叶面积指数（LAI）、单穗粒数及产量最高,其次为行距60cm,行距30cm处理最低;相同行距时,密度为13.5万株/hm ²时产量较高,但与密度10.5万株/hm ²的产量没有显著差异。密度为4.5万株/hm ²时晋糯3号单穗粒数是密度为10.5万和13.5万株/hm ²时的1.8~2.0倍,产量为同一行距最高产量的72%~88%,这表明晋糯3号具有较强的群体调节能力。行距50cm结合密度4.5万株/hm ²促进了开花后植物对氮的吸收,开花后植株较强的氮素吸收能力是低密度产量提高的主要因素之一。行距50和60cm密度为10.5万和13.5万株/hm ²时产量较高且没有显著差异,但行距50cm有利于氮磷钾养分的吸收,为此晋糯3号的最佳种植模式为行距50cm结合密度10.5万~13.5万株/hm ²。     

条带耕作错位种植对灌区春玉米产量形成与冠根特征的影响

2017年和2018年在内蒙古通辽市科尔沁区农业高新科技示范园区,以农华101为供试材料,采用条带耕作错位种植(苗带耕作, 15 cm+45 cm小双行错位播种, TGCW)和等行常规种植(旋耕, 60 cm等行距, CK)两种模式, 6.75万株hm~(–2)、8.25万株hm~(–2)、9.75万株hm~(–2) 3个种植密度,研究条带耕作错位种植模式对西辽河平原灌区春玉米冠根协调特征及产量形成的调控效应。结果表明,相比于等行距常规种植,条带耕作错位种植的产量显著提高,其中8.25万株hm~(–2)增幅最明显, 2017年和2018年分别提高13.1%和13.8%,该模式吐丝后干物质积累量及积累率具有明显优势,较强的物质积累明显延缓了生育后期叶片衰老,同时穗位上和穗位层透光率显著提高,生育后期叶面积指数、净光合速率和群体光合势均显著高于CK。该模式生育后期各土层植株根干重显著高于CK,高密度下更为明显,且20～60 cm根系占比高,吐丝期单位根重获得的籽粒产量和成熟期根冠比均具有明显优势。该模式的这些优点是促成西辽河平原灌区春玉米增产的主要原因之一。     

施氮量和种植密度对芝麻光合速率、产量和氮肥利用率的影响

为探明施氮量和种植密度对芝麻光合速率、产量及氮肥利用效率的影响,以白芝麻品种郑太芝1号为材料,设置纯氮0、60、100和140kg/hm² 4个施氮水平以及11.25、18.75和26.25万株/hm² 3个种植密度水平,对芝麻光合速率、产量及氮肥利用率进行分析。结果表明,同一施氮量条件下,随着种植密度的增加,叶片净光合速率、叶绿素相对含量、氮肥收获指数、单株蒴数及千粒重逐渐降低,而植株秸秆氮和总氮量逐渐提高;氮肥吸收利用率和氮肥农学利用率以18.75万株/hm²处理最高。100kg/hm²施氮量处理产量最高,2年中分别较不施氮肥处理增产19.70%和16.91%。同一密度下,叶片净光合速率、单株蒴数、单蒴粒数和千粒重随着施氮量的增加而升高,不同密度处理以18.75万株/hm²处理产量最高,2年较11.25万株/hm²处理分别增产15.30%和16.69%。不同处理组合中施氮量100kg/hm²、密度18.75万株/hm²处理的产量最高,且氮肥吸收利用率为50%以上,氮肥农学利用率为4.27kg/kg以上,是白芝麻高产高效的最优组合。     

不同种植密度对3个复播食葵品种植株形态及产量的影响

在新疆南部地区开展麦收后复播食用型向日葵试验,采用二因素随机区组设计,以3个食葵品种（SH363、JK601和XF3939）为材料,分析5个种植密度对不同食葵品种植株形态特征及产量性状的影响。结果表明,品种和密度均对产量、茎粗、花盘直径、单盘粒重和千粒重的影响显著;产量随种植密度的增大呈先增大后减小的趋势,在3.00万株/hm²种植密度下的产量均达到最高;株高和籽仁率均随种植密度的增大有所增高;粒宽、单盘粒重和千粒重均随种植密度的增大而减小,在低种植密度下（2.50万株/hm²）最大。综合来看,SH363由于植株较高,后期容易出现倒伏,因此不宜在漫灌地块上复播种植;JK601和XF3939均可作为南疆地区冬麦收获后复播的食葵品种,JK601和XF3939的适宜种植密度范围分别是2.75万~3.25万株/hm²和3.00万~3.25万株/hm²。     

密度和株行距配置对川中丘区夏玉米群体光分布及雌雄穗分化的影响

为了便于全程机械化生产,四川中部部分地区玉米生产已逐渐由套作春播转变为净作夏播。为了明确本区域净作夏玉米高产、宜机的群体结构,采用两因素裂区试验设计,研究了种植密度和株行距配置对夏玉米群体光分布及雌雄穗分化和产量的影响。结果表明,随种植密度增加,玉米有效穗数增加,但因空秆和倒伏增加导致有效穗数增幅逐渐减少甚至最终降低;密度增加使玉米叶片茎叶夹角和开张角降低,叶向值增加,群体透光率明显降低,消光系数增大,雌雄穗小穗分化期和小花分化期幼穗长度和中部直径、吐丝期雄穗主轴长度和成对小穗数以及雌穗总小花数、吐丝小花数、受精小花数和单株果穗受精率均降低,而退化小花数、败育花数和花败育率均增加,最终导致玉米秃尖变长,穗粒数和百粒重显著降低。产量随种植密度增加而先增后降,以67,500株hm~(-2)最高, 2年平均较45,000株hm~(-2)和90,000株hm~(-2)密度分别显著增加17.00%和14.03%。此外, 2年在45,000株hm~(-2)和67,500株hm~(-2)密度下,等行距均优于相应宽窄行, 60 cm等行距处理下玉米株型紧凑,能改善群体受光条件,提高玉米单株果穗受精率,降低小花败育率,籽粒产量较高;在2018年90,000株hm~(-2)密度下,(110+50) cm宽窄行处理更能改善田间通风透光条件,促进雌雄穗分化,提高玉米籽粒产量。因此,川中丘区夏玉米高产栽培应适当缩行增密,宜采用67,500株hm~(-2)密度搭配60 cm等行距种植。     

不同行距配置方式对夏玉米冠层结构和群体抗性的影响

为探究行距配置方式对冠层微气象因子及群体抗逆性的影响,明确夏玉米适宜的行距配置方式,在方城和辉县设置大田试验,以3个不同株高类型的玉米杂交种为材料(中秆品种郑单958、高秆品种先玉335和矮秆品种512-4),设置2个种植密度(60 000株 hm^-2和75 000株 hm^-2),研究了5种行距配置方式(50 cm、60 cm、70 cm、80 cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行)下冠层结构和群体抗逆性的变化。结果表明,不同株高类型杂交种在相同密度下,随行距扩大,株型变得松散,穗部叶片叶向值减小,并偏离种植行,向种植行垂直方向发展,冠层温湿度降低,群体抗逆性增强,但冠层光照截获率降低,产量也随之减少。对比发现,不同品种和密度下,60 cm等行距能够较好地协调冠层微气象因子与玉米产量的关系,叶片分布适宜,冠层温湿度和光能分布合理,显著提高了中下部的光能截获率,病虫害和倒伏的发生率较低,获得最高产量的频率最高,且适宜机械化田间作业,建议作为适宜黄淮海地区推广的种植方式。     

不同行距配比对玉米光合生理指标及茎秆特性的影响

以‘大丰30’为试验材料,在同一密度下（75000株/hm²）设置5种不同行距配比,研究不同行距配比对玉米光合生理指标及茎秆力学特性的影响。结果表明：行距配比为40 cm×80 cm时,棒三叶的叶绿素含量(SPAD)在灌浆期达到峰值;行距配比为30 cm×90 cm时,棒三叶净光合速率在灌浆期最高。大口期开始,行距配比为40 cm×80 cm时,叶面积指数(LAI)最高。单株干物质积累量以40 cm×80 cm最高。各行距配比的茎秆硬皮穿刺强度与茎秆弯曲性能随着节位的下降均呈逐渐增强的趋势,从大到小为 40 cm×80 cm>50 cm×70 cm>30 cm×90 cm>60 cm×60 cm>20 cm×100 cm。穗长、穗粗、千粒重和穗粒数各处理间均有不同变化,行距配比为40 cm×80 cm时产量最高,比等行距60 cm×60 cm增产7.96%。由此可见,行距配比为40 cm×80 cm,有利于大穗型品种‘大丰30’的光合性能和茎秆强度的提高,从而达到抗倒伏增产的目的。