种植密度对旱地不同株型春玉米品种光合特性与产量的影响

【目的】研究种植密度对渭北旱塬不同株型春玉米品种光合特性与产量差异的影响,旨在揭示旱地不同株型玉米品种对种植密度的响应规律,确定与降水资源相适应的适宜种植密度。【方法】于2015—2016年以豫玉22、郑单958和先玉335为供试品种,设置D1(5.25万株/hm~2)、D2(6.75万株/hm~2)、D3(8.25万株/hm~2)和D4(9.75万株/hm~2)4个种植密度处理,研究玉米各生育时期光合特性、叶面积指数(LAI)、干物质量和产量相关性状的变化规律。【结果】(1)随着种植密度增加,光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)均降低,而LAI增加,密度每增加1万株/hm~2,Pn降低1.32μmol CO2·m-2·s-1,Tr降低0.297 mmol·m-2·s-1,LAI增加0.181。(2)有效穗数随种植密度增加而显著增加,但穗粒数和千粒重显著降低(P0.05),密度每增加1万株/hm~2,穗粒数平均减少45粒,千粒重平均减小12 g。3个品种籽粒产量均以D2密度最高,2015年豫玉22、郑单958、先玉335产量分别为10.52、9.59、9.14 t·hm-2,2016年分别为11.37、9.73、9.77 t·hm-2。密度从5.25万株/hm~2增加到6.75万株/hm~2,两年内平均籽粒产量分别提高了21.9%、19.5%和7.5%;密度从6.75万株/hm~2增加加到9.75万株/hm~2,籽粒产量分别降低了19.8%、15.4%和7.7%。(3)春玉米基部茎粗、穗长随种植密度增加而逐渐减小。密度每增加1万株/hm~2,穗长平均降低0.86 cm,基部茎粗平均减小0.09 cm,豫玉22和郑单958倒伏率随之增高,但先玉335各密度下均未出现倒伏。(4)收获指数在两年间差异较大,平均表现为2015年高于2016年,品种间表现为先玉335郑单958豫玉22。水分利用效率和光能利用率均随着种植密度增加而先增大后降低。【结论】渭北旱塬旱地豫玉22、郑单958和先玉335最适种植密度分别为7.25、7.40、7.32万株/hm~2,其中豫玉22稳产性和丰产性较高,不同类型玉米品种最适种植密度范围为7.26—7.40万株/hm~2,稀植型品种宜采用较低密度,密植型品种宜采用较高密度。     

不同降水年型下旱地玉米产量性状对种植密度和品种的响应

旱地玉米生产受降水分布影响，产量在不同降水年型之间波动较大。为探究种植密度和品种对不同降水年型旱地玉米产量性状的影响，设置4个密度（52 500、67 500、82 500和97 500株/hm2）处理，以豫玉22、郑单958和先玉335为供试品种，于2013-2018年连续定位测定收获期产量性状。结果表明，旱地玉米穗长和穗粗随种植密度增加而下降，秃尖长则呈上升趋势。不同降水年型，穗长、穗粗差异显著（P<0.05），总体表现为丰水年≥平水年>干旱年，秃尖长则呈相反变化趋势。降水年型显著影响旱地玉米产量，平水年和丰水年显著高于干旱年（P<0.05），且平水年和丰水年产量稳定性更高。种植密度显著影响玉米产量性状，单位面积穗数与种植密度呈显著正相关关系（P<0.05），而穗粒数和千粒质量与密度呈显著负相关（P<0.05）。种植密度和品种类型对产量的影响达到显著水平（P<0.05），但不同品种产量对密度的响应不同，豫玉22适宜种植密度为52 500～67 500株/hm2，郑单958和先玉335适宜密度范围为67 500～82 500 株/hm2，且郑单958和先玉335产量稳定性更高。相关性分析表明，在干旱年，无论在任何密度条件下，单位面积穗数和穗粒数是影响产量的最主要因素；在平水年和丰水年，低密度（52 500株/hm2）条件下单位面积穗数是影响产量的主要因素，而在高密度（97 500株/hm2）条件下，百粒质量是影响产量的主要因素。综上所述，从产量效益的角度考虑，较高种植密度（67 500～82 500株/hm2）结合耐密品种（郑单958和先玉335）是适宜于旱地玉米的最佳种植模式。该研究结果可为旱地有限降水的高效利用和玉米高产稳产提供理论依据。     

耕作与施肥对旱地玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响

为探究保护性耕作与施肥对渭北旱地春玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响,达到高效生产的目的。于2013—2015年在渭北旱塬实施了春玉米耕作与施肥田间试验,共设置6种耕作与施肥处理:翻耕+低肥(A1)、免耕+高肥(A2)、深松+平衡施肥(A3)、翻耕+无肥(B1)、免耕+无肥(B2)和深松+无肥(B3),测定了春玉米休闲期与生育时期0~200 cm土层土壤蓄水量和收获时籽粒产量。结果表明:1)保护性耕作能显著提高旱地玉米田土壤蓄水保墒能力。与传统翻耕处理B1相比,休闲期,B2和B3播前土壤蓄水量分别提高23.39 mm和27.73 mm(P0.05);耕作处理区,B2和B3全生育期土壤蓄水量平均提高13.41 mm和15.70 mm;耕作施肥处理区,A2、A3土壤蓄水量较A1分别提高13.15 mm、19.54 mm。2)平衡施肥能有效提高玉米全生育期平均土壤蓄水量,与不施肥处理相比,全生育期土壤蓄水量平均提高6.79 mm(P0.05)。3)保护性耕作与施肥能提高玉米籽粒产量与水分利用效率。耕作无肥处理区,与B1比较,B3处理产量提高212~576 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.83~2.21 kg×hm~(-2)×mm~(-1);耕作施肥处理区,A3产量与水分利用效率提高最为显著,产量较A1提高659~1 495 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.65~3.82 kg×hm~(-2)×mm~(-1)(P0.05)。3种施肥方式下以氮、磷、钾平衡施肥产量与水分利用效率提高幅度最大。4)对耗水量与产量进行相关性分析发现,抽雄—灌浆生育阶段土壤耗水量与产量呈显著正相关,保护性耕作提高玉米生长初期土壤蓄水保墒能力,提高春玉米抽雄—灌浆期土壤水分,增加作物生长关键时期对水分的利用效率,利于玉米籽粒产量的提高。因此在渭北旱地春玉米田,深松与平衡施肥组合能提高春玉米产量与水分利用效率,是该地区玉米高效生产较为适宜的种植模式。