引用本文
段震宇, 王婷, 桑志勤, 王友德, 陈树宾, 郭斌, 李玉梅, 张小伟. 不同栽培模式下青贮玉米的农艺性状. 草业科学, 2018,35(4): 891-899
Duan Zhen-yu, Wang Ting, Sang Zhi-qin, Wang You-de, Chen Shu-bing, Guo Bin, Li Yu-mei, Zhang Xiao-wei. Effect of different planting patterns on agronomic traits of silage maize. Pratacultural Science, 2018,35(4): 891-899.  
Doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0335
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《草业科学》编辑部
不同栽培模式下青贮玉米的农艺性状
段震宇1,2, 王婷1,2, 桑志勤1,2, 王友德1,2, 陈树宾1,2, 郭斌1,2, 李玉梅1,2, 张小伟3
1.新疆农垦科学院作物研究所,新疆 石河子 832000
2.谷物品质与遗传改良兵团重点实验室,新疆 石河子 832000
3.第六师农业科学研究所,新疆 五家渠 831300
通讯作者:张小伟(1973-),男,江苏徐州人,副研究员,本科,研究方向为玉米遗传育种与高产栽培。E-mail:1132566160@qq.com

第一作者:段震宇(1979-),男,河南鹿邑人,副研究员,硕士,研究方向为玉米遗传育种与高产栽培。E-mail:108689009@qq.com

收稿日期: 2017-06-20 接受日期: 2017-09-19
资助项目: 新疆兵团科技计划项目“青贮玉米规模化生产关键技术研究与示范”(2015AC004)
摘要

为探究不同的栽培模式对青贮玉米( Zea mays)农艺性状及产量形成的影响,选用新饲玉19号在(30+60)、(10+66)、(17+50)、(60+60)、(76+76)、(40+60)和(30+90) cm 7种行距栽培模式下对比研究。结果表明,(60+60) cm的栽培模式中青贮玉米株高、穗位高等农艺性状以及单株叶面积、倒四叶SPAD值和单株干鲜重均高于其他栽培模式,随着栽培行距的增加,青贮玉米冠层中下部透光率有所增加,(60+60) cm等行距栽培下青贮玉米冠层结构布局合理,生物量显著高于其他栽培模式( P=0.003)。不同的栽培模式中,随着行距的增加玉米农艺性状表现良好,(60+60) cm等行距栽培时有利于青贮玉米产量的形成。

关键词: 青贮玉米; 行距; 农艺性状; 叶面积; 冠层; 产量; SPAD含量
中图分类号:S816.5+3;S513 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2018)04-0891-09
Effect of different planting patterns on agronomic traits of silage maize
Duan Zhen-yu1,2, Wang Ting1,2, Sang Zhi-qin1,2, Wang You-de1,2, Chen Shu-bing1,2, Guo Bin1,2, Li Yu-mei1,2, Zhang Xiao-wei3
1.Institute of Crops, Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Science, Shihezi 832000, Xinjiang, China
2.Key Laboratory of grain quality and genetic improvement, Shihezi 832000, Xinjiang, China
3.The Sixth Division Institute of Agricultural Sciences, Wujiaqu 831300, Xinjiang, China
Corresponding author:Zhang Xiao-wei E-mail:1132566160@qq.com
Abstract

To investigate the effects of different planting patterns on agronomic characters and yield formation of silage maize, Xinsiyu 19 silage maize was selected, and there were seven different row spacing planting patterns (30+60)、(10+66)、(17+50)、(60+60)、(76+76)、(40+60) and (30+90) cm. The results showed that the plant height, ear height, and other agronomic traits, leaf area per plant, SPAD value, and dry weight per plant of the (60+60) cm planting pattern were higher than those of the other cropping patterns. With the increase in planting spacing, the light transmittance in the lower canopy of silage maize was increased. The canopy structure of silage maize is reasonable when planted in (60+60) cm, the yield of silage maize under (60+60) cm cultivation was significantly higher than that of other planting models. In different planting patterns, the agronomic traits of maize were good with the increase in row spacing, and it is conducive to the formation of silage maize production when planted in the (60+60) cm planting model.

Key words: silage corn; line spacing; agronomic characters; leaf area; canopy; yield; SPAD content

青贮玉米(Zea mays)是发展养殖业不可缺少的基础饲料之一[1], 其具有植株高大、枝叶繁茂、营养丰富的特点[2]。21世纪以来, 我国饲草料生产形势好, 但水平不高, 与现代畜牧业的需求有一定的差距[3], 随着畜牧业的快速发展, 青贮玉米作为畜禽饲料越来越受到广泛的关注。新疆地区畜牧业发达, 每年都需要大量的饲料, 而用青贮玉米作为主要的青饲料有利于全年尤其是冬春季节饲料和养分的稳定平衡供给。青贮玉米作饲料一方面可减少养殖户购买草料的运输成本和购销成本, 另一方面使牛羊得到充足的饲料以保证其正常的生长[4]。同时新疆地区光热资源丰富, 因此在新疆地区研究青贮玉米产业栽培可极大程度地促进畜牧业的发展。而不同的栽培模式对青贮玉米的产量影响较大, 因此确定合理的栽培模式对于青贮玉米增产同样具有极其重要的意义。有研究表明青贮玉米等行距栽培与宽窄行栽培相比, 等行距栽培中植株个体效应大于群体效应[5]; 对不同行距下虉草(Phalaris arundinacea)的产量研究中指出随着行距增加各生育时期虉草产量呈现下降的趋势[6]; 也有研究表明在栽培密度不变的情况下, 适当增加行距可以起到增产的效果[7]。

目前关于青贮玉米的研究大多集中于某种栽培模式下其产量形成与光合特性的研究[8, 9], 而针对青贮玉米合理的栽培模式缺乏系统性的研究, 因此本研究拟通过研究青贮玉米在不同的栽培模式下农艺性状、单株干鲜重、冠幅、单株叶面积及产量形成表现, 进而明确有利于青贮玉米生物量增加的栽培模式, 为新疆北疆地区发展青贮玉米高产栽培提供一定的理论指导依据。

1 材料与方法
1.1 试验地概况

试验地点位于新疆石河子市新疆农垦科学院作物所试验地内, 地处石河子西部(85° 99 E, 44° 30 N, 海拔442 m), 属温带大陆性气候区, 年平均日照时数2 721~2 818 h, 年平均降水量125~207 mm, 光热资源丰富。供试土为壤土, 土壤有机质含量24.2 g· kg-1, 碱解氮含量113.5 mg· kg-1, 速效磷含量36 mg· kg-1, 速效钾含量307 mg· kg-1, pH 8.08[10]。

1.2 试验材料与设计

选用新饲玉19号作为试验材料, 栽培密度82 500株· hm-2, 试验设7个不同行距的栽培模式, 分别为宽窄行(30+60)、(10+66)、(17+50)、(60+60)、(76+76)、(40+60)、(30+90) cm, 如(30+60)cm栽培模式中30 cm为窄行, 60 cm为宽行; (60+60) cm为等行距栽培, 不同栽培模式栽培10行, 长20 m, 小区面积为50 m2, 共21个小区, 试验设3次重复。播种时间为2016年4月27日, 5月3日出苗, 8月25日收获, 采用膜下滴灌栽培。田间管理方法:青贮玉米整个生育期内滴灌8次, 随水施肥, 具体灌溉施肥措施如表1所列。

表1 田间灌溉施肥管理方法 Table 1 Field irrigation and fertilization management methods
1.3 测定项目及方法

1.3.1 植株农艺性状的测定 收获时测定株高、穗位、茎粗、黄叶数等相关指标。株高:选取健康植株从地面测量至植株雄穗顶端。穗位:茎基部到穗的部位, 用卷尺测量。茎粗:在玉米基部10 cm处, 用游标卡尺测量。

1.3.2 叶面积和冠层分布的测定 于玉米各时期[三叶期(5月20日)、拔节期(6月12日)、小喇叭口期(6月20日)、大喇叭口期(7月9日)、抽雄期(7月19日)、抽雄后10 d(7月29日)和20 d(8月9日)]用叶面积测定仪连续测定5株单株叶面积, 利用冠层分布测定仪测定玉米各时期宽窄行冠层分布数据。

1.3.3 叶片SPAD含量测定 土壤与作物分析开发SPAD(soil and plant analyzer development), 实际是指一种测量浓度的方法, 用来表示作物叶片的叶绿素含量, 在玉米各时期(三叶期、拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10和20 d)用Spad-502仪连续测定5株植株穗位叶SPAD值, 计算平均值。

1.3.4 干鲜重的测定 于玉米各时期(三叶期、拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10和20 d), 在不同栽培模式中取长势良好的5株玉米, 进行鲜重的测定, 之后将其置于烘箱内, 105 ℃下杀青30 min, 后在80 ℃下烘干至恒重称量。

1.3.5 产量及产量构成测定 于7种栽培模式中, 每种模式选取长为5 m的两行玉米计算玉米总株数、倒伏株数、倒折数以及倒伏率、倒折率。倒伏率:植株由茎基部歪倒夹角大于45° , 倒伏株数占总数的比率, 倒折率:植株由茎部折断数占总数的比率。测定长为5 m的两行玉米的总重, 计算单株重量。

1.4 数据分析

试验采用Microsoft Excel 2010进行数据整理分析, 进行方差分析及差异性比较, 利用Sigma Plot 10.0作图。

2 结果与分析
2.1 各栽培模式中青贮玉米农艺性状变化

等距栽培(60+60) cm下的株高最高, 为3.61 m, 显著高于除(10+66) cm外的其余行距(P< 0.05)(表2); 等行距(76+76) cm的株高最低, 为3.38 m, (60+60) cm行距下的株高比(76+76) cm高6.8%.等距栽培(60+60) cm的茎粗最粗, 为2.32 cm, 显著高于其余行距(P< 0.05); 茎粗最细的是行距(10+66) cm, 为2.06 cm, (60+60) cm行距下的茎粗比(10+66) cm高12.6%。等距(60+60) cm的穗位最高, 为2.25 m, 显著高于除行距(10+66)和(17+50)cm外的其余行距(P< 0.05); 行距(30+90) cm的穗位最低, 为2.05 m; 等行距(60+60) cm下的穗位比(30+90) cm高9.8%。单株黄叶数最少的是宽窄行距(30+60)、(10+66)、(17+50) cm, 均为7片黄叶, 显著低于其余各行距(P< 0.05); 最高的为行距(30+90) cm, 显著高于其他行距(P< 0.05)。综合各农艺性状而言, 新饲玉19号在栽培模式(60+60) cm下各农艺性状表现最好。

表2 各种栽培模式中新饲玉19号农艺性状比较分析 Table 2 Comparative analysis on agronomic traits of Xinsiyu 19 in various planting patterns
2.2 各栽培模式中青贮玉米的单株叶面积变化

在不同的栽培模式中, 青贮玉米单株叶面积随着生育进程的推移表现为逐步增大的趋势, 单株叶面积在玉米抽雄后20 d达到最大值(图1), 在(60+60) cm的栽培模式下, 单株叶面积显著最高(P=0.002 8), 其次为栽培模式(17+50) cm, 而在(76+76) cm栽培模式下玉米的单株叶面积最低。综合来说, 采用(60+60) cm的栽培模式更适宜单株叶面积的增加。

图1 不同行距处理新饲玉19号单株叶面积动态变化
同时期不同小写字母表示不同行距处理间差异显著(P< 0.05)。下图同。Fig. 1 Dynamic change of leaf area of Xinsiyu 19 in different line spacings
Different lowercase letters indicate significant differences among different line spacings in the same ensiling days at the 0.05 level; similarly for the following figures.

2.3 各栽培模式中青贮玉米的冠幅变化

而针对青贮玉米冠层分布的研究可有效表明玉米冠层布局的差异, 为青贮玉米生物量的增加提供指导意义。不同栽培模式中青贮玉米宽窄行上部透光率无明显差异(图2、图3), 而在青贮玉米冠层中下部不同的栽培模式间的冠层透光率表现出明显差异, 通过均值计算, 具体表现为(10+66)和(17+50) cm两种栽培模式下中下部冠层透光率明显较低, 随着株行距的增大, 中下部冠层透光率有所增加, 但当株行距增加至(76+76) cm时, 下部冠层透光率又呈现下降的趋势。表明选择栽培模式时, 为了保证植株群体结构合理, 可最大程度地利用光照资源, 应当选择株行距适中的栽培模式, 本研究发现, (60+60) cm栽培模式下青贮玉米整体布局结构合理, 可充分利用光照, 有利于光合产物的积累。

图2 新饲玉19号青贮玉米在不同栽培模式下宽行冠幅分布动态变化Fig. 2 Dynamic changes of wide row crown distribution of Xinsiyu 19 silage maize in different planting patterns

图3 新饲玉19号青贮玉米在不同栽培模式下窄行冠幅分布动态变化Fig. 3 Dynamic changes of narrow row crown distribution of Xinsiyu 19 silage maize in different planting patterns

2.4 各栽培模式中青贮玉米的倒四叶叶绿素变化

不同栽培模式下青贮玉米在整个生育进程内, 在苗期叶绿素含量较低, 随着生育进程的推移, 叶绿素含量逐步升高, 在抽雄期表现稳定(图4)。在不同的栽培模式中, 经均值计算, (60+60) cm的栽培模式下倒四叶SPAD值最高, 其次为栽培模式(30+60) cm, 而SPAD值最低的是栽培模式(40+60) cm。因此, 等行距栽培模式(60+60) cm下青贮玉米倒四叶SPAD值含量最高, 更有利于光合作用的进行以及光合产物的积累。

图4 不同行距处理青贮玉米倒四叶 SPAD动态变化Fig. 4 Dynamic changes of soil and plant analyzer development (SPAD) of pour four leaf of silage corn in different spacings

2.5 各栽培模式下青贮玉米单株干鲜重变化

随着青贮玉米生育期的推移玉米干鲜重呈现“ 单峰型” 曲线变化, 从小喇叭口期开始, 玉米干鲜重呈现快速增长, 到玉米完全抽雄后干鲜重均达到最大值, 之后随着生育期的进行, 玉米单株干鲜重逐渐下降(图5)。从不同的栽培模式来看, (60+60) cm的栽培模式下青贮玉米单株干鲜重明显高于其他栽培模式(P=0.007 4), (10+66)和(17+50) cm两种栽培模式下玉米单株干鲜重显著较低(P=0.008 2, P=0.012), 而(76+76) cm栽培模式下青贮玉米单株干鲜重同样较低, 表明随着株行距的增加青贮玉米生物量积累呈现增加的趋势, 但当株行距达到一定程度时玉米生物量下降, 因此栽培模式(60+60) cm更有利于新饲玉19号青贮玉米生物量的增加。

图5 新饲玉19号青贮玉米在不同栽培模式下干鲜重的动态变化Fig. 5 Dynamic change of dry fresh weight of Xinsiyu 19 silage maize in different planting patterns

2.6 各栽培模式下产量形成分析

(30+90) cm的栽培模式下收获植株株数最多(表3), 而(76+76)、(40+60)和(17+50) cm 3种栽培模式下植株的收获株数较少, 即按(30+90) cm行距栽培时收获株数比(76+76)、(40+60)、(17+50) cm高68.97%、75.00%、63.33%; (30+60) cm栽培模式下玉米植株的倒伏率显著高于其他模式(P=0.002 1), (76+76) cm栽培行距下植株倒伏率最低。倒折率最高的是栽培模式(10+66) cm, 而最低的是栽培模式(30+60)和(17+50) cm, 而(60+60) cm等行距栽培时植株倒伏率和倒折率同样也较低, 表明等行距栽培青贮玉米有利于植株抗倒伏能力的提高; 单株生物量最高的则是栽培模式(60+60) cm, 其次为栽培模式(17+50) cm, 这两种栽培模式间单株生物量无显著差异(P> 0.05), (30+60) cm栽培模式下的青贮玉米植株单株生物量最低; 除(30+90) cm栽培模式外, (60+60) cm等行距栽培时青贮玉米生物产量显著高于其他栽培模式(P=0.003), 其中(60+60) cm栽培模式下的生物产量分别比各栽培模式(30+90)、(30+60)、(17+50)、(40+60)、(10+66)和(76+76) cm下的植株生物量高6.32%、10.3%、26.48%、39.31%、62.92%和74.21%。综合多种因素而言, 等行距(60+60) cm栽培模式有利于青贮玉米生物量的增加。

表3 新饲玉19号青贮玉米产量形成分析 Table 3 Analysis of yield formation of Xinsiyu 19 silage maizene
3 讨论与结论

田间行距配置模式能够通过调节冠层结构和资源利用来影响作物产量的形成。相比较株型平散型玉米而言, 株型紧凑型玉米有较强的透光率, 具有更高的光合利用效率, 有研究表明, 玉米株型紧凑、保绿性好是增产的主要原因[11]。也有研究表明, 在密度一定时, 窄行距能够增加冠层光能截获提高产量, 但是行距过窄, 植株间的资源竞争增大, 同样不利于作物的增产[12]。青贮玉米生物量的增加大多来自光合作用的积累, 叶面积是光合作用一个量的指标, 而叶片叶绿素含量则是衡量其质的标准, 叶片叶绿素含量较高则光合作用效率也较高[13, 14]。本研究表明, 新饲玉19号青贮玉米在栽培模式(60+60) cm下叶片叶绿素含量最高, 生物量最高, 且显著高于其他栽培模式。而单株生物量在栽培模式(60+60) cm下表现良好, 但与(30+90) cm栽培模式相比, 植株收获株数并没有达到最大, 由于作物的生产是一个种群的过程[15], 可考虑适当增加(60+60) cm栽培模式下的收获株数。

玉米具有一定的自我调节能力, 生长空间的改变可引起植株相应形态结构的变化, 充分利用有限的资源维持机体正常生长发育[16, 17, 18]。有研究表明, 株高、茎粗、穗位、单株绿叶数与生物产量均呈正相关关系, 其中株高的高矮直接影响着生物产量的高低, 植株越高生物产量越高[19]。本研究表明, 随着行距的增大, 青贮玉米的株高与穗位高均有所增加, 行距增大至60 cm时青贮玉米的株高与穗位高最大, 但当行距增大至76 cm时, 株高与穗位高出现了明显的下降, 因此只有合理的株行距布局才能保证玉米的增产。其次, 在密度一定时, 随着行距的增大, 单株叶面积有所增加, 叶片空间分布向行间延伸增多[20], 玉米冠幅有所增加, 以维持自身的生长发育, 充分利用行间光能资源。有研究表明, 合理增加叶面积指数是取得玉米高产的主要措施[21]。本研究发现(60+60) cm栽培模式下青贮玉米冠层结构布局合理, 可充分利用光照资源。60 cm行距处理下青贮玉米生育后期倒四叶叶片保持较高的叶绿素含量, 促进了个体的生长发育, 在收获期60 cm行距处理下的青贮玉米单株干鲜重较高, 表明60 cm等行距栽培下有利于植株生物量的积累。76 cm的等行距处理下其倒伏率与倒折率均较低, 但行间漏光严重, 不利于产量的形成, (10+66)和(17+50) cm的宽窄行处理中倒伏率较高, 也不利于产量的提高。表明合理的行距配置对玉米群体协调和产量提高具有重要意义。

玉米的农艺性状和产量性状的变化取决于遗传性、环境条件和栽培模式三者之间的相互作用[22, 23]。本研究选取了7种栽培模式分析比较了不同的栽培模式对青贮玉米农艺性状、单株干鲜重、单株叶面积、冠幅及产量形成的影响, 最终得出(60+60) cm的栽培模式下青贮玉米生物量最高, 且(60+60) cm的栽培模式下青贮玉米农艺性状、单株叶面积、单株干鲜重表现最好, 表明(60+60) cm的等行距栽培模式有较大的生产潜力。

(责任编辑 张瑾)

The authors have declared that no competing interests exist.

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