干旱对不同种植密度玉米生长发育及产量的影响

　　摘要：【目的】确定干旱条件下玉米适宜的种植密度。【方法】在移动式防雨棚内设5个种植密度，分别为5.0万、5.5万、6.0万、6.5万和7.0万株/hm2以及5个水分处理，即CK（全生育期土壤水分下限控制在田间持水率的75%±5%）、T1（拔节期，中度胁迫，土壤水分下限控制在田间持水率的50%±5%）、T2（拔节期，重度胁迫，土壤水分下限控制在田间持水率的40%±5%）、T3（灌浆期，中度胁迫，土壤水分下限控制在田间持水率的50%±5%）、T4（灌浆期，重度胁迫，土壤水分下限控制在田间持水率的40%±5%），研究了不同干旱程度对不同种植密度玉米生长发育及产量的影响。【结果】中度和重度干旱处理对玉米的生长发育和产量均有影响，拔节期中度水分胁迫对玉米的株高与干物质积累影响不大，对茎粗和叶面积指数有一定影响；灌浆期中度和重度的水分胁迫对玉米的形态指标及干物质积累均有显著影响。重度干旱对玉米的产量影响较大，较CK最大减产30.87%。水分正常或中度水分胁迫时，种植密度为6.5万株/hm2的处理产量最高，重度水分胁迫时，种植密度为6.0万株/hm2时产量最高。【结论】玉米植株种植密度过大或水分亏缺均会导致产量下降。因此，在较为干旱的地区，建议玉米种植密度为6.0万株/hm2，适当降低玉米的种植密度，可减少产量损失。

　　关键词：玉米；干旱；密度；生长发育；产量

　　0引言

　　玉米是需水量大同时对水分胁迫比较敏感的作物。春玉米整个生育期的耗水总量为2550～6000m3/hm2[1-3]。季节性干旱已成为半干旱区玉米生产的主要限制因素之一。干旱影响玉米生理特性，导致玉米生长发育缓慢、产量降低[4]。严重干旱年份，可减产20%～40%[5]。吉林省地处东北黄金玉米带，是我国重要的商品粮基地。每年不同区域降雨量差异明显，由东向西呈减少趋势。不同地区年际降雨量差异较大，其中，降雨量最少的是吉林省西部地区，年降雨量为300～500mm。春旱、夏旱、伏旱、秋旱通常会贯穿在玉米的整个生育期[6]。吉林省西部地区玉米生产占农业生产的60%，玉米播种至出苗期、生长发育中期和灌浆成熟期干旱发生频率分别为60%～96%、20%～40%和30%～52%，伏秋连旱时有发生，对玉米的播种、生长发育以及产量影响较大，阻碍了吉林省西部地区玉米产量的提高。

　　1材料与方法

　　1.1研究区概况

　　试验于2014年5—10月在吉林省农业科学院洮南试验站进行。该区的年平均降雨量为430mm，年内降雨量分布不均，属于西部半干旱地区。≥10℃的有效积温平均在2900℃左右，年平均日照时间为3005h，无霜期140d左右。玉米播种前0～20cm土层基础pH值为7.93，有机质质量分数为10.4g/kg，水解性氮、有效磷和速效钾质量分数分别为62.76、56.76和161mg/kg。

　　1.2试验设计

　　试验玉米品种为郑单958。试验设5个种植密度，分别为5.0、5.5、6.0、6.5和7.0万株/hm2。参照郑盛华的水分处理[10]，5个水分处理分别为CK（全生育期土壤水分下限控制在田间持水率的75%±5%）、T1（拔节期，中度胁迫，土壤灌水下限控制在田间持水率的50%±5%）、T2（拔节期，重度胁迫，土壤灌水下限控制在田间持水率的40%±5%）、T3（灌浆期，中度胁迫，土壤灌水下限控制在田间持水率的50%±5%）、T4（灌浆期，重度胁迫，土壤灌水下限控制在田间持水率的40%±5%），用二因素随机区组试验设计，共25个处理，每个处理3次重复。小区长8m，宽3.6m。每个小区采用垄播方式，垄宽0.6m，通过控制株距设计种植密度梯度。胁迫处理时，利用可移动防雨棚遮挡自然降水，采取实测计算补水量的方式进行人工灌溉，非处理的其他生育时期进行正常供水，保证玉米正常生长发育。每次灌水量按W=r·H·A·(W1-W0)计算，其中r为土壤体积质量（g/cm3）；H为土层深度，兹为20cm；A为小区面积（m2）；W1为设计土壤含水率（%）；W0为灌前实测土壤含水率（%）。灌水量采用水表控制[11]。

　　2结果与分析

　　2.1干旱对不同种植密度玉米形态指标的影响

　　表1为干旱条件下不同种植密度玉米的株高。由表1可知，不同处理玉米的株高均随着种植密度的增加而增加。在拔节期，除CK种植密度为6.5万株/hm2和7.0万株/hm2处理的株高差异不显著外，CK、T1、T2处理的不同密度之间株高差异显著（P＜0.05）。对比同一密度不同水分处理间的株高，T1处理与CK各密度之间差异不显著，而T2处理与CK、T2处理与T1处理各密度之间差异显著（P＜0.05）。灌浆期无论是同一密度不同水分处理间，还是同一水分不同密度处理间株高均有显著差异（P＜0.05）。

　　2.2干旱对不同种植密度玉米产量的影响

　　表5为干旱处理条件下不同种植密度玉米的产量。从表5可以看出，在同一水分处理条件下，产量随着种植密度的增加呈现先升高后降低的趋势。CK和中度水分胁迫处理（T1、T3）在种植密度为6.5万株/hm2时产量最高，而重度水分胁迫处理（T2、T4）则在种植密度为6.0万株/hm2时产量最高。同一种植密度条件下，除拔节期种植密度5.0万株/hm2和6.0万株/hm2产量变化规律不明显外，其余各处理的产量均随着胁迫程度的增加而降低。中度干旱（T1、T3）处理玉米产量的减产率小于重度干旱（T2、T4）处理。拔节期干旱玉米产量的减产率小于灌浆期干旱，灌浆期重度干旱条件下玉米减产最多，较CK最大减产率达到30.87%。

　　3讨论与结论

　　水分胁迫对玉米的生长发育造成一定的影响，但并不一定导致玉米减产[3-5]，其原因是玉米各阶段的生长发育并不是相对独立的，当玉米苗期经受适当的水分胁迫，在控制植株生长的同时，可促进根系生长发育，增加其对深层土壤水分的吸收，使茎秆生长健壮，增强玉米的抗倒伏性能，减少叶片蒸腾，从而增强中后期的抗旱能力，这有利于节约水分、增加产量，问题的关键在于适度的水分胁迫指标的确定[13]。有研究表明玉米三叶期干旱胁迫后，生育阶段推迟了13d，叶面积偏小，但复水后株高和产量得到较大提高，而且最终产量差异不大[14]。笔者认为，在拔节期中度水分胁迫对玉米的株高与干物质积累影响不大，对茎粗和叶面积指数有一定影响；而灌浆期中度和重度的水分胁迫对玉米的形态指标及干物质积累均有显著影响，这一结果与白莉萍等[15]研究结果相似，说明在拔节期前，适当的水分胁迫对玉米植株的生长影响不大，灌浆期的水分胁迫对玉米的干物质积累有较大的影响。但也有研究显示，干旱胁迫导致玉米生长发育缓慢和减产程度的大小因胁迫时期、胁迫程度及持续时间而不同[16]。白向历等[17]研究表明，拔节期水分胁迫导致植株矮化、穗位高降低，从而使产量下降，特别是抽雄吐丝期干旱致使花期不遇，穗粒数大幅度下降，从而严重影响玉米的产量，这与本研究存在差异。

　　综合分析认为，拔节期中度胁迫对产量的影响不大，但重度胁迫时6.5万～7.0万株/hm2种植密度严重减产。在灌浆期干旱胁迫，随着种植密度的增加，玉米产量随之降低，特别是高种植密度下产量受到严重影响。因此，在较为干旱的地区，建议种植密度为6.0万株/hm2，这样可弥补水分亏缺造成的单株玉米所需水分，从而有效减少产量损失。

　　参考文献：

　　[1]VAMERALIT,SACCOMANIM,BONAS,etal.Acomparisonofrootcharacteristicsinrelationtonutrientandwaterstressintwocornhybrids[J].PlantSoil,2003,255:157-167.

　　[2]李树军,黄先顺,张建国.不同玉米杂交种萌发期及花期抗旱性研究[J].黑龙江农业科学,2011(12):1-3.

　　[3]谷岩,孙杨,郭占全,等.膜下滴灌不同玉米品种水分利用效率及产量研究[J].灌溉排水学报,2016,35(3):51-55.

　　[4]FARREI,OIJENMV,LEFFELAARPA.AnalysisofmaizegrowthfordifferentirrigationstrategiesinNortheasternSpain[J].EuropeanJournalofAgronomy,2000,12:225-238.

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