种植密度对鲁单800mhm

种植密度对鲁单800mhm

许多研究结果表明，玉米产量的提高不是由于种植密度的适当提高，而是由于植物密度的适当提高。当代玉米品种冠层多趋于紧凑、耐密植。种植密度增加使得植株冠层对光照竞争更加激烈,同时也使植株根系吸收层对养分和水分的竞争加剧。根系的形态性状特征是根系质量优劣的体现,与玉米的生长发育和产量形成关系密切[6~9]。作物根系的研究日益受到重视,并取得了较好的成果。由于根系生长在地下,受研究方法和工作量的限制,有关作物根系的研究远不如地上部研究的深入。目前,关于水稻、小麦等作物的根系研究较为系统[11~14],有关玉米根系生长发育动态的研究相对较少,针对当代高产玉米品种大田条件下根系形态特征的报道相对缺乏。玉米新品种鲁单818(LD818,鲁农审2010005号)株型紧凑,上部叶片直挺,通风透光性好,2008~2010年在不同生态区多地块平均单产均超过15000kg/hm2,符合超高产玉米品种的标准,是黄淮海地区的夏玉米主推品种。本研究在不同种植密度下,通过大田试验研究分析LD818根系的时空分布和形态特征,研究该品种的根系生长发育规律和田间自然分布状况,探讨其高产机制,为培育超高产品种、探索调控途径和密植高产栽培技术提供理论依据。1材料和方法1.1供试材料与方法试验于2010~2011年在山东省农业科学院玉米研究所六一农场(117°1″E,北纬37°1″N)进行。试验田为灌排良好、常年培育、土壤肥沃的高产田,沙壤土,耕层土壤含有机质1.11%,全氮0.11%,速效氮53.16mg/kg,速效磷29.38mg/kg,速效钾87.17mg/kg。供试材料为紧凑型玉米品种LD818,种植密度设3万、6万和9万株/hm2,分别以D1、D2和D3表示。采用随机区组设计,每小区12行,小区面积40.02m2,行距66.7cm,重复4次。两年均为6月中旬播种,10月上旬收获。依据12000kg/hm2的玉米产量目标,按照每生产100kg子粒需吸收3kgN、1kgP2O5、3kgK2O施用无机肥料,其中氮肥以4∶6的比例于播种前和大喇叭口期施入,磷、钾肥全部作底肥施入。其他栽培管理按大田高产要求进行。1.2取样与根系测定试验采用根钻法和大田挖掘法采集根系样品,取样时间为玉米拔节期、大喇叭口期、开花期、乳熟期和成熟期,每处理每次取样3株。根据前人研究经验和研究者在大田用根钻采样的结果,垂直剖面采样深度确定为80cm,水平层面以取样植株为中心,面积范围为30cm×30cm。根钻法采集根系样品,钻头长15cm,直径6.2cm,主要依据李鹏等对1/4样圆法的研究修订结论,以取样植株主茎为中心,水平层面划分为0~6cm、7~12cm、13~18cm3个取样区域(D1、D2接近于正方形,D3为垂直于行向的长方形),每个区域均匀取8个样点,从上往下按20cm分层取样,深80cm,将所得的样本用0.5mm和0.25mm土壤筛依次过筛冲洗,捡出根样,并称取鲜重,然后烘干法测定干重。运用正态分布密度函数f(x)=1/[sqrt(2π)]exp{-(x-μ)2/(2σ2)}累加计算同一取样区域各土层样点的根重,式中,x为离取样植株主茎距离;μ、σ为参数,用于分析根系在土壤中的水平分布;累加计算同一土层各取样区域样点的根重,用于分析根系在土壤中的垂直分布。大田挖掘法采集根系样品,以取样植株为中心,取1/2行距(垂直于行向)×株距(平行于行向)划出根系分布区域,破坏性挖深80cm,通过环切和冲洗,完整挖掘其中的全部根系。用排水法测定根系总体积,用亚甲基蓝吸附法测定根系活跃吸收面积。成熟收获时测产其他3个试验重复,每个小区取13.2m2,并计数实际收获穗数,计算单位面积穗数,考种测定穗粒数、千粒重。1.3数据分析试验数据处理采用Excel2007和SPSS13.0进行统计分析,用Sigmaplot10.0软件作图。2结果与分析2.1种植密度对穗粒数的影响由表1可以看出,LD818单株子粒产量、千粒重和穗粒数的变化趋势一致,均随种植密度的增加而显著降低。其中,D2、D3处理千粒重和穗粒数分别比D1处理降低3.36%、14.07%和3.98%、15.19%,可见,种植密度递增对穗粒数的影响较大。随种植密度的增加单位面积穗数和群体产量均显著增加,D3处理单位面积穗数分别比D1、D2处理提高79.28%和34.12%;群体产量分别提高96.10%和10.96%,可见,LD818主要依靠提高单位面积穗数来增加产量,适宜密植。2.2不同种植密度对ld818根系体积的影响不同种植密度下,LD818单株根系体积和根系体积密度(单位面积根系体积)的变化趋势基本一致,随玉米生育进程的推进均呈单峰趋势变化(图1),且均于乳熟期呈峰值。随种植密度的递增LD818单株根系体积呈递减趋势,且递减幅度逐渐增大,两次种植密度递增过程中,各生育期根系体积平均值分别递减14.84%、18.12%;LD818根系体积密度随种植密度的递增呈升高趋势,两次种植密度递增过程中,各生育期根系体积平均值分别升高70.33%、22.82%。比较分析各生育期LD818单株根系体积平均增长速率发现,大喇叭口期至开花期>拔节期至大喇叭口期>开花期至乳熟期>乳熟期至成熟期。不同种植密度下,LD818单株根系活跃吸收面积和根系活跃吸收面积指数的变化趋势基本一致,随玉米生育进程的推进均呈先增后减的变化趋势(图2),且均于开花期达到最大值。随种植密度的递增,LD818单株根系活跃吸收面积呈递减趋势,且递减幅度逐渐增大,各处理间开花期后差异更明显。两次种植密度递增过程中,各生育期根系体积平均值分别递减14.10%、37.91%。开花期前LD818的RAI表现为D1>D2>D3;开花期后表现为D2>D3>D1,D2处理LD818各生育期RAI平均值比D1、D3分别高71.81%、7.38%。2.3不同密度和种植密度下根系干重的分布规律从表2可以看出,不同种植密度下,LD818根系干重在不同生育时期水平方向的分布规律基本一致,均表现以植株主茎为中心,由里向外发散性逐渐减少。距离主茎0~6cm的水平范围是玉米根系分布最集中的区域,生育期内有78.89%~88.24%的根系分布在此范围,7~12cm和13~18cm的水平范围分别剧减至10.92%~18.47%和0.82%~2.99%。随生育进程的推进,不同种植密度处理下各水平分布范围根系干重的变化规律不同,0~6cm水平范围D1、D2处理根系干重表现为持续升高的趋势,成熟期达峰值,D3处理呈先升后降的趋势,乳熟期达峰值;7~12cm水平范围D1处理表现为持续升高的趋势,成熟期达峰值,D2、D3处理呈先升后降的趋势,乳熟期达峰值;13~18cm水平范围3个密度处理均呈先升后降的趋势,D1、D2处理乳熟期达峰值,D3处理开花期达峰值。随种植密度递增0~6cm水平范围根系干重比例升高,7~18cm水平范围则降低。不同种植密度下,LD818根系干重在不同生育时期垂直方向的分布规律也基本一致,均表现为上多下少的“T”形分布趋势(表3),生育期内有75.73%~79.86%以上的根系分布于近地表0~20cm土层内,21~40cm、41~60cm和61~80cm土层分别剧减至10.25%~16.39%、5.34%~8.76%和1.52%~2.21%。随生育进程的推进,D1处理下各土层的根系干重表现为持续升高的趋势,成熟期达峰值;D2、D3处理下呈先升后降的趋势,乳熟期达峰值。种植密度递增同一生育期0~40cm土层的根系干重和占根总干重的比例均呈递减趋势,41~80cm土层的根系干重和占根总干重的比例递增,说明种植密度递增促使LD818根系下移。3不同种植密度对ld818根系形态的影响合理的种植密度是提高玉米产量的主要栽培措施之一。种植密度与品种的关系最为密切,品种的株型影响较大。本试验条件下,种植密度由3万株/hm2增加至9万株/hm2,LD818单株穗粒数和千粒重均下降,穗粒数受影响较大,但单位面积穗数的提高弥补了穗粒数和千粒重下降的影响,群体产量呈持续增加的趋势,未见产量拐点。目前生产中该品种的种植密度普遍为5.25万~6.00万株/hm2,根据本研究的结果,紧凑型玉米品种LD818还可进一步提高种植密度。高产栽培条件下其种植密度可设为9万株/hm2,具有较高的增产潜力,进一步验证了张秀清等的研究结论。根系体积越大,所接触的土壤面积越大,越有利于作物大范围的吸收土壤水分和养分。管建慧、王群等的研究结果表明,玉米单株根体积在生育期内呈单峰曲线变化。本研究结果表明,LD818单株根系体积和根系体积密度在不同种植密度下均呈单峰趋势变化,乳熟期最大。种植密度递增单株根系总体积均呈递减趋势,且递减幅度逐渐增大,但LD818根系体积密度则随种植密度的递增呈升高趋势。可见,LD818可以依靠合理增加种植密度实现单位面积土体内根系体积的提高,从而提升根系吸收能力。同时研究发现,大喇叭口期至开花期是LD818单株根系体积增长最快的时期,适宜结合施肥等栽培措施适当中耕松土,促进其根系发育;乳熟期至成熟期为根系体积迅速衰减期,应当在开花期至乳熟期加强养分管理,延缓其根系体积衰减。根系活跃吸收面积是反映根系形态和生理活性的重要指标。张立桢等研究提出了根表面积指数(RAI)的概念,用以表征根系吸收能力的大小。不同种植密度下,LD818单株根系活跃吸收面积和根系活跃吸收面积指数的变化趋势基本一致,随玉米生育进程的推进均呈先增后减的变化趋势,且均于开花期达最大值。随种植密度的递增LD818单株根系活跃吸收面积与根系体积表现出一致的趋势,种植密度由3万株/hm2增加至6万株/hm2LD818的RAI升高,密度由6万株/hm2增加至9万株/hm2表现出小幅度下降。可见,在一定范围内RAI的大小与种植密度高低呈正相关,超过这个范围RAI升高趋势放缓甚至不升高,而趋向某一稳定值。在玉米实践生产中,可同时参考LAI值和RAI值的变化选择不同类型品种适宜的种植密度。Dowdy等研究认为,玉米根系干重增长呈单峰曲线,其中80%以上的根重分布在近地面的40cm土层内。李少昆等观察表明,不同熟期的玉米品种根系在土壤中的纵向分布呈指数函数关系(y=ae-bx),横向分布为“S”形曲线。赵秉强等研究结果表明,套作玉米根系垂直分布呈上多下少的“T”形分布,可划分为根系高密度层、中密度层、低密度层和稀密度层。本研究结果表明,LD818根系干重水平方向的分布以植株主茎为中心,由里向外发散性逐渐减少,0~6cm范围分布有70%以上的根系,是高密度区;7~12cm和13~18cm分别是中密度区和低密度区。垂直方向的分布规律表现为上多下少的分布趋势,0~20cm土层内分布有75%以上的根系,是高密度层;21~40cm、41~60cm和61~80cm土层分别是中密度层、低密度层和稀密度层。可见,LD818的根系与其株型类似也呈“横向紧缩”的特点,在高产栽培中应注重植株0~12cm水平范围内根系养分与水分的管理。种植密度递增LD818水平分布和垂直分布范围的根系干重均呈现不同程度的递减趋势。其中,水平方向高密度区干重比例不断递增,中密度区和低密度区不断递减;垂直方向上层高密度区干重比例