邢 強(qiáng)，蔣春和，宋世武，希從芳 ，李建賓

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 教務(wù)處，云南 昆明 650201)

玉米(Zea maysL.)是C4 作物，產(chǎn)量高，適應(yīng)性強(qiáng)，用途廣泛，可作為食物來源、優(yōu)質(zhì)飼料和工業(yè)原料[1-2]，在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要地位。玉米作為世界第一大糧食作物，種植面積約1.5 億hm2，總產(chǎn)量約11.12 億t，在美國、中國、巴西、墨西哥、印度和南非種植面積最廣，合計約占世界玉米種植面積的60%；美國、中國、巴西和阿根廷是玉米總產(chǎn)量最高的國家，累計占全球玉米產(chǎn)量的68%[3]。

選育良種、改進(jìn)耕作制度和優(yōu)化栽培措施等是提高玉米產(chǎn)量的主要途徑[4-8]。地膜覆蓋、秸稈覆蓋和寬窄行密植技術(shù)的普及是玉米產(chǎn)量大幅提高的重要栽培措施[9-13]。地膜覆蓋栽培主要是通過提高土壤植被覆蓋率，改善土壤水熱條件[14-18]，抑制雜草[19]，促進(jìn)土壤有機(jī)氮礦化，提高土壤的硝態(tài)氮含量[20-21]，促進(jìn)作物生長與產(chǎn)量的形成，從而提高玉米產(chǎn)量[14-16,20,22]；秸稈覆蓋栽培通過調(diào)節(jié)地溫，提高土壤中有機(jī)質(zhì)、常量養(yǎng)分和微量元素含量，促進(jìn)玉米生長，提高其產(chǎn)量[23-25]。寬窄行栽培可增加玉米中部冠層的透光率，增加玉米根系數(shù)量，促進(jìn)玉米植株生長和發(fā)育，增加葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量，從而提高玉米產(chǎn)量[11,26-27]。玉米不同覆蓋與行距配置對其產(chǎn)量的影響因地域、品種和種植密度等有差異。有研究表明：寬窄行覆蓋栽培比等行距覆蓋栽培能更有效地增加葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量，提高玉米產(chǎn)量[9,11,28]；也有研究表明：玉米等行距覆蓋栽培比寬窄行覆蓋栽培有更大的增產(chǎn)潛力[27]，但2 種模式的產(chǎn)量無顯著差異[29]。云南地處低緯度高原，冬春干旱、夏秋多雨，夏玉米生產(chǎn)中土地貧瘠和季節(jié)性干旱是2 個主要的非生物環(huán)境壓力[8,30]。如何緩解這一壓力，對有效指導(dǎo)云南省夏玉米穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和高效具有重要意義。本研究結(jié)合地膜和秸稈覆蓋栽培與寬窄行和等行距種植的栽培措施，分析不同組合栽培方式對玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響，以期為實現(xiàn)云南省夏玉米降本增效和持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)推廣提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試玉米品種橋單2 號由云南省宣威市種子公司提供；普通白色透光聚乙烯地膜由云南創(chuàng)豐塑料制品公司提供，厚0.015 mm，寬1.2 m；露天堆放6 個月的玉米秸稈由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育科研基地提供。

1.2 試驗設(shè)計與方法

1.2.1 試驗地概況

本研究在云南省昆明市尋甸縣大河橋鎮(zhèn)云南農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育科研基地(N25°31′07″，E103°16′41″，海拔1 860 m)進(jìn)行，年平均氣溫14.7 ℃，年均降水量960.0 mm。試驗地為水改旱紅壤，前茬作物為蠶豆。2019 年試驗地土壤養(yǎng)分為：pH 7.66，有機(jī)質(zhì)含量17.90 g/kg，全氮含量0.08 g/kg，全磷含量0.09 g/kg，全鉀含量2.16 g/kg，有效氮含量53.07 mg/kg，有效磷含量17.49 mg/kg，有效鉀含量117.25 mg/kg。

1.2.2 試驗設(shè)計

按玉米種植行距和地面覆蓋物的不同，試驗設(shè)置6 個處理。A1：寬窄行+覆蓋秸稈，A2：等行距+覆蓋秸稈，A3：寬窄行+覆蓋地膜，A4：等行距+覆蓋地膜；對照組為CK1(寬窄行)和CK2(等行距)，均為露地栽培。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3 個重復(fù)，共18 個小區(qū)，每個小區(qū)面積72.0 m2(6.0 m×12.0 m)，四周設(shè)保護(hù)行2 行，等行距種植。

1.2.3 播種及田間管理

整地播種：試驗于2019 年5—10 月進(jìn)行。旋耕機(jī)旋耕后，6 月上旬采用玉米播種機(jī)單粒直播。等行距播種為行距60 cm，株距25 cm，每個小區(qū)種10 行，每行48 株；寬窄行播種為寬行行距80 cm，窄行行距40 cm，株距25 cm，每個小區(qū)種10 行，每行48 株。

水肥管理：肥料分底肥和追肥施用。底肥為復(fù)合肥(mN∶=15∶15∶15)600 kg/hm2，播種時用玉米精量播種機(jī)邊播種邊施肥；人工追施分2 次完成，分別于玉米三葉期(苗肥)和大喇叭口期(穗肥)追施尿素(總氮含量≥46.4%)225 和300 kg/hm2。播種后采用噴灌澆透水，確保出苗，追施苗肥后再噴灌1 次。

中耕管理：播種結(jié)束后，在土壤表面噴施1 次除草劑。出苗后檢查玉米的出苗情況，及時補(bǔ)苗和定苗，確保各處理基本苗數(shù)。苗肥追施后利用手推式小型旋耕機(jī)對玉米松土1 次，大喇叭口期追肥后進(jìn)行人工中耕培土。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 玉米農(nóng)藝性狀測定

每小區(qū)隨機(jī)選取具有代表性的玉米10 株，在其大喇叭口期、抽雄期和成熟期分別測定玉米株高、莖粗和全展開葉長寬等指標(biāo)。用游標(biāo)卡尺測量植株距地面約10 cm 處的莖粗，用鋼卷尺測量株高(近地面至玉米植株最高處的距離)、穗位高及全展開葉長和寬，用長寬系數(shù)法計算單葉葉面積指數(shù)。收獲期收獲玉米地上部分，帶回實驗室取下有效穗，用電子天平稱量有效穗質(zhì)量，計數(shù)單株有效穗數(shù)(n)并計算單穗鮮質(zhì)量；將有效穗裝入牛皮袋置于鼓風(fēng)干燥箱中100 ℃殺青1 h，再在80 ℃下恒溫干燥至恒質(zhì)量(穗干質(zhì)量)；用皮尺測定其穗長和禿尖長，用游標(biāo)卡尺測定穗粗，紅筆標(biāo)記穗行數(shù)和行粒數(shù)，脫粒后用電子天平稱量每穗籽粒質(zhì)量(M)，混合均勻后數(shù)100 粒籽粒稱其質(zhì)量，即為百粒質(zhì)量。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀

收獲期收獲上述10 株玉米時，測定玉米株距和行距，用于計算每公頃株數(shù)(N)；收獲的玉米地上部分帶回實驗室取下有效穗后，將苞葉、莖和葉等裝入另一牛皮袋置于鼓風(fēng)干燥箱中100 ℃殺青1 h，再在80 ℃下恒溫干燥至恒質(zhì)量，冷卻后用電子天平稱量，計算生物產(chǎn)量。根據(jù)上述測定的每公頃玉米株數(shù)(N)、單株有效穗數(shù)(n)和每穗籽粒質(zhì)量(M)計算玉米理論產(chǎn)量：玉米理論產(chǎn)量=N×n×M。

1.3.3 土壤溫度和濕度

云南省初夏干旱，土壤溫度和含水量是影響夏玉米產(chǎn)量的重要因素。從玉米拔節(jié)后(8 月5日)開始，用便攜式土壤溫度濕度測定儀測量6 個處理24 個小區(qū)的土壤(0～15 cm)溫度和含水量。每15 d 測定1 次，共測定5 次。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 軟件計算和整理；采用SPSS 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，極顯著水平為P＜0.01，顯著水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤溫度和濕度的影響

由表1 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋地膜處理(A3和A4)能極顯著提高玉米大喇叭口期至成熟期間的土壤溫度(P＜0.01)，但A3和A4處理間的土壤溫度差異不顯著(P＞0.05)，說明玉米等行距或?qū)捳械姆N植方式對土壤溫度無影響。

表1 不同處理對土壤溫度的影響Tab.1 Effect of different treatments on soil temperature ℃

由表2 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋栽培處理(A1～A4)均能極顯著提高玉米大喇叭口期至成熟期間的土壤含水量(P＜0.01)，且大喇叭口期以后各生育階段，秸稈覆蓋栽培(A1和A2)的土壤含水量均極顯著高于地膜覆蓋栽培(A3和A4)的含水量(P＜0.01)；但A1和A2處理間、A3和A4處理間的含水量差異均不顯著(P＞0.05)，說明玉米等行距或?qū)捳械姆N植方式對土壤濕度無影響。

表2 不同處理對土壤含水量的影響Tab.2 Effect of different treatments on soil water content %

2.2 不同處理對玉米生長發(fā)育的影響

由表3 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋栽培處理(A1～A4)均能極顯著縮短玉米吐絲期、成熟期和苗后營養(yǎng)生長期(P＜0.01)，且地膜覆蓋栽培(A3和A4)的影響極顯著大于秸稈覆蓋栽培(A1和A2，P＜0.01)；但A1和A2處理間、A3和A4處理間的生育期差異均不顯著(P＞0.05)，說明玉米等行距或?qū)捳械姆N植方式對其生育進(jìn)程無影響。

表3 不同處理對玉米生育期的影響Tab.3 Effect of different treatments on the growth period of maize d

2.3 不同處理對玉米主要農(nóng)藝性狀的影響

2.3.1 不同處理對玉米株高的影響

由表4 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋栽培處理(A1～A4)均能極顯著提高玉米大喇叭口期和抽雄期的株高(P＜0.01)，且地膜覆蓋栽培(A3和A4)的株高高于或顯著高于秸稈覆蓋栽培(A1和A2)的株高(P＞0.05 或P＜0.05)，說明覆蓋栽培能促進(jìn)玉米抽雄期前的生長；但A1和A2處理間、A3和A4處理間的株高差異均不顯著(P＞0.05)，說明玉米等行距或?qū)捳械姆N植方式對株高無影響。

表4 不同處理對玉米株高的影響Tab.4 Effects of different treatments on maize plant height cm

2.3.2 不同處理對玉米莖粗的影響

由表5 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋栽培處理(A1～A4)均能極顯著增加玉米大喇叭口期和抽雄期的莖粗(P＜0.01)，且地膜覆蓋栽培(A3和A4)的莖粗極顯著高于秸稈覆蓋栽培(A1和A2)的莖粗(P＜0.01)；但A1和A2處理間、A3和A4處理間的莖粗差異均不顯著(P＞0.05)，說明玉米等行距或?qū)捳械姆N植方式對其莖粗無影響。

表5 不同處理對玉米莖粗的影響Tab.5 Effects of different treatments on maize stem thick cm

2.3.3 不同處理對玉米葉面積指數(shù)的影響

由表6 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋栽培處理(A1～A4)均能顯著提高玉米葉面積指數(shù)(P＜0.05)，但覆蓋處理間的葉面積指數(shù)差異均不顯著(P＞0.05)，說明玉米覆蓋物類型和等行距或?qū)捳械姆N植方式對其葉面積指數(shù)均無影響。

表6 不同處理對玉米葉面積指數(shù)的影響Tab.6 Effects of different treatments on leaf area index

2.3.4 不同處理對玉米主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表7 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋栽培處理(A1～A4)均能顯著或極顯著提高玉米穗鮮質(zhì)量、穗長、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)(P＜0.05 或P＜0.01)，且地膜覆蓋栽培(A3和A4)的穗鮮質(zhì)量、穗長、穗粗和行粒數(shù)均顯著高于秸稈覆蓋栽培(A1和A2，P＜0.05)；但A1和A2處理間、A3和A4處理間的各項指標(biāo)差異均不顯著(P＞0.05)，說明玉米等行距或?qū)捳械姆N植方式對其果穗性狀無影響。

表7 不同處理對玉米經(jīng)濟(jì)性狀的影響Tab.7 Effects of different treatments on the economic characteristics of maize

2.4 不同處理對玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表8 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋栽培處理(A1～A4)均能極顯著提高玉米穗干質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量(P＜0.01)，且地膜覆蓋栽培(A3和A4)極顯著高于秸稈覆蓋栽培(A1和A2，P＜0.01)；但A1和A2處理間、A3和A4處理間差異均不顯著(P＞0.05)，說明玉米等行距或?qū)捳械姆N植方式對其產(chǎn)量構(gòu)成因素?zé)o影響。

表8 不同處理對玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Tab.8 Effects of different treatments on the production factors of maize g

2.5 不同處理對玉米產(chǎn)量的影響

由表9 可知：與對照組(CK1和CK2)相比，覆蓋栽培處理(A1～A4)均能極顯著提高玉米產(chǎn)量(P＜0.01)，且地膜覆蓋栽培(A3和A4)極顯著高于秸稈覆蓋栽培(A1和A2，P＜0.01)；但A1和A2處理間、A3和A4處理間的產(chǎn)量差異均不顯著(P＞0.05)，說明玉米等行距或?qū)捳械姆N植方式對其產(chǎn)量無影響。

表9 不同處理對玉米產(chǎn)量的影響Tab.9 Effects of different treatments on maize yield kg/hm2

3 討論

冬春和初夏干旱以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化率低是制約云南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素，如何最大限度地利用有限的降雨資源提高土壤水分、肥料利用效率和農(nóng)業(yè)機(jī)械化率以實現(xiàn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和高效是重點研究的課題[30-31]。

楊菁[32]研究表明：相同密度下等行距種植，隨著行距增加，玉米穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒質(zhì)量增加，產(chǎn)量增加，行距為75 cm 時產(chǎn)量最高；大穗型品種以等行距種植為宜，耐密型品種以寬窄行種植為宜。多項研究表明：披散型和半緊湊型玉米品種植株高大、果穗大、不耐密植，低密度下等行距栽培的產(chǎn)量顯著高于寬窄行栽培的產(chǎn)量[12-13,27]；緊湊型玉米品種植株矮、直立、果穗相對小、耐密植，高密度下邊際效應(yīng)仍然明顯，葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量增加，從而寬窄行栽培產(chǎn)量顯著高于等行距栽培[11,26-28,33]。對于同一玉米品種，低密度(60 000～63 000 株/hm2)栽培下，等行距栽培的產(chǎn)量顯著高于寬窄行栽培；而高密度(70 000～73 000 株/hm2)栽培下，寬窄行栽培的產(chǎn)量顯著高于等行距[12-13,27,34]。本研究選用半緊湊型玉米品種橋單2 號進(jìn)行田間試驗，結(jié)果顯示：種植密度為66 667 株/hm2時，寬窄行栽培與等行距栽培處理間的產(chǎn)量差異不顯著。受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的影響，半緊湊大穗型玉米優(yōu)良品種深受農(nóng)民歡迎，是云南省多年來的主栽品種[3-5]。因此，理論上講，等行距栽培比寬窄行栽培有更大的增產(chǎn)潛力，但實際生產(chǎn)中卻是寬窄行栽培占主導(dǎo)地位[30-31,35]。

有研究表明：地膜覆蓋可以顯著提高土壤濕度和溫度、促進(jìn)土壤有機(jī)氮礦化、增加葉面積指數(shù)和提高干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率，從而提高玉米產(chǎn)量[14-15,36-38]；秸稈覆蓋栽培能調(diào)節(jié)地溫，提高土壤中有機(jī)質(zhì)和微量元素含量，促進(jìn)玉米生長，從而提高其產(chǎn)量[23-25]。本研究表明：玉米覆蓋栽培可極顯著提高土壤含水量、玉米大喇叭口期至成熟期間的土壤溫度(覆蓋地膜)，顯著或極顯著增加莖粗(大喇叭口期和抽雄期)、葉面積指數(shù)、穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量和玉米產(chǎn)量，且地膜覆蓋栽培效果優(yōu)于秸稈覆蓋栽培，與其他研究者在云南省外干旱、半干旱地區(qū)的研究結(jié)果一致?？梢?，在春夏干旱、土壤貧瘠的玉米產(chǎn)區(qū)，覆蓋栽培特別是地膜覆蓋栽培是利用有限降雨實現(xiàn)玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高效的栽培技術(shù)。因此，在云南干旱和土壤貧瘠的夏玉米生產(chǎn)區(qū)，采用地膜覆蓋栽培極顯著提高玉米產(chǎn)量的同時可適當(dāng)擴(kuò)大秸稈覆蓋栽培面積，并深入研究秸稈和降解地膜覆蓋栽培技術(shù)，以減輕地膜對土壤的污染[39]，提高土壤肥力，有效促進(jìn)山地玉米的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

玉米覆蓋栽培和行比種植都能有效改善玉米土壤溫濕度條件，提高玉米莖粗、葉面積指數(shù)、穗粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量，從而提高玉米產(chǎn)量，但夏玉米覆蓋栽培的作用大于行比種植。地膜覆蓋對改善土壤和提高玉米產(chǎn)量的作用優(yōu)于秸稈覆蓋，而秸稈覆蓋栽培的產(chǎn)量又高于露地栽培。因此，在云南滇中地區(qū)，覆蓋栽培與寬窄行栽培相結(jié)合是夏玉米高產(chǎn)栽培的首選方式。