不同密度和施肥方式对玉米光合生理的影响.pdf
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1、不同密度和施肥方式对玉米光合生理的影响高 军杨静静*侯金星(聊城市茌平区农业农村局,山东茌平 252100)摘要为进一步研究不同密度和施肥方式对玉米品种登海 605 光合生理的影响,挖掘其增产潜力,建立高产栽培模式,本试验设计 5 个密度处理(4 万、5 万、6 万、7 万、8 万株/hm2)、3 种施肥方式处理(施用缓释肥、分次施肥、一次性施肥),并对不同处理的光合参数、叶面积指数、光合有效辐射、透光率等指标进行测定。结果表明,不同施肥方式玉米植株上层、中层、下层光合参数变化规律表现一致,各层次表现为上层中层下层、分次施肥施用缓释肥一次性施肥,玉米植株上层各处理都能获得足够的光能和 CO2,
2、光合参数相差不大,适宜的密度和施肥方式能使玉米植株获得更多的光能、有效辐射,形成更多的干物质积累,从而提高产量。关键词玉米;密度;施肥方式;光合参数;光合有效辐射;叶面积指数中图分类号S513文献标识码A文章编号 1007-5739(2023)23-0011-07DOI:10.3969/j.issn.1007-5739.2023.23.004开放科学(资源服务)标识码(OSID):Effects of Different Densities and Fertilization Methods on PhotosyntheticPhysiology of MaizeGAO JunYANG Jin
3、gjing*HOU Jinxing(Chiping District Agriculture and Rural Affairs Bureau in Liaocheng City,Chiping Shandong 252100)AbstractIn order to further study the effects of different densities and fertilization methods on photosyntheticphysiology of maize variety Denghai 605,tap its yield potential and establ
4、ish a high-yield cultivation pattern,thisexperiment designed five density treatments(40 000,50 000,60 000,70 000 and 80 000 plants per hectare),threefertilization treatments(applying slow-release fertilizer,fractional fertilization,single fertilization),and measured theindexes of photosynthetic para
5、meters,leaf area index,photosynthetically active radiation and light transmittance indifferent treatments.The results showed that the changes of photosynthetic parameters in the upper,middle and lowerlayers were consistent in different fertilization methods,representing as upper layermiddle layerlow
6、er layer,fractionalfertilizationapplying slow-release fertilizersingle fertilization.The upper layers of maize plant in each treatment canget enough light energy and CO2,the photosynthesis parameters were not much different.The appropriate density andfertilization method will help the maize plants g
7、et more light energy,effective radiation,more dry matter is accumulatedand thus the yield will be increased.Keywordsmaize;density;fertilization method;photosynthetic parameter;photosynthetically effective radiation;leaf area index近年来,由于玉米增产的巨大潜力、经济用途的多样性和对环境广泛的适应性,玉米产业发展速度大大提高1-3。目前,玉米品种登海 605 在鲁西大面
8、积推广,种植面积超过 10 万 hm2。因此,探索适合该品种的施肥方式和种植密度,改善玉米群体冠层的通风透光性,提高玉米群体的物质生产能力和光合作用效率,对促进玉米生产实现高产高效、保障粮食安全、增加农民收入具有非常重要的意义。1材料与方法1.1试验地概况试验地点设在聊城市茌平区冯屯镇武赵村粮食基金项目 国家玉米产业技术体系项目(nycytx-01)。第一作者高军(1974),男,本科,高级农艺师,从事农业新 技 术、新 品 种 试 验、示 范 及 推 广 工 作。E-mail:*通信作者收稿日期 2023-03-29现代农业科技2023 年第 23 期农艺学11现代农业科技2023 年第 2
9、3 期农艺学绿色高质高效试验示范基地,试验区土壤为潮土,地块平整,土壤肥力中等。1.2试验材料供试玉米品种为登海 605。供试肥料为玉米专用控释肥(26-10-15,控释氮占总氮量的 50%)、尿素、磷酸二铵、氯化钾。1.3试验设计试验采用密度和施肥方式双因素设计,其中:密度(D)设 5 个处理,分别为 4 万株/hm2(D1)、5 万株/hm2(D2)、6 万株/hm2(D3)、7 万株/hm2(D4)、8 万株/hm2(D5);施肥方式(S)设 3 个处理,分别为施用缓释肥(S1)、分次施肥(S2)、一次性施肥(S3),其中处理 S1施玉米专用控释肥 750 kg/hm2,种肥同播;处理
10、S2基肥施尿素 148.35 kg/hm2、磷酸二铵 162.90 kg/hm2、氯化钾 187.65 kg/hm2,大喇叭口期施尿素 211.95 kg/hm2作追肥;处理 S3与处理 S2总施肥量相同,所有肥料均作为基肥一次性施入。共组合 15 个处理,3 次重复,采用随机区组设计4-7,小区面积为 100 m2(20 m5 m)。试验于 2022 年 6 月 17 日播种,7 月 5 日定苗。1.4测定内容及方法1.4.1叶面积调查玉米出苗后每间隔 15 d 随机选取 5 株,对每个叶片进行测量,按照叶面积=长宽系数(其中全展开叶片系数为 0.75,未展开叶片系数为 0.50,已经衰老的
11、叶片不计算面积)及叶面积指数(LAI)=单株叶面积单位土地面积内株数/单位土地面积计算叶面积和叶面积指数。1.4.2光合参数测定把植株叶片按照高度分成上、中、下 3 层,穗三叶为中层,穗三叶以上为上层叶,穗三叶以下为下层叶。在玉米抽雄期、吐丝期和吐丝后每间隔 15 d 选取玉米中层叶、上层叶、下层叶,于晴天固定时间随机选取植株,分别测定上层、中层、下层 3 片叶,取其平均值,应用 LI-6400 便携式光合仪测定叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率8-9。1.4.3光合有效辐射测定分别在抽雄期、吐丝期及吐丝后每间隔 15 d,随机选取植株,采用 GLZ-C 型光合辐射计,分别测定上层、中层、下层
12、叶片,每个处理测定 3 次,取平均值。1.4.4透光率测定用 LAI-2000 型冠层分析仪于抽雄期、吐丝期、吐丝后 15 d、吐丝后 30 d、吐丝后 45 d,在日落前后测定群体的下层(穗下第 3 叶)、中层(穗位叶)、上层(穗上第 4 叶)的光分布,计算透光率。1.5数据分析数据采用 Excel 2010 和 SPSS 17.0 软件进行统计与分析10-11。2结果与分析2.1对玉米植株光合参数的影响2.1.1对叶片净光合速率的影响1)密度和施肥方式对植株上层叶片净光合速率的影响。由图 1 可以看出,各处理上层叶片净光合速率的变化趋势均相同,呈现先升高后降低的趋势,说明密度处理和施肥方式
13、处理上层叶片的净光合速率有差异,但差异不明显。2)密度对植株中层叶片净光合速率的影响。由图 2 可以看出,各密度处理玉米叶片净光合速率随生育期延长呈现先升高之后平缓下降最后迅速下降的趋势。在不同密度下,高密度(处理 D4、D5)较低密度(处理 D1、D2、D3)处理玉米叶片净光合速率低。在抽2520151050抽雄期吐丝期吐丝后 15 d吐丝后 30 d吐丝后 45 dD1S1D1S2D1S3D2S1D2S2D2S3D3S1D3S2D3S3D4S1D4S2D4S3D5S1D5S2D5S3处理净光合速率/(molm-2s-1)图 1不同处理玉米植株上层叶片净光合速率的动态变化3020151050
14、净光合速率/(molm-2s-1)25抽雄期吐丝期吐丝后15 d吐丝后30 d吐丝后45 d处理 D1处理 D2处理 D3处理 D4处理 D5生育期图 2不同密度处理玉米植株中层叶片净光合速率的变化12雄期,处理 D1较处理 D5高出 12%,吐丝后 45 d 高出8%。吐丝期净光合速率达到最大值,吐丝以后逐渐下降。3)施肥方式对植株中层叶片净光合速率的影响。由图 3 可以看出,不同施肥方式处理叶片净光合速率随生育期的延长变化趋势相同,呈现先升高后降低的趋势。不同施肥方式对玉米的净光合速率影响较大,大致表现为处理 S2处理 S1处理 S3,即以分次施肥方式的净光合速率最高。吐丝期各施肥方式处理
15、净光合速率达到最大值,处理 S3为 18.55 mol/(m2s),处理 S1为23.20 mol/(m2s),而处理 S2达到 25.00 mol/(m2s)。4)密度对植株下层叶片净光合速率的影响。由图 4 可以看出,各处理植株下层叶片的净光合速率都在 4 mol/(m2s)以下,远远低于上层和中层。上层和中层的净光合速率是下层的 56 倍。不同生育期各层叶片净光合速率变化趋势不同,均随生育期的延长表现为逐渐下降的趋势。下层叶片也与光照关系密切,由于下层叶片接受的光照越来越少,因而净光合速率也逐渐变小。随着密度的增加,净光合速率逐渐变小,可能是由于密度增加,影响空气的流通,导致下层叶片净光
16、合速率降低。5)施肥方式对植株下层叶片净光合速率的影响。由图 5 可以看出,不同施肥方式处理玉米植株下层叶片净光合速率的变化随生育期的延长呈现出逐渐降低的趋势。各施肥方式处理在各个时期表现出明显的差异。处理 S2植株下层的净光合速率始终高于其他处理,并且处理 S2在吐丝后的净光合速率较其他处理下降缓慢,各处理净光合速率表现为处理 S2处理S1处理 S3。2.1.2对玉米植株蒸腾速率的影响1)密度和施肥方式对玉米植株上层叶片蒸腾速率的影响。蒸腾速率是指植株在单位时间内每 1 m2叶面积蒸腾的水量单位为 g/(m2h)。由图 6 可以看出,玉米植株上层叶片的蒸腾速率随生育期的延长,呈现先升高后降低
17、的趋势。植株上层叶片环境条件优越,因而光合作用都能达到理想状态。2)密度对玉米植株中层叶片蒸腾速率的影响。由图 7 可以看出,各密度处理在抽雄期和吐丝期玉米植株中层叶片蒸腾速率相差不大,之后逐渐降低,密3020151050净光合速率/(molm-2s-1)25抽雄期吐丝期吐丝后15 d吐丝后30 d吐丝后45 d生育期处理 S1处理 S2处理 S3图 3不同施肥方式处理玉米植株中层叶片净光合速率的变化53210净光合速率/(molm-2s-1)4抽雄期吐丝期吐丝后15 d吐丝后30 d吐丝后45 d生育期处理 D1处理 D2处理 D3处理 D4处理 D5图 4不同密度处理玉米植株下层叶片净光合
18、速率的变化4.54.03.53.02.52.01.51.00.50抽雄期吐丝期吐丝后15 d吐丝后30 d吐丝后45 d生育期净光合速率/(molm-2s-1)处理 S1处理 S2处理 S3图 5不同施肥方式处理玉米植株下层叶片净光合速率的变化9876543210蒸腾速率/(gm-2h-1)抽雄期吐丝期吐丝后 15 d吐丝后 30 d吐丝后 45 dD1S1D1S2D1S3D2S1D2S2D2S3D3S1D3S2D3S3D4S1D4S2处理图 6不同处理对玉米植株上层叶片蒸腾速率的影响高 军等:不同密度和施肥方式对玉米光合生理的影响13现代农业科技2023 年第 23 期农艺学度大的处理(D4
19、、D5)较密度小的处理(D1、D2、D3)下降速度快,处理 D1吐丝后 45 d 的蒸腾速率为抽雄期的56%,处理 D4、D5吐丝后 45 d 的蒸腾速率为抽雄期的37%39%。蒸腾速率在密度处理间有差异,大致表现为处理 D1处理 D2处理 D3处理 D4处理 D5,密度越大,蒸腾速率越小,即单位叶面积蒸腾的水分越少。3)施肥方式对玉米植株中层叶片蒸腾速率的影响。由图 8 可以看出,蒸腾速率随生育期的延长表现为逐渐下降的趋势。各施肥方式处理的蒸腾速率表现为处理 S2处理 S1处理 S3,处理 S2的蒸腾速率明显高于其他处理,尤其是吐丝 15 d 以后。处理 S3在吐丝后 1530 d 下降幅度
20、最大,在抽雄期处理 S3的蒸腾速率为处理 S2的 90%,在吐丝后 15 d 和 30 d 分别为处理 S2的 68%、56%。处理 S1和处理 S2的蒸腾速率在抽雄吐丝期几乎没有变化,为 6.56.8 g/(m2h)。4)密度和施肥方式对玉米植株下层叶片蒸腾速率的影响。由表 1 可以看出,下层叶片蒸腾速率随着生育期的延长逐渐降低,后期下降的速率较前期快。下层叶片的蒸腾速率最大值出现在抽雄期,随密度的增加变化趋势与上层和中层相同,表现为处理 D1处理 D2处理 D3处理 D4处理 D5,且均低于中层和上层,抽雄期处理 D2S2蒸腾速率最高,为 5.39 g/(m2h),为上、中层同时期的 70
21、%左右,与上层或中层的吐丝后 15 d 相差不大。在 3 种施肥方式中,下层叶片蒸腾速率变化规律和上、中层叶片表现一致,即处理 S2的蒸腾速率最高,处理 S1次之,处理 S3最低。76543210蒸腾速率/(gm-2h-1)抽雄期吐丝期吐丝后15 d吐丝后30 d吐丝后45 d生育期处理 D1处理 D2处理 D3处理 D4处理 D5图 7不同密度处理对玉米植株中层叶片蒸腾速率的影响86543210蒸腾速率/(gm-2h-1)7抽雄期吐丝期吐丝后15 d吐丝后30 d吐丝后45 d生育期处理 S1处理 S2处理 S3图 8不同施肥方式处理玉米植株中层叶片蒸腾速率的变化表 1密度和施肥方式对玉米植
22、株下层叶片蒸腾速率影响单位:(gm-2h-1)注:同列不同小写字母表示差异显著(P处理 D3处理 D1处理 D2处理 D5。同时也可以看出,处理 D5出现了早衰现象,说明登海605 玉米在密度大于 7 万株/hm2时易出现早衰现象。2.2.2施肥方式对叶面积指数的影响由图 10 可以看出,叶面积指数随出苗后时间呈二次函数(y=-0.415 1x2+4.017 7x-4.275 7,R2=0.824 2)。各施肥方式处理在出苗后 60 d 前相差不大,在出苗后60 d 时叶面积指数表现为处理 S2处理 S3处理 S1。出苗 60 d 后叶面积指数出现变化,处理 S2的叶面积指数最高,处理 S1次
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