全 文 ：中国生态农业学报 2014年 10月 第 22卷 第 10期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Oct. 2014, 22(10): 1146−1155


* 国家“十二五”重大科技支撑计划(2011BAD16B15)资助
** 通讯作者: 陶洪斌, 主要从事作物高产与资源高效利用研究。E-mail: hongbintao@cau.edu.cn
任伟, 主要从事作物节水高产研究。E-mail: renwei2012@126.com
收稿日期: 2014−05−29 接受日期: 2014−08−11
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.140647
不同密度下增施有机肥对夏玉米物质
生产及产量构成的影响*
任 伟 赵 鑫 黄收兵 周 楠 王若男 陶洪斌** 王 璞
(中国农业大学农学与生物技术学院/农业部农作制度重点实验室 北京 100193)
摘 要 本研究在夏玉米季适当降低种植密度并连续两年施用有机肥, 旨在了解黄淮海地区夏玉米群体物质
累积和产量构成对有机肥施用量和种植密度的响应, 从而降低倒伏风险, 确保稳产、高产。试验采用随机区组
设计, 设高、中、低 3个种植密度, 分别为 90 000株·hm−2、75 000株·hm−2和 60 000株·hm−2, 3个种植密度下
设不同的有机肥施用量处理, 其中高密度下设 30 m3·hm−2一种施肥量, 中密度下设 30 m3·hm−2一种施肥量, 低
密度下设 0 m3·hm−2、30 m3·hm−2和 45 m3·hm−2 3种施肥量。研究结果表明: 施用有机肥可以有效改善土壤肥
力。施用有机肥第 1年, 在中、低密度下对玉米干物质生产、群体生长速率和产量构成均产生一定的促进作用, 但
效果不显著。施用有机肥第 2年, 低密度下玉米群体衰老速率减缓, 叶面积指数和棒三叶叶绿素相对含量在生育
后期均维持在较高水平, 花后群体生长速率维持在较高水平, 且与中高密度无显著差异, 群体花后生物量增加
幅度最大, 成熟期地上部总生物量显著提高甚至接近中高密度。低密度下施用有机肥后穗粒数和千粒重均大幅
度提高, 从而有效补偿了低密度下穗数的不足, 最终低密度下施用 45 m3·hm−2有机肥处理产量达 10 838 kg·hm−2,
与中、高密度下施用 30 m3·hm−2有机肥处理的产量 11 080 kg·hm−2和 11 202 kg·hm−2基本持平且差异不显著。
由此可见, 通过适度降低密度并增施有机肥能够有效合理地调控群体花前花后生长, 避免前期旺长和后期早
衰, 实现保穗保花增重增产的目的。
关键词 夏玉米 有机肥 种植密度 群体生长 产量构成
中图分类号: S513 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2014)10-1146-10
Effects of application of organic fertilizer under different planting densities
on dry matter production and yield formation of summer maize
REN Wei, ZHAO Xin, HUANG Shoubing, ZHOU Nan, WANG Ruonan, TAO Hongbin, WANG Pu
(College of Agriculture and Biotechnology, China Agricultural University/Key Laboratory of Farming System,
Ministry of Agriculture, Beijing 100193, China)
Abstract A 2-year field experiment was conducted during summer maize seasons at Wuqiao Experimental Station, Hebei Province.
In the experiment, different amounts of organic fertilizers were continuous applied for 2 years of 2011 and 2012 during summer
maize seasons based on plant densities. The aim of the experiment was to analyze the effects of organic fertilizer on dry matter
production and yield formation of summer maize at low planting density in order to reduce lodging while achieving stable and/or
high yield. The randomized block design was used with two factors (plant density and amount of organic fertilizer). Three planting
densities — 90 000 plants·hm−2 (D1), 75 000 plants·hm−2 (D2) and 60 000 plants·hm−2 (D3) were set in the experiment. While one
amount of organic fertilizer of 30 m3·hm−2 (O1) was applied under D1 and D2, three amounts of organic fertilizer of 0 m3·hm−2 (O0),
30 m3·hm−2 (O1), 45 m3·hm−2 (O2) were applied under D3. The results showed that the application of organic fertilizer effectively
improved soil fertility. The application of organic fertilizer in 2011 improved dry matter production, crop growth rate and crop yield
under D3. However, the improvements in these crop variables were not significant. In the second year of organic fertilization (which
was in 2012), senescence delayed and leaf area index together with relative chlorophyll content at late growth stage maintained high
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values under 60 000 plants·hm−2 planting density. Total dry matter production at maturity stage under 60 000 plants·hm−2 planting
density significantly improved to almost similar levels to that under 75 000 plants·hm−2 and 90 000 plants·hm−2 planting densities. In
addition, dry matter production and crop growth rate under planting density of 60 000 plants·hm−2 both improved after anthesis by
organic fertilization. Both the crop parameters maintained high levels similar to those under planting densities of 75 000 plants·hm−2
and 90 000 plants·hm−2. Both kernel number per ear and thousand kernel weight under planting density of 60 000 plants·hm−2
significantly increased by the application of organic fertilizer, which effectively compensated for low ear number at low planting
density. Crop yield under low density (60 000 plant·hm−2) plus 45 m3·hm−2 organic fertilizer (D3O2) was 10 838 kg·hm−2, which was
similar to that under planting densities of 75 000 plants·hm−2 and 90 000 plants·hm−2 (11 080 kg·hm−2 and 11 202 kg·hm−2). It was
concluded that low planting density in combination with the application of organic fertilizer effectively regulated both pre-anthesis
and post-anthesis dry matter production, delayed leaf senescence, increased dry matter production after anthesis, suppressed
excessive growth and increased crop yield.
Keywords Summer maize; Organic fertilizer; Planting density; Crop growth; Yield components
(Received May 29, 2014; accepted Aug. 11, 2014)
密植是农业增产的重要途径之一。黄淮海平原
夏玉米种植密度一般为60 000~90 000 株·hm−2, 在
此基础上继续提高种植密度往往导致群体生长过旺,
主要表现为作物群体营养生长旺盛, 群体通风透光
不良[1−2], 净光合生产能力不足[3], 早期叶面积指数
(LAI)较大 [4−5], 生殖生长期群体易早衰 [1,6], 生育后
期物质转移不充分[7], 空秆率、秃尖长增大, 茎折率
和穗位系数增大, 茎粗系数和穿刺强度降低[8−9], 抗
倒伏能力降低, 作物群体易面临倒伏的风险, 最终
造成群体产量表现不佳[10−11]。大群体和倒伏已经成
为难以调和的一对矛盾, 如何协调好两者的关系在
农业生产中变得尤为重要。
目前的解决措施主要包括化控 [12]、株行距配
置 [13−14]、水肥调控[15]等手段。采用化控措施虽然可
以在一定程度上避免群体生长过旺, 但化控手段常
常会限制生殖器官的正常生长发育, 且在农业生产
中伴随很多问题[15]。高密条件下调整株行距配置仅
仅能在一定程度上调节群体的通风透光条件, 却很
难从根本上解决生育前期生长过旺的问题, 而且株
行距变化大不利于大面积机械播种和收获[16]。另外,
夏玉米生长阶段雨热同季, 施用速效氮肥调控冠层
结构存在一定的风险, 可能导致前期旺长。相对而
言, 在施用速效肥料的同时配合施用缓效肥料更为
稳妥。有机肥具有养分缓释的特点, 存在较长时间
的后效[17]。并且施用有机肥可以改善土壤理化性质、
增加土壤有机质含量、增加土壤微生物量、提高土
壤肥力和保水能力[18−20]。降低种植密度在有效预防
夏玉米群体倒伏的同时 , 往往导致群体穗数不足 ,
限制夏玉米产量的提升。然而, 通过适当调整施肥
策略并结合适宜的种植密度有可能是实现增产稳产
目标较为简便可行和低风险性的途径之一。因此 ,
在适当降低种植密度的条件下增施有机肥值得进一
步研究。本研究在适当降低种植密度的基础上, 拟
通过增施有机肥来培肥地力, 以延长夏玉米群体后
期叶片高功能持续期, 使群体叶面积指数和群体生
长率维持在较高的水平, 增强夏玉米群体花后物质
生产和抗倒伏能力, 并探究不同种植密度下施用有
机肥对夏玉米群体物质生产和产量构成的影响, 以
期在低密度条件下实现高产稳产。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验在中国农业大学吴桥实验站 (37°41′02″N,
116°37′23″E)进行。该试验站位于黑龙港流域中部,
年均气温 12.6 ℃, 全年≥0 ℃积温 4 862.9 ℃, 年
均降水量 562 mm。夏玉米生育期间气象数据由该实
验站气象站统计获得(表 1)。供试土壤为壤土, 耕作层
土壤 pH 8.12, 有机质含量 7.72 g·kg−1, 全氮 0.8 g·kg−1,
速效磷 18.2 mg·kg−1, 速效钾 76.8 mg·kg−1, 土壤肥
力中等。
表 1 试验期间夏玉米生长期间气象条件
Table 1 Weather conditions during the growth seasons of summer maize in the experimental years of 2011 and 2012
2011年 Year 2011 2012年 Year 2012
月份
Month
平均气温
Average temperature
(℃)
降雨量
Rainfall
(mm)
光照时数
Sunshine hours
(h)
平均气温
Average temperature
(℃)
降雨量
Rainfall
(mm)
光照时数
Sunshine hours
(h)
6 26.1 32.8 250.3 25.9 58.3 251.7
7 27.1 139.2 199.3 27.4 311.3 211.4
8 24.6 139.2 208.2 24.7 183.3 201.4
9 18.6 75.8 171.6 20.0 100.9 186.3
1148 中国生态农业学报 2014 第 22卷


供试品种为‘郑单 958’, 试验采取随机区组设计,
设高、中、低 3个种植密度, 分别为 90 000株·hm−2
(D1)、75 000株·hm−2(D2)和 60 000株·hm−2(D3), 高
密度和中密度下施用有机肥 30 m3·hm−2(D1O1 和
D2O1), 低密度下设 0 m3·hm−2(D3O0)、30 m3·hm−2
(D3O1)和 45 m3·hm−2(D3O2) 3种施肥量, 其中高密
度下施用 30 m3·hm−2有机肥(D1O1)作为常规种植的
高密高肥对照, 共计 5个处理, 每个处理设 3次重复,
共 15个小区, 小区面积 5 m×7 m, 小区四周设保护
行。在冬小麦收获后播种, 行距 60 cm, 播种和收获
时间 2011年为 6月 23日和 10月 6日, 2012年为 6
月 15日和 10月 4日。施用氮肥为尿素(含纯 N 46%),
用量 180 kg(N)·hm−2, 底肥 60 kg·hm−2结合大喇叭
口期追肥 120 kg·hm−2; 磷钾肥用量分别为磷肥
(过磷酸钙 )105 kg(P2O5)·hm−2、钾肥 (硫酸钾 )120
kg(K2O)·hm−2, 磷钾肥随苗期氮肥在玉米三叶期一
次性施入。有机肥(鸡粪, 含全氮 32.7 g·kg−1, 速效磷
743.7 mg·kg−1, 速效钾 41.8 g·kg−1, 有机质 374.8 g·kg−1)
在夏玉米三叶期隔行开沟施入。2 年试验期间降雨
量充足 , 均无灌溉 , 播种后喷封闭药预防杂草 , 玉
米 3~5 叶期喷苗后除草剂, 其他田间管理措施 2 年
均保持一致。
1.2 样品采集与测定
分别在大喇叭口期(12 叶展)、吐丝期、吐丝后
25 d和成熟期取植株地上部, 每小区取 3株, 测量每
株绿叶叶片的长与宽, 采用长宽法测量叶面积并计
算叶面积指数。清除植株表面的灰尘后于 105 ℃下
杀青 30 min, 然后在 80 ℃下烘干至恒重后称重。每
小区选取 5 m 4行进行测产, 调查每 666.7 m2穗数、
穗粒数、千粒重, 并计算实际籽粒产量(按 14%折算
含水率)。另外, 试验第 2 年分别在吐丝期、吐丝后
10 d、吐丝后 30 d和吐丝后 45 d, 采用日本美能达
公司产手持式 SPAD-502 型叶绿素计测棒三叶叶绿
素相对含量(SPAD 值), 在每个叶片叶脉两侧分别选
取 5个点, 每叶共测定 10个点, 每个小区测定 5株,
并计算棒三叶平均 SPAD值。
1.3 数据处理与分析方法
叶面积=长×宽×k (1)
式中: 展开叶 k为 0.75, 未展开叶 k为 0.5。
叶面积指数(LAI, leaf area index)=绿叶面积/土
地面积 (2)
花后生物量(103 kg·hm−2)=成熟期生物量−吐丝
期生物量 (3)
群体生长率(CGR, crop growth rate, kg·hm−2·d−1)=
(W2−W1)/A×(t2−t1) (4)
式中: W2、W1分别为 t2、t1时测定的干物重, A为土
地面积。
收获指数(HI, harvest index)=籽粒产量/生物产量 (5)
利用 Microsoft Excel 2010进行数据录入与相关
计算, SPSS 17.0进行数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同种植密度下增施有机肥对土壤肥力的影响
表 2 是试验第 2 年玉米成熟期土壤肥力情况,
施用有机肥土壤全氮、速效磷、速效钾和有机质含
量均比基础地力有大幅提升。其中低密度下不施用
有机肥处理(D3O0)的各土壤养分含量均低于其他处
理。可见, 通过施用有机肥可以起到培肥地力的作
用 , 有利于根系获取充足的养分并运输到地上部 ,
促进地上部的生长发育。
表 2 试验第 2年玉米成熟期不同种植密度和有机肥
处理下土壤肥力
Table 2 Soil fertility at maturity stage of summer maize in the
second year under different treatments of planting densities and
organic fertilization rates
处理
Treatment
全氮
Total
nitrogen
(g·kg−1)
速效磷
Available
phosphorus
(mg·kg−1)
速效钾
Available
potassium
(mg·kg−1)
有机质
Organic
matter
(g·kg−1)
D1O1 1.28ab 49.87bc 193.14ab 8.81a
D2O1 1.31ab 72.32b 285.83a 8.80a
D3O0 1.15b 27.43c 160.98b 7.96a
D3O1 1.54a 98.87a 262.97ab 8.98a
D3O2 1.27ab 70.60b 201.83ab 9.23a
D1、D2和 D3的种植密度分别为 90 000 株·hm−2、75 000株·hm−2
和 60 000株·hm−2, O0、O1和O2的有机肥施用量为 0 m3·hm−2、30 m3·hm−2
和 45 m3·hm−2, 下同。Planting densities of D1, D2 and D3 are 90 000,
75 000 and 60 000 plants per hectare. The application rates of organic
fertilizer of O0, O1and O2 are 0 m3·hm−2, 30 m3·hm−2 and 45 m3·hm−2.
The same below.

2.2 不同种植密度下增施有机肥对玉米群体叶面
积指数和叶绿素相对含量的影响
叶面积指数(LAI)是反映植物群体生长状况的
一个重要指标, 其大小直接反映了作物群体的光合
生产能力, 与最终群体产量的高低密切相关。由方
差分析结果可以看出(表 3), 各处理在大喇叭口期、
吐丝期和吐丝后 25 d的 LAI均存在显著差异, 而在
成熟期没有显著差异。2011年和 2012年, 低密度下
施用有机肥处理, 大喇叭口期和吐丝期的 LAI 均显
著低于中、高密度处理; 低密度下施用 30 m3·hm−2
有机肥(D3O1)与中密度下(D2O1)在吐丝后 25 d 的
LAI 差异不显著; 在成熟期, 2011 年低密度下增施
30 m3·hm−2有机肥处理(D3O1)的 LAI与中、高密度
(D2O1 和 D1O1)差异不显著。2012 年, 各处理间成
熟期的 LAI 差异均不显著。说明低密度下增施有机
第 10期 任 伟等: 不同密度下增施有机肥对夏玉米物质生产及产量构成的影响 1149


表 3 不同种植密度下增施有机肥对玉米群体叶面积指数的影响
Tab. 3 Effects of different treatments of planting densities and organic fertilization rates on leaf area index of summer maize
年份
Year
处理
Treatment
大喇叭口期
12-leaf stage
吐丝期
Silking stage
吐丝后 25 d
25 days after silking
成熟期
Maturity stage
D1O1 3.68a 5.31a 5.40a 3.23a
D2O1 3.20b 4.71b 4.29b 3.33a
D3O0 2.38d 3.82c 3.54c 2.44c
D3O1 2.64c 3.95c 3.94bc 3.05ab
2011
D3O2 2.79c 3.90c 3.56c 2.74bc
D1O1 2.92a 5.41a 5.13a 2.47a
D2O1 3.05a 4.71b 4.45b 2.73a
D3O0 2.29b 3.89c 3.61c 2.39a
D3O1 2.63b 3.93c 4.12b 2.33a
2012
D3O2 2.62b 4.08c 3.78c 2.37a
年份 Year (Y) * ns ns *
处理 Treatment (T) * * * *
方差分析
ANOVA
年份×处理 Y×T * ns ns ns
同列数据后不同字母表示在 5%水平下差异显著。*表示在 5%水平下差异显著, ns表示在 5%水平下差异不显著。下同。Different lowercase
letters in the same column mean significant difference at 5% level. “*” and “ns” represented significance and not significance at 5% level, respectively.
The same below.

肥(D3O1和 D3O2)可以使夏玉米群体在吐丝 25 d后
维持与中、高密度下(D2O1和 D1O1)水平相当的 LAI,
有利于夏玉米群体花后干物质累积。
叶绿素相对含量(SPAD)可以用来评估作物的氮
素营养状态和作物叶绿素水平, 进而反映出叶片的
生理活性。由图 1 可见, 各关键生育时期棒三叶的
SPAD值基本呈现中、低密度处理下高于高密度的趋
势。其中, 低密度下施用 30 m3·hm−2和 45 m3·hm−2
有机肥处理(D3O1 和 D3O2)棒三叶的 SPAD 值各生
育时期均保持较高水平。在吐丝 25 d以后, D2O1和
D1O1 的 SPAD 值下降较快且显著低于低密度处理

图 1 不同种植密度下增施有机肥对玉米不同生长阶段
叶绿素相对含量的影响
Fig. 1 Effects of different treatments of planting densities and
organic fertilization rates on the relative content of chlorophyll
in different growth stages of maize
Ⅰ: 吐丝期; Ⅱ: 吐丝后 10 d; Ⅲ: 吐丝后 30 d; Ⅳ: 吐丝后
45 d。Ⅰ: silking stage; Ⅱ: 10 days after silking; Ⅲ: 30 days after
silking; Ⅳ: 45 days after silking.
的 SPAD值, 说明中、高种植密度不利于叶片灌浆期
的优势生长, 叶片衰老较快, 不能较好地进行光合
生产, 缩短了灌浆时间, 不利于单株产量的形成。以
上结果说明, 低密度下施用有机肥有利于延缓叶片
衰老, 棒三叶 SPAD 值处于较高水平, 这有利于花
后群体的干物质生产和籽粒灌浆, 有利于增加千粒
重, 为提高产量奠定了基础。
2.3 不同生长阶段不同种植密度下增施有机肥对
玉米地上部干物质积累动态的影响
由图 2可以看出, 2011年, 有机肥的施入对中、
低密度下夏玉米各关键生育时期干物质积累没有产
生显著作用; 但低密度条件下施用有机肥在吐丝 25 d
以后干物质积累量与不施肥处理(D3O0)相比有所增
加, 可见有机肥的效用此时已经开始有所显现, 但
肥效并不显著。2012 年, 有机肥对夏玉米各关键生
育时期的干物质积累产生显著促进作用; 低密度下,
与不施有机肥处理相比, 施用有机肥显著促进干物
质的积累。在同一有机肥施用量(O1)下, 随着种植密
度的增加, 低、中、高密度下的群体各生育时期干
物重均呈增加趋势, 在成熟期三者的群体干物重之
间没有显著差异。可见, 通过在低密度条件下增施
有机肥(D3O1 和 D3O2)夏玉米群体可以生产出与
中、高密度下(D2O1 和 D1O1)水平相当的地上部生
物量。
2.4 不同种植密度下增施有机肥对玉米花前花后
干物质生产及分配的影响
由表 4 可见, 年际间对玉米群体花前生物量和
1150 中国生态农业学报 2014 第 22卷



图 2 2011年(a)和 2012年(b)不同种植密度下增施有机肥
对玉米不同生长阶段地上部干物质积累动态的影响
Fig. 2 Effects of different treatments of planting densities and
organic fertilization rates on aboveground dry matter
accumulation of summer maize in 2011 (a) and 2012 (b)
Ⅰ: 大喇叭口期 ;Ⅱ: 吐丝期 ; Ⅲ : 吐丝后 25 d; Ⅳ: 成熟
期。Ⅰ: 12-leaf stage; Ⅱ: silking stage; Ⅲ: 25 days after silking;
Ⅳ: maturity stage.
花后生物量 /成熟期生物量有显著影响 , 对成熟期
生物量和花后生物量无显著影响; 不同处理除对花
后生物量 /成熟期生物量无显著影响外 , 对群体成
熟期生物量、花前生物量和花后生物量均有显著影
响; 年份与处理的交互作用除对花后生物量有显著
影响外, 对群体成熟期生物量、花前生物量和花后
生物量 /成熟期生物量均无显著影响。试验第 1 年
(2011 年 ), 低密度下施用有机肥成熟期生物量均
有增加趋势 , 与不施肥处理相比差异不显著 ; 其
中 , 花前生物量基本没有变化且显著低于中、高密
度处理 , 而花后生物量增加幅度较高 , 低密度下
施用 30 m3·hm−2有机肥处理(D3O1)数值接近中、高
密度处理(D2O1 和 D1O1), 差异不显著。另外, 低
密度下施用有机肥处理花后生物量占成熟期生物
量的比重均高于高密度且差异达显著水平。试验第
2 年(2012 年), 中、低密度下施用有机肥均显著提
高成熟期生物量, 且不同程度促进了花前和花后生
物量累积。其中低密度下施用 30 m3·hm−2有机肥的
成熟期生物量与中密度下相近, 略低于高密度处理,
并且该处理下的花后生物量与中、高密度处理相比
差异不显著。可见, 通过在低密度条件下增施有机
肥夏玉米群体保持较高的花后生物量, 可促进花后
光合产物向籽粒中转运, 有利于夏玉米花后的籽粒
灌浆。
表 4 不同种植密度下增施有机肥对玉米花前花后干物质生产的影响
Table 4 Effects of different treatments of planting densities and organic fertilization rates on dry matter production of summer
maize before and after anthesis
年份
Year
处理
Treatment
成熟期生物量
Biomass at maturity stage
(×103 kg·hm−2)
花前生物量
Dry matter before anthesis
(×103 kg·hm−2)
花后生物量
Dry matter after anthesis
(×103 kg·hm−2)
花后生物量/成熟期生物量
Dry matter after
flowering/biomass
at maturity stage (%)
D1O1 19.4a 8.2a 11.2ab 57.8c
D2O1 18.1ab 7.7ab 10.4b 57.4c
D3O0 16.2b 6.4b 9.8b 60.6abc
D3O1 17.6ab 6.5b 11.1ab 62.8abc
2011
D3O2 16.5b 6.9ab 9.6b 58.3bc
D1O1 20.6a 7.9a 12.7a 61.8a
D2O1 18.3ab 7.1b 11.2a 61.3a
D3O0 13.2c 5.6d 7.6b 57.7a
D3O1 18.3ab 6.4bc 11.9a 64.8a
2012
D3O2 17.1b 6.3bcd 10.8ab 63.0a
年份 Year (Y) ns * ns *
处理 Treatment (T) * * * ns
方差
分析
ANOVA
年份×处理 Y×T ns ns * ns

2.5 不同生长阶段不同种植密度下增施有机肥对
玉米群体生长率的影响
群体生长率(CGR)表示作物群体在单位时间单
位面积上的干物质增加量, 是表征作物群体生物质
积累的一个重要指标。从表 5可以看出, 2011年, 大
喇叭口期到吐丝期 CGR 在 5 个处理间差异不显著,
中、高密度下略高, 有机肥施用未体现出效果。吐
丝期—吐丝后 25 d高密度下生长速率最大, 而中密
第 10期 任 伟等: 不同密度下增施有机肥对夏玉米物质生产及产量构成的影响 1151


表 5 不同种植密度下增施有机肥对玉米不同生长阶段群体生长率的影响
Table 5 Effects of different treatments of planting densities and organic fertilization rates on crop growth rate at different
growth stages of summer maize
年份
Year
处理
Treatment
大喇叭口期—吐丝期
12-leaf stage−silking
stage (kg·hm−2·d−1)
吐丝期—吐丝后 25 d
Silking stage−25 days after
silking (kg·hm−2·d−1)
吐丝后 25 d—成熟期
25 days after silking−maturity
stage (kg·hm−2·d−1)
大喇叭口期—成熟期
12-leaf stage−maturity
stage (kg·hm−2·d−1)
D1O1 262a 319a 131b 234ab
D2O1 265a 211b 205ab 222ab
D3O0 229a 217ab 175ab 204b
D3O1 218a 261ab 181ab 221ab
2011
D3O2 217a 224ab 162ab 199b
D1O1 272ab 256a 217a 243a
D2O1 224bc 236ab 182a 211ab
D3O0 224bc 253ab 34b 157c
D3O1 208c 291a 153ab 218a
2012
D3O2 240abc 206ab 193a 207ab
年份 Year (Y) ns ns ns ns
处理 Treatment (T) ns ns ns *
方差
分析
ANOVA
年份×处理 (Y×T) ns ns * ns

度下施用有机肥则导致 CGR显著下降, 低密度下则
表现出施用 30 m3·hm−2有机肥(D3O1)对CGR有一定
促进作用, 但效果不显著。吐丝后 25 d—成熟期高
密度下 CGR 显著降低, 低密度下施用有机肥各处理
间差异不显著。总体而言, 在低密度条件下施用有机
肥对大喇叭口期到成熟期期间的 CGR 具有较好的促
进作用, 且与中、高密度条件下施用有机肥无显著差
异。2012年, 大喇叭口期到吐丝期期间, 低密度下施
用 45 m3·hm−2有机肥(D3O2)的 CGR与中、高密度下
施用 30 m3·hm−2有机肥(D2O1和D1O1)处理差异不显
著。吐丝期—吐丝后 25 d 低密度下施用 30 m3·hm−2
有机肥处理(D3O1)的 CGR最高, 与中、高密度(D2O1
和 D1O1)相比差异不显著。吐丝后 25 d—成熟期低
密度下不施有机肥处理(D3O0)的 CGR 均显著低于
其他施用有机肥处理, 低密度下施用有机肥处理的
CGR与中、高密度下施有机肥处理相比差异不显著。
总体而言, 低、中、高 3 种密度下施用有机肥处理
的 CGR在大喇叭口期到成熟期期间差异不显著。
2.6 不同种植密度下增施有机肥对玉米穗部性状、
产量构成和收获指数的影响
由表 6可见, 随种植密度的增加, 玉米穗长、穗
粗、穗行数和行粒数大体呈降低趋势, 秃尖长呈增
加趋势。低密度条件下施用 45 m3·hm−2有机肥处理
(D3O2)的穗长、穗粗、穗行数和行粒数均显著高于
中、高密度处理, 秃尖长显著低于中、高密度和低
密度下不施肥处理。说明种植密度加大, 不利于夏
玉米个体穗部的优势发育, 进而影响群体籽粒产量
的提高。
表 6 不同种植密度下增施有机肥对玉米穗部性状的影响
Table 6 Effects of different treatments of planting densities and organic fertilization rates on ear character of summer maize
处理
Treatment
穗长
Ear length (cm)
穗粗
Ear diameter (cm)
秃尖长
Barren ear length (cm)
穗行数
Number of row
行粒数
Kernels per row
D1O1 14.51d 5.01bc 1.38a 14.77b 29.97d
D2O1 15.07cd 4.99c 1.11ab 14.43b 31.25cd
D3O0 15.58bc 5.09ab 1.14ab 14.65b 32.32bc
D3O1 16.15b 5.12ab 0.87bc 14.48b 33.48b
D3O2 17.89a 5.15a 0.77c 15.50a 36.81a

由表 7可见, 研究开展第 1年(2011年), 随着种
植密度增加 , 穗数显著增加, 穗粒数显著降低; 千
粒重除低密度下施用 45 m3·hm−2有机肥处理(D3O2)
显著高于其他处理外, 其余处理间差异不显著; 各
处理间产量无显著差异; 随种植密度加大收获指数
(HI)整体呈下降趋势。在低密度下施用有机肥表现出
一定的增产效果; 低密度处理之间的穗数无显著差异,
千粒重以低密度下施用 45 m3·hm−2有机肥(D3O2)表现
最高, 其余处理之间无显著差异。低、中、高密度
下施用有机肥处理, 种植密度逐渐增加, HI 呈下降
1152 中国生态农业学报 2014 第 22卷


表 7 不同种植密度下增施有机肥对玉米产量构成和收获指数的影响
Table 7 Effects of different treatments of planting densities and organic fertilization rates on yield components and harvest
index of summer maize
年份
Year
处理
Treatment
穗数
Ear number (hm−2)
穗粒数
Kernels per ear
千粒重
1000-grain weight (g)
产量
Yield (kg·hm−2)
收获指数
Harvest index
D1O1 87 921a 361d 284.1b 8 609a 0.44b
D2O1 76 115b 427c 284.8b 8 710a 0.48ab
D3O0 63 059c 551a 289.2b 9 319a 0.58a
D3O1 63 059c 548a 286.6b 9 664a 0.55ab
2011
D3O2 63 892c 474b 307.9a 9 132a 0.55ab
D1O1 92 505a 429d 295.7c 11 202a 0.58a
D2O1 78 337b 452cd 297.8c 11 080a 0.57a
D3O0 57 146d 479bc 313.4ab 8 441c 0.52b
D3O1 61 809cd 483bc 316.6ab 9 116bc 0.58a
2012
D3O2 65 083c 570a 319.1a 10 838a 0.57a
年份 Year (Y) * ns * * *
处理 Treatment (T) * * * * ns
方差
分析
ANOVA
年份×处理 (Y×T) * * ns * ns

趋势, 但无显著差异。施肥第 2年(2012年), 低密度条
件下穗数和千粒重均随有机肥施用量的增加而增加,
穗粒数呈增加趋势, 其中低密度下施用 45 m3·hm−2有
机肥(D3O2)的穗数和穗粒数显著高于低密度下未施
有机肥处理(D3O0); 施用 30 m3·hm−2 有机肥处理
(D3O1)产量略高于未施肥处理, 施用 45 m3·hm−2有
机肥处理(D3O2)的产量显著高于未施肥处理, 其中
施用 45 m3·hm−2 有机肥在低密度条件下产量最高,
达 10 838 kg·hm−2, 与中高密度下产量接近且差异不
显著。在相同有机肥施用量(30 m3·hm−2)下, 随种植
密度的增加, 单位面积穗数显著增加, 而穗粒数和
千粒重显著下降, 最终产量逐渐增加, 在高密度下
施用 30 m3·hm−2有机肥获得最高产为 11 202 kg·hm−2,
较低密度下施用 45 m3·hm−2有机肥(D3O2)和中密度
下施用 30 m3·hm−2 有机肥(D2O1)增产幅度不明显;
低、中、高 3 种种植密度下施用有机肥处理的 HI
均显著高于低密度下未施有机肥处理, 且 3 种种植
密度下施用有机肥处理的 HI 水平相当, 差异不显
著。由方差分析结果看出, 年际间对穗粒数影响不
显著, 对穗数、千粒重、产量和 HI 均影响显著; 各
处理间对 HI无显著影响, 对穗数、穗粒数、千粒重、
产量均有显著影响; 年际与处理间的交互作用对千
粒重和 HI 无显著影响, 对其余指标均存在显著影
响。由于有机肥的肥效存在缓释效果, 导致试验第 1
年有机肥肥力没有完全释放, 而试验第 2 年再次施
用有机肥造成有机肥肥效与前期肥效累加, 而且试
验第 2 年的雨水和日照时数均比试验第 1 年偏高,
一定程度上促进了试验第 2 年群体的物质积累和籽
粒灌浆, 使得试验第 2 年的穗粒数、千粒重和产量
均不同程度高于试验第 1 年, 最终导致千粒重、产
量和 HI在年际间的差异。
3 讨论与结论
吕丽华等 [1]和丰光等 [21]研究认为, 夏玉米在中
或高密度条件下灌浆中期前群体光合势和叶面积指
数(LAI)均表现为较高, 而中或低密度处理在吐丝后
群体光合势所占比率显著高于高密度处理, 说明密
度增加超过一定限度就会导致群体与个体发育的平
衡关系遭到破坏, 最终造成冠层结构不合理, 生育
后期叶片提早进入衰老。杨吉顺等[22]的研究结果也
表明 , 随种植密度增加 , 叶片间相互遮挡增大 , 后
期植株间竞争加剧, 叶片衰老加快, 导致生育后期
LAI 下降较快, 而获得高产首先要保证群体有充足
的光合源叶面积, 延长灌浆期叶面积的持续期[1]。本
研究结果表明, 相比中、高密度处理, 低密度下增施
有机肥处理在灌浆后期夏玉米群体的 LAI 和棒三叶
叶绿素相对含量 (SPAD)维持在较高水平 , LAI 和
SPAD 值下降较慢, 群体具有较长的高叶面积持续
期, 说明施用有机肥可以使低密度处理的夏玉米群
体在灌浆后期保持较高的叶面积指数, 延缓叶片衰
老, 而中、高密度下施用有机肥处理的群体叶片衰
老严重, LAI和 SPAD降低幅度较大。这一结果与王
立刚等[23]研究结果一致。
干物质积累量与产量呈显著正相关[24], 提高作
物群体的干物质生产能力是提高玉米籽粒产量的根
本途径[25]。本研究表明, 通过施用有机肥显著增加
夏玉米群体各关键生育时期的干物质积累, 3种种植
密度下施用 30 m3·hm−2有机肥后群体在成熟期的干
第 10期 任 伟等: 不同密度下增施有机肥对夏玉米物质生产及产量构成的影响 1153


物重均没有显著差异。由此说明, 在低密度下施用
30 m3·hm−2和 45 m3·hm−2有机肥可以达到与中、高密
度下同等的效果, 从而实现在不显著牺牲群体干物
质累积量的前提下为提高夏玉米高产稳产创造物质
条件。
花前干物质生产是玉米高产的物质基础, 高产
玉米植株具有较好的持绿性, 叶片衰老缓慢, 光合
功能期长, 花后光合产物的累积直接影响到籽粒产
量, 促进花后干物质生产是高产栽培调控中的一条
重要途径[25−26]。本研究结果表明, 中、低密度下施
用 30 m3·hm−2有机肥均显著提高群体成熟期生物量,
且均不同程度促进了花前、花后生物量累积 , 其中
花前生物量显著低于高密度处理 , 但花后和成熟
期生物量与高密处理相比无显著差异。说明有机
肥对于中、低密度下群体花后物质累积的促进效果
较高密度更为明显。这与王立刚等[23]的研究结果基
本一致。
本研究结果表明, 在低密度条件下施用有机肥
对于大喇叭口期到成熟期期间的群体生长率(CGR)
具有较好地促进作用 , CGR 显著高于未施肥处理
(D3O0), 可达到与中、高密度条件下施用有机肥处
理 CGR同等的水平。与施用有机肥处理相比, 低密
度处理不施有机肥在大喇叭口期到吐丝后 25 d始终
保持较高的 CGR, 但在吐丝 25 d 以后其 CGR 却大
幅下降。以上现象表明, 密度增加可能引起夏玉米
群体前期生长较旺而后期早衰, 进而降低灌浆后期
的物质生产能力, 而低、中密度条件下施用有机肥
可使 CGR保持在与高密度下相当的水平。另外, 本
研究结果也说明有机肥具有养分缓释特性、具有较
强的后效, 在低、中密度条件下施用有机肥可以较
好地延缓群体早衰, 夏玉米群体在灌浆后期仍然保
持较高的光合生产能力, 可促进生育后期的群体生
长, 有利于灌浆后期的物质生产。
要实现玉米高产, 应建立适宜的高产群体, 营
造与高产相适应的籽粒库容量, 达到穗足、粒多、
粒重。增加总粒数必须在适宜穗数的基础上增加穗
粒数, 增加粒重就必须满足灌浆期光合生产所需的
理想环境[27]。胡萌等[28]研究认为, 随种植密度增加,
单位面积有效穗数先上升后下降, 穗粒数下降, 百
粒重变化因品种而异。Bhat 等 [29]和 Rusinamhodzi
等[30]研究表明, 长期施用有机肥能改善作物的生长
环境, 显著提高作物的生物产量和籽粒产量。本研
究表明, 施肥第 2 年(2012 年), 低密度下穗数、穗
粒数和千粒重均随有机肥施用量的增加而增加, 其
中在低密度下施用 45 m3·hm−2有机肥的穗数和穗粒
数显著高于低密度下未施有机肥处理, 千粒重显著
高于中、高密度处理, 且获得低密度处理下最高产
10 838 kg·hm−2, 与中密度和高密度下施有机肥处理
的产量(11 080 kg·hm−2和 11 202 kg·hm−2)接近且差
异不显著。低、中、高 3 种种植密度下施用有机肥
处理的 HI 水平相当, 差异不显著。可见, 研究开展
第 2 年, 有机肥对夏玉米产量的促进作用比第 1 年
更为凸显, 尤其是对中、低密度下夏玉米产量构成
的促进较为明显, 体现出有机肥的后效。这与王立
刚等[23]得出的施用有机肥有叠加效应, 产量呈逐年
上升趋势相一致。
总体看来 , 由于有机肥存在较强的缓释效果 ,
试验第 2 年再次施用有机肥使有机肥肥效与前期肥
效累加, 加之本研究中第 2 年降雨量和日照时数均
较第 1年偏高。因此, 与试验第 1年相比, 第 2年灌
浆时间、灌浆强度均得到不同程度地促进作用, 这
更加有利于群体干物质生产, 尤其是较好地促进花
后干物质生产和群体生长率, 更加有利于穗部的优
势生长, 使得穗粒数和千粒重高于试验第 1 年, 最
终使得花后生物量/成熟期生物量、千粒重、产量和
收获指数在年际间存在显著差异。
低密度下施用有机肥能改善群体结构, 在花前
可以适度控制干物质累积避免群体过大, 而在花后
促进物质累积, 体现出有机肥对群体前控后促的特
征, 有利于保花和灌浆后期籽粒充实进而提高千粒
重, 从而保证产量与中、高密度接近, 同时避免高密
度下群体恶化并降低倒伏风险。在夏玉米倒伏频发的
地区, 可以通过在低种植密度下增施有机肥来稳定产
量和预防群体倒伏, 在本研究条件下施用 45 m3·hm−2
有机肥更利于低密度条件下夏玉米产量潜力的挖掘
与提升。
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