玉米高產(chǎn)創(chuàng)建栽培技術(shù)研究進展

馮國良，劉?；?/p>

（長子縣農(nóng)業(yè)委員會，山西長子046600）

據(jù)估計，2030年我國人口將增加到16億，需要新增糧食1.2億～1.5億t來滿足我國的糧食需求。據(jù)統(tǒng)計，我國耕地面積年遞減率為0.26%，人均耕地到2030年將降至0.075 hm2，已接近聯(lián)合國糧農(nóng)組織確定的0.05 hm2的警戒線。因此，人均耕地的減少及糧食需求量的增加，要求我國未來必須大幅度提高糧食單產(chǎn)水平[1]。玉米作為我國主要的糧食作物，對于保障我國糧食安全，改善人民生活水平意義重大。在目前耕地面積持續(xù)減少，糧食播種面積所占比例仍將下降的情況下，要保障我國的糧食安全，必須繼續(xù)提高復(fù)種指數(shù)和大幅度提高糧食耕地的單產(chǎn)水平。國內(nèi)外的生產(chǎn)實踐表明，進一步提高玉米的單產(chǎn)水平蘊藏著巨大的潛力。近年來，在“國家糧食科技豐產(chǎn)工程”項目的資助下，我國在玉米上已相應(yīng)建立起多種高產(chǎn)技術(shù)，在高產(chǎn)地區(qū)出現(xiàn)了一些高產(chǎn)典型。

表1是2006—2007年部分省份小面積玉米創(chuàng)高產(chǎn)情況。

表1 2006—2007年部分省份玉米創(chuàng)高產(chǎn)情況[2]

由表1可知，在我國玉米主產(chǎn)區(qū)吉林、河南、山東等地，小面積的產(chǎn)量能達到17.75 t/hm2，說明在我國玉米主產(chǎn)區(qū)，玉米的高產(chǎn)栽培技術(shù)已基本成熟。但是，與國際上公認的玉米單產(chǎn)最高記錄27.74 t/hm2相比，我國的玉米高產(chǎn)水平還有待進一步提高。“十五”期間，“國家糧食科技豐產(chǎn)工程”針對玉米高產(chǎn)高效目標，開展了一系列技術(shù)集成與創(chuàng)新研究，創(chuàng)造出玉米單產(chǎn)21.04 t/hm2的新紀錄。然而，這些高產(chǎn)典型大多以高額的水肥和人工等投入為代價，資源效率不高，重演性較差，難以大面積推廣應(yīng)用。

筆者通過匯總國內(nèi)外一些專家在玉米高產(chǎn)創(chuàng)建方面的研究進展，分析玉米高產(chǎn)創(chuàng)建的主要限制性因素，最后總結(jié)出玉米高產(chǎn)創(chuàng)建的栽培技術(shù)，旨在為今后的玉米高產(chǎn)創(chuàng)建提供理論依據(jù)。

1 國內(nèi)外玉米高產(chǎn)創(chuàng)建研究

我國從1972年開始搞夏玉米高產(chǎn)攻關(guān)試驗，多次創(chuàng)造了玉米的高產(chǎn)紀錄。1972—1979年通過高產(chǎn)栽培先后突破平展型玉米雜交種7.5，9，9.75 t/hm2的產(chǎn)量，但由于平展型玉米品種的株型結(jié)構(gòu)，產(chǎn)量很難突破10.5 t/hm2。1979年利用新選育的緊湊型玉米掖單2號，突破了夏玉米11.25 t/hm2的大關(guān)，但由于掖單2號的密度超過6萬株/hm2時，不抗倒伏，限制了玉米高產(chǎn)的突破。1986年培育出緊湊抗倒、中大穗型品種掖單6號、掖單7號、掖單9號，首次突破14.25 t/hm2高產(chǎn)大關(guān)，但其密度超過7.5萬株/hm2時，出現(xiàn)果穗變小、單株穗粒質(zhì)量明顯下降的趨勢，產(chǎn)量不能突破15 t/hm2。1989年培育出緊湊大穗型雜交種掖單12和掖單13號，最高產(chǎn)量能夠達到16.4 t/hm2，開創(chuàng)了我國夏玉米噸糧田的歷史[3]，2005年產(chǎn)量已達到21.0 t/hm2。

美國是世界上玉米單位面積產(chǎn)量較高的國家，1985年華索在美國玉米高產(chǎn)競賽中獲得在非灌溉條件下，春玉米最高產(chǎn)量23 224 kg/hm2。目前，這一紀錄已經(jīng)提高到27.743 t/hm2，是由依阿華州的玉米種植者柴歐德2002年在美國高產(chǎn)競賽中創(chuàng)造的[4]。

美國內(nèi)布拉斯加州立大學(xué)的Haishun Yang及Achim Dobermann等研究團隊近年來通過保護性耕作、輪作和秸稈還田提高美國黑土土壤肥力，通過作物生產(chǎn)模型分析產(chǎn)量限制因子，通過綜合生產(chǎn)措施發(fā)揮作物產(chǎn)量潛力，實現(xiàn)了玉米高產(chǎn)、土壤肥力提高、養(yǎng)分資源高效利用的目標。他們開發(fā)了Hybrid-Maize模型。Hybrid-Maize模型是在水分無限制或有限制條件（雨養(yǎng)或灌溉）下為模擬玉米生長和產(chǎn)量而設(shè)計的，它是由2種模型組合起來的：以CERNS-Maize模型為代表的玉米專用模型，以INTERCOM和WOFOST等為代表的作物生長通用模型。Hybrid-Maize模型通過輸入氣象資料、作物的播種時間及深度或者出苗時間、有效積溫和播種密度等，可以模擬特定品種在特定地區(qū)長期的產(chǎn)量潛力[5]。

綜上所述，從20世紀70年代開始，我國在玉米高產(chǎn)創(chuàng)建方面進行了大量的研究，2005年玉米最高產(chǎn)量達到21.0 t/hm2，但與美國的玉米最高產(chǎn)量27.7 t/hm2還存在較大差距。因此，我們還需要進一步總結(jié)高產(chǎn)創(chuàng)建工作的經(jīng)驗。

2 提高玉米單產(chǎn)的主要限制因素

從表2可以看出，玉米長勢參數(shù)主要由個體特征、群體特征、綜合參數(shù)3個方面構(gòu)成。只有3個方面同時達到高產(chǎn)玉米所需的指標，才能獲得高產(chǎn)。

表2 高產(chǎn)體系下與玉米長勢相關(guān)的主要農(nóng)學(xué)參數(shù)[6]

高產(chǎn)玉米需要關(guān)注2大主要生理指標：（1）不同生育期地上部干物質(zhì)的變化；（2）不同生育期葉面積指數(shù)（LAI）。

葉面積指數(shù)是反映群體質(zhì)量好壞的重要參數(shù)，只有達到一定值，才能獲得高產(chǎn)。從圖1可以看出，高產(chǎn)玉米葉面積在大喇叭口到吐絲期增長最快，在吐絲期達到最大值，以后逐漸下降，最大葉面積指數(shù)接近10.0。玉米干物質(zhì)的積累是建造營養(yǎng)器官和形成籽粒產(chǎn)量的基礎(chǔ)。干物質(zhì)積累多，生物量高，產(chǎn)量才有保證[7]。

圖2反映了2個春玉米高產(chǎn)品種（先玉335，產(chǎn)量 13.7 t/hm2；鄭單 958，產(chǎn)量 13.1 t/hm2）整個生育期干物質(zhì)積累量的變化趨勢[8]

3 玉米高產(chǎn)體系的栽培技術(shù)

決定玉米產(chǎn)量的2個主要因素是公頃穗數(shù)和穗粒數(shù)，獲得較高產(chǎn)量可以通過2條途徑實現(xiàn)，即增加種植密度和增加單株穗粒數(shù)[9]。玉米高產(chǎn)創(chuàng)建是集品種、密度、資源于一體的栽培技術(shù)，是提高光能利用率與雜種優(yōu)勢的綜合利用，不擠占其他作物播種面積，通過品種資源與自然資源的優(yōu)化組合，使玉米單產(chǎn)提高、總產(chǎn)增加、綜合農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益增加[10]。

3.1 選擇合適的品種

品種是高產(chǎn)的前提。王慶成等總結(jié)了產(chǎn)量在13.5 t/hm2以上高產(chǎn)玉米的生理指標：（1）葉面積指數(shù)達到5.5～7.0，其維持在4.0以上的時間達60 d左右；（2）葉面積持續(xù)期（LAD）有了大的突破，產(chǎn)量7.5 t/hm2左右的LAD多在225（萬m2·d）/hm2以下，產(chǎn)量 14.6 t/hm2的總 LAD達到359.10（萬 m2·d）/hm2；（3）干物質(zhì)積累有了突破，產(chǎn)量14.6 t/hm2的干物質(zhì)積累達到27.7 t/hm2；（4）公頃產(chǎn)量13.5 t以上的經(jīng)濟系數(shù)均高達0.53以上，比公頃產(chǎn)量6.0～7.5 t的高0.15～0.20[11]。晚熟品種鄭單958、先玉335、豐單1號的葉片數(shù)為21片，葉面積指數(shù)滿足高產(chǎn)創(chuàng)建的條件。

3.2 選擇播種期及播種密度，構(gòu)建適宜的植株群體結(jié)構(gòu)

玉米的生長需要特定的氣候條件，因此，玉米的播期要和當?shù)氐臍夂驐l件相吻合。確定播期后，選擇合適的播種密度。因為適宜的密度在于使公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量的矛盾得以協(xié)調(diào)，從而達到最高產(chǎn)量。玉米無效株是影響群體整齊度的重要因素。不同產(chǎn)量水平的玉米群體中無效株率不同，無效株率越低，產(chǎn)量越高。在高密度條件下，高的單株產(chǎn)量乃是高產(chǎn)的重要前提，提高種子和耕種質(zhì)量，留大苗、壯苗是降低群體無效株、提高群體及果穗整齊度的重要措施，是進一步挖掘群體增產(chǎn)潛力的重要保證[12]。

饒春富等[9]對新疆春玉米大面積公頃產(chǎn)量15 t以上產(chǎn)量構(gòu)成因素進行了通徑分析，得出公頃穗數(shù)是影響和決定產(chǎn)量的首要因素。要達到公頃產(chǎn)量15 t以上，首先要創(chuàng)造每公頃7.5萬株左右的茁壯、均勻、整齊的群體，同時協(xié)調(diào)好群體與個體的關(guān)系，保證穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量維持在相當高的水平。精準施肥技術(shù)、增加種植密度是近年來美國玉米大面積高產(chǎn)的關(guān)鍵措施，輔以農(nóng)藝措施和生物技術(shù)有效防治病蟲草害。據(jù)調(diào)查，美國玉米高產(chǎn)田平均密度為6.25萬株/hm2，單產(chǎn)達到13.87 t/hm2。玉米密植后，為利于其單株生長發(fā)育，逐漸縮小行距而加大株距，這是美國玉米栽培的發(fā)展趨勢。

3.3 培肥土壤和充足的水肥供應(yīng)

王慶成等對公頃產(chǎn)量13.5 t以上的玉米高產(chǎn)田的土壤主要理化狀況分析表明，土壤通氣性良好，0～10 cm土層土壤容重為1.27～1.45 g/cm3，總孔隙度為32.59%～49.63%，有機質(zhì)含量1.06%～1.44%，全氮0.054%～0.077%，速效氮49.8～97.1 mg/kg（平均為 66.87 mg/kg），速效磷3.44～47.0 mg/kg（平均為 10.42 mg/kg），速效鉀52.9～135.9 mg/kg（平均為 86.49 mg/kg）。因此，要通過秸稈還田、多施有機肥等來培肥土壤，改善與提高其保水保肥、供水供肥能力。

3.4 精細播種，加強田間管理，適期收獲

李登海提出了玉米“七分種，三分管”的口號，要求播前種子要經(jīng)過粒選，保證種子純度和大小一致。玉米要獲得較高產(chǎn)量，水、肥、氣、熱等各項因素要相互協(xié)調(diào)[13]。播種時開溝深淺一致，然后按計劃的株距和行距點播，保證出苗率和群體的整齊性，合理運用肥水，使植株健壯、協(xié)調(diào)發(fā)展，在灌漿前期形成足夠數(shù)量的植株干質(zhì)量；改善抽雄期前后的光照和營養(yǎng)條件，及時澆水，促進吐絲快而集中，可以增加粒數(shù)；吐絲后的24 d左右是有效粒數(shù)的決定時期，其中以吐絲至吐絲后14 d為關(guān)鍵時期，在這個階段要加強肥水管理，防止植株早衰、延長最大葉面積持續(xù)期，是減少籽粒敗育、增加有效粒數(shù)的重要措施；同時，玉米完全成熟的標準是苞葉變黃，子粒乳線消失，黑層出現(xiàn)。玉米生產(chǎn)上適當晚收，最大限度地實現(xiàn)籽粒庫容潛力，以增加產(chǎn)量[14-15]。

根據(jù)作物產(chǎn)量形成的生理基礎(chǔ)，以及生產(chǎn)實踐中玉米高產(chǎn)經(jīng)驗，總結(jié)出建立玉米的高產(chǎn)栽培體系為：選擇緊湊型玉米品種，適當增加播種密度達到高產(chǎn)。我們可以應(yīng)用Hybrid-Maize模型來選擇適合于某一地區(qū)的玉米品種及最佳播種密度，建立高產(chǎn)玉米的栽培體系，即在保證前期適宜公頃穗數(shù)的基礎(chǔ)上，在后期加強群體質(zhì)量控制，防止植株早衰，延長最大葉面積持續(xù)期。在生產(chǎn)實踐中，玉米種植密度越大，后期群體內(nèi)部空氣溫度和濕度越大，易發(fā)生病蟲害，造成葉片早衰。衰老是植物生長發(fā)育的最后階段，其典型特征是葉綠素降解和光合能力降低。作物成熟前早衰，綠葉面積減小，光合時間縮短，會直接導(dǎo)致產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降。大量試驗表明，玉米生長后期均出現(xiàn)了早衰現(xiàn)象，造成減產(chǎn)。因此，我們需要采取措施加強玉米后期群體質(zhì)量控制，延緩葉片衰老，提高作物產(chǎn)量。應(yīng)用凱潤殺菌劑，可以加強玉米后期群體質(zhì)量控制，延緩葉片衰老，延長最大葉面積持續(xù)期，從而提高玉米產(chǎn)量。

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