玉米超高產(chǎn)栽培技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用

趙洪祥，孟祥盟，邊少鋒*，馮士成，鄒云峰，方金宇

玉米超高產(chǎn)栽培技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用

趙洪祥1，孟祥盟1，邊少鋒1*，馮士成2，鄒云峰3，方金宇2

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林長春130033；2.榆樹市紅星鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)站，吉林長春130411；3.鎮(zhèn)賚縣煙草專賣局，吉林白城137300）

本文以提升吉林省玉米綜合生產(chǎn)能力為目標(biāo)，綜述了筆者所在研究團(tuán)隊(duì)提出的增源擴(kuò)庫群體結(jié)構(gòu)挖潛技術(shù)、營養(yǎng)續(xù)補(bǔ)增源防衰技術(shù)、化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術(shù)等超高產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，并將其與現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行集成，形成了適合于吉林省雨養(yǎng)區(qū)、半干旱區(qū)的兩種技術(shù)模式，并以此創(chuàng)建了玉米超高產(chǎn)田。

吉林?。挥衩?；超高產(chǎn)；栽培技術(shù)

在玉米生產(chǎn)中，比較普遍地存在著單產(chǎn)水平較低的問題。吉林省是玉米生產(chǎn)大省，單產(chǎn)水平雖居全國首位，但仍然比美國低40%，促進(jìn)吉林省玉米生產(chǎn)水平的提高，對(duì)確保國家糧食安全具有十分重要的意義?；谙拗朴衩桩a(chǎn)量的因素，國內(nèi)外學(xué)者提出了突破產(chǎn)量的多種途徑，如通過株型改造增加葉面積指數(shù)、改善光合作用、協(xié)調(diào)個(gè)體和群體的關(guān)系、增加庫容量等。雖然學(xué)者們提出了很多途徑，但對(duì)吉林省玉米生產(chǎn)來說，很多技術(shù)難題尚未解決是產(chǎn)量提高的主要限制因素，譬如，春玉米超高產(chǎn)機(jī)理與生產(chǎn)技術(shù)研究剛剛起步，超高產(chǎn)土壤培肥、增溫促苗、控稈強(qiáng)源與玉米生育規(guī)律同步協(xié)調(diào)管理等項(xiàng)技術(shù)仍不成熟。研究解決這些問題，實(shí)現(xiàn)玉米大面積超高產(chǎn)的進(jìn)一步突破，對(duì)于增加農(nóng)民收入，全面提升玉米綜合生產(chǎn)能力、推動(dòng)玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障國家糧食安全具有重要意義。

1 吉林省玉米超高產(chǎn)栽培技術(shù)的創(chuàng)新與集成

要取得超高產(chǎn)必須高密度種植，超高產(chǎn)栽培玉米群體在生長發(fā)育期間如何更好地解決群體與個(gè)體的矛盾，形成合理的群體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)源流庫的比例是建立超高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵；高密度栽培的最大缺陷是植株的倒伏問題，通過解決倒伏問題來提高玉米群體整齊度是對(duì)群體進(jìn)行結(jié)構(gòu)性挖潛的主要手段；在高密度下限制玉米產(chǎn)量的另一個(gè)因素是玉米生育后期的早衰，如何實(shí)現(xiàn)延緩葉片衰老，保持葉片綠色，延長葉片光合作用持續(xù)時(shí)間來提高產(chǎn)量是實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)的另一關(guān)鍵。因此，筆者所在研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)玉米大面積超高產(chǎn)栽培中面臨的一些問題，采用培育超高產(chǎn)土壤、提高群體整齊度、增溫促苗、控稈強(qiáng)源等技術(shù)，對(duì)玉米群體進(jìn)行結(jié)構(gòu)挖潛、營養(yǎng)續(xù)補(bǔ)、化控抗逆，同時(shí)不斷進(jìn)行技術(shù)的完善與創(chuàng)新，并將研究的超高產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)和已有的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)玉米大面積超高產(chǎn)栽培技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用。

1.1 增源擴(kuò)庫群體結(jié)構(gòu)挖潛技術(shù)

本技術(shù)主要通過選用超高產(chǎn)品種，精細(xì)整地施肥保障出苗率，采用高密度種植在群體結(jié)構(gòu)性上進(jìn)行挖潛，增加群體密度以補(bǔ)償個(gè)體的功能性減產(chǎn)。研究表明，超高產(chǎn)田玉米LAI在各個(gè)生育時(shí)期均比常規(guī)栽培的玉米LAI大，且隨生育進(jìn)程的推進(jìn)下降較慢，最大LAI比常規(guī)田提高了3.68%。多年比較發(fā)現(xiàn)，高密度的群體結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)噸糧的基礎(chǔ)，當(dāng)最大LAI在6.0～6.8時(shí)產(chǎn)量最高。雖然超高產(chǎn)田和常規(guī)田栽培技術(shù)條件下光合速率差異不大，但由于群體密度的增加，超高產(chǎn)田L(fēng)AI顯著高于常規(guī)田，超高產(chǎn)田玉米的整體光合能力得到了顯著提高，在開花后比常規(guī)田玉米平均高26.68%。

該技術(shù)突破了以往對(duì)玉米高產(chǎn)單純追求個(gè)體功能的傳統(tǒng)思路，通過增強(qiáng)群體效應(yīng)達(dá)到高產(chǎn)的目的。通過培育超高產(chǎn)土壤、機(jī)械化精細(xì)整地來保證出苗率，采用高密度種植來增加群體密度以補(bǔ)償個(gè)體的功能性減產(chǎn)，挖掘群體結(jié)構(gòu)的潛力。研究表明，采用本技術(shù)的超高產(chǎn)田玉米單株的光合物質(zhì)生產(chǎn)能力有所下降，但是由個(gè)體所組成的群體在新的條件下形成了自己獨(dú)特的群體光合作用規(guī)律，因而超高產(chǎn)田玉米群體的光合物質(zhì)生產(chǎn)能力顯著高于常規(guī)生產(chǎn)田，達(dá)到了增源擴(kuò)庫的效果。

1.2 營養(yǎng)續(xù)補(bǔ)增源防衰技術(shù)

施肥是調(diào)節(jié)作物生長發(fā)育的一項(xiàng)基本措施，其對(duì)玉米生長后期葉片功能期的延長效應(yīng)遠(yuǎn)大于其對(duì)生長前期葉面積增產(chǎn)的促進(jìn)效應(yīng)；氮素營養(yǎng)能延緩葉片衰老，有延緩葉片光合功能衰退的作用；氮肥分期施用符合玉米氮素吸收規(guī)律，有利于提高氮肥利用率。有鑒于此，本團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了營養(yǎng)續(xù)補(bǔ)增源防衰技術(shù)，在雨養(yǎng)區(qū)的超高產(chǎn)田，在保持施肥總量不變的情況下，用噴藥施肥機(jī)對(duì)玉米進(jìn)行2次追肥，其中，在拔節(jié)期進(jìn)行第1次追肥，在吐絲期進(jìn)行第2次追肥，對(duì)玉米生育后期進(jìn)行氮素的續(xù)補(bǔ)；在半干旱區(qū)則采用隨水定量滴施化肥的方法，把肥料溶解在灌溉水中，在吐絲期后分4～5次隨著灌溉施入；吐絲期之后的營養(yǎng)續(xù)補(bǔ)不但延長了植株中上部葉片的功能時(shí)間，增加了光合積累，也有效地防止了后期玉米脫肥而造成的莖葉早衰，同時(shí)延長了根系壽命，從而提高了源的群體光合能力，增加了群體的干物質(zhì)積累，保證了對(duì)庫的供給。因此，超高產(chǎn)田玉米生育后期的葉綠素含量顯著高于常規(guī)生產(chǎn)田，表明其葉片衰亡較慢，葉片功能期延長。

1.3 化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術(shù)

項(xiàng)目應(yīng)用增源擴(kuò)庫群體結(jié)構(gòu)挖潛技術(shù)來增加玉米種植密度，依靠群體發(fā)揮增產(chǎn)潛力是獲得玉米超高產(chǎn)的重要措施。增密后可導(dǎo)致玉米群體內(nèi)株間水分與營養(yǎng)的競爭加劇，玉米群體郁閉嚴(yán)重、通風(fēng)透光不良、植株早衰、易倒伏、易染病，導(dǎo)致玉米產(chǎn)量下降；應(yīng)用營養(yǎng)續(xù)補(bǔ)增源防衰技術(shù)雖然有效防止了早衰，但也增加了倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。為此，本研究團(tuán)隊(duì)采用化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術(shù)，通過噴施化控劑（主要成分為乙烯利）塑造個(gè)體株型，降低株高，增加莖稈強(qiáng)度，使玉米超高產(chǎn)田獲得合理的群體結(jié)構(gòu)，較好地協(xié)調(diào)了個(gè)體產(chǎn)量潛力與群體高產(chǎn)的關(guān)系；同時(shí)，采用化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術(shù)還能增強(qiáng)光合作用，提高作物的抗逆性。試驗(yàn)表明，該技術(shù)的運(yùn)用顯著降低了株高，縮短了節(jié)間長度，增加了莖稈的穿刺強(qiáng)度；提高了葉片的葉綠素含量和光合速率，延緩了莖葉衰老；提高了群體的整齊度，保持了群體的穩(wěn)定性。在2012年吉林省遭遇強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的情況下，使用該技術(shù)的處理優(yōu)勢顯著。

1.4 集成了吉林省雨養(yǎng)區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術(shù)模式

本研究團(tuán)隊(duì)通過整合以上3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合土壤培肥、超高產(chǎn)品種篩選、噴藥、施肥等技術(shù)形成吉林省春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術(shù)模式，應(yīng)用此模式多次創(chuàng)建噸糧田。對(duì)其增產(chǎn)因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明，超高產(chǎn)田的單位面積產(chǎn)量較常規(guī)田提高了33.37%，產(chǎn)量的提高主要是群體效應(yīng)增強(qiáng)的結(jié)果，群體光合能力和干物質(zhì)積累量均顯著高于常規(guī)田；超高產(chǎn)田的群體粒葉比比常規(guī)田高6.84%，表明超高產(chǎn)田玉米源的能力得到顯著提高的同時(shí)，庫容也顯著增加；營養(yǎng)續(xù)補(bǔ)增源防衰技術(shù)不但解決了增源擴(kuò)庫群體結(jié)構(gòu)挖潛技術(shù)產(chǎn)生的早衰問題，而且提高了生育后期的光合能力；化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術(shù)克服了前兩項(xiàng)技術(shù)造成的倒伏問題，降低了植株高度，增加了莖稈強(qiáng)度，防止了倒伏，保證了光合作用的有效進(jìn)行。

1.5 集成了吉林省半干旱區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術(shù)模式

吉林省西部半干旱區(qū)干旱少雨，對(duì)玉米生產(chǎn)的威脅很大，抗災(zāi)能力差，季節(jié)性災(zāi)害頻發(fā)，個(gè)別年份低溫冷害對(duì)玉米生產(chǎn)的威脅很大，播種、出苗期和子粒灌漿期常受到低溫冷害威脅，玉米單產(chǎn)年際間波動(dòng)較大。本研究團(tuán)隊(duì)以吉林省雨養(yǎng)區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術(shù)模式為基礎(chǔ)，結(jié)合半干旱區(qū)的土壤培育、地膜覆蓋、水肥調(diào)控等技術(shù)，建立了以“土壤培育——增密擴(kuò)容——地膜覆蓋——隨水施肥——化控防倒”為核心的吉林省半干旱區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術(shù)模式，通過施用有機(jī)肥和精細(xì)整地來培育超高產(chǎn)土壤；通過加大種植密度，發(fā)揮玉米的群體優(yōu)勢；通過地膜覆蓋，提高了土壤溫度；通過在灌水時(shí)定量施入化肥，水、肥聯(lián)合調(diào)控玉米生長發(fā)育；通過噴施化控調(diào)節(jié)劑，控制株高，防止因密度過大而引起倒伏。

2 技術(shù)模式的實(shí)施效果

通過玉米超高產(chǎn)栽培技術(shù)形成的兩個(gè)技術(shù)模式，與國內(nèi)外其他技術(shù)模式相比，一是更重視理論與實(shí)踐結(jié)合，通過綜合運(yùn)用各種技術(shù)來深度挖掘玉米的增產(chǎn)潛力；二是項(xiàng)目形成的吉林省半干旱區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術(shù)模式，確保了有限水資源的高效利用，提高了水分利用效率和肥料利用率；三是增產(chǎn)增收效益顯著，示范后取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具有較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。

本模式在超高產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)上取得重大創(chuàng)新，不斷刷新春玉米高產(chǎn)紀(jì)錄，從實(shí)踐上證明了技術(shù)的可持續(xù)性和可推廣性，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量與效益協(xié)同提高，栽培水平在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，促進(jìn)了作物栽培學(xué)、植物營養(yǎng)學(xué)及土壤學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，帶動(dòng)和引領(lǐng)了玉米生產(chǎn)技術(shù)水平的提高和玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為保障國家糧食安全提供了技術(shù)儲(chǔ)備。

［1］邊少鋒，趙洪祥，徐克章，等.雨養(yǎng)條件下春玉米噸糧田栽培的增產(chǎn)因素分析［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，39（06）.

［2］孟祥盟，趙洪祥，孫寧，等.噸糧田玉米與常規(guī)田玉米葉片光合特性的比較研究［J］.吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，34（06）：13-15+19.

［3］孟祥盟，孫寧，邊少鋒，等.化控技術(shù)對(duì)春玉米農(nóng)藝性狀及光合性能的影響［J］.玉米科學(xué)，2014，22（04）：78-83.

［4］邊少鋒，徐克章，王曉慧，等.超高產(chǎn)玉米品種不同密度光合特性的比較研究［J］.玉米科學(xué)，2010，18（03）：117-120.

［5］孟祥盟，趙洪祥，方向前，等.春玉米超高產(chǎn)栽培技術(shù)研究與高產(chǎn)因素分析［J］.玉米科學(xué)，2008，16（05）：112-114.

［6］趙洪祥，曹敏建，邊少鋒，等.氮肥運(yùn)籌對(duì)雨養(yǎng)條件下春玉米農(nóng)藝性狀的影響［J］.玉米科學(xué)，2010，18（04）：115-120.

［7］方向前，鄭軍虎，李桂梅，等.淺析吉林省濕潤冷涼區(qū)玉米化控防倒伏的關(guān)鍵技術(shù)［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2010，30（06）：66-68.

國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-02-38）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201203031-07-01）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201303125-2）；國家科技支撐計(jì)劃課題（2013BAD07B00）；吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2015GJLS006NY）

S513

A DOI編號(hào)：10.14025/j.cnki.jlny.2016.19.009

趙洪祥，博士，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，研究員，研究方向：玉米水肥高效利用。

邊少鋒，博士，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，研究員，研究方向：玉米高產(chǎn)及旱作節(jié)水。