割苗對夏玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量及抗倒伏性能的影響

李賓 于寧寧 王洪明 任佰朝 楊今勝 張吉旺

摘要：倒伏嚴(yán)重影響夏玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，本研究旨在探討割苗對夏玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量和抗倒伏性能的影響。本試驗(yàn)2016年分別選用鄭單958和DH618于三葉期（V3）割苗、登海618于拔節(jié)期（V6）割苗，2017年選用浚單20和登海605分別在V3和5葉期（V5）割苗。結(jié)果表明：與對照相比，割苗處理夏玉米的生育進(jìn)程推遲2～8天;穗粒數(shù)和千粒重顯著降低;V3割苗比對照產(chǎn)量降低0.7%～6.8%，V5割苗比對照產(chǎn)量降低18.9%～32.4%，割苗越晚產(chǎn)量降低越嚴(yán)重。割苗后夏玉米抗倒伏性能顯著提高，并且V5割苗處理提升最顯著：與對照相比株高降低6.9%～10.6%，穗位高降低16.5%～19.6%;基部第三節(jié)間莖稈穿刺強(qiáng)度提高30.1%～34.2%，節(jié)間長降低56.2%～58.6%;莖稈小維管束數(shù)、皮層厚度和硬皮組織厚度顯著提高，并且V5割苗對其影響大于V3割苗。結(jié)論：割苗顯著改善夏玉米莖稈形態(tài)學(xué)特征和力學(xué)特征，進(jìn)而提高夏玉米抗倒伏能力;但是由于割苗后夏玉米生育期內(nèi)光合產(chǎn)物減少，導(dǎo)致夏玉米產(chǎn)量顯著降低，并且割苗越晚產(chǎn)量降低越嚴(yán)重，因此不宜在夏玉米生產(chǎn)中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：夏玉米;割苗;抗倒伏;產(chǎn)量;農(nóng)藝性狀

中圖分類號：S513.01 ?文獻(xiàn)標(biāo)識號：A ?文章編號：1001-4942（2019）06-0055-07

Abstract Lodging seriously affected the high and stable yield of summer maize. The experiment was conducted to investigate the effects of cutting seedlings on summer maize growth and development， yield and lodging resistance. In 2016， ZD958 and DH618 were used as materials to cut seedlings at the 3-leaf stage （V3） and 6-leaf stage （V6） respectively; and in 2017， XD20 and DH605 were used as materials to cut seedlings at V3 and 5-leaf stage （V5） respectively. Compared with the control， the growth process of summer maize was postponed for 2～8 days and the grain number per spike and the 1 000-grain weight were significantly lower under cutting seedling treatments. The yield of V3 treatment reduced by 0.7%～6.8%， and that of V5 treatment reduced by 18.9%～32.4% compared with the control. The later the seedling was cut， the more serious the yield reduced. After cutting seedlings， the lodging resistance of summer maize was significantly improved， and the V5 treatment had the most significant effect. Compared with the control， the plant height decreased by 6.9%～10.6%; the ear height decreased by 16.5%～19.6%; the stalk rind penetration strength increased by 30.1%～34.2%; the length of the third basal internode decreased by 56.2%～58.6%; the number of small vascular bundles， cortex thickness and rind thickness of the stem increased significantly， and the influence of V5 treatment on them was greater than that of V3 treatment. In conclusion， cutting seedlings could significantly improve the lodging resistance of maize plants by improving the morphological and mechanical characteristics of stem stalks. But cutting seedlings significantly reduced the yield of summer maize due to the reduction of photosynthetic production after cutting seedlings， and the later the seedlings were cut， the more serious the yield reduction was. So the treatment of cutting seedlings was not suitable in summer maize production.

Keywords Summer maize; Cutting seedling; Lodging resistance; Yield; Agronomic traits

合理增加種植密度是提高玉米產(chǎn)量的重要措施之一[1]，但種植密度的提高也會(huì)導(dǎo)致玉米群體內(nèi)部個(gè)體間競爭加劇、莖稈細(xì)弱，進(jìn)而增加玉米倒伏風(fēng)險(xiǎn) [2]。據(jù)調(diào)查我國華北地區(qū)每年玉米倒伏率約為10%～20%，因倒伏造成的產(chǎn)量損失可達(dá)20% [3];孫世賢等（1989）[4]研究表明，每增加百分之一的倒伏率，玉米產(chǎn)量大約降低108 kg/hm2。

黃淮區(qū)域是我國重要的夏玉米生產(chǎn)區(qū)，玉米抽雄、灌漿期正值該區(qū)域高溫、多風(fēng)雨時(shí)節(jié)，一旦發(fā)生倒伏，會(huì)導(dǎo)致玉米產(chǎn)量嚴(yán)重降低。在當(dāng)前高產(chǎn)栽培條件下，玉米前期冗余生長會(huì)限制作物高產(chǎn)潛力的發(fā)揮[5-8]。玉米苗期割苗可以降低玉米前期的冗余生長，提高產(chǎn)量。目前割苗在玉米、水稻和大麥等作物上已有初步研究。Hicks（1976）[9]研究了早期割苗對玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，認(rèn)為此方法可增產(chǎn)玉米 48%左右。張鳳路等（2016）[10]研究發(fā)現(xiàn)，割苗后春玉米與對照相比產(chǎn)量增加，植株莖稈變細(xì)、硬度增加，株高降低，抗倒伏能力顯著提高。

前人關(guān)于割苗對春玉米產(chǎn)量和抗倒伏性能的影響已有初步研究，但是關(guān)于割苗對夏玉米產(chǎn)量和抗倒伏能力影響的研究卻鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)選用4個(gè)玉米品種，設(shè)置不時(shí)期割苗處理，研究割苗對夏玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量和抗倒伏性能的影響，以期探明黃淮海夏玉米生產(chǎn)中割苗是否增產(chǎn)及其生理機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地

本試驗(yàn)于 2016—2017年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行。試驗(yàn)地為棕壤，播種前 0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量 12.26 g/kg、全氮0.80 g/kg、堿解氮116.51 mg/kg、速效磷44.12 mg/kg和速效鉀85.22 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

2016年供試玉米品種為鄭單958（ZD958）和登海618（DH618），6月14日播種，公頃密度為75 000株，分別于玉米三葉期割苗（V3G）和六葉期割苗（V6G）。2017年選用登海605（DH605）、浚單20（XD20）均在三葉期割苗（V3G）和五葉期割苗（V5G）。 6月9日播種，公頃密度為75 000株。

割苗處理為用剪刀在玉米第一片葉和第二片葉之間將玉米苗剪斷。肥料按 12 000 kg/hm2的產(chǎn)量水平施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 240 kg/hm2。氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5 17%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。氮肥拔節(jié)期施入40%、大喇叭口期施入 60%，磷肥和鉀肥于播種前一次性施入。按高產(chǎn)田水平進(jìn)行其它田間管理。

1.3 調(diào)查與測定方法

1.3.1 植株性狀 成熟期各處理選取15株長勢一致的代表性植株，測量株高和穗位高，計(jì)算穗位系數(shù);同時(shí)測量莖稈基部第三莖節(jié)節(jié)間長、莖粗，取平均值。穗位系數(shù)=穗位高/株高×100%。

1.3.2 干物質(zhì)積累 在大喇叭口期（V12）、抽雄（VT）、乳熟期（R3）和成熟期（R6），從每小區(qū)取 3～5 株長勢均勻的植株105℃殺青1 h，再80℃烘至恒重，測量干物重。

1.3.3 葉面積指數(shù) 分別于V12、VT、R3和R6時(shí)期每處理選取15株長勢一致的代表性植株，測其葉片長和寬，計(jì)算葉面積指數(shù)。單株葉面積=葉長×葉寬×0.75。葉面積指數(shù)=（單株葉面積×小區(qū)株數(shù)）/小區(qū)面積。

1.3.4 莖稈穿刺強(qiáng)度 （rind penetrometer resistance，RPR，簡稱穿刺強(qiáng)度） 用浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)的YYD-1型莖稈強(qiáng)度測定儀測定，即將一定橫斷面積（如0.01 cm2）的測頭，在莖稈節(jié)間中部垂直于莖稈方向勻速緩慢插入，讀取穿透莖稈表皮的最大值，重復(fù)3次取平均值。

1.3.5 莖稈顯微結(jié)構(gòu) 各處理選取5個(gè)主莖，取莖稈地上第三節(jié)上中部約2.0 cm 長用卡諾固定，70%乙醇保存。采用徒手切片，番紅染色，使用 Olympus BX51 熒光顯微鏡攝像系統(tǒng)觀察莖稈內(nèi)維管束結(jié)構(gòu)，并照相[20]，計(jì)算各處理平均單株大、小維管束數(shù)目。同時(shí)測量皮層厚度、硬皮組織厚度。

1.3.6 測產(chǎn)與考種 每小區(qū)收取中間 3 行具有代表性的 30 個(gè)果穗自然風(fēng)干，用于室內(nèi)考種。 產(chǎn)量（kg/hm2）=公頃收獲穗數(shù)×穗粒數(shù)×千粒重（g）/1000×[1-含水量（%）]/（1-14%）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2007 和 SPSS 10.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 割苗對夏玉米生育進(jìn)程的影響

由表1看出，割苗延遲了夏玉米生育進(jìn)程。2016年，V3G處理的抽雄時(shí)間較對照（CK）推遲2天，V6G處理較CK推遲8天。2017年趨勢與2016年基本一致，V3G處理的抽雄時(shí)間較CK推遲2天，V6G處理較CK推遲8天。

2.2 割苗對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2看出，割苗后夏玉米產(chǎn)量顯著降低。2017年，與對照（CK）相比，XD20-V3G、XD20-V5G、DH605-V3G和DH605-V5G產(chǎn)量分別降低0.7%、18.9%、6.8%和32.4%?？梢姡蠲鐚善贩N產(chǎn)量的影響一致，并且割苗越晚，產(chǎn)量降低越嚴(yán)重。割苗對產(chǎn)量構(gòu)成因素有顯著影響：割苗后千粒重顯著降低，XD20割苗越晚下降越嚴(yán)重;割苗后穗粒數(shù)也顯著降低，并且割苗時(shí)間越晚下降越多。2016年割苗對夏玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響趨勢與2017年較為一致。

2.3 割苗對夏玉米干物質(zhì)積累的影響

由圖1看出，割苗顯著降低各生育時(shí)期夏玉米的干物質(zhì)積累量。2017年，與CK相比， XD20-V3G處理在V12、VT、R3和R6期干物質(zhì)積累量分別降低57.6%、41.9%、16.4%和7.9%，V5G分別降低76.6%、65.7%、26.7%和9.00%;DH605-V3G在V12、VT、R3、R6期干物質(zhì)積累量分別降低23.2%、34.8%、18.7%和16.2%，V5G分別降低71.1%、67.8%、32.8%和20.2%。可見割苗越晚，夏玉米干物質(zhì)積累量下降越嚴(yán)重，DH605較XD20的干物質(zhì)積累量下降更嚴(yán)重。

2.4 割苗對夏玉米葉面積指數(shù)的影響

由圖2看出，割苗后夏玉米葉面積指數(shù)顯著下降。2016年VT時(shí)期，與CK相比ZD958-V3G和DH618-V6G葉面積指數(shù)分別降低12.9%、47.4%。2017年VT時(shí)期XD20-V3G和XD20-V5G葉面積指數(shù)分別降低27.5%和47.9%;DH605-V3G和DH605-V5G葉面積指數(shù)分別降低27.5%和53.2%?？梢姼蠲缃档土讼挠衩兹~面積指數(shù)，并且割苗時(shí)間越晚下降越嚴(yán)重。

2.5 割苗對夏玉米株高和穗位高的影響

由表3看出，割苗后4個(gè)品種的株高和穗位高均有不同程度降低。2017年，與CK相比，XD20-V3G和V5G處理的株高分別降低1.5%和6.9%;DH605-V3G和V5G處理的株高分別降低6.9%和10.6%。2017年，與CK相比，割苗后XD20-V3G和V5G處理的穗位高分別降低11.1%和19.6%;DH605-V3G和V5G處理的穗位高較CK分別降低15.4%和16.5%。2016年與2017年的株高和穗位高結(jié)果基本一致。

2.6 割苗對莖稈基部第三莖節(jié)形態(tài)及其穿刺強(qiáng)度的影響

由表4看出，割苗后顯著縮短了夏玉米基部第三節(jié)間長。2017年，與CK相比，XD20-V3G和V5G處理的基部第三節(jié)間長分別降低27.5%和58.6%，DH605-V3G和V5G處理的基部第三節(jié)間長分別降低26.3%和56.2%。

割苗后顯著提高夏玉米基部第三節(jié)莖稈穿刺強(qiáng)度。2017年，與CK相比，XD20-V3G和V5G處理的基部第三節(jié)莖稈穿刺強(qiáng)度分別提高10.9%和30.1%;DH605-V3G和V5G處理的基部第三節(jié)莖稈穿刺強(qiáng)度分別提高24.4%和34.2%。

割苗后夏玉米基部第三節(jié)莖粗略微上升。2017年，與CK相比，XD20-V3G和V5G處理的基部第三節(jié)莖粗分別提高1.64%和8.24%;DH605-V3G和V5G處理的基部第三節(jié)莖粗分別提高3.17%和12.39%。

2016年割苗后夏玉米基部第三節(jié)節(jié)間長縮短，莖稈穿刺強(qiáng)度上升。該趨勢與2017年基本一致。

2.7 割苗對夏玉米莖稈顯微結(jié)構(gòu)的影響

由表5、圖3看出，割苗后夏玉米莖稈皮層厚度顯著上升。與CK相比，XD20-V3G和V5G處理皮層厚度分別上升7.90%和14.31%;硬皮組織厚度分別上升27.48%和38.93%;單株維管束總數(shù)分別上升8.91%和9.14%，小維管束數(shù)分別提高12.17%和13.44%，大維管束數(shù)無顯著性差異。與CK相比，DH605的V3G和V5G處理皮層厚度上升5.68%和11.81%;硬皮組織厚度分別上升1.41%和4.23%;單株維管束總數(shù)、小維管束數(shù)無顯著性差異，大維管束數(shù)顯著低于CK。

3 討論

3.1 割苗對夏玉米產(chǎn)量的影響

干物質(zhì)積累是夏玉米籽粒產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[11]。割苗后延遲夏玉米生育進(jìn)程，葉片受到損傷，葉片數(shù)減少，葉面積指數(shù)顯著低于對照處理，植株光合作用強(qiáng)度降低，同化物的積累減少，夏玉米干物質(zhì)積累量顯著低于對照[12]。本研究表明，割苗后夏玉米抽雄期較對照推遲，葉面積指數(shù)顯著降低，干物質(zhì)積累量顯著降低，并且五葉期割苗較三葉期割苗對夏玉米生長發(fā)育影響更大。

圖3 夏玉米莖稈顯微結(jié)構(gòu)

據(jù)報(bào)道，割苗后春玉米死苗率降低，使得密度高于對照，同時(shí)由于割苗后植株的超補(bǔ)償效應(yīng)增加了灌漿強(qiáng)度和灌漿時(shí)間，使千粒重顯著增加，最終使春玉米產(chǎn)量顯著提高[9-13]。但是曹彩云等[12]研究表明，夏玉米在三葉期割苗減產(chǎn)較對照不顯著，六葉期割苗較對照產(chǎn)量降低2.4%～25.0%。本研究表明割苗后夏玉米穗粒數(shù)和千粒重顯著降低，五葉期割苗較三葉期割苗兩者降低更多。春玉米和夏玉米割苗后產(chǎn)量出現(xiàn)差異的原因可能是夏玉米生育期內(nèi)的氣候條件與春玉米不同所導(dǎo)致，但具體機(jī)理還需進(jìn)一步探究。

3.2 割苗對夏玉米莖稈形態(tài)和功能的影響

夏玉米株高、穗位高、基部第三節(jié)間長、莖粗對植株抗倒性都有顯著性影響[14]。本研究表明，割苗后夏玉米株高和穗位高顯著降低，且隨著割苗時(shí)期的延后兩者降幅增大，說明割苗可降低夏玉米重心、增加夏玉米抗倒伏能力?；康谌?jié)間的長和粗，與夏玉米的抗倒性顯著相關(guān)[15]。研究表明，割苗后夏玉米基部第三節(jié)間長顯著縮短，莖粗增加，并且隨著割苗時(shí)間的延后，縮短和加粗的幅度越大，這使夏玉米抗倒伏性能顯著提高。莖稈穿刺強(qiáng)度是衡量夏玉米抗倒性的一個(gè)良好指標(biāo)，與夏玉米抗倒性呈顯著正相關(guān)[16，17]。研究表明，割苗后莖稈穿刺強(qiáng)度顯著升高，同時(shí)越晚割苗莖稈穿刺強(qiáng)度提升越大。

抗倒伏能力強(qiáng)的玉米品種莖稈內(nèi)機(jī)械組織發(fā)達(dá)，硬皮組織厚，維管束數(shù)目和質(zhì)量高[18]。莖稈硬皮組織厚度、維管束及其周圍機(jī)械組織面積大小與倒伏率呈極顯著負(fù)相關(guān)[19]。本研究表明，割苗顯著提高了莖稈皮層厚度和硬皮組織厚度，并且割苗時(shí)間越晚兩者提升越顯著，因此割苗后夏玉米莖稈強(qiáng)度上升可能與皮層厚度和硬皮組織厚度的提高有關(guān)。

綜上所述，割苗可以顯著提高黃淮海夏玉米的抗倒伏能力，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致夏玉米產(chǎn)量顯著降低，所以不宜在夏玉米生產(chǎn)中應(yīng)用。

4 結(jié)論

割苗后夏玉米株高、穗位高降低，莖稈基部第三莖節(jié)變短，莖稈穿刺強(qiáng)度提高，硬皮組織厚度提高進(jìn)而顯著增加了夏玉米的抗倒伏能力，降低夏玉米倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。但是，割苗推遲夏玉米抽雄期，穗粒數(shù)和千粒重顯著下降，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。因此，割苗在夏玉米生產(chǎn)中不宜應(yīng)用。

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