不同施氮量對春玉米脫水特性的影響

張鵬軍，張佳琳，王文頗

(河北科技師范學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，河北 秦皇島，066600)

玉米是重要的糧食作物，當(dāng)前我國只有黑龍江、內(nèi)蒙古東北部和新疆北疆地區(qū)等較偏遠(yuǎn)地區(qū)實現(xiàn)了玉米從種植到收獲的全程機械化[1]。玉米籽粒田間機械直收是我國玉米機械收獲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是由于水分偏高造成較高籽粒破碎率[2]，且品種、密度和收獲期對玉米籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及籽粒脫水速率都具有不同程度的影響[3,4]。加快早熟、脫水快、收獲期籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低等優(yōu)良品質(zhì)的適合籽粒機械收獲品種的培育顯得十分迫切[5,6]。研究表明，施氮不僅可以增加籽粒中脂肪、蛋白質(zhì)及還原糖的含量，并且可以加快籽粒干物質(zhì)積累速率[7]，但過量施用氮肥會造成玉米減產(chǎn)[8]。馬星竹等[9]認(rèn)為，優(yōu)化施用氮肥可以提高氮肥利用效率，實現(xiàn)春玉米增產(chǎn)。前人關(guān)于玉米籽粒脫水的研究多止步于大田收獲時期，鮮有涉及生理成熟后籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化情況的觀測研究，更少有人研究施氮量與籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系；且由于不同生態(tài)區(qū)域的氣候條件，同一生態(tài)區(qū)域不同時期的氣象條件均存在明顯差異，其研究結(jié)果不盡相同。因此，筆者結(jié)合冀東地區(qū)生產(chǎn)實際，選擇京農(nóng)科728和先玉335等2個玉米品種，通過延遲收獲結(jié)合立稈特性調(diào)查籽粒、莖稈脫水全過程的特性，力求為玉米機械粒收提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在秦皇島市昌黎縣龍家店鎮(zhèn)進行。試驗田土壤為中壤，0～20 cm土層土壤pH7.73，播前測定土壤中有機質(zhì)19.08 g/kg，堿解氮102.35 mg/kg，速效磷23.59 mg/kg，速效鉀74.10 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試玉米品種為京農(nóng)科728(北京農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心選育，2017年通過國家審定，為本項目組篩選出的適宜冀東地區(qū)籽粒機械直收的春玉米品種)和先玉335(美國先鋒公司選育，2004年國家審定的普通玉米品種)。

1.3 試驗設(shè)計

本次試驗采用二因素隨機區(qū)組設(shè)計，施氮量設(shè)置5個水平，分別為：N1，120 kg/hm2；N2，180 kg/hm2；N3，240 kg/hm2；N4，300 kg/hm2；N5，360 kg/hm2。小區(qū)面積32.4 m2，種植密度為60 000株/hm2，3次重復(fù)。試驗于2019年5月22日人工播種，田間管理按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)進行。

1.4 測定項目與方法

自吐絲后5 d開始，每7 d取1次樣直至生理成熟，每次取3株長勢均勻且有代表性的植株，分別測定籽粒、莖稈的鮮質(zhì)量與干質(zhì)量。生理成熟期后1個月內(nèi)，每4 d取樣測定籽粒、莖稈的鮮質(zhì)量與干質(zhì)量1次。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010和DPS 7.05軟件進行。

水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=[(鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)/鮮質(zhì)量]×100%

脫水速率=(前一次籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)-后一次籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù))/兩次取樣相隔時間，單位：個百分點/d。

2 結(jié)果與分析

2.1 各氮肥水平下春玉米籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài)

2.1.1各氮肥水平下春玉米生理成熟前籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài) 試驗結(jié)果表明，隨著時間的增加，各氮素水平下春玉米生理成熟前籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈下降趨勢(表1)。吐絲后時間(x)與水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(y)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(表2)。

表1 各氮肥水平下春玉米生理成熟前籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài) %

不同施氮水平間2個玉米品種的籽粒脫水速率均變化不大(京農(nóng)科728為1.26～1.32個百分點/d，先玉335為1.14～1.19個百分點/d)；不同品種間比較京農(nóng)科728籽粒脫水快于先玉335(表2)。

京農(nóng)科728和先玉335籽?？焖倜撍A段大部分集中在吐絲后12～26 d，最大階段脫水速率均出現(xiàn)在N2水平下，分別為2.00個百分點/d和1.87個百分點/d(表3)。

表3 生理成熟前各氮肥水平處理下春玉米籽粒脫水速率個百分點/d

2.1.2各氮肥水平下春玉米生理成熟后籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài) 縱觀國內(nèi)外研究結(jié)果，均顯示籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在18%～23%時破碎率最低[5,10]。生理成熟后京農(nóng)科728在各氮素水平下的籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍比先玉335低，京農(nóng)科728籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各氮肥水平下均在生理成熟后第8天降至宜機械收獲水平；而先玉335則在N1，N2，N4，N5水平下，生理成熟后16 d才達(dá)到宜機收水平；在N3水平下，在生理成熟后16 d之后達(dá)宜機械粒收水平。在所有處理中，N5水平下的京農(nóng)科728籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到宜機收水平時間最短且水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低(表4)。

表4 各氮肥水平下春玉米生理成熟后籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài) %

表5 各氮肥水平下春玉米生理成熟后籽粒脫水速率 個百分點/d

京農(nóng)科728在N3水平下生理成熟后的平均籽粒脫水速率最大，為0.67個百分點/d，先玉335在N4水平下生理成熟后籽粒脫水速率最大，為0.84個百分點/d；先玉335生理成熟后籽粒平均脫水速率整體上比京農(nóng)科728快，但各階段脫水速率無明顯規(guī)律(表5)。

2.2 各氮肥水平下莖稈中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài)

2.2.1各氮肥水平下春玉米品種莖稈中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài) 2個品種生理成熟前莖稈中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化均呈先微增然后逐漸下降趨勢，京農(nóng)科728在N1水平下水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值出現(xiàn)在吐絲后19 d，而N2，N3和N5水平下出現(xiàn)在吐絲后26 d，N4水平下出現(xiàn)在吐絲后33 d；先玉335水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值均出現(xiàn)在吐絲后26 d(表6)。生理成熟后莖稈中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)起伏不大。

表6 各氮肥水平下春玉米品種莖稈中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài) %

2.2.2各氮肥水平下春玉米品種的莖稈脫水速率 不同氮肥水平下春玉米階段脫水速率不同，京農(nóng)科728最大脫水速率出現(xiàn)在N2水平，為0.70個百分點/d。先玉335最大脫水速率出現(xiàn)在N1水平，為0.73個百分點/d。生理成熟后(即吐絲后55～70 d)先玉335莖稈各階段脫水速率基本為0(表7)，這與表6顯示的生理成熟后莖稈中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變的結(jié)果相對應(yīng)。

表7 各氮肥水平下春玉米品種的莖稈脫水速率 個百分點/d

3 結(jié)論與討論

在玉米籽粒機械直收技術(shù)推廣過程中，明晰生理成熟前后籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài)，選擇生理成熟期水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低、脫水快的玉米品種是確定當(dāng)?shù)匾藱C收品種的有效途徑，這對預(yù)測生理成熟后籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化并確定宜機收時間十分必要[11]。本次研究結(jié)果顯示，不同施氮水平間京農(nóng)科728和先玉335籽粒脫水速率沒有明顯變化，但京農(nóng)科728的籽粒脫水快于先玉335。這說明選擇合適的品種更有利于實現(xiàn)機械收獲。

收獲時籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由生理成熟時籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和生理成熟后脫水速率共同決定[12]，所以在選擇宜機收春玉米品種時要兼顧生理成熟時籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與生理成熟后脫水速率。從整體上來看，先玉335生理成熟后籽粒脫水速率在各氮素水平下比京農(nóng)科728要快，但是生理成熟后京農(nóng)科728在各氮素水平下的水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍比先玉335低。進一步比較發(fā)現(xiàn)，京農(nóng)科728的籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各氮肥水平下均在生理成熟后第8天降至宜機械收獲水平，而在各氮素水平下，先玉335則在生理成熟后第8天均未達(dá)到宜機收水平。所以，在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中如需早收，推薦選擇京農(nóng)科728品種。

玉米立稈特性也是影響機械粒收的重要因素，玉米植株倒折嚴(yán)重影響著機收質(zhì)量及效率[13]。本次試驗中，2個品種生理成熟前莖稈中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化均呈先微增然后逐漸下降趨勢，在生理成熟后，莖稈的脫水速率出現(xiàn)的部分負(fù)值，考慮是降雨引起空氣濕度增加以及后期取樣尤其是取樣時間不統(tǒng)一、取樣時陰雨或炙熱等原因造成，經(jīng)調(diào)查氣象資料，生理成熟期確有降雨，但氣象原因是否會對莖稈中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)造成顯著影響有待進一步驗證。