行距配置氨基酸水溶肥與甜菜堿對機收夏玉米生理效應(yīng)與收獲指數(shù)的影響

陳 軍，張海軍，韓明明，蔣方山

（淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東淄博 255033）

0 引言

山東省淄博市是冬小麥-夏玉米一年兩熟區(qū)，隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，耕地面積減少、土地集約流轉(zhuǎn)的環(huán)境變化，玉米大田生產(chǎn)難以突破家庭聯(lián)產(chǎn)承包制度下精播細作的產(chǎn)量瓶頸，而作為主要糧食作物，玉米收購價格不受到市場保護，除農(nóng)資成本（種子、化肥、農(nóng)藥）的必須投入，種植管理的勞動力成本不斷提升，使得農(nóng)戶種植收益下降，選擇耐密植品種高密度（≥7.5×104株/hm2）栽培成為當(dāng)前黃淮海兩熟區(qū)提高玉米產(chǎn)出的主要途徑。為防止種植群體過密產(chǎn)生的倒伏、減產(chǎn)風(fēng)險，同時節(jié)本增效，種植戶常采取噴施生長調(diào)節(jié)劑的生產(chǎn)措施。然而，夏玉米拔節(jié)期容易受強風(fēng)連陰、高濕寡照等不利氣候影響，造成光溫資源分配不均，探討行距差異和生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的綜合效應(yīng)是否存在光溫資源利用優(yōu)勢具有現(xiàn)實意義。針對不同玉米品種，齊文增等[1]發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)品種花后養(yǎng)分吸收與營養(yǎng)器官向籽粒轉(zhuǎn)運分配比例顯著高于普通品種；針對不同密度與行距配置，楊吉順等[2]認為，增加種植密度可以提高光、溫資源的利用效率，行距配置可有效改善植株冠層結(jié)構(gòu)，提高單位面積光照截獲能力，進而提高群體干物質(zhì)生產(chǎn)能力，發(fā)揮增產(chǎn)潛力；然而崔麗娜[3]、鄧妍[4]、金容[5]、馮海娟[6]等認為種植密度并非越高越好，群體加大了內(nèi)部個體之間對光、水、肥資源競爭壓力，導(dǎo)致單株地上部干物質(zhì)積累量、抗倒伏能力均呈現(xiàn)降低的趨勢，空稈率提高、禿尖增長，個體產(chǎn)量下降。穆心愿等[7]認為，適量秸稈還田可延緩玉米生育后期葉片衰老進程，優(yōu)化玉米干物質(zhì)積累與分配特性，提高花后干物質(zhì)積累量，增加粒重，進而提高玉米籽粒產(chǎn)量。周麗平等[8]研究，添加濃度10 mg/L腐殖酸可明顯增加根冠比，改善根系活力，增加玉米干物質(zhì)量。徐田軍[9]認為，在種植密度過大等倒伏條件下，噴施植物生長調(diào)節(jié)劑可顯著增加玉米莖稈的抗折力和莖稈外皮穿刺強度，顯著降低重心高度和倒伏率，有利玉米穩(wěn)產(chǎn)。圍繞玉米高產(chǎn)栽培，前人在肥料養(yǎng)分利用、種植模式、密度與產(chǎn)量的關(guān)系、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、干物質(zhì)積累等方面進行了大量研究，關(guān)于生長調(diào)節(jié)劑對黃淮海夏玉米實現(xiàn)高收獲指數(shù)，配合行距配置，收獲期實現(xiàn)高效灌漿速率與脫水完成周期的特性研究，鮮見報道。筆者探索生長調(diào)節(jié)劑與行距模式的綜合效應(yīng)，對‘迪卡517’籽粒干物質(zhì)積累、灌漿特性及脫水周期的規(guī)律研究，以期為地區(qū)機收夏玉米生產(chǎn)用調(diào)節(jié)劑的選擇及種植模式優(yōu)化利用提供理論技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為‘迪卡517’（國審玉20170005，黃淮海機收夏玉米）。供試調(diào)節(jié)劑為白加黑（含氨基酸水溶肥），氨基酸≥100 g/L，Zn+B≥20 g/L，登記證號農(nóng)肥（2016）準字5747號，執(zhí)行標準NY 1429—2010，淄博沃爾肥業(yè)有限公司（高青）生產(chǎn)；甜菜堿（水溶性生物堿），三甲基甘氨酸Trimethylglycine，白色晶體粉末微粒，氯化物≤0.3%，硫酸鹽≤200 mg/kg，重金屬≤10 mg/kg，砷≤1 mg/kg，由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 試驗設(shè)計

2019 年6—10 月夏玉米生長季，在山東省淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地(118°03′68″E，36°81′05″N)開展不同行距配置生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對機收品種‘迪卡517’干物質(zhì)積累及籽粒灌漿、脫水速率的影響試驗，土質(zhì)為砂姜黑土，0～40 cm 耕層全氮1.62 g/kg，速效磷16.7 mg/kg，速效鉀132.96 mg/kg，ph 7.96。行距配置分為等行距（用1表示，60 cm+60 cm）、寬窄行（用2表示，70 cm+50 cm）；生長調(diào)節(jié)劑處理包括白加黑（B 處理，含氨基酸水溶肥）、甜菜堿（T 處理，水溶性生物堿）、清水（CK處理），于V6期噴施。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，每處理3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2；基肥為沃夫特緩釋肥(N:P2O5:K2O=26:10:12)600 kg/hm2做種肥施入，V6期追施112.5 kg/hm2尿素。

1.3 試驗方法

吐絲期(R1)開始，每小區(qū)選取代表性植株1株，每隔10 天直至成熟期收獲，固定植株測量單株葉面積（植株基部第二節(jié)間噴白漆標識），計算葉面積指數(shù)(LAI)；分別于大喇叭口期(V12)、吐絲期(R1)、灌漿期(R2)、灌漿中期(R3)、成熟期(PM)按小區(qū)選取代表性植株地上部1株，將葉、莖鞘、苞葉、穗軸與籽粒5個部分取樣裝袋，置烘箱105℃下殺青30 min，然后80℃烘干至恒重測量單株及籽粒干物質(zhì)積累量。

玉米吐絲前（8 月8 日）雌穗從葉鞘中露出時將植株掛牌標記，抽絲授粉后按小區(qū)選取茁壯一致的植株取樣。授粉5天后第1次灌漿取樣，此后每隔10 d取一次直至收獲。每次選取代表樣穗1個，分上中下3個部分（各占穗長的1/3），各部分按行取50 個籽粒保證取樣代表性，各部位樣粒混合后（計150粒）稱鮮重，用以測量脫水速率，在105℃烘箱中殺青30 min后，于80℃烘箱中烘干至恒重后稱取籽粒干重，折算百粒質(zhì)量、測量灌漿速率。

去除產(chǎn)量小區(qū)周圍邊行，每小區(qū)選取代表性的玉米2行（行長6.66 m），記錄單位面積有效穗數(shù)，按平均鮮穗重隨機選取20 穗，用于室內(nèi)考種，同時測定籽粒含水率，計算實際產(chǎn)量（按14%折算含水率）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0 進行數(shù)據(jù)分析，Microsoft Excel 2010 進行統(tǒng)計作圖，采用Duncan 法進行顯著性檢驗(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 行距配置調(diào)節(jié)劑處理對‘迪卡517’葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)是反映植物單位面積群體生長狀況的一個動態(tài)指標。在一定范圍內(nèi)，植物產(chǎn)量隨葉面積指數(shù)的增大而提高，當(dāng)指數(shù)增加到一定限度后，田間郁閉，光照不足，光合效率減弱，產(chǎn)量反而下降。圖1 表明，B1 花后平均葉面積指數(shù)3.83，與CK1 清水處理(3.78)差異不顯著，與T1 處理(4.03)差異顯著，說明傳統(tǒng)行距模式下，該品種甜菜堿處理的葉面積指數(shù)最大；CK2花后平均葉面積指數(shù)4.14，高于T2、B2處理，說明寬窄行模式下，2 種調(diào)節(jié)劑對該品種的葉面積指數(shù)的影響是不同程度降低的；CK2高于傳統(tǒng)模式CK1花后平均葉面積指數(shù)0.36，說明無調(diào)節(jié)劑處理的單因素條件下，該品種在此密度的花后平均葉面積指數(shù)寬窄行模式顯著大于傳統(tǒng)等行模式。

圖1 行距配置調(diào)節(jié)劑處理對‘迪卡517’葉面積指數(shù)的影響

2.2 行距配置調(diào)節(jié)劑處理對‘迪卡517’單株干物質(zhì)積累量的影響

圖2 表明，B1 和T1 處理在大口(V12)及吐絲期(R1)單株干物質(zhì)積累量都大于CK1，從灌漿期開始，單株干物質(zhì)積累總量都低于CK1 清水處理；2 種模式下均表現(xiàn)為B1＜CK1和B2＜CK2，說明氨基酸水溶肥的單株干物質(zhì)積累總量低于清水對照處理；T2 處理從V12 至PM 期干物質(zhì)積累總量超過B2 和CK2，說明該品種此密度的寬窄行模式下，甜菜堿處理可以獲得較高的單株干物質(zhì)積累總量。

圖2 行距配置調(diào)節(jié)劑處理對‘迪卡517’單株干物質(zhì)積累的影響

2.3 行距配置調(diào)節(jié)劑處理對‘迪卡517’灌漿速率的影響

玉米的灌漿特性是決定籽粒質(zhì)量且影響收獲產(chǎn)量的重要指標，籽粒灌漿期是玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵期。圖3 表明，T1、B1 授粉至15 天，灌漿速率低于CK1，授粉25天后，最大和平均灌漿速率一直高于對照，T1花后25～45天高于B1，B1花后45天后高于其他處理，說明傳統(tǒng)模式下，氨基酸水溶肥和甜菜堿處理在‘迪卡517’授粉25 天后均可獲得較高的灌漿速率；而T2 授粉至45 天平均灌漿速率最大，B2 授粉25 天至收獲平均灌漿速率最大，說明相對于傳統(tǒng)模式，寬窄行模式甜菜堿處理的‘迪卡517’灌漿速率提前，而氨基酸水溶肥基本不受行距模式影響，灌漿趨勢較為一致，即花后25天至收獲可獲得高于其他處理的平均灌漿速率。

圖3 行距配置調(diào)節(jié)劑處理對‘迪卡517’灌漿速率的影響

2.4 行距配置調(diào)節(jié)劑處理對‘迪卡517’脫水速率的影響

圖4表明，授粉至10天內(nèi)CK1脫水平均速率相對較高，授粉10～35 天甜菜堿處理T1 表現(xiàn)較快；花后35天白加黑處理脫水最快，且B1整個生育期脫水趨勢最穩(wěn)定，即脫水速率平穩(wěn)加快，但收獲時含水率仍高于對照0.44%；B2 花后35 天內(nèi)脫水平均速率一直相對較高，35 天后速率減緩，授粉至35 天脫水平均速率CK2＜B2＜T2，授粉35 天后CK2＞T2＞B2，白加黑處理B2收獲時低于對照CK2含水率2.4%，說明B2將籽粒脫水速率提前，且收獲期可獲得較低的籽粒含水量。

圖4 行距配置調(diào)節(jié)劑處理對‘迪卡517’脫水速率的影響

2.5 行距配置處理對‘迪卡517’收獲指數(shù)與產(chǎn)量的影響

收獲指數(shù)是玉米收獲時籽粒產(chǎn)量占生物產(chǎn)量的比值，反映了作物同化產(chǎn)物在籽粒和營養(yǎng)器官上的分配比例。由表1可知，不同生長調(diào)節(jié)劑處理‘迪卡517’的收獲指數(shù)差異顯著，對產(chǎn)量影響差異顯著，B1＞T1＞CK1，B2＞T2＞CK2，且收獲指數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)；同一調(diào)節(jié)劑處理，行距配置差異對該品種此密度產(chǎn)量的影響，寬窄行(R2)顯著優(yōu)于等行距(R1)模式。

表1 行距配置處理對‘迪卡517’收獲指數(shù)與產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論

傳統(tǒng)等行距B1 處理雖然葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)積累量低于對照，但授粉25天后灌漿速率較對照有大幅度提高，籽粒干物質(zhì)轉(zhuǎn)運積累加快，可獲得較高的收獲指數(shù)，產(chǎn)量較對照顯著提高。寬窄行模式T2處理葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)積累量高于對照，授粉至35天脫水效率高，脫水周期完成快，授粉35 天后脫水速率的降低，表現(xiàn)出延緩玉米生育后期葉片衰老進程，優(yōu)化玉米干物質(zhì)積累與分配特性，提高粒重，進而提高玉米籽粒產(chǎn)量。7.5×104株/hm2密度下氨基酸水溶肥處理，等行距或?qū)捳心Ｊ剑芤暂^小的葉面積指數(shù)、較低的干物質(zhì)積累量，授粉15天后隨著高效的灌漿速率獲得較高的收獲指數(shù)及產(chǎn)量，相對于等行距模式脫水速率差異不顯著，寬窄行模式有利于將高效的籽粒脫水峰值提前至授粉后35天，且灌漿周期提前至花后45 天，但收獲期籽粒含水率仍≥32%；而甜菜堿處理，受寬窄行模式影響，生物產(chǎn)能過大，雖然產(chǎn)量較對照顯著增加，仍顯著低于氨基酸水溶肥處理。綜上，建議黃淮海地區(qū)夏玉米‘迪卡517’生產(chǎn)推廣70 cm+50 cm 寬窄行栽培模式，6 葉展開期噴施富鋅氨基酸水溶肥提高收獲指數(shù)與產(chǎn)量，若要實現(xiàn)籽粒機收，需通過延緩收獲期來完成≤26.0%籽粒含水率的脫水指標。

4 討論

前人研究表明，高密度種植是玉米群體產(chǎn)量提高最有效的栽培措施。楊吉順等[2]認為在單穗粒重穩(wěn)定或略有減小的前提下，隨密度增加，群體葉面積指數(shù)顯著升高，光合速率、光截獲率增加，群體光合產(chǎn)物積累量增加，最終玉米群體產(chǎn)量顯著增加。崔麗娜[3]、鄧妍[4]等認為玉米冠層形態(tài)結(jié)構(gòu)影響作物群體的受光能力和內(nèi)部光分布特征，密度過高會導(dǎo)致葉面積指數(shù)過高，引發(fā)群體透光率降低。金容[5]、馮海娟[6]等認為消光系數(shù)增加造成內(nèi)部競爭加劇，形成降低玉米有效穗數(shù)、穗粒數(shù)的生態(tài)機制。因此，株行距的合理構(gòu)建能優(yōu)化株型結(jié)構(gòu)，自動調(diào)節(jié)植株莖葉夾角，增大葉向值；使得葉面積指數(shù)及消光系數(shù)趨于合理；還可促進玉米雌雄穗分化發(fā)育，降低小花敗育率；優(yōu)化玉米穗部性狀，協(xié)調(diào)有效穗數(shù)和穗粒數(shù)矛盾，從而提高玉米產(chǎn)量。緊湊型品種在高密度寬窄行種植時構(gòu)成的冠層結(jié)構(gòu)更加合理，本試驗選擇‘迪卡517’株型緊湊，符合這一規(guī)律。結(jié)果表明，7.5×104株/hm2密度下寬窄行模式(R2)相較于等行模式(R1)，甜菜堿(T2)處理較對照(CK2)表現(xiàn)增產(chǎn)，與楊吉順等[2]研究結(jié)果一致；氨基酸水溶肥(B1、B2)處理2種行距配置，葉面積指數(shù)各生育時期均低于對照，但籽粒干物質(zhì)積累量顯著高于對照，表明葉面積指數(shù)受不同調(diào)節(jié)物質(zhì)影響。徐田軍[9]、楊雪[10]等認為作物的生產(chǎn)是一個種群生長的過程，而非個體表現(xiàn)，生長調(diào)節(jié)劑可以協(xié)調(diào)高密度下的玉米群體與個體間的矛盾。劉曉慶等[11]認為噴施葉面肥和生長調(diào)節(jié)劑可明顯增強遮蔭條件下玉米葉片SOD、POD 活性，提高出籽率利于穩(wěn)定產(chǎn)量；孫豐磊等[12]認為拔節(jié)期噴施乙烯利之后并在吐絲期噴施一定濃度的6-BA 可以促進胚乳細胞的分裂以及淀粉粒的積累，進而增加庫容、保障玉米產(chǎn)量潛力的發(fā)揮[13]。而玉米穗部營養(yǎng)主要來源于穗位葉[14]，寬窄行種植可增大中部冠層透光率，提高群體光合作用的同時降低玉米呼吸消耗，有利于植株地上部干物質(zhì)積累[15]。玉米生育期干物質(zhì)積累呈“S”型曲線，群體干物質(zhì)隨密度增加而上升，而單株干物質(zhì)與密度呈負相關(guān)。本試驗結(jié)果表明，等行距單株干物質(zhì)積累量吐絲期(R1)之前大于對照，花后積累總量低于清水處理；不管何種模式下，氨基酸水溶肥（B1、B2 處理）的單株干物質(zhì)積累總量均低于對照(CK1、CK2)處理，說明7.5×104株/hm2密度‘迪卡517’的寬窄行模式，甜菜堿(T1、T2)處理可以獲得較高的單株干物質(zhì)積累總量。產(chǎn)量的提高是生物量和收獲指數(shù)協(xié)同提高的結(jié)果，而收獲指數(shù)每提高0.01就意味著玉米產(chǎn)量依賴更多光合產(chǎn)物的積累，即干物質(zhì)積累越多，籽粒產(chǎn)量也就越高[1]。本試驗中‘迪卡517’莖、葉中的單株干物質(zhì)積累分配比例，甜菜堿(T1、T2)處理符合這一規(guī)律；盡管水溶肥調(diào)節(jié)處理低于對照，但生育后期的籽粒干物質(zhì)分配高于對照；由此可知，2種調(diào)節(jié)劑處理均使得儲藏在各器官中的干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移的量增加，有利于獲得較高籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)。穆心愿等[7]發(fā)現(xiàn)，2種行距模式的收獲指數(shù)差異顯著，寬窄行較等行距增產(chǎn)的原因主要是百粒重的提高與行粒數(shù)增加引起的穗粒數(shù)顯著增加；于寧寧等[14]研究表明百粒重主要取決于灌漿速率，較高的平均灌漿速率是獲得高粒重的前提。洪德峰等[16]認為百粒重在不同環(huán)境條件下表現(xiàn)較為穩(wěn)定，單株穗粒數(shù)和單株產(chǎn)量的遺傳力相對低，楊瑞晗等[17]闡明單株產(chǎn)量受單株穗粒數(shù)的影響比受百粒重影響更大。本試驗結(jié)果表明，甜菜堿處理較水溶肥處理將較高的花后灌漿速率提前10天，而水溶肥處理花后25 天較對照灌漿速率提高，表明相對于清水對照，水溶肥處理將灌漿速率周期延后。黃淮海地區(qū)小麥-玉米一年兩熟區(qū)光熱資源緊缺，夏玉米直播生育期短，實際生產(chǎn)無法保證充足的灌漿持續(xù)時間和后期籽粒脫水時間，生理成熟時籽粒含水率過高，不利于機械化收獲，影響后茬小麥播種。該區(qū)域玉米收獲期籽粒含水量與生理成熟后子粒脫水速率極顯著負相關(guān)，與子粒灌漿速率顯著負相關(guān)[18-19]。收獲時籽粒含水量主要取決于生理成熟前后籽粒的含水量和脫水速率，2 個性狀具有可遺傳特點，具有品種間的差異[20-22]。本試驗發(fā)現(xiàn)，相對于等行距模式，寬窄行氨基酸水溶肥(B2)處理，可以將‘迪卡517’脫水速率提前至花后35天，之后脫水速率平緩降低，但收獲時籽粒含水率仍超過30%，水溶肥處理的脫水效果并不理想。本試驗表明，氨基酸水溶肥處理雖然降低了葉面積指數(shù)，減少了玉米營養(yǎng)器官的干物質(zhì)積累量，卻促進了莖葉向籽粒中的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移，提高了收獲指數(shù)，且對籽粒品質(zhì)沒有顯著影響，提高了出籽率。作為玉米機械粒收最后的屏障，改善脫水速率是下一步研究的重點。