不同管理模式下適時(shí)晚收對玉米產(chǎn)量和子粒養(yǎng)分含量的影響

田曉紅，陳桂敏，馬文鳳，蔣偉，孔忠良，姜曉芹，梁軍*

（1.樂陵市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 樂陵 253600；2 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083；3.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 青島 266109）

玉米為我國三大糧食作物之一，其產(chǎn)量大幅提高可在一定程度上滿足日益增長的人口對糧食、飼料、纖維和生物燃料不斷增長的需求[1，2]。黃淮海平原玉米種植面積和產(chǎn)量均占全國總量的1/3 左右[3]，為保障國家糧食安全發(fā)揮了重要作用。然而，近年來受全球氣候變暖的影響，該地區(qū)溫度不斷升高，日照時(shí)數(shù)減少，導(dǎo)致傳統(tǒng)的冬小麥—夏玉米一年兩熟種植模式出現(xiàn)了周年資源配置不合理的問題，限制了玉米產(chǎn)量的進(jìn)一步提高[4，5]。因此，探索、優(yōu)化麥玉兩熟周年光溫資源配置，對于提升黃淮海區(qū)作物產(chǎn)量和資源利用效率具有重要意義。

溫度和光照等氣候因素直接影響玉米的生長發(fā)育以及產(chǎn)量形成[6，7]。許多研究表明，玉米與光溫資源匹配度偏低，花后高溫和寡照是制約黃淮海夏玉米進(jìn)一步高產(chǎn)的關(guān)鍵氣候因素，通過適當(dāng)推遲玉米收獲期和小麥播種期（冬小麥—夏玉米“雙晚”技術(shù)模式）能夠最大程度地利用有限的光溫資源，實(shí)現(xiàn)周年高產(chǎn)和光溫資源的高效利用[8～10]。Xu 等[11]對“雙晚”技術(shù)的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，在不增加任何成本的前提下，夏玉米收獲期和冬小麥播期分別推遲5 d 能夠顯著提升周年產(chǎn)量和水分利用效率。Liu 等[10]研究表明，隨著收獲期的推遲，夏玉米千粒重逐漸增加，推遲收獲10 d的玉米千粒重和子粒氮含量分別提高16.8%～19.6%和9.3%～10.8%。此外，玉米的生長和成熟還受品種、氮肥用量和種植密度等多個(gè)因素的影響[12～14]，如，氮肥施用過量或偏晚易造成玉米貪青晚熟[15]。因此推測，在不同的管理模式下，玉米對晚收的響應(yīng)可能不同。而目前，我國小農(nóng)戶種植的玉米田間管理水平普遍存在較大變異[16]，因此，明確不同管理模式下玉米適時(shí)晚收較正常收獲的產(chǎn)量差異，對于合理統(tǒng)籌玉米收獲時(shí)間、保障玉米增產(chǎn)具有重要意義。但截至目前，有關(guān)該方面的研究報(bào)道較少。基于此，在魯西地區(qū)3 種玉米管理模式下進(jìn)行田間試驗(yàn)，分析適時(shí)晚收較正常收獲的玉米產(chǎn)量以及子粒養(yǎng)分含量差異，旨為該區(qū)域?qū)嵤┯衩走m時(shí)晚收技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在山東省樂陵市丁塢鎮(zhèn)（北緯37°68′，東經(jīng)117°07′）進(jìn)行。該區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)季候，年平均氣溫12.4 ℃，年平均降水量527 mm；土壤為潮土，質(zhì)地黏壤，0～20 cm 耕層土壤pH 值7.32，基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分含量為全氮1.15 g/kg、有機(jī)質(zhì)16.55 g/kg、速效鉀146.52 mg/kg、有效磷21.12 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)玉米品種為登海605。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 玉米前茬作物為小麥，秸稈全部還田。2020 年6 月15 日播種玉米，栽培管理模式設(shè)農(nóng)民習(xí)慣（T1）、高產(chǎn)高效（T2）和不施化肥（CK）3 種（表1），收獲期均設(shè)10 月10 日（農(nóng)戶大面積收獲，早收）和10 月18 日（玉米完全成熟，晚收）2 個(gè)處理。小區(qū)面積90 m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)。

表1 不同栽培管理模式的玉米種植密度以及施肥量和施肥方式Table 1 Planting density, fertilization amount and method of maize under different cultivation and management modes

圖1 不同收獲期玉米的乳線情況Fig.1 Milk line of maize in different harvest period

1.3.2 測定項(xiàng)目與方法

1.3.2.1 子粒產(chǎn)量和百粒重。玉米收獲（早收、晚收）時(shí)，每小區(qū)均摘取長勢均勻、有代表性的果穗10 穗，測定穗粒數(shù)，脫粒烘干后測定百粒重，計(jì)算子粒產(chǎn)量。子粒含水量以國家商品糧貯藏標(biāo)準(zhǔn)含水量13%計(jì)。

1.3.2.2 子粒養(yǎng)分含量。將2 個(gè)采收時(shí)期的子粒樣品烘干后用粉樣機(jī)磨碎，過1 mm 網(wǎng)篩，利用H2SO4-H2O2法消煮，采用半微量凱氏定氮法測定氮含量，采用釩鉬黃比色法測定磷含量，采用火焰光度計(jì)法測定鉀含量。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 利用Microsoft Excel 2019 和IBM SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，利用Origin 2019b 軟件做圖，采用Duncan 法進(jìn)行處理間數(shù)據(jù)的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同管理模式下適時(shí)晚收對玉米百粒重和產(chǎn)量的影響

2.1.1 百粒重 2 個(gè)收獲期，不同管理模式的玉米百粒重順序均為T1＞T2＞CK，其中，早收處理下三者差異均達(dá)到了顯著水平，T1、T2管理模式的玉米百粒重分別較CK 管理模式提高12.1%和7.5%；晚收處理下，T1與T2管理模式的百粒重相當(dāng)，均顯著＞CK 管理模式，二者的百粒重均較CK 管理模式提高9.5%（圖2）。表明無論是早收還是晚收，均以T1管理模式下玉米百粒重最高，其中早收時(shí)百粒重顯著高于其他處理，但晚收時(shí)百粒重與T2管理模式差異不大。

圖2 不同管理模式下適時(shí)晚收對玉米百粒重的影響Fig.2 Effect of timely late harvest on 100 grains weight of maize under different management modes

不同的管理模式下，晚收處理的玉米百粒重均顯著＞其早收處理，CK、T1、T2管理模式的指標(biāo)值增幅分別為7.3%、5.1%和9.3%。表明適時(shí)晚收可明顯提高玉米百粒重，其中T2管理模式下增幅最大。

2.1.2 產(chǎn)量 2 個(gè)收獲期，不同管理模式的玉米產(chǎn)量順序均為T2＞T1＞CK，且三者差異均達(dá)到了顯著水平，其中，早收處理下，T2管理模式的產(chǎn)量分別較CK 和T1管理模式提高30.0%和13.4%；晚收處理下，T2管理模式的產(chǎn)量分別較CK 和T1管理模式提高33.7%和14.5%（表2）。表明無論是早收還是晚收，均以T2管理模式下玉米產(chǎn)量最高，且明顯高于其他管理模式。

表2 不同管理模式下適時(shí)晚收對玉米產(chǎn)量的影響Table 2 Effect of timely late harvest on maize yield under different management modes

不同的管理模式下，晚收處理的玉米產(chǎn)量均顯著＞其早收處理，CK、T1、T2管理模式的產(chǎn)量增幅分別為7.9%、9.9%、11.0%。表明適時(shí)晚收可明顯提高玉米產(chǎn)量，其中T2管理模式下增幅最大。

綜上分析可以看出，不同的管理模式下，適時(shí)晚收均可顯著提高玉米百粒重和產(chǎn)量，其中T2管理模式下產(chǎn)量最高，效果最好。

2.2 不同管理模式下適時(shí)晚收對玉米子粒養(yǎng)分累積的影響

2.2.1 氮素累積量 2 個(gè)收獲期，不同管理模式的玉米子粒氮素累積量順序均為T2＞T1＞CK，且三者差異均達(dá)到了顯著水平，其中，早收處理下，T1、T2管理模式的指標(biāo)值分別為97.6 和110.1 kg/hm2，較CK 管理模式增幅分別為16.2%和31.2%；晚收處理下，T1、T2管理模式的指標(biāo)值分別為118.6 和135.1 kg/hm2，較CK 管理模式增幅分別為20.5%和37.2% （圖3）。表明無論是早收還是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒氮素累積量最高，且明顯高于其他處理。

圖3 不同管理模式下適時(shí)晚收對玉米子粒氮素累積量的影響Fig.3 Effect of timely late harvest under different management modes on nitrogen accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收處理的子粒氮素累積量均顯著＞其早收處理，CK、T1、T2管理模式的指標(biāo)值增幅分別為17.3%、21.6%和22.7%。表明適時(shí)晚收可明顯提高玉米子粒的氮素累積量，其中T2管理模式下增幅最大。

綜上分析可以看出，不同的管理模式下，適時(shí)晚收均可顯著提高玉米子粒的氮素累積量，其中T2管理模式下子粒氮素累積量明顯較高，效果最好。

2.2.2 磷素累積量 2 個(gè)收獲期，不同管理模式的玉米子粒磷素累積量順序均為T2＞T1＞CK，其中，早收處理下，T1、T2管理模式的指標(biāo)值分別為18.1 和19.4 kg/hm2，二者差異不顯著，但均顯著＞CK 管理模式，增幅分別為24.2%和33.4%；晚收處理下，T1、T2管理模式的指標(biāo)值分別為23.2 和25.6 kg/hm2，二者差異不顯著，但均顯著＞CK 管理模式，增幅分別為26.6%和39.5% （圖4）。表明無論是早收還是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒磷素累積量最高，但與T1管理模式差異不大。

圖4 不同管理模式下適時(shí)晚收對玉米子粒磷素累積量的影響Fig.4 Effect of timely late harvest under different management modes on phosphorus accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收處理的子粒磷素累積量均顯著＞早收處理，CK、T1、T2管理模式的指標(biāo)值增幅分別為26.0%、28.4%和31.6%。表明適時(shí)晚收可明顯提高玉米子粒的磷素累積量，其中T2管理模式下增幅最大。

綜上分析可以看出，不同的管理模式下，適時(shí)晚收均可顯著提高玉米子粒的磷素累積量，其中T2管理模式下子粒磷素累積量最高，效果最好。

2.2.3 鉀素累積量 2 個(gè)收獲期，不同管理模式的玉米子粒鉀素累積量順序均為T2＞T1＞CK，且三者差異均達(dá)到了顯著水平，其中，早收處理下，T1、T2管理模式的指標(biāo)值分別為26.6 和28.5kg/hm2，較CK 管理模式（23.2kg/hm2）增幅分別為14.6%和22.8%；晚收處理下，T1、T2管理模式的指標(biāo)值分別為32.4 和38.6 kg/hm2，較CK 管理模式（27.3 kg/hm2） 增幅分別為18.6%和41.3%（圖5）。表明無論是早收還是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒鉀素累積量最高，且明顯高于其他處理。

圖5 不同管理模式下適時(shí)晚收對玉米子粒鉀素累積量的影響Fig.5 Effect of timely late harvest under different management modes on potassium accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收處理的子粒鉀素累積量均顯著＞其早收處理，CK、T1、T2管理模式的指標(biāo)值增幅分別為17.7%、21.8%和35.4%。表明適時(shí)晚收可明顯提高玉米子粒的鉀素累積量，其中T2管理模式下增幅最大。

綜上分析可以看出，不同的管理模式下，適時(shí)晚收均可顯著提高玉米子粒的鉀素累積量，其中T2管理模式下子粒鉀素累積量最高，效果最好。

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

玉米適時(shí)晚收技術(shù)可以在不增加生產(chǎn)成本和勞動力投入的前提下提高子粒產(chǎn)量，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)收益，是一項(xiàng)提高玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的有效措施[17]。本研究結(jié)果顯示，夏玉米晚收可以增加百粒重5.1%～9.3%，提高產(chǎn)量7.9%～11.0%，增加子粒氮、磷、鉀素累積量17.3%～35.4%，且對這些指標(biāo)的提升效果均達(dá)到了顯著水平，這與前人的研究結(jié)果[18]相吻合。本研究條件下，通過延時(shí)收獲有效提高了玉米對光溫資源的利用效率，使玉米子粒充分灌漿，增加子粒養(yǎng)分積累量，促進(jìn)子粒蛋白質(zhì)和淀粉合成以提高百粒重[19～21]，進(jìn)而增加子粒產(chǎn)量。

在農(nóng)民習(xí)慣管理模式下，過量施氮雖然顯著提高了早收條件下玉米的百粒重，但是在高產(chǎn)高效管理模式中玉米種植密度增加了14.3%。玉米適當(dāng)增加密度可能會降低千粒重和穗粒數(shù)[22]，但是可以提高單位面積穗數(shù)，而單位面積穗數(shù)增加導(dǎo)致的增產(chǎn)效應(yīng)大于百粒重和穗粒數(shù)降低導(dǎo)致的減產(chǎn)效應(yīng)，因此適當(dāng)密植可以顯著提高玉米產(chǎn)量[18]。此外，高產(chǎn)高效管理模式中采用了氮肥后移技術(shù)，而氮肥后移可以減少氮素的淋洗和揮發(fā)[23]，為玉米全生育期提供了充足養(yǎng)分，促進(jìn)了玉米對氮素的充分吸收，提高了玉米的氮肥利用率，增加子粒氮素的積累量，子粒養(yǎng)分積累量的增加是產(chǎn)量提高的重要原因[24，25]。因此，高產(chǎn)高效管理模式下玉米產(chǎn)量以及子粒的氮磷鉀養(yǎng)分積累量均高于不施化肥和農(nóng)民習(xí)慣管理模式。

3.2 結(jié)論

本研究條件下，夏玉米適時(shí)晚收可以增加百粒重5.1%～9.3%，提高產(chǎn)量7.9%～11.0%，增加子粒氮磷鉀素積累量17.3%～35.4%，且提升效果均達(dá)到了顯著水平，其中高產(chǎn)高效管理模式下效果最好。高產(chǎn)高效管理模式下優(yōu)化養(yǎng)分管理以及提高種植密度，可以進(jìn)一步提高產(chǎn)量以及子粒的氮磷鉀養(yǎng)分積累量。