不同栽培模式對(duì)夏玉米產(chǎn)量和抗倒性的影響

吳 思，周迎鑫，羅 薇，陶明德，陳平平，羅紅兵，周文新，易鎮(zhèn)邪

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生理與分子生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

玉米是我國(guó)重要的糧食作物之一[1]，對(duì)保障我國(guó)糧食安全具有戰(zhàn)略性意義。生產(chǎn)實(shí)踐表明，玉米增產(chǎn)主要依靠品種產(chǎn)量潛力的提高與栽培技術(shù)的改進(jìn)。就栽培技術(shù)而言，前人從氮肥施用、種植密度與化學(xué)調(diào)控等方面開展了大量研究[2?14]。合理施用氮肥在玉米增產(chǎn)諸因素中起重要作用[7?8]。適量施用氮肥能顯著提高玉米干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量[9?10]，過度施氮不僅沒有增產(chǎn)效果，而且會(huì)造成大量氮肥殘留[11]。在一定范圍內(nèi)增加種植密度有利于提高產(chǎn)量，而過度密植則會(huì)起到相反效果，而且會(huì)導(dǎo)致早衰、倒伏[2?6]。故而運(yùn)用激素促進(jìn)物質(zhì)合成、運(yùn)輸及代謝來(lái)增加玉米植株的莖稈強(qiáng)度從而提高莖稈抗倒伏能力的化學(xué)調(diào)控研究越來(lái)越多[12?14]。目前，關(guān)于玉米種植密度、施肥量、化學(xué)調(diào)控單一因素或者兩因素互作對(duì)玉米產(chǎn)量的影響研究較多[15?19]，但關(guān)于上述三因素互作對(duì)玉米產(chǎn)量、抗倒性的研究尚未見報(bào)道。為此，選取鄭單958 和湘農(nóng)玉27 號(hào)為試驗(yàn)材料，在洞庭湖區(qū)開展大田試驗(yàn)，綜合種植密度、施肥量和化學(xué)調(diào)控設(shè)計(jì)7 種栽培模式，比較研究各栽培模式下玉米的產(chǎn)量性狀與抗倒伏性狀，旨在明確適宜洞庭湖區(qū)的夏玉米高產(chǎn)、抗倒栽培模式，為該區(qū)夏玉米的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019—2020 年在湖南省常德市桃源縣木塘垸鎮(zhèn)（111°47′E、28°9′N）進(jìn)行。該地區(qū)2019 年夏玉米生育期的積溫為3 066.5 ℃，降水量為865.8 mm；2020 年試驗(yàn)地夏玉米生育期降水量為669.0 mm，積溫2 840.9 ℃（表1）。供試土壤（0～20 cm）基礎(chǔ)地力：有機(jī)質(zhì)含量12.83 g/kg、全氮含量0.61 g/kg、全磷含量0.28 g/kg、全鉀含量7.18 g/kg，pH值為6.04。

表1 2019—2020年試驗(yàn)地夏玉米各生育階段的降水量與積溫情況Tab.1 Precipitation and accumulative temperature at each growth stage of summer maize in experiment site from 2019 to 2020

供試夏玉米品種為鄭單958 與湘農(nóng)玉27 號(hào)；供試化學(xué)調(diào)控劑為胺鮮·乙烯利（胺鮮酯含量3%、乙烯利含量27%，尉氏縣農(nóng)藥總廠生產(chǎn)）；供試肥料：氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為鈣鎂磷肥（含P2O512%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O 52%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)7種栽培模式：高密高氮化控（T1）、高密中氮化控（T2）、高密低氮化控（T3）、中密高氮化控（T4）、中密中氮化控（T5）、中密低氮化控（T6）、低密高氮無(wú)化控模式（對(duì)照，CK）。其中，低、中、高密分別為60 000、75 000、90 000株/hm2，低、中、高氮分別為氮肥150、225、300 kg/hm2（即N 分別為69、103.5、138 kg/hm2）。氮肥70%底施、30%大喇叭口期追施。磷、鉀肥用量均為150 kg/hm2（即P2O5為18 kg/hm2、K2O 為78 kg/hm2），全部底施。拔節(jié)初期化控1次（375 g/hm2，對(duì)水450 kg/hm2）。3 次重復(fù)，共42 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為28.8 m2，等行距種植，行距60 cm，8行區(qū)，行長(zhǎng)6 m。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 收獲前，選取小區(qū)中間2 行，調(diào)查有效穗數(shù)；然后，記錄實(shí)收穗數(shù)，稱鮮質(zhì)量，按大小穗比例和平均鮮穗質(zhì)量取10穗測(cè)定籽粒含水量，并調(diào)查穗行數(shù)、穗粒數(shù)、行粒數(shù)、千粒質(zhì)量等，根據(jù)籽粒含水量計(jì)算產(chǎn)量（14%水分）。1.3.2 抗倒伏性指標(biāo) 在吐絲期和吐絲后50 d，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的10株夏玉米，測(cè)定莖粗（地上部第3 節(jié)扁平面的直徑）和氣生根層數(shù)；吐絲后50 d，調(diào)查株高、穗位高。收獲前，隨機(jī)選取10株長(zhǎng)勢(shì)一致的生長(zhǎng)正常的玉米植株，調(diào)查其莖稈穿刺強(qiáng)度、壓斷強(qiáng)度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，采用SPSS 24.0進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式對(duì)夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2019 年，2 個(gè)夏玉米品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素詳見圖1和圖2。由圖1可知，對(duì)于鄭單958，各處理產(chǎn)量為5 909.4～8 435.3 kg/hm2，T1處理最高，其次為T2、T4 處理，均顯著高于CK，分別較CK 提高25.0%、20.7%、11.8%，T6 處理顯著低于CK，其余處理與CK 無(wú)顯著差異。各處理間穗行數(shù)無(wú)顯著差異；行粒數(shù)和穗粒數(shù)均以CK 最高，顯著高于其他處理；有效穗數(shù)表現(xiàn)為T1、T2、T3 處理較高，顯著高于其他處理，CK 最低，顯著低于其他處理；千粒質(zhì)量表現(xiàn)為T6 處理最低，顯著低于其他處理，其他處理間差異不顯著。對(duì)于湘農(nóng)玉27 號(hào)，各處理產(chǎn)量為5 952.7～6 928.6 kg/hm2，T1、T2 處理較高，高于CK，但差異不顯著；T3、T5處理與CK相當(dāng)，差異不顯著；T4、T6處理較CK減產(chǎn)，但無(wú)顯著差異。各處理間穗行數(shù)與千粒質(zhì)量均無(wú)顯著差異；行粒數(shù)和穗粒數(shù)均以CK最高，顯著高于其他處理，以T3處理最低。有效穗數(shù)表現(xiàn)與鄭單958一致，也表現(xiàn)為T1、T2、T3處理較高，顯著高于其他處理，CK 最低，顯著低于其他處理。

圖1 2019年不同栽培模式下夏玉米產(chǎn)量Fig.1 Yield of summer maize under different cultivation patterns in 2019

圖2 2019年不同栽培模式下夏玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素Fig.2 Yield components of summer maize under different cultivation patterns in 2019

2020 年，2 個(gè)夏玉米品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素詳見圖3 和圖4。對(duì)于鄭單958，各處理產(chǎn)量為6 018.0～8 003.0 kg/hm2，T1 處理最高，為8 003.0 kg/hm2，顯著高于其他處理，T2 處理次之，為7 693.3 kg/hm2；T4 處理與CK 相當(dāng)，增產(chǎn)7.8%；T3、T5、T6 處理較CK 減產(chǎn)，但差異不顯著。各處理間穗行數(shù)和千粒質(zhì)量均無(wú)顯著差異，T3、T6 處理行粒數(shù)和穗粒數(shù)均較低，顯著低于CK；有效穗數(shù)表現(xiàn)為T1、T2、T3處理較高，顯著高于其他處理，CK 最低，顯著低于其他處理。對(duì)于湘農(nóng)玉27 號(hào)，各處理產(chǎn)量為5 995.1～7 559.5 kg/hm2；T1、T2 處理產(chǎn)量較高，分別為7 559.5、7 128.4 kg/hm2，顯著高于其他處理；T4、T6 處理較CK 略有增產(chǎn)，分別增加了9.2%、6.5%，但差異不顯著；T3、T5 處理較CK 略有減產(chǎn)，無(wú)顯著差異。各處理間穗行數(shù)無(wú)顯著差異；T3 處理行粒數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均為最低，T4、T6、CK 行粒數(shù)、穗粒數(shù)與千粒質(zhì)量均較高；有效穗數(shù)表現(xiàn)與鄭單958一致，也表現(xiàn)為T1、T2、T3 處理較高，顯著高于其他處理，CK最低，顯著低于其他處理。

圖3 2020年不同栽培模式下夏玉米產(chǎn)量Fig.3 Yield of summer maize under different cultivation patterns in 2020

圖4 2020年不同栽培模式下夏玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素Fig.4 Yield components of summer maize under different cultivation patterns in 2020

綜合2 a 結(jié)果，鄭單958 和湘農(nóng)玉27 號(hào)均以T1和T2處理產(chǎn)量較高。

2.2 不同栽培模式對(duì)夏玉米抗倒性的影響

2.2.1 株高和穗位高 由表2 可知，化學(xué)調(diào)控能有效降低夏玉米植株的株高、穗位高。對(duì)于鄭單958，2019年各處理株高和穗位高分別為218.7～240.7 cm和86.9～103.2 cm，CK 株高、穗位高均為最大。株高表現(xiàn)為T4 處理較大，T1、T2、T5、T6 處理相當(dāng)，均與CK 無(wú)顯著差異；T3 處理最小，顯著低于CK。穗位高表現(xiàn)為T4 處理較大，T1、T2 處理與之相當(dāng)，均與CK 無(wú)顯著差異；T3 處理最低，顯著低于CK。2020年各處理株高、穗位高分別為195.7～216.1、71.5～91.7 cm。株高表現(xiàn)為T1、T2、T3、T4、T6 處理相當(dāng)，與CK 無(wú)顯著差異；T5 處理最小，顯著低于CK。穗位高表現(xiàn)為T1、T2、T3、T4、T6 處理相當(dāng)，T5 處理最小，各處理均顯著低于CK。

表2 不同栽培模式下夏玉米株高和穗位高Tab.2 Plant height and ear height of summer maize under different cultivation patternscm

由表2 可以看出，對(duì)于湘農(nóng)玉27 號(hào)，2019 年各處理株高、穗位高分別為228.1～244.6、86.5～99.8 cm，除T3和T6處理外，其他處理間株高差異均不顯著；各處理穗位高均較CK 下降，T6處理穗位高最小，顯著低于CK。2020 年各處理株高、穗位高分別為204.8～218.5、74.6～89.4 cm，除T6 處理外，其他處理間株高無(wú)顯著差異；穗位高以T1、T2、CK 較大，彼此間差異不顯著，其他各處理均顯著低于CK，且T6處理最小。

綜合2 a 試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于鄭單958，2019 年表現(xiàn)為T3 處理株高、穗位高降幅最大，分別較CK 降低9.1%、4.7%；2020 年表現(xiàn)為T5 處理降幅最大，分別較CK 降低9.5%、22.0%。對(duì)于湘農(nóng)玉27號(hào)，2019年和2020 年均表現(xiàn)為T6 處理株高、穗位高降幅最大，分別較CK降低了8.4%、13.3%和6.3%、16.6%。

2.2.2 莖粗、氣生根層數(shù) 由表3 可知，對(duì)于鄭單958，2019 年吐絲期莖粗為17.4～19.7 mm，T4、CK 較大，顯著高于T3處理，其他處理間無(wú)顯著差異；吐絲后50 d 莖粗為17.0～18.4 mm，各處理間無(wú)顯著差異。2020 年吐絲期莖粗為22.7～26.1 mm，CK 最大，T4和T5處理次之，均顯著高于T2處理；吐絲后50 d莖粗在各處理間無(wú)顯著差異。對(duì)于湘農(nóng)玉27 號(hào)，2019 年吐絲期莖粗為16.4～18.7 mm，CK 最大，顯著高于T6 處理，其他處理間無(wú)顯著差異，吐絲后50 d表現(xiàn)為相同趨勢(shì)；2019年與2020年呈現(xiàn)類似趨勢(shì)。

表3 不同栽培模式下夏玉米莖粗Tab.3 The stem diameter of summer maize under different cultivation patternsmm

由表4 可知，鄭單958 吐絲期氣生根層數(shù)以T2處理最大，顯著高于T3、T6 處理，T1、T4、T5 處理相當(dāng)，均顯著高于CK；吐絲后50 d 以T1 處理最大，T2處理次之，顯著高于CK，其他處理略高于CK，但無(wú)顯著差異。與CK 相比，吐絲期和吐絲后50 d 湘農(nóng)玉27 號(hào)氣生根層數(shù)均以T5 處理最大，顯著高于CK；T6 處理最小，顯著低于CK；其他處理與CK 無(wú)顯著差異?？梢?，可通過合理搭配施氮量、密度與化控措施達(dá)到提高氣生根層數(shù)的目的。

表4 2020年不同栽培模式下夏玉米氣生根層數(shù)Tab.4 Number of aerial root layers of summer maize under different cultivation patterns in 2020

2.2.3 莖稈力學(xué)特性 由表5 可知，對(duì)于鄭單958，2019 年T1 處理莖稈穿刺強(qiáng)度最大；壓斷強(qiáng)度在228.4～333.1 N，CK 最大，T5 處理次之，顯著高于其他處理。2020 年CK 莖稈穿刺強(qiáng)度最大，T4 處理次之；壓斷強(qiáng)度以T4 處理最大，CK 次之，總體上均顯著高于其他處理；T6 處理最小。對(duì)于湘農(nóng)玉27 號(hào)，2019 年T4 處理莖稈穿刺強(qiáng)度、壓斷強(qiáng)度均最大，顯著高于其他處理，T3 處理次之，顯著高于CK。2020年平均T4處理莖稈穿刺強(qiáng)度最大，顯著高于其他處理；CK 壓斷強(qiáng)度最大，顯著高于其他處理，T4 處理次之，顯著高于T1—T3處理。

表5 不同栽培模式下夏玉米莖稈穿刺強(qiáng)度、壓斷強(qiáng)度Tab.5 The puncture strength and compressive strength of summer maize under different cultivation patterns N

綜合2 a試驗(yàn)結(jié)果，鄭單958品種在各處理中穿刺強(qiáng)度無(wú)明顯規(guī)律，壓斷強(qiáng)度表現(xiàn)為CK 較大，2020年平均穿刺強(qiáng)度、壓斷強(qiáng)度分別較2019 年減少了5.7%、3.9%；湘農(nóng)玉27 號(hào)穿刺強(qiáng)度均以T4 處理最大、T6 處理較小，壓斷強(qiáng)度表現(xiàn)為T4 處理較大、T1處理最小，2020 年平均穿刺強(qiáng)度、壓斷強(qiáng)度分別較2019 年提高2.2%、1.7%。整體來(lái)看，夏玉米莖稈強(qiáng)度隨施氮量與種植密度的變化規(guī)律不明顯，同時(shí)表現(xiàn)有品種間、年際間差異。

續(xù)表5 不同栽培模式下夏玉米莖稈穿刺強(qiáng)度、壓斷強(qiáng)度Tab.5（Continued）The puncture strength and compressive strength of summer maize under different cultivation patternsN

3 結(jié)論與討論

種植密度和施氮量是影響夏玉米產(chǎn)量的重要因素，合理的種植密度和施氮量能夠有效提高夏玉米產(chǎn)量[20?21]。玉米的穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等產(chǎn)量構(gòu)成因素是影響夏玉米產(chǎn)量的重要因素，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量三因素間是相互聯(lián)系的[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，2 個(gè)夏玉米品種產(chǎn)量均以T2 和T1處理較高，兩處理間差異不顯著；2個(gè)品種各處理行粒數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均低于CK。可見，確保種植密度是獲得夏玉米高產(chǎn)的首要因素。

玉米莖稈形態(tài)與其抗倒伏能力緊密相關(guān)，莖稈節(jié)間長(zhǎng)度、莖粗與氣生根數(shù)等都能影響玉米的抗倒伏能力[23]。種植密度是影響玉米莖稈倒伏的關(guān)鍵因素[24]。莖稈拉折力、穿刺強(qiáng)度和壓斷強(qiáng)度也是衡量玉米植株抗倒伏能力的重要指標(biāo)[25?27]。本試驗(yàn)在2019—2020 年比較研究不同栽培模式對(duì)夏玉米抗倒性的影響，發(fā)現(xiàn)各處理株高與穗位高均較CK 有所下降，這對(duì)提高抗倒伏能力是有利的；莖粗略有下降，但大部分不顯著；合理搭配施氮量、種植密度與化控措施可達(dá)到提高氣生根層數(shù)的目的；夏玉米莖稈強(qiáng)度隨施氮量與種植密度的變化無(wú)明顯變化規(guī)律，同時(shí)表現(xiàn)有品種間、年際間差異。整體來(lái)看，栽培模式影響夏玉米氣生根層數(shù)、株高與莖稈強(qiáng)度，部分抗倒性指標(biāo)增強(qiáng)，但部分指標(biāo)減弱，從2 a大田試驗(yàn)來(lái)看，各處理均未發(fā)生倒伏現(xiàn)象，說明本試驗(yàn)各處理的倒伏風(fēng)險(xiǎn)均不大。

綜上所述，通過合理配置施氮量、種植密度與化控措施可以實(shí)現(xiàn)夏玉米高產(chǎn)和較強(qiáng)的抗倒性，本試驗(yàn)條件下，高密高氮化控模式（T1）與高密中氮化控模式（T2）均能獲得較高產(chǎn)量，結(jié)合抗倒伏能力、節(jié)約資源、環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益考慮，本研究認(rèn)為高密中氮化控模式（T2）是洞庭湖區(qū)夏玉米較理想的栽培模式。