密度与化学调控对洞庭湖区夏玉米产量形成的影响

何闻静，沙 莎，曹亚娟，韩 霜，陈平平，易镇邪

(湖南农业大学农学院/南方粮油作物协同创新中心，长沙 410128)

玉米是中国第一大粮食作物。在全球气候变暖、水资源匮乏、耕地面积下降、农村劳动力减少且趋于老龄化的背景下，玉米生产面临的压力越来越大。传统玉米生产方式已经无法满足现代化生产的要求，发展轻简、高产、高效栽培技术成为大势所趋[1，2]。而提高玉米单产水平、发展并推广机械化收获，是实现玉米高产高效的关键途径[3，4]。

洞庭湖区是湖南省粮食主产区之一，也是重要的棉花产区。近年来因棉花种植效益下降，棉田实行改制，玉米种植面积得到扩大，夏玉米—油菜已成为当地重要的种植制度。但夏玉米生长期间常有恶劣天气，易出现植株倒伏现象，导致产量下降。有研究认为，洞庭湖区玉米密度不宜超过6.7万株/hm2[5]。大量研究表明，抑制类化学调控剂能降低玉米株高与穗位高，提高抗倒伏能力，对保证玉米高产稳产具有重要作用[6～9]。但是，有关抑制类化学调控剂对玉米产量的影响尚存在不同意见。有研究认为，玉米产量在化控处理下比对照(清水)显著增加，在气候灾害严重的年份效果尤为显著[10～14]。但也有研究认为，化学调控剂抑制玉米生长发育，降低群体叶面积指数，在低密度种植、倒伏较轻情况下产量下降[15，16]。

可见，抑制类化学调控剂对玉米产量的影响与品种、气候、种植密度等诸多因素有关，须因地制宜开展研究。为完善洞庭湖区机收夏玉米高产栽培技术体系，本研究以夏玉米品种湘农玉27号为材料，研究不同密度下化学调控对洞庭湖区夏玉米产量形成的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试玉米品种为湘农玉27号，由湖南农业大学选育，为适宜机械收获的新品种。化学调控剂为胺鲜·乙烯利(尉氏县农药总厂，3%胺鲜+27%乙烯利)，使用推荐浓度(375 g/hm2，对水450 kg)。

1.2 试验地与天气条件

本试验于2017～2018年在位于洞庭湖区的常德市桃源县木塘垸镇(111°47′E、28°9′N)进行。供试土壤基础地力：有机质15.87 g/kg，pH6.04，全氮0.47 g/kg，全磷0.37 g/kg，全钾7.18 g/kg。

2017年，试验地点全年降水量1497.1 mm，其中5～9月降水949.2 mm，占全年的63%；全年积温 (≥0 ℃)6360.9 ℃，其中5～9月积温3889.4 ℃，占全年的61%。2018年，全年降水1559.5 mm，其中5～9月降水922 mm，占全年的59%；全年积温(≥0 ℃)6422.9 ℃，其中5～9月积温4045.1 ℃，占全年的62%。2017～2018年湘农玉27号各生育阶段的降水与积温情况见表1。2017年天气异常，主要表现在4个方面：一是苗期降水量占全生育期降水量的60.3%，造成田间积水，同期降水量是2018年的4.7倍；二是6叶展至吐丝期几乎没有有效降水；三是吐丝授粉期遭遇连续5 d的高温天气(38 ℃以上)；四是2017年8月1日(吐丝后9 d)遭到了一场暴风雨袭击。2018年天气正常。

1.3 试验设计

采用双因素随机区组设计。设置3个密度水平：60 000株/hm2(D1)、75 000株/hm2(D2)、90 000株/hm2(D3)；3种化学调控处理(喷施)：拔节初期(6叶展)1次化控(C1)、拔节初期(6叶展)+大喇叭口期(12叶展)2次化控(C2)、无化控(C3，清水对照)。试验共9个处理，3次重复，27个小区，小区面积24 m2(长5 m，宽4.8 m，8行区，行距0.6 m)。

5月中下旬油菜成熟后，旋耕、分厢、起垄、开沟后播种玉米(直播)。基施复合肥(25-10-16)600 kg/hm2，追施尿素(46%)193.95 kg/hm2(总施氮量为240 kg/hm2，接近当地习惯施氮量)。

表1 2017～2018年湘农玉27号各生育阶段的降水与积温情况

注：气象数据来源于常德市农林科学院。

1.4 测定项目与方法

气象信息：包括试验年份的降水量和积温数据。

关键生育时期：记录播种期、6叶展、12叶展、吐丝期和成熟期。

叶面积指数：于6叶展、12叶展、吐丝期、吐丝后20 d，每个小区测定连续的10株玉米所有绿叶的长、宽，以长宽系数法计算叶面积和叶面积指数。

干物质积累：于吐丝期和成熟期，每小区取代表性植株3株，将叶、茎、穗(苞叶、籽粒、穗轴)等部位分开装袋，105 ℃下杀青30 min，80 ℃烘至恒重后称重。

产量构成：成熟期调查小区中间两行植株，记录总株数、空秆株数、双穗株数、倒伏与倒折株数、实收穗数和鲜重等；根据平均鲜穗重取10穗考察穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、千粒重等，计算理论产量；测定籽粒总质量和含水量，根据籽粒标准含水率(14%)折算实际产量。

1.5 数据处理

利用Excel 2003进行数据统计，利用SPSS17.0、DPS7.05进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 化学调控对湘农玉27号生育进程的影响

由表2可见，化学调控与密度对湘农玉27号的生育进程没有影响。2017年，5月29日播种(油菜收获后连续几日下雨导致播期较迟)，9月15日成熟，全生育期109 d；2018年，5月16日播种，8月29日成熟，全生育期105 d，较2017年早播13 d，早收17 d，全生育期短4 d。

表2 2017～2018年湘农玉27号生育时期

2.2 化学调控与密度对湘农玉27号叶面积指数的影响

由表3可见，从6叶展至吐丝后20 d，各处理叶面积指数(LAI)呈先增后降趋势，吐丝期最大。处理间LAI差异显著，随密度增大而显著增大。综合两年结果，高密度(D3)吐丝期LAI较低密度(D1)处理高25.9%～75.3%；化学调控下，D3处理较D1处理高33.9%～75.3%；同时，LAI随化学调控次数的增加而减小，C2较C3下降显著；D3、C3各时期LAI均最大。密度对LAI的影响较化学调控更明显。增大密度可显著提高夏玉米叶面积指数，而化学调控对夏玉米叶面积指数有抑制作用，且抑制程度随化学调控次数的增加而增大。

表3 不同处理的湘农玉27号叶面积指数变化

注：同列数据后不同小写字母表示在0.05水平显著差异。下同。

2.3 化学调控对湘农玉27号群体干物质积累量的影响

由表4可见，2017年群体干物质积累量显著低于2018年。2017年成熟期，玉米群体干物质积累量随密度增大而显著增大，因化控而显著降低，且多随化控次数增加而持续下降，但C1和C2差异不显著；吐丝期表现与成熟期基本一致。2018年成熟期，中低密度下玉米群体干物质积累量表现为：C3>C1>C2，而高密度下表现为：C1>C3>C2；吐丝期表现与成熟期基本一致。

由此可见，玉米群体长势较差情况下，群体干物质积累量随化控次数增加而下降；玉米群体长势较好条件下，中低密度下干物质积累量表现为：对照>1次化控>2次化控，高密度下表现为：1次化控>对照>2次化控。因此，不同群体应采取不同的化学调控措施，在夏玉米群体较大且长势较好情况下，拔节初期施用1次化学调控剂有利于提高群体干物质积累量。

表4 不同处理的湘农玉27号群体干物质积累量变化

2.4 化学调控对湘农玉27号产量构成的影响

分析表明，密度对夏玉米产量影响极显著，两年表现一致；2018年化学调控对产量影响极显著，密度与化学调控对夏玉米产量存在显著交互效应。

由于2017年播种时间较晚且出现恶劣天气，湘农玉27号整体长势较差，产量低于正常水平。由表5可见，2017年玉米产量随密度增大而显著增大，化学调控对产量具有抑制作用，D3C3处理(90 000株/hm2+喷施清水对照)产量最高(7171.5 kg/hm2)。密度与化学调控对穗长、秃尖、穗粗、穗行数、百粒重的影响大多不显著，穗长表现为C3>C1>C2，秃尖表现为D3>D2>D1，穗粗表现为C1>C3>C2；在D3处理下，行粒数表现为C3>C1>C2，穗粒数表现为C3>C1>C2，百粒重因化学调控而降低。可见，在夏玉米长势较差情况下，化学调控会降低行粒数、穗粒数及粒重，导致玉米产量降低，且随化控次数增加降低幅度增大。

表5 2017年湘农玉27号产量及产量构成因素比较

表6 2018年湘农玉27号产量及产量构成因素比较

2018年，在D1、D2密度处理下，夏玉米产量表现为C3>C1>C2，可见中、低密度下化学调控处理会导致玉米减产；D3密度下，C1处理产量最高，C3其次，C2产量最低，C1较C2和C3分别增产9.9%和3.8%。可见高密度下1次化学调控能促进玉米增产，2次化学调控则存在抑制作用。密度与化学调控对穗长、秃尖、穗粗影响多不显著，但在D3处理下，化学调控对穗行数、行粒数、穗粒数均有抑制作用；密度对百粒重无显著影响，但在D3处理下，C2较C3百粒重提高8.7%，差异显著。

综上所述，夏玉米产量随密度增大显著提高，针对不同的群体条件采取适宜的化学调控措施才可实现夏玉米高产。在夏玉米群体长势较弱情况下喷施化学调控剂会导致减产，在夏玉米长势较好、群体较大情况下，在拔节初期喷施一次化学调控剂可使夏玉米略有增产。

3 讨论

密度是影响玉米产量的关键因素[17～19]。玉米产量随密度增大而增加，但密度增大到一定程度，倒折倒伏率会随之增加，进而导致玉米减产，利用植物生长调节剂则可以提高玉米产量与抗倒伏性能[20，21]，然而植物生长调节剂的施用会抑制玉米生长发育，降低玉米群体叶面积指数[15，16]。所以，合理使用化学调控剂以平衡玉米抗倒伏与生长的关系，是达到玉米高产高效的必要栽培措施。

本研究发现，化学调控与密度处理对湘农玉27号的生育进程没有影响，与前人研究一致[22，23]。从两年结果来看，湘农玉27号叶面积指数(LAI)年际间变化较大，与2017年降水过多，植株长势普遍较差有关；LAI随密度增大而显著增大，随化控次数的增加而降低，化学调控剂对湘农玉27号叶面积指数具有抑制作用，这一结果与诸多研究结果一致[15，16，24～26]。

干物质积累量与产量高低密切相关。相关研究表明，化学调控剂可以抑制细胞伸长，促进细胞横向生长，影响玉米植株物质积累和分配，往往表现为株高降低、叶面积减小、籽粒和植株干物质积累量下降[27～29]。本研究发现，化学调控对群体干物质积累量的影响存在年际间差异，2017年化学调控处理抑制群体干物质积累，2018年在中、低密度条件下表现为抑制效应，但高密度条件下表现为促进作用，且2017年群体干物质积累量普遍低于2018年。究其原因，主要是2017年播期较晚，并出现了严重的灾害天气(前期雨水较多，扬花期高温与暴风雨)，导致夏玉米群体植株长势较弱，而化学调控进一步抑制了干物质积累，导致群体干物质积累量降低。因此在夏玉米栽培管理中，应考虑天气状况及夏玉米群体长势来决定是否采用化学调控措施。

两年试验结果表明，密度与化学调控对湘农玉27号的穗长、秃尖、穗粗影响均不显著，但2018年化学调控处理提高了百粒重，且随化学调控次数增加而增加。本研究发现，密度对穗行数、行粒数、穗粒数影响不显著，化学调控在中低密度条件下对穗行数、行粒数、穗粒数的抑制不显著，而在高密度条件下表现显著抑制作用；密度对产量影响显著，有密度越大产量越高的趋势。2017年化学调控使玉米产量降低，且2次化控处理产量低于1次化控处理，2018年高密度条件下产量表现1次化控>不化控>2次化控，高密度+1次化控处理获得最高产量(11 340.0 kg/hm2)。可见，气候条件恶劣、降水过多、植株长势弱的情况下，化学调控会使夏玉米显著减产；化学调控在夏玉米群体较大且长势较好情况下可以提高玉米产量，这一结果与前人[30～32]研究结果一致。但是，应该指出的是，本试验中高密度下1次化控处理较对照增产并不显著(增产3.9%)，这可能与本试验的“高密度”仍不够高有关，在更高密度下化控处理是否能够显著增产，值得研究。

4 结论

本研究在3个密度水平(60 000、75 000、90 000株/hm2)、3个化学调控处理(拔节初期1次化学调控、拔节初期+大喇叭口期2次化学调控、清水对照)下，研究了密度与化学调控对湘农玉27号产量形成的影响，发现化学调控对洞庭湖区夏玉米的影响与群体长势有关。在天气不利、群体长势较弱情况下化学调控剂会导致减产，在天气正常、群体长势较好情况下化学调控剂可以获得产量提高的效果。本试验中，夏玉米品种湘农玉27号采取高密度(90 000株/hm2)与拔节初期1次化学调控措施可以获得较高的产量。