行距配置氨基酸水溶肥与甜菜碱对机收夏玉米生理效应与收获指数的影响

陈 军，张海军，韩明明，蒋方山

（淄博市农业科学研究院，山东淄博 255033）

0 引言

山东省淄博市是冬小麦-夏玉米一年两熟区，随着种植业结构调整，耕地面积减少、土地集约流转的环境变化，玉米大田生产难以突破家庭联产承包制度下精播细作的产量瓶颈，而作为主要粮食作物，玉米收购价格不受到市场保护，除农资成本（种子、化肥、农药）的必须投入，种植管理的劳动力成本不断提升，使得农户种植收益下降，选择耐密植品种高密度（≥7.5×104株/hm2）栽培成为当前黄淮海两熟区提高玉米产出的主要途径。为防止种植群体过密产生的倒伏、减产风险，同时节本增效，种植户常采取喷施生长调节剂的生产措施。然而，夏玉米拔节期容易受强风连阴、高湿寡照等不利气候影响，造成光温资源分配不均，探讨行距差异和生长调节物质的综合效应是否存在光温资源利用优势具有现实意义。针对不同玉米品种，齐文增等[1]发现，高产品种花后养分吸收与营养器官向籽粒转运分配比例显著高于普通品种；针对不同密度与行距配置，杨吉顺等[2]认为，增加种植密度可以提高光、温资源的利用效率，行距配置可有效改善植株冠层结构，提高单位面积光照截获能力，进而提高群体干物质生产能力，发挥增产潜力；然而崔丽娜[3]、邓妍[4]、金容[5]、冯海娟[6]等认为种植密度并非越高越好，群体加大了内部个体之间对光、水、肥资源竞争压力，导致单株地上部干物质积累量、抗倒伏能力均呈现降低的趋势，空秆率提高、秃尖增长，个体产量下降。穆心愿等[7]认为，适量秸秆还田可延缓玉米生育后期叶片衰老进程，优化玉米干物质积累与分配特性，提高花后干物质积累量，增加粒重，进而提高玉米籽粒产量。周丽平等[8]研究，添加浓度10 mg/L腐殖酸可明显增加根冠比，改善根系活力，增加玉米干物质量。徐田军[9]认为，在种植密度过大等倒伏条件下，喷施植物生长调节剂可显著增加玉米茎秆的抗折力和茎秆外皮穿刺强度，显著降低重心高度和倒伏率，有利玉米稳产。围绕玉米高产栽培，前人在肥料养分利用、种植模式、密度与产量的关系、生长调节物质、干物质积累等方面进行了大量研究，关于生长调节剂对黄淮海夏玉米实现高收获指数，配合行距配置，收获期实现高效灌浆速率与脱水完成周期的特性研究，鲜见报道。笔者探索生长调节剂与行距模式的综合效应，对‘迪卡517’籽粒干物质积累、灌浆特性及脱水周期的规律研究，以期为地区机收夏玉米生产用调节剂的选择及种植模式优化利用提供理论技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种为‘迪卡517’（国审玉20170005，黄淮海机收夏玉米）。供试调节剂为白加黑（含氨基酸水溶肥），氨基酸≥100 g/L，Zn+B≥20 g/L，登记证号农肥（2016）准字5747号，执行标准NY 1429—2010，淄博沃尔肥业有限公司（高青）生产；甜菜碱（水溶性生物碱），三甲基甘氨酸Trimethylglycine，白色晶体粉末微粒，氯化物≤0.3%，硫酸盐≤200 mg/kg，重金属≤10 mg/kg，砷≤1 mg/kg，由山东省农业科学院提供。

1.2 试验设计

2019 年6—10 月夏玉米生长季，在山东省淄博市农业科学研究院试验基地(118°03′68″E，36°81′05″N)开展不同行距配置生长调节物质对机收品种‘迪卡517’干物质积累及籽粒灌浆、脱水速率的影响试验，土质为砂姜黑土，0～40 cm 耕层全氮1.62 g/kg，速效磷16.7 mg/kg，速效钾132.96 mg/kg，ph 7.96。行距配置分为等行距（用1表示，60 cm+60 cm）、宽窄行（用2表示，70 cm+50 cm）；生长调节剂处理包括白加黑（B 处理，含氨基酸水溶肥）、甜菜碱（T 处理，水溶性生物碱）、清水（CK处理），于V6期喷施。试验采用裂区设计，每处理3次重复，小区面积20 m2；基肥为沃夫特缓释肥(N:P2O5:K2O=26:10:12)600 kg/hm2做种肥施入，V6期追施112.5 kg/hm2尿素。

1.3 试验方法

吐丝期(R1)开始，每小区选取代表性植株1株，每隔10 天直至成熟期收获，固定植株测量单株叶面积（植株基部第二节间喷白漆标识），计算叶面积指数(LAI)；分别于大喇叭口期(V12)、吐丝期(R1)、灌浆期(R2)、灌浆中期(R3)、成熟期(PM)按小区选取代表性植株地上部1株，将叶、茎鞘、苞叶、穗轴与籽粒5个部分取样装袋，置烘箱105℃下杀青30 min，然后80℃烘干至恒重测量单株及籽粒干物质积累量。

玉米吐丝前（8 月8 日）雌穗从叶鞘中露出时将植株挂牌标记，抽丝授粉后按小区选取茁壮一致的植株取样。授粉5天后第1次灌浆取样，此后每隔10 d取一次直至收获。每次选取代表样穗1个，分上中下3个部分（各占穗长的1/3），各部分按行取50 个籽粒保证取样代表性，各部位样粒混合后（计150粒）称鲜重，用以测量脱水速率，在105℃烘箱中杀青30 min后，于80℃烘箱中烘干至恒重后称取籽粒干重，折算百粒质量、测量灌浆速率。

去除产量小区周围边行，每小区选取代表性的玉米2行（行长6.66 m），记录单位面积有效穗数，按平均鲜穗重随机选取20 穗，用于室内考种，同时测定籽粒含水率，计算实际产量（按14%折算含水率）。

1.4 数据分析

采用SPSS 19.0 进行数据分析，Microsoft Excel 2010 进行统计作图，采用Duncan 法进行显著性检验(P＜0.05)。

2 结果与分析

2.1 行距配置调节剂处理对‘迪卡517’叶面积指数的影响

叶面积指数是反映植物单位面积群体生长状况的一个动态指标。在一定范围内，植物产量随叶面积指数的增大而提高，当指数增加到一定限度后，田间郁闭，光照不足，光合效率减弱，产量反而下降。图1 表明，B1 花后平均叶面积指数3.83，与CK1 清水处理(3.78)差异不显著，与T1 处理(4.03)差异显著，说明传统行距模式下，该品种甜菜碱处理的叶面积指数最大；CK2花后平均叶面积指数4.14，高于T2、B2处理，说明宽窄行模式下，2 种调节剂对该品种的叶面积指数的影响是不同程度降低的；CK2高于传统模式CK1花后平均叶面积指数0.36，说明无调节剂处理的单因素条件下，该品种在此密度的花后平均叶面积指数宽窄行模式显著大于传统等行模式。

图1 行距配置调节剂处理对‘迪卡517’叶面积指数的影响

2.2 行距配置调节剂处理对‘迪卡517’单株干物质积累量的影响

图2 表明，B1 和T1 处理在大口(V12)及吐丝期(R1)单株干物质积累量都大于CK1，从灌浆期开始，单株干物质积累总量都低于CK1 清水处理；2 种模式下均表现为B1＜CK1和B2＜CK2，说明氨基酸水溶肥的单株干物质积累总量低于清水对照处理；T2 处理从V12 至PM 期干物质积累总量超过B2 和CK2，说明该品种此密度的宽窄行模式下，甜菜碱处理可以获得较高的单株干物质积累总量。

图2 行距配置调节剂处理对‘迪卡517’单株干物质积累的影响

2.3 行距配置调节剂处理对‘迪卡517’灌浆速率的影响

玉米的灌浆特性是决定籽粒质量且影响收获产量的重要指标，籽粒灌浆期是玉米产量形成的关键期。图3 表明，T1、B1 授粉至15 天，灌浆速率低于CK1，授粉25天后，最大和平均灌浆速率一直高于对照，T1花后25～45天高于B1，B1花后45天后高于其他处理，说明传统模式下，氨基酸水溶肥和甜菜碱处理在‘迪卡517’授粉25 天后均可获得较高的灌浆速率；而T2 授粉至45 天平均灌浆速率最大，B2 授粉25 天至收获平均灌浆速率最大，说明相对于传统模式，宽窄行模式甜菜碱处理的‘迪卡517’灌浆速率提前，而氨基酸水溶肥基本不受行距模式影响，灌浆趋势较为一致，即花后25天至收获可获得高于其他处理的平均灌浆速率。

图3 行距配置调节剂处理对‘迪卡517’灌浆速率的影响

2.4 行距配置调节剂处理对‘迪卡517’脱水速率的影响

图4表明，授粉至10天内CK1脱水平均速率相对较高，授粉10～35 天甜菜碱处理T1 表现较快；花后35天白加黑处理脱水最快，且B1整个生育期脱水趋势最稳定，即脱水速率平稳加快，但收获时含水率仍高于对照0.44%；B2 花后35 天内脱水平均速率一直相对较高，35 天后速率减缓，授粉至35 天脱水平均速率CK2＜B2＜T2，授粉35 天后CK2＞T2＞B2，白加黑处理B2收获时低于对照CK2含水率2.4%，说明B2将籽粒脱水速率提前，且收获期可获得较低的籽粒含水量。

图4 行距配置调节剂处理对‘迪卡517’脱水速率的影响

2.5 行距配置处理对‘迪卡517’收获指数与产量的影响

收获指数是玉米收获时籽粒产量占生物产量的比值，反映了作物同化产物在籽粒和营养器官上的分配比例。由表1可知，不同生长调节剂处理‘迪卡517’的收获指数差异显著，对产量影响差异显著，B1＞T1＞CK1，B2＞T2＞CK2，且收获指数与产量呈正相关；同一调节剂处理，行距配置差异对该品种此密度产量的影响，宽窄行(R2)显著优于等行距(R1)模式。

表1 行距配置处理对‘迪卡517’收获指数与产量的影响

3 结论

传统等行距B1 处理虽然叶面积指数和单株干物质积累量低于对照，但授粉25天后灌浆速率较对照有大幅度提高，籽粒干物质转运积累加快，可获得较高的收获指数，产量较对照显著提高。宽窄行模式T2处理叶面积指数和单株干物质积累量高于对照，授粉至35天脱水效率高，脱水周期完成快，授粉35 天后脱水速率的降低，表现出延缓玉米生育后期叶片衰老进程，优化玉米干物质积累与分配特性，提高粒重，进而提高玉米籽粒产量。7.5×104株/hm2密度下氨基酸水溶肥处理，等行距或宽窄行模式，均能以较小的叶面积指数、较低的干物质积累量，授粉15天后随着高效的灌浆速率获得较高的收获指数及产量，相对于等行距模式脱水速率差异不显著，宽窄行模式有利于将高效的籽粒脱水峰值提前至授粉后35天，且灌浆周期提前至花后45 天，但收获期籽粒含水率仍≥32%；而甜菜碱处理，受宽窄行模式影响，生物产能过大，虽然产量较对照显著增加，仍显著低于氨基酸水溶肥处理。综上，建议黄淮海地区夏玉米‘迪卡517’生产推广70 cm+50 cm 宽窄行栽培模式，6 叶展开期喷施富锌氨基酸水溶肥提高收获指数与产量，若要实现籽粒机收，需通过延缓收获期来完成≤26.0%籽粒含水率的脱水指标。

4 讨论

前人研究表明，高密度种植是玉米群体产量提高最有效的栽培措施。杨吉顺等[2]认为在单穗粒重稳定或略有减小的前提下，随密度增加，群体叶面积指数显著升高，光合速率、光截获率增加，群体光合产物积累量增加，最终玉米群体产量显著增加。崔丽娜[3]、邓妍[4]等认为玉米冠层形态结构影响作物群体的受光能力和内部光分布特征，密度过高会导致叶面积指数过高，引发群体透光率降低。金容[5]、冯海娟[6]等认为消光系数增加造成内部竞争加剧，形成降低玉米有效穗数、穗粒数的生态机制。因此，株行距的合理构建能优化株型结构，自动调节植株茎叶夹角，增大叶向值；使得叶面积指数及消光系数趋于合理；还可促进玉米雌雄穗分化发育，降低小花败育率；优化玉米穗部性状，协调有效穗数和穗粒数矛盾，从而提高玉米产量。紧凑型品种在高密度宽窄行种植时构成的冠层结构更加合理，本试验选择‘迪卡517’株型紧凑，符合这一规律。结果表明，7.5×104株/hm2密度下宽窄行模式(R2)相较于等行模式(R1)，甜菜碱(T2)处理较对照(CK2)表现增产，与杨吉顺等[2]研究结果一致；氨基酸水溶肥(B1、B2)处理2种行距配置，叶面积指数各生育时期均低于对照，但籽粒干物质积累量显著高于对照，表明叶面积指数受不同调节物质影响。徐田军[9]、杨雪[10]等认为作物的生产是一个种群生长的过程，而非个体表现，生长调节剂可以协调高密度下的玉米群体与个体间的矛盾。刘晓庆等[11]认为喷施叶面肥和生长调节剂可明显增强遮荫条件下玉米叶片SOD、POD 活性，提高出籽率利于稳定产量；孙丰磊等[12]认为拔节期喷施乙烯利之后并在吐丝期喷施一定浓度的6-BA 可以促进胚乳细胞的分裂以及淀粉粒的积累，进而增加库容、保障玉米产量潜力的发挥[13]。而玉米穗部营养主要来源于穗位叶[14]，宽窄行种植可增大中部冠层透光率，提高群体光合作用的同时降低玉米呼吸消耗，有利于植株地上部干物质积累[15]。玉米生育期干物质积累呈“S”型曲线，群体干物质随密度增加而上升，而单株干物质与密度呈负相关。本试验结果表明，等行距单株干物质积累量吐丝期(R1)之前大于对照，花后积累总量低于清水处理；不管何种模式下，氨基酸水溶肥（B1、B2 处理）的单株干物质积累总量均低于对照(CK1、CK2)处理，说明7.5×104株/hm2密度‘迪卡517’的宽窄行模式，甜菜碱(T1、T2)处理可以获得较高的单株干物质积累总量。产量的提高是生物量和收获指数协同提高的结果，而收获指数每提高0.01就意味着玉米产量依赖更多光合产物的积累，即干物质积累越多，籽粒产量也就越高[1]。本试验中‘迪卡517’茎、叶中的单株干物质积累分配比例，甜菜碱(T1、T2)处理符合这一规律；尽管水溶肥调节处理低于对照，但生育后期的籽粒干物质分配高于对照；由此可知，2种调节剂处理均使得储藏在各器官中的干物质向籽粒转移的量增加，有利于获得较高籽粒产量和收获指数。穆心愿等[7]发现，2种行距模式的收获指数差异显著，宽窄行较等行距增产的原因主要是百粒重的提高与行粒数增加引起的穗粒数显著增加；于宁宁等[14]研究表明百粒重主要取决于灌浆速率，较高的平均灌浆速率是获得高粒重的前提。洪德峰等[16]认为百粒重在不同环境条件下表现较为稳定，单株穗粒数和单株产量的遗传力相对低，杨瑞晗等[17]阐明单株产量受单株穗粒数的影响比受百粒重影响更大。本试验结果表明，甜菜碱处理较水溶肥处理将较高的花后灌浆速率提前10天，而水溶肥处理花后25 天较对照灌浆速率提高，表明相对于清水对照，水溶肥处理将灌浆速率周期延后。黄淮海地区小麦-玉米一年两熟区光热资源紧缺，夏玉米直播生育期短，实际生产无法保证充足的灌浆持续时间和后期籽粒脱水时间，生理成熟时籽粒含水率过高，不利于机械化收获，影响后茬小麦播种。该区域玉米收获期籽粒含水量与生理成熟后子粒脱水速率极显著负相关，与子粒灌浆速率显著负相关[18-19]。收获时籽粒含水量主要取决于生理成熟前后籽粒的含水量和脱水速率，2 个性状具有可遗传特点，具有品种间的差异[20-22]。本试验发现，相对于等行距模式，宽窄行氨基酸水溶肥(B2)处理，可以将‘迪卡517’脱水速率提前至花后35天，之后脱水速率平缓降低，但收获时籽粒含水率仍超过30%，水溶肥处理的脱水效果并不理想。本试验表明，氨基酸水溶肥处理虽然降低了叶面积指数，减少了玉米营养器官的干物质积累量，却促进了茎叶向籽粒中的干物质转移，提高了收获指数，且对籽粒品质没有显著影响，提高了出籽率。作为玉米机械粒收最后的屏障，改善脱水速率是下一步研究的重点。