化控对夏玉米产量与茎秆抗倒伏性状的影响

吴 思， 陶明德， 周迎鑫， 罗 薇， 陈平平， 周文新， 易镇邪

(湖南农业大学农学院/南方粮油作物协同创新中心，湖南长沙 410128)

玉米是我国第一大粮食作物，其高产稳产对保障我国的粮食安全具有重要意义[1]。获得作物增产，不仅要选用优良品种，还依赖于合理的栽培技术[2]。增加玉米种植密度，提高光温资源利用率，依靠群体发挥增产潜力是实现玉米高产的重要措施[3]。研究表明，增加种植密度能够显著增大玉米群体叶面积，有效提高光能截获率，实现玉米高产[4]，但随着玉米种植密度增加，超过一定限度后，会造成玉米群体田间荫蔽，生长空间不足和植株个体间光热资源竞争加剧，严重抑制玉米植株单株的生长发育，空秆、倒伏情况增加，从而影响单位面积产量[5]。随着高密度生产种植技术的发展，我国每年因倒伏而损失的玉米产量日益增大，倒伏已成为影响玉米高产、稳产的重要因素之一。而喷施化控剂是提高植株抗倒伏能力、预防倒伏最有效的栽培措施之一。前人就化控剂种类[6-8]、化控剂喷施时期[9-11]等对玉米株叶形态、农艺性状、抗倒伏能力、产量及产量构成等方面开展了大量研究，但关于化控剂喷施部位的试验很少报道，而三者综合试验基本没有。近年来，湖南省洞庭湖区夏玉米种植面积逐年扩大，其中基于高密度种植的机收玉米面积也逐渐扩大。为给湖南省洞庭湖区机收夏玉米的稳定发展提供技术支撑，本试验从化学调控剂种类、喷施部位、喷施时期等3方面入手，研究化控方式对夏玉米产量构成与茎秆抗倒伏特性的影响，以期明确湖南省洞庭湖区夏玉米最适宜的化控方式。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试夏玉米品种为郑单958，供试化学调控剂2种：胺鲜·乙烯利(水剂，胺鲜酯含量3%、乙烯利含量27%，河南农王实业有限公司生产)；国光抑灵(50%矮壮素水剂，四川润尔科技有限公司生产)。

1.2 试验地概况

试验于2020年在湖南省常德市桃源县木塘垸镇进行(111°47′E，28°9′N)，供试土壤0～20 cm土层基础地力：有机质含量为14.83 g/kg，全氮含量为0.51 g/kg，全磷含量为0.32 g/kg，全钾含量为 7.18 g/kg，pH值为6.04。

1.3 试验设计

玉米种植密度为90 000株/hm2。设计化控剂种类、喷施部位、喷施时期3因素试验，化控剂种类2种(胺鲜·乙烯利，V1；国光抑灵，V2)，喷施部位2种(全株喷施，P1；叶片喷施，P2)，喷施时期3个(6叶展，C1；12叶展，C2；6叶展+12叶展，C3)，以喷清水处理(C4，CK)作为对照。共设13个处理，裂区试验设计，喷施部位为主区，化控剂种类为副区，喷施时期为副副区，3次重复，共39个小区，小区面积为28.8 m2(8行区，长6 m，行距60 cm，株距 19 cm)。

国光抑灵972 mL/hm2兑水469 kg，乙烯利 278 mL/hm2兑水417 kg。肥料管理：氮肥为尿素、磷肥为钙镁磷肥，钾肥为硫酸钾，用量分别为N 300 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2。氮肥分基肥+1次追肥(12叶展期)，基肥与追肥比例为7 ∶3。根据当地习惯进行病虫害防治。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 地上部干物质积累 分别在玉米6叶展、12叶展、吐丝期、吐丝后20 d和生理成熟期，每小区取代表性植株3株，分叶、茎、果穗(苞叶、籽粒、穗轴)等几部分装袋，105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘至恒质量后称质量。

1.4.2 产量构成 玉米成熟后选取小区中间2行，调查记录总株数、空秆株数、双穗株数与有效穗数等；然后记录实收穗数，称鲜质量，按大小穗比例和平均鲜穗质量取10穗带回室内，考察穗行数、行粒数、穗粒数后脱粒，考察籽粒总质量、百粒质量、籽粒含水量等，按13.5%标准含水量折算实际产量。

1.4.3 茎秆抗倒伏特性 株高和穗位高：分别在吐丝期、生理成熟期每小区选取10株代表性植株，调查株高、穗位高。株高为地面到雄穗顶端的高度，穗位高为地面至第1果穗着生节位的高度。

茎粗：分别在吐丝期、生理成熟期每小区选取10株代表性植株，调查其茎粗(第3节间中部横位直径)。

茎秆抗拉力与压断强度：于生理成熟期每小区选取代表性植株10株，在植株地上部30 cm处系上尼龙绳，于植株水平垂直用FGJ-5型数显测力仪将植株拉至与地面成45°夹角时的力即为茎秆的抗拉力；每小区选取代表性植株3株，用 AWOS-SL04 茎秆强度测定仪测定茎秆第3、4、5、6节间压断强度。

1.5 数据分析

采用 Excel 2010 统计和计算数据，采用 SPSS 24.0 进行差异显著性分析。本研究产量与产量构成数据是通过软件计算后保留小数点后1位有效数字的结果。

2 结果与分析

2.1 试验期间降水和积温情况

2020年5—9月降水量为940 mm、≥0 ℃积温为3 799.7 ℃。从表1可以看出，各处理全生育期积温差异不大，在 2 972.3～2 997.4 ℃之间；C1处理下，播种至6叶展、6叶至12叶展、12叶展至吐丝期降水量分别占全生育期降水量的21.2%、29.3%、34.4%，3个生育阶段合计占比为84.9%；C2处理下，3个生育阶段降水量分别占全生育期降水量的24.2%、29.3%、34.4%，3个生育阶段合计占比为87.9%；C3处理下，3个生育阶段降水量分别占全生育期降水量的25.0%、27.1%、33.8%，3个生育阶段合计占比为85.9%。由此可见，2020年天气状况异常，降水分布极度不均，玉米苗期、拔节初期降水量过多，而后期降水过少。

表1 2020年夏玉米各生育阶段的降水量与积温情况

2.2 化控对夏玉米产量构成的影响

由表2、表3可知，化控剂种类、喷施部位对产量构成因素无显著影响，喷施时期对产量构成因素影响显著；化控剂种类与喷施时期互作对夏玉米行粒数、穗粒数与产量影响显著，化控剂种类、喷施时期与喷施部位3因素互作对穗粒数、千粒质量和产量影响显著，其余各因素间的互作对夏玉米产量及其构成因素均无显著影响。夏玉米行粒数、穗粒数与产量均呈现C1>C2>C3、V2>V1、P2>P1的趋势，其中C1处理产量最大并显著高于C3处理；与对照相比，C1表现增产效应，C2与对照相当，而C3较对照显著减产。

表2 夏玉米产量及其构成的方差分析结果

表3 化控对夏玉米产量及产量构成的影响

分析3因素的互作效应(表3)，各处理间有效穗数和穗行数差异不显著。C3V1P1处理穗行数、行粒数、穗粒数与产量最低，千粒质量最大；C1V2P2产量、穗行数、行粒数与穗粒数均最大，C2V2P2产量居第2位，与C1V2P2差异不显著。相关分析表明，穗行数、行粒数、穗粒数与产量呈极显著正相关(相关系数分别为0.678 7**、0.845 9**与 0.897 8**)，千粒质量与产量呈微弱负相关(r=-0.122 6)，表明化学调控主要通过影响穗粒数来影响夏玉米产量。

2.3 化控对夏玉米干物质积累的影响

由表4可知，6叶展期尚未进行化控处理，因此各处理地上部干物质积累量差异不大；12叶展期处理间有显著差异，表现为C1、C3处理低于C2、CK处理趋势，可见6叶展期化控处理显著降低了玉米干物质积累，喷施部位处理间差异不大；吐丝期，以C1V2P2处理最高，C1V2P1、C2V2P1和C2V2P2处理居其次，其他处理与CK差异不大；成熟期呈现C1>C2>C3、P2>P1的趋势，C1处理明显提高了玉米干物质积累量，C2处理与对照差异不大，而C3处理显著降低了干物质积累量。从互作效应来看，V1、V2条件下均以C1P2处理最高。表明化控剂喷施时期与喷施部位对夏玉米干物质积累有显著影响，且具有明显互作效应，C1V2P2、C1V1P2处理对提升干物质积累的效果较好。

表4 化控对夏玉米地上部干物质量的影响

2.4 化控对成熟期株高与穗位高的影响

由表5、表6可知，化控剂种类、喷施部位与喷施时期对株高和穗位高均有显著或极显著影响，株高、穗位高整体表现为CK>C1>C2>C3、P1>P2、V2>V1，其中C2、C3处理较CK下降显著；化控剂种类与喷施时期互作对夏玉米株高和穗位高有显著影响，化控剂种类、喷施部位与喷施时期3因素互作对株高影响显著，对穗位高影响不显著；各因素及其互作对穗高系数影响均不显著。

表5 夏玉米成熟期株、穗位高的方差分析结果

分析3因素的互作效应(表6)，各化控处理株高在148.1～195.9 cm之间，较CK低1.3%～25.4%；穗位高在61.2～85.5 cm之间，较CK降低7.6%～33.8%。化学调控降低了穗高系数，但各化控处理间无显著差异。

表6 化控对夏玉米成熟期株高、穗位高的影响

2.5 化控方式对夏玉米茎粗的影响

由表7、表8可知，化控剂种类极显著影响吐丝期茎粗，表现为V1>V2处理的趋势；化控剂种类、喷施部位与喷施时期三者互作对茎粗影响显著。化控处理下的夏玉米茎粗整体表现为C2>C1>C3处理，吐丝期茎粗在V1处理下表现为P2≥P1，成熟期茎粗在V1、V2处理下整体表现为P1>P2，且最大茎粗均在C2处理下获得。就三者互作效应来看，吐丝期与成熟期茎粗均以V1P1C2、V1P2C2处理较大，V2P2C3处理最小。

表7 夏玉米茎粗方差分析结果

表8 化控对夏玉米茎粗的影响

2.6 化控对夏玉米茎秆力学特性的影响

由表9、表10可知，化控剂种类对第4、6节间压断强度有显著影响，对茎秆拉折力影响不显著；喷施部位与喷施时期对茎秆拉折力、第3节间压断强度分别表现为极显著、显著影响。化控剂种类与喷施部位互作对茎秆拉折力影响极显著。

表9 夏玉米成熟期茎秆拉折力与压断强度方差分析结果

表10 化控对夏玉米成熟期茎秆节间压断强度的影响

拉折力是衡量玉米茎秆质量和机械强度的重要指标，和玉米的抗倒伏能力密切相关。从图1可以看出，V1处理下，夏玉米成熟期茎秆拉折力以P2C2处理最大，显著高于其他处理；P1C3、P2C3处理茎秆拉折力最小，与CK无显著差异。V2处理下，茎秆拉折力表现为C2>C1>C3、P1>P2，P1C2处理拉折力最大，较CK显著增大，P2C3处理较CK显著降低。从3因素互作效应来看，V1P2C2与V2P1C2茎秆拉折力较大。

由表10可知，化控处理能显著提高夏玉米成熟期茎秆压断强度，C1、C2、C3处理下第3～6节间茎秆压断强度较CK提高范围为18.0%～30.2%、20.9%～48.7%、11.1%～32.5%；V1处理下，第3、第4节间压断强度以P1C2处理最大，分别较CK显著提高62.6%、61.4%；V2处理下，第3节间压断强度以P2C2处理最大，分别较CK显著提高54.7%。从3因素互作角度来看，V1P1C2与V2P2C2处理茎秆压断强度较大。

3 讨论与结论

3.1 关于化控剂种类对玉米产量与抗倒性的影响

前人针对不同化控剂对玉米的调控效应开展了较多研究，杨可攀等在玉米9叶期喷施密高和KP(主要成分DCPTA和ETH)，发现二者的增产幅度有一定差异，密高和KP处理下玉米产量分别增加6.47%、9.23%[7]。任红等发现，拔节期至大喇叭口期分别喷施增产胺、吨田宝及DA-6对中单909均有增产作用，但增产胺和吨田宝增产效果较好[8]。邢艳等研究发现，在玉米(正玉1818)6叶期喷施玉黄金(30%胺鲜·乙烯利水剂)、吨田宝(哌啶盐与基因激活剂水剂)、壮丰灵(乙烯利、芸薹素内酯，有效成分总含量30%)，能够增加干物质积累量和产量，同时显著降低玉米株高、穗位高，降低玉米植株的重心高度，且化控剂玉黄金的效果优于其他2种化控剂[12]。

近年来，也有一些关于新型化控剂的研究，陶群等研究发现，8叶展时叶面喷施冠菌素(Coronatine，COR是丁香假单胞菌等病原在侵染植物过程中产生的一种“利己素”)可使先玉335、郑单 958分别增产9.9%、4.3%，同时提高了玉米的抗倒伏能力[13]；徐密林发现6叶期喷施五谷丰素可以通过提高籽粒的充实度来提高天农9、先玉355的产量，同时通过株高和穗位高、增加茎基部粗、茎秆弯折强度、穿刺强度等提高了玉米茎秆的抗倒伏能力[14]。

本试验采用2种化控剂进行试验，发现在异常天气条件下(前期雨水较多)，玉米植株长势较弱且不发生倒伏的年份，喷施化控剂胺鲜·乙烯利能够抑制玉米茎秆基部节间的伸长，降低株高、穗位高，增强了植株的抗倒伏能力，但造成减产3.3%。这与张子学等研究结果[15-17]一致。喷施化控剂矮壮素也能显著降低供试玉米株高、穗位高，显著增强茎秆抗折力与压断强度，且6叶期叶面喷施处理能够显著提高玉米产量。

关于化控剂对玉米产量与抗倒性的研究，大部分仍停留在单一玉米品种试验[18-19]，相关研究认为，化控效应在玉米品种间的差异是客观存在的[20-22]，张能等发现，良玉99配合施用铁杆大棒、宏硕899配合喷施矮壮素、新丹336配合喷施玉黄金是增产幅度最大[6]。 本试验只选用了1个玉米品种郑单958，没有涉及到玉米品种间差异，相关方面研究还有待加强。

3.2 关于化控剂喷施时期对玉米产量与抗倒性的影响

张帅等发现，8叶期、8叶期和16叶期、16叶期喷施乙烯利类型化控试剂均能提高玉米品种富民985(密度90 000株/hm2)的产量与抗倒伏能力，其中8叶期和16叶期喷施处理增产幅度最大[23]。蒋芳芳发现，在玉米6～7叶、8～9叶、10～11叶等3个时期喷施茎壮灵(40%乙烯利复配剂)均可使玉米品种德美亚1号(密度90 000株/hm2)熟期提早、抗倒伏能力显著提高，但6～7叶喷施减产4.95%，8～9叶和10～11叶喷施有增产作用(分别增产0.28%、6.28%)[24]。杜冰等研究发现，在夏玉米(郑单958)6叶期喷施化控剂康普6号，能有效控制基部节间徒长；在10叶期之后喷施化控剂能控制中上部节间的伸长，但达不到增强植株抗倒性的作用，同时导致穗粒数减少、千粒质量降低而减产[25]。表明化控剂喷施时期至关重要。

本试验表明，6叶期(C1)喷施化控剂能够增加玉米穗粒数与千粒质量，12叶期喷施化控剂能增加玉米千粒质量，6+12叶期(C3)喷施化控剂则导致穗粒数明显下降；3个时期均能降低玉米株高，12叶期喷施化控剂能增加茎秆基部节间茎粗，增强节间机械强度，从而增强植株的抗倒伏能力。综合夏玉米产量与抗倒性分析，C2、C3处理的株高、穗位高降低显著，C3处理地上部干物质量在成熟期也显著降低，导致产量显著降低；C1处理也能降低夏玉米株高、穗位高，但下降幅度最小，且其地上部干物质量较对照增加。可见，化学调控通过降低株高提高抗倒性，但植株株高下降过多，会导致植株地上部干物质积累量下降，从而导致减产。因此，从喷施时期来看，6叶期喷施是最佳选择。

3.3 关于化控剂喷施部位对玉米产量与抗倒性的影响

本试验比较了喷施部位对夏玉米产量构成与抗倒性的影响，发现叶面喷施化控剂的玉米穗行数、行粒数和穗粒数整体高于全株喷施处理，平均产量增幅4.7%。目前，关于化控剂喷施部位对玉米产量与抗倒性的影响的研究很少报道，而本研究关于喷施部位的结果只有1年数据，因此，有关化控剂喷施部位对玉米产量与抗倒性的影响还有待进一步研究阐明。

3.4 关于适宜化控的选择

本人所在课题组针对不同密度群体研究了化控剂(胺鲜·乙烯利)喷施时期对玉米抗倒性的影响[26-27]，发现化学调控可以明显提高玉米抗倒伏能力，但不同群体条件下宜采取不同的化控措施，高密度条件下产量表现为1次化控(拔节初期)>对 照>2次化控(拔节初期+大喇叭口期)。以此为基础，本研究开展3因素试验，目的在于从化控剂种类、喷施部位与喷施时期等方面来细化化学调控方式，研究发现喷施时期、化控剂种类与喷施时期互作对产量构成因素与抗倒性影响显著，因此，适宜的化控方式选择须综合考虑多方面因素。(1)考虑化控对夏玉米产量的影响，研究发现喷施时期、化控剂种类与喷施时期互作对产量影响显著，各互作处理中，C1V2P2、C2V2P2产量较高。(2)考虑化控方式对玉米抗倒伏能力的影响，本试验条件下各处理均未出现倒伏现象，但各抗倒伏能力指标是有差异的，本研究发现，化控剂种类、喷施部位与喷施时期对株高和穗位高均有显著或极显著影响，株高、穗位高均表现为CK>C1>C2>C3、P1>P2、V2>V1；C2、C3处理对抗倒性的提升效应最好，主要表现在其株高与穗位高降低显著、抗折力与茎秆压断强度较大等方面，C1处理也能降低夏玉米株高、穗位高，但下降幅度最小，因此，从提升抗倒性来看，C2、C3处理较好；化控剂种类极显著影响吐丝期茎粗，表现V1>V2趋势；吐丝期与成熟期茎粗均以C2V1P1处理最大，C3V2P2处理最小，其他处理间差异不大，茎秆拉折力以C2V1P2与C2V2P1处理较大，茎秆压断强度以C2V1P1、C2P2V2较大。(3)综合考虑产量与抗倒伏能力，C1处理地上部干物质量与产量最高，C2、C3处理对抗倒性的提升效应最好，但其地上部干物质量降低显著，导致产量显著降低，本试验条件下各处理株高与干物质积累量和实际产量呈正相关或显著正相关(相关系数分别为0.496 9、0.572 9*)，表明化控处理可通过降低株高来提高抗倒伏能力，但是株高下降幅度过大不利于干物质积累和产量的提高。综上所述，从产量与抗倒伏能力考虑，本试验条件下，C1V2P2与C2V2P2处理是湖南省洞庭湖区夏玉米的适宜化控方式。

不同地区、不同玉米群体条件需采用不同的化学调控措施，适宜的化控应兼顾高产与抗倒性2个方面。为明确湖南省洞庭湖区夏玉米适宜的化学调控方式，本试验研究了化控剂种类、喷施部位、喷施时期对夏玉米产量与茎秆抗倒伏特性的影响，发现喷施时期、化控剂种类与喷施时期互作对产量构成因素影响显著，C1V2P2、C2V2P2处理产量较高；化控剂种类、喷施部位与喷施时期对株高、穗位高、茎粗、拉折力、压断强度均有显著或极显著影响，茎秆压断强度以C2V1P1、C2P2V2处理较大。综合考虑产量与抗倒性，本研究认为6叶展期叶面喷施化控剂国光抑灵(C1V2P2处理)与12叶展期叶面喷施化控剂国光抑灵(C2V2P2处理)是湖南省洞庭湖区夏玉米的适宜化控方式。