不同栽培模式对夏玉米产量和抗倒性的影响

吴 思，周迎鑫，罗 薇，陶明德，陈平平，罗红兵，周文新，易镇邪

（湖南农业大学农学院/作物生理与分子生物学教育部重点实验室，湖南 长沙 410128）

玉米是我国重要的粮食作物之一[1]，对保障我国粮食安全具有战略性意义。生产实践表明，玉米增产主要依靠品种产量潜力的提高与栽培技术的改进。就栽培技术而言，前人从氮肥施用、种植密度与化学调控等方面开展了大量研究[2⁃14]。合理施用氮肥在玉米增产诸因素中起重要作用[7⁃8]。适量施用氮肥能显著提高玉米干物质积累量和产量[9⁃10]，过度施氮不仅没有增产效果，而且会造成大量氮肥残留[11]。在一定范围内增加种植密度有利于提高产量，而过度密植则会起到相反效果，而且会导致早衰、倒伏[2⁃6]。故而运用激素促进物质合成、运输及代谢来增加玉米植株的茎秆强度从而提高茎秆抗倒伏能力的化学调控研究越来越多[12⁃14]。目前，关于玉米种植密度、施肥量、化学调控单一因素或者两因素互作对玉米产量的影响研究较多[15⁃19]，但关于上述三因素互作对玉米产量、抗倒性的研究尚未见报道。为此，选取郑单958 和湘农玉27 号为试验材料，在洞庭湖区开展大田试验，综合种植密度、施肥量和化学调控设计7 种栽培模式，比较研究各栽培模式下玉米的产量性状与抗倒伏性状，旨在明确适宜洞庭湖区的夏玉米高产、抗倒栽培模式，为该区夏玉米的可持续发展提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2019—2020 年在湖南省常德市桃源县木塘垸镇（111°47′E、28°9′N）进行。该地区2019 年夏玉米生育期的积温为3 066.5 ℃，降水量为865.8 mm；2020 年试验地夏玉米生育期降水量为669.0 mm，积温2 840.9 ℃（表1）。供试土壤（0～20 cm）基础地力：有机质含量12.83 g/kg、全氮含量0.61 g/kg、全磷含量0.28 g/kg、全钾含量7.18 g/kg，pH值为6.04。

表1 2019—2020年试验地夏玉米各生育阶段的降水量与积温情况Tab.1 Precipitation and accumulative temperature at each growth stage of summer maize in experiment site from 2019 to 2020

供试夏玉米品种为郑单958 与湘农玉27 号；供试化学调控剂为胺鲜·乙烯利（胺鲜酯含量3%、乙烯利含量27%，尉氏县农药总厂生产）；供试肥料：氮肥为尿素（含N 46%），磷肥为钙镁磷肥（含P2O512%），钾肥为硫酸钾（含K2O 52%）。

1.2 试验设计

试验设7种栽培模式：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）、低密高氮无化控模式（对照，CK）。其中，低、中、高密分别为60 000、75 000、90 000株/hm2，低、中、高氮分别为氮肥150、225、300 kg/hm2（即N 分别为69、103.5、138 kg/hm2）。氮肥70%底施、30%大喇叭口期追施。磷、钾肥用量均为150 kg/hm2（即P2O5为18 kg/hm2、K2O 为78 kg/hm2），全部底施。拔节初期化控1次（375 g/hm2，对水450 kg/hm2）。3 次重复，共42 个小区，小区面积为28.8 m2，等行距种植，行距60 cm，8行区，行长6 m。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量及其构成因素 收获前，选取小区中间2 行，调查有效穗数；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穗测定籽粒含水量，并调查穗行数、穗粒数、行粒数、千粒质量等，根据籽粒含水量计算产量（14%水分）。1.3.2 抗倒伏性指标 在吐丝期和吐丝后50 d，每个小区随机选取长势一致的10株夏玉米，测定茎粗（地上部第3 节扁平面的直径）和气生根层数；吐丝后50 d，调查株高、穗位高。收获前，随机选取10株长势一致的生长正常的玉米植株，调查其茎秆穿刺强度、压断强度。

1.4 数据分析

采用Excel 2010 对数据进行统计、分析，采用SPSS 24.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培模式对夏玉米产量及其构成因素的影响

2019 年，2 个夏玉米品种的产量及其构成因素详见图1和图2。由图1可知，对于郑单958，各处理产量为5 909.4～8 435.3 kg/hm2，T1处理最高，其次为T2、T4 处理，均显著高于CK，分别较CK 提高25.0%、20.7%、11.8%，T6 处理显著低于CK，其余处理与CK 无显著差异。各处理间穗行数无显著差异；行粒数和穗粒数均以CK 最高，显著高于其他处理；有效穗数表现为T1、T2、T3 处理较高，显著高于其他处理，CK 最低，显著低于其他处理；千粒质量表现为T6 处理最低，显著低于其他处理，其他处理间差异不显著。对于湘农玉27 号，各处理产量为5 952.7～6 928.6 kg/hm2，T1、T2 处理较高，高于CK，但差异不显著；T3、T5处理与CK相当，差异不显著；T4、T6处理较CK减产，但无显著差异。各处理间穗行数与千粒质量均无显著差异；行粒数和穗粒数均以CK最高，显著高于其他处理，以T3处理最低。有效穗数表现与郑单958一致，也表现为T1、T2、T3处理较高，显著高于其他处理，CK 最低，显著低于其他处理。

图1 2019年不同栽培模式下夏玉米产量Fig.1 Yield of summer maize under different cultivation patterns in 2019

图2 2019年不同栽培模式下夏玉米产量构成因素Fig.2 Yield components of summer maize under different cultivation patterns in 2019

2020 年，2 个夏玉米品种的产量及其构成因素详见图3 和图4。对于郑单958，各处理产量为6 018.0～8 003.0 kg/hm2，T1 处理最高，为8 003.0 kg/hm2，显著高于其他处理，T2 处理次之，为7 693.3 kg/hm2；T4 处理与CK 相当，增产7.8%；T3、T5、T6 处理较CK 减产，但差异不显著。各处理间穗行数和千粒质量均无显著差异，T3、T6 处理行粒数和穗粒数均较低，显著低于CK；有效穗数表现为T1、T2、T3处理较高，显著高于其他处理，CK 最低，显著低于其他处理。对于湘农玉27 号，各处理产量为5 995.1～7 559.5 kg/hm2；T1、T2 处理产量较高，分别为7 559.5、7 128.4 kg/hm2，显著高于其他处理；T4、T6 处理较CK 略有增产，分别增加了9.2%、6.5%，但差异不显著；T3、T5 处理较CK 略有减产，无显著差异。各处理间穗行数无显著差异；T3 处理行粒数、穗粒数和千粒质量均为最低，T4、T6、CK 行粒数、穗粒数与千粒质量均较高；有效穗数表现与郑单958一致，也表现为T1、T2、T3 处理较高，显著高于其他处理，CK最低，显著低于其他处理。

图3 2020年不同栽培模式下夏玉米产量Fig.3 Yield of summer maize under different cultivation patterns in 2020

图4 2020年不同栽培模式下夏玉米产量构成因素Fig.4 Yield components of summer maize under different cultivation patterns in 2020

综合2 a 结果，郑单958 和湘农玉27 号均以T1和T2处理产量较高。

2.2 不同栽培模式对夏玉米抗倒性的影响

2.2.1 株高和穗位高 由表2 可知，化学调控能有效降低夏玉米植株的株高、穗位高。对于郑单958，2019年各处理株高和穗位高分别为218.7～240.7 cm和86.9～103.2 cm，CK 株高、穗位高均为最大。株高表现为T4 处理较大，T1、T2、T5、T6 处理相当，均与CK 无显著差异；T3 处理最小，显著低于CK。穗位高表现为T4 处理较大，T1、T2 处理与之相当，均与CK 无显著差异；T3 处理最低，显著低于CK。2020年各处理株高、穗位高分别为195.7～216.1、71.5～91.7 cm。株高表现为T1、T2、T3、T4、T6 处理相当，与CK 无显著差异；T5 处理最小，显著低于CK。穗位高表现为T1、T2、T3、T4、T6 处理相当，T5 处理最小，各处理均显著低于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，对于湘农玉27 号，2019 年各处理株高、穗位高分别为228.1～244.6、86.5～99.8 cm，除T3和T6处理外，其他处理间株高差异均不显著；各处理穗位高均较CK 下降，T6处理穗位高最小，显著低于CK。2020 年各处理株高、穗位高分别为204.8～218.5、74.6～89.4 cm，除T6 处理外，其他处理间株高无显著差异；穗位高以T1、T2、CK 较大，彼此间差异不显著，其他各处理均显著低于CK，且T6处理最小。

综合2 a 试验结果，对于郑单958，2019 年表现为T3 处理株高、穗位高降幅最大，分别较CK 降低9.1%、4.7%；2020 年表现为T5 处理降幅最大，分别较CK 降低9.5%、22.0%。对于湘农玉27号，2019年和2020 年均表现为T6 处理株高、穗位高降幅最大，分别较CK降低了8.4%、13.3%和6.3%、16.6%。

2.2.2 茎粗、气生根层数 由表3 可知，对于郑单958，2019 年吐丝期茎粗为17.4～19.7 mm，T4、CK 较大，显著高于T3处理，其他处理间无显著差异；吐丝后50 d 茎粗为17.0～18.4 mm，各处理间无显著差异。2020 年吐丝期茎粗为22.7～26.1 mm，CK 最大，T4和T5处理次之，均显著高于T2处理；吐丝后50 d茎粗在各处理间无显著差异。对于湘农玉27 号，2019 年吐丝期茎粗为16.4～18.7 mm，CK 最大，显著高于T6 处理，其他处理间无显著差异，吐丝后50 d表现为相同趋势；2019年与2020年呈现类似趋势。

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

由表4 可知，郑单958 吐丝期气生根层数以T2处理最大，显著高于T3、T6 处理，T1、T4、T5 处理相当，均显著高于CK；吐丝后50 d 以T1 处理最大，T2处理次之，显著高于CK，其他处理略高于CK，但无显著差异。与CK 相比，吐丝期和吐丝后50 d 湘农玉27 号气生根层数均以T5 处理最大，显著高于CK；T6 处理最小，显著低于CK；其他处理与CK 无显著差异。可见，可通过合理搭配施氮量、密度与化控措施达到提高气生根层数的目的。

表4 2020年不同栽培模式下夏玉米气生根层数Tab.4 Number of aerial root layers of summer maize under different cultivation patterns in 2020

2.2.3 茎秆力学特性 由表5 可知，对于郑单958，2019 年T1 处理茎秆穿刺强度最大；压断强度在228.4～333.1 N，CK 最大，T5 处理次之，显著高于其他处理。2020 年CK 茎秆穿刺强度最大，T4 处理次之；压断强度以T4 处理最大，CK 次之，总体上均显著高于其他处理；T6 处理最小。对于湘农玉27 号，2019 年T4 处理茎秆穿刺强度、压断强度均最大，显著高于其他处理，T3 处理次之，显著高于CK。2020年平均T4处理茎秆穿刺强度最大，显著高于其他处理；CK 压断强度最大，显著高于其他处理，T4 处理次之，显著高于T1—T3处理。

表5 不同栽培模式下夏玉米茎秆穿刺强度、压断强度Tab.5 The puncture strength and compressive strength of summer maize under different cultivation patterns N

综合2 a试验结果，郑单958品种在各处理中穿刺强度无明显规律，压断强度表现为CK 较大，2020年平均穿刺强度、压断强度分别较2019 年减少了5.7%、3.9%；湘农玉27 号穿刺强度均以T4 处理最大、T6 处理较小，压断强度表现为T4 处理较大、T1处理最小，2020 年平均穿刺强度、压断强度分别较2019 年提高2.2%、1.7%。整体来看，夏玉米茎秆强度随施氮量与种植密度的变化规律不明显，同时表现有品种间、年际间差异。

续表5 不同栽培模式下夏玉米茎秆穿刺强度、压断强度Tab.5（Continued）The puncture strength and compressive strength of summer maize under different cultivation patternsN

3 结论与讨论

种植密度和施氮量是影响夏玉米产量的重要因素，合理的种植密度和施氮量能够有效提高夏玉米产量[20⁃21]。玉米的穗行数、行粒数、穗粒数和千粒质量等产量构成因素是影响夏玉米产量的重要因素，穗数、穗粒数和千粒质量三因素间是相互联系的[22]。本研究发现，2 个夏玉米品种产量均以T2 和T1处理较高，两处理间差异不显著；2个品种各处理行粒数、穗粒数和千粒质量均低于CK。可见，确保种植密度是获得夏玉米高产的首要因素。

玉米茎秆形态与其抗倒伏能力紧密相关，茎秆节间长度、茎粗与气生根数等都能影响玉米的抗倒伏能力[23]。种植密度是影响玉米茎秆倒伏的关键因素[24]。茎秆拉折力、穿刺强度和压断强度也是衡量玉米植株抗倒伏能力的重要指标[25⁃27]。本试验在2019—2020 年比较研究不同栽培模式对夏玉米抗倒性的影响，发现各处理株高与穗位高均较CK 有所下降，这对提高抗倒伏能力是有利的；茎粗略有下降，但大部分不显著；合理搭配施氮量、种植密度与化控措施可达到提高气生根层数的目的；夏玉米茎秆强度随施氮量与种植密度的变化无明显变化规律，同时表现有品种间、年际间差异。整体来看，栽培模式影响夏玉米气生根层数、株高与茎秆强度，部分抗倒性指标增强，但部分指标减弱，从2 a大田试验来看，各处理均未发生倒伏现象，说明本试验各处理的倒伏风险均不大。

综上所述，通过合理配置施氮量、种植密度与化控措施可以实现夏玉米高产和较强的抗倒性，本试验条件下，高密高氮化控模式（T1）与高密中氮化控模式（T2）均能获得较高产量，结合抗倒伏能力、节约资源、环保与经济效益考虑，本研究认为高密中氮化控模式（T2）是洞庭湖区夏玉米较理想的栽培模式。