不同耕作方式对辽东南玉米生长发育及产量的影响

薛兵东 刘永富 张丽丽 莫姣娇 樊 叶 赵新宇 王德新

（1.丹东农业科学院 辽宁凤城 118109；2.内蒙古利禾农业科技发展有限公司 内蒙古赤峰 024000）

玉米是我国第一大粮食作物， 东北是我国玉米的重要生产基地， 玉米产量占全国总产的32.28%[1]。辽东南地区热量资源丰富，降雨量充足，但存在分布不均、季节性干旱的情况。 该地区农民种植习惯以稀植大穗型品种为主，种植密度低[2]，倒伏现象时有发生，玉米产量稳定性差、机械化水平低[3-4]。 当地玉米生产多采用传统的旋耕垄作方式， 长期的垄作浅旋模式会造成土壤耕层变浅、犁底层变厚变硬、土壤养分不均衡等现象，不利于玉米产量提高[5-6]。 合理的耕作方式可以改善土壤水分、温度环境及养分条件[7-9]。有研究表明少耕和免耕能够提高水分利用效率[10-13]，降低玉米田间倒伏率，从而提高玉米产量[14-15]。 因此，针对辽东南地区季节性干旱问题， 探讨通过调整耕作方式，减少玉米耕作流程，实现蓄水保墒、降低倒伏率、节本增效的目的，对促进该地区农业绿色可持续发展具有重大战略意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021 年在瓦房店市元台镇双峰农机服务合作社（北纬39°35′12.07″、东经122°04′48.48″）进行，该区域地处辽东半岛，属暖温带湿润季风气候，无霜期165～180 d，年平均气温9.4℃，年平均降雨量570 mm，年平均日照2 128 h，有效积温3 600℃。 前茬作物为玉米。土壤类型为棕壤，地力中等。0~20 cm耕层土层有机质19.2 g/kg、 全氮1.01 g/kg、 有效磷44.8 mg/kg、速效钾102.1 mg/kg，pH 6.1。

1.2 试验设计

试验设常规垄作宽窄行种植和平作宽窄行种植2 种模式。常规垄作处理田在春季旋耕，播前起垄；平作处理在春季进行灭茬， 平作播种。 玉米选用抗倒伏、 耐密植、 抗茎腐和穗腐的品种丹玉472， 由丹东农业科学院选育。 种植密度为5 000 株/亩，2 个处理均宽窄行种植，宽行70 cm、窄行50 cm。 小区行长150 m，每区10 行，3 次重复。肥料为玉米专用复合肥（N∶P2O5∶K2O 为26∶12∶10），每亩施用量为50 kg，折合N、P2O5、K2O 分别为13 kg/亩、6 kg/亩、5 kg/亩。 4 月28 日机械播种，5 月3 日喷施苗前除草剂，6 月25 日喷施康宽（20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂） 防治玉米螟，9 月29 日人工收获测产，整个生育期内无灌溉。

1.3 试验方法

1.3.1 株高、 穗位高测量 每个小区选取有代表性的连续植株10 株，分别测量株高、穗位高。

1.3.2 叶面积测定 拔节期取有代表性的连续植株3 株，用刻度尺测量叶片的长宽，用长宽系数法计算玉米植株叶面积 （LA）， 并计算叶面积指数（LAI）。LA=L×W×r，LAI=LA×D/S， 其中L为叶片长度，W为叶片宽度，r为系数（展开叶r为0.75、未展开叶r为0.5），D为单位面积株数，S为单位面积（hm2）[16]。

1.3.3 叶绿素SPAD 值测定 在灌浆期每个小区取有代表性的连续植株10 株，用叶绿素仪测量穗位叶的SPAD 值。

1.3.4 茎秆推倒力测定 吐丝后用YYD-1 型茎秆强度测定仪在玉米穗位下方节间中部，沿着垂直于玉米茎秆的方向向前推倒，记录推力的瞬时最大值[17]。

1.3.5 产量指标测定 在玉米成熟期进行测产，选取相邻的宽行和窄行各1 垄， 收获面积为12 m2，为一次重复，每个小区3 次重复，晾晒后进行考种和测产，分别测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、籽粒含水量等指标， 最终将籽粒含水量折合成14%后计算产量。

1.4 数据统计与分析

用Excel 2007 和SPSS 18.0 进行数据统计及分析。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式对玉米拔节期叶面积指数的影响

叶面积指数是评价植株营养生长的重要指标，叶面积指数大， 说明植株生长旺盛， 能够更好地为光合生产与物质积累提供基础。 在对拔节期2 种耕作方式下玉米叶面积指数平均值进行比较 （图1）可知，平作较垄作叶面积指数LAI 高11.8%。 说明平作更有利于玉米前期叶片快速展开， 从而促进玉米营养生长。

图1 不同耕作方式下的玉米拔节期叶面积

2.2 不同耕作方式对玉米株高、穗位高的影响

由图2 可知，平作处理玉米植株株高、穗位高较垄作分别高10.9%、15.4%，达显著水平。 说明在本试验年份春季干旱条件下， 平作处理具有保墒抗旱作用，有利于促进植株生长。

2.3 不同耕作方式对玉米生育后期叶绿素SPAD值的影响

由图3 可知，2 种耕作方式灌浆中期玉米穗位叶叶绿素SPAD 值分别为49.6、54.1， 方差分析显示平作和垄作玉米穗位叶SPAD 值差异不显著。说明不同耕作方式对玉米生育后期叶片持绿性影响较小。

图3 不同耕作方式下的玉米生育后期穗位叶SPAD 值

2.4 不同耕作方式对玉米生育后期植株推倒力的影响

通过对2 种耕作方式下玉米灌浆期植株推倒力平均值进行分析（图4），结果显示平作较垄作植株推倒力提高了31.8%，达显著水平，说明平作能够有效地提高生育后期玉米的抗倒能力，降低植株倒伏率，从而为玉米的机械化收获提供有力保障。

图4 不同耕作方式下的玉米植株推倒力

2.5 不同耕作方式对玉米田土壤硬度的影响

生育后期土壤坚实会提高玉米根系对土壤的附着力，从而增加植株根系的抗倒能力。 由表1 可知，平作土壤硬度较垄作高52.3%，经方差分析表明二者差异显著。 不同耕作方式间0～20 cm 土壤含水量与土壤温度差异不显著。 说明平作处理在生育后期提高了土壤坚实度，增强了根系抗倒能力，但并未造成土壤板结影响土壤水分与温度条件。

表1 不同耕作方式对生育后期土壤硬度、含水量和温度的影响

2.6 不同耕作方式对玉米产量及其构成因素的影响

不同耕作方式下的玉米产量和产量构成方差分析表明（表2），平作与垄作穗数无显著差异。 平作处理有增产趋势，较垄作产量增加2.9%，但未达到显著水平。 平作处理产量提高主要是因为穗粒数较垄作提高8.0%。2 种处理对百粒重的影响不显著。由此可见，平作处理在不降低粒重的前提下穗粒数增加，从而保证产量的稳定。

表2 不同耕作方式下的玉米产量及其构成因素

3 讨论与结论

试验所在区域玉米播种期遇干旱， 灌浆中后期连续降雨，平作处理在播种期减少了土壤耕作次数，提高了土壤保水能力[18]。研究表明，常规垄作、灭茬平作下玉米产量相近， 在苗期平作处理土壤含水量高于常规垄作，说明平作有利于苗期土壤保墒[19]。 本研究结果表明，与垄作处理相比，平作处理拔节期叶面积指数较垄作高11.8%，吐丝期植株株高、穗位高分别提高10.9%、15.4%。这说明平作处理有效地促进了玉米生育前期营养生长， 为生育后期物质生产与积累提供了有效保障[7-9]。 2021 年玉米灌浆期连续降雨使土壤松软易造成玉米倒伏， 平作处理灌浆中期土壤硬度大，较垄作处理高52.3%，植株推倒力提高了31.8%，达显著水平，有效地提高了根系抗倒伏能力。

有研究表明， 免耕平作宽窄行种植能有效地减少机耕、人工等成本的投入[20]，同时又能获得较高的产量， 本研究中平作处理与垄作处理产量无显著差异，但平作处理减少了起垄环节， 降低了生产成本的投入，减少了对土壤结构的破坏，有利于增加土壤生物多样性与自我调节功能。 因此，辽东南地区采用平作的耕作方式从生产效益与环境效益角度， 均实现了节本、增效、绿色可持续发展的目的，更有助于资源的高效利用和玉米机械化水平的提升， 适合在这一地区推广应用。