馬 棟，梁玉清，鄭 榮，楊惠玲，李金荷，陳 蒼

（酒泉市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 酒泉 735000）

玉米是我國(guó)重要的糧食作物，對(duì)保障我國(guó)糧食安全作出了重要的貢獻(xiàn)，目前人們生活水平日益提高，對(duì)糧食需求量不斷提升，因此，提高玉米產(chǎn)量成為當(dāng)前的重要研究課題。通過(guò)增加玉米種植密度，依靠群體發(fā)揮增產(chǎn)來(lái)提高產(chǎn)量，是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的重要措施之一[1-2]，然而隨著玉米種植密度的增加，玉米基部節(jié)間的長(zhǎng)度增加，節(jié)間的機(jī)械組織厚度降低，加之株高和穗位高增加，導(dǎo)致抗倒伏能力降低，倒伏率增加，使得玉米群體結(jié)構(gòu)被破壞，嚴(yán)重影響了產(chǎn)量和品質(zhì)形成[3]。玉米化學(xué)調(diào)控技術(shù)應(yīng)用降低了玉米株高、穗位高，增加基部節(jié)間莖粗[4]，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，化學(xué)調(diào)控技術(shù)還能夠調(diào)節(jié)玉米內(nèi)源激素的平衡，改善玉米冠層結(jié)構(gòu)，提高光溫水的利用率，從而促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育，提高玉米產(chǎn)量[5]。馬正波等[6]研究表明，矮壯素處理提高了2 個(gè)夏玉米品種的灌漿速率，改善了產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而提高夏玉米單產(chǎn)水平；在低氮和中氮水平下，矮壯素處理提高了夏玉米灌漿中后期的灌漿速率，從而提高玉米籽粒粒質(zhì)量和穗粒數(shù)，增加了產(chǎn)量。氮肥是作物生長(zhǎng)的第一大營(yíng)養(yǎng)元素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)不可替代的作用，在高密度栽培下，氮肥的用量對(duì)玉米產(chǎn)量至關(guān)重要[7]，但是過(guò)多使用氮肥又造成資源浪費(fèi)，因此，研究化控和氮肥對(duì)作物生長(zhǎng)特性的影響是降低倒伏、提高產(chǎn)量的重要途徑[8]。張盼盼等[9]研究表明，不同基因型玉米對(duì)氮肥需求量不同，在氮肥減施條件下，高氮效率品種的玉米穗位葉有較高的葉綠素含量和氮素代謝相關(guān)酶活性，保證了植株物質(zhì)積累和氮素同化能力，維持氮代謝過(guò)程中較高的氮利用效率，但是氮肥減少量不宜太大，以減施20%為宜。張倩等[10]研究表明，氮肥施用量為180 kg/hm2并噴施30%乙烯利有利于塑造玉米高產(chǎn)株型，減少倒伏，顯著提高產(chǎn)量。劉笑鳴等[11]研究表明，化控能夠增加春玉米基部節(jié)間的力學(xué)特性，增加抗倒伏能力，玉米產(chǎn)量提高8.7%。前人對(duì)調(diào)節(jié)劑和氮肥對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響主要是在化控條件下對(duì)氮肥用量進(jìn)行研究，有關(guān)化控和氮肥互作的研究較少。

本研究選用2 種調(diào)節(jié)劑和3 個(gè)氮肥梯度，研究玉米干物質(zhì)積累及抗倒伏特性，旨在為提高玉米產(chǎn)量提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在酒泉市城關(guān)鎮(zhèn)試驗(yàn)田進(jìn)行，該地屬于大陸性干旱氣候，干燥寒冷，降水奇缺。年平均溫度3.9～9.3 ℃，無(wú)霜期127～158 d。夏季干熱而較短促，冬季寒冷而較漫長(zhǎng)，但春季升溫迅速。年平均降雨量84 mm，集中在6—10 月，年平均蒸發(fā)量2 141.4 mm，超過(guò)降雨量27.3 倍，年平均日照時(shí)數(shù)為3 056.4 h。

1.2 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為京科968，由北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心提供?；貏┻x用北京綠洲之星科技有限公司生產(chǎn)的壯豐靈（30%乙烯利·蕓苔素內(nèi)酯）和福建浩倫生物工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的玉黃金（30%胺酰酯·乙烯利）。試驗(yàn)用氮肥為尿素，磷肥為磷酸二氫銨，鉀肥為硫酸鉀。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019 年采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置2 個(gè)化控處理，分別為壯豐靈（H1，施用量為400 mL/hm2）和玉黃金（H2，施用量為380 mL/hm2），在玉米6 葉期進(jìn)行化控處理。4 個(gè)氮肥處理分別為0（N0）、120（N1）、200（N2）、280 kg/hm2（N3），磷肥和鉀肥的施用均為90 kg/hm2，在玉米播種前將所有氮肥的50%，所有磷肥和鉀肥作為基肥一次施入，剩余氮肥在玉米拔節(jié)期進(jìn)行追施，每小區(qū)面積約38.4 m2，每處理重復(fù)3 次，隨機(jī)排列，種植密度為9 萬(wàn)株/hm2，于2019 年4 月28 日播種，9 月28 日收 獲，其他田 間管理同高產(chǎn)田管理。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 玉米干物質(zhì)積累量的測(cè)定 分別在開(kāi)花抽雄期、灌漿期、乳熟期和完熟期取樣，取玉米地上部于105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，進(jìn)行稱質(zhì)量，并計(jì)算花后單株干物質(zhì)積累量和貢獻(xiàn)率。

其中，A為成熟期單株干物質(zhì)積累量，B為開(kāi)花期單株干物質(zhì)積累量，C為花后單株干物質(zhì)積累量。

1.4.2 莖稈力學(xué)特征的測(cè)定 在玉米灌漿期，選擇5 株生長(zhǎng)一致的玉米植株，用植物莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀（石家莊艾沃士科技有限公司，型號(hào)AWOS-SL04）測(cè)定穿刺強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度。用橫斷面積為0.01 cm2的測(cè)頭，相距莖稈與2 個(gè)支撐點(diǎn)之間10 cm，使探頭勻速緩慢穿破莖稈韌皮部，讀取測(cè)量值。玉米發(fā)生莖稈彎折的部位通常在穗下第2～6 節(jié)，本試驗(yàn)測(cè)定玉米第4、5、6 節(jié)間中 部，每莖節(jié)測(cè)定3 次，求 平均值。

1.4.3 倒伏率的測(cè)定 在完熟期調(diào)查實(shí)際倒伏率。

1.4.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測(cè)定 在玉米完熟期收獲，在小區(qū)中間取4 行進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。隨后在每個(gè)小區(qū)選取10 穗玉米進(jìn)行考種，分別測(cè)定穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 17.0軟件進(jìn)行處理和分析，多重比較釆用Tukey法。

2 結(jié)果與分析

2.1 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米干物質(zhì)積累量的影響

由表1 可知，隨著玉米生育進(jìn)程的推進(jìn)，玉米干物質(zhì)積累量呈逐漸升高的趨勢(shì)，在各生育時(shí)期，干物質(zhì)積累量隨氮肥施用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，均在N2 處理時(shí)達(dá)到最大。在抽雄期，H1N1、H1N2 和H1N3 處理分別比H1N0 處 理高17.19%、22.82% 和16.52%，H2N1、H2N2 和H2N3 處理分別比H2N0 處理高12.28%、17.48%和12.57%，同一施氮量時(shí)，化控處理間差異不顯著。在灌漿期，H1N1、H1N2 和H1N3 處理分別比H1N0 處理高14.94%、24.25% 和9.38%，H2N1、H2N2 和H2N3 處理分別比H2N0 處理高18.71%、28.89%和19.04%，同一施氮量時(shí)，H2 處理的干物質(zhì)積累量顯著高于H1 處理，乳熟期和完熟期變化趨勢(shì)和灌漿期相似?；ê蟾晌镔|(zhì)積累量隨氮肥用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，H1N1、H1N2 和H1N3 處理分別比H1N0 處理高19.53%、29.39% 和23.38%，H2N1、H2N2 和H2N3 處理分別比H2N0 處理高21.74%、37.31%和27.02%，同一施氮量時(shí)，H2 處理的干物質(zhì)積累量顯著高于H1處理，花后干物質(zhì)貢獻(xiàn)率H2N2 處理最高，除H2N3處理外，顯著高于其他處理。對(duì)干物質(zhì)積累進(jìn)行變異來(lái)源分析表明，各時(shí)期干物質(zhì)積累量、花后干物質(zhì)積累量和花后干物質(zhì)貢獻(xiàn)率在H 和N 處理下均達(dá)到顯著水平，而H 和N 互作沒(méi)有顯著差異。

表1 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米干物質(zhì)積累量的影響Tab.1 Effects of nitrogen fertilizer dosage on dry matter accumulation of maize under two chemical control measures

2.2 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表2 可以看出，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和氮肥對(duì)玉米有效穗數(shù)和穗行數(shù)沒(méi)有顯著影響。氮肥對(duì)行粒數(shù)的影響較大，在同一調(diào)節(jié)劑處理下隨氮肥用量增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，其中，H1N1、H1N2 和H1N3 處理分別比H1N0 處理高23.66%、36.35%和25.81%，H2N1、H2N2 和H2N3 處理分別比H2N0處理高25.53%、39.36%和27.66%，同一氮肥處理時(shí)調(diào)節(jié)劑處理間差異不顯著。H2N2 處理的千粒質(zhì)量最大，除了H1N2 處理外，顯著高于其他處理。玉米產(chǎn)量隨氮肥用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，其 中，H1N1、H1N2 和H1N3 處 理分別比H1N0 處理高29.52%、52.46%和33.78%，H2N1、H2N2 和H2N3 處理分別比H2N0 處理高27.06%、40.31%和34.39%，化控處理間差異不顯著。分析變異來(lái)源，結(jié)果表明，H、N 和H×N 對(duì)穗數(shù)和穗行數(shù)的影響均沒(méi)有達(dá)到顯著水平，H 和N 對(duì)行粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的影響均達(dá)到極顯著水平，H×N影響顯著。

表2 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Tab.2 Effects of nitrogen fertilizer dosage on maize yield and yield components under two chemical control measures

2.3 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米莖稈力學(xué)特征的影響

由圖1 可知，玉米第3 節(jié)間穿刺強(qiáng)度隨氮肥用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，在H1 處理下，H1N1、H1N2 和H1N3 處理分別比H1N0 處 理增加13.98%、21.62%和17.55%，H1N2 處理最高，顯著高于H1N1 處理；在H2 處理下，H2N1、H2N2和H2N3 處理分別比H2N0 處理增加14.41%、29.57%和23.22%，各處理間差異均顯著，穿刺強(qiáng)度依次為H2N2＞H2N3＞H2N1＞H2N0。

圖1 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米第3 節(jié)間穿刺強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of nitrogen fertilizer dosage on punctures strength of the third internode of maize under two chemical control measures

由圖2 可知，玉米第3 節(jié)間彎折強(qiáng)度隨氮肥用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，在H1 處理下，H1N1、H1N2 和H1N3 處理分別比H1N0 處 理增加10.45%、18.49%和16.10%，H1N2 處理最高，顯著高于H1N1 處理；在H2 處理下，H2N1、H2N2和H2N3 處理分別比H2N0 處理增加13.69%、21.59% 和19.22%，H2N2 處理最 高，顯著高 于H2N1 處理，在同一施氮量時(shí)，H2 處理的穿刺強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度均顯著高于H1 處理。

圖2 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米第3 節(jié)間彎折強(qiáng)度的影響Fig.2 Efects of nitrogen fertilizer dosage on bending strength of the third internode of maize under two chemical control measures

2.4 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米倒伏率的影響

2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米倒伏率的影響如圖3 所示。

圖3 2 種化控措施下氮肥用量對(duì)玉米倒伏率的影響Fig.3 Effects of nitrogen fertilizer dosage on maize lodging rate under two chemical control measures

倒伏率是反映玉米倒伏情況及抗倒伏能力最直觀的指標(biāo)。由圖3 可知，化控處理下增施氮肥可顯著降低玉米倒伏率，且隨氮肥用量的增加呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，在H1 處理下，倒伏率依次為H1N2＜H1N3＜H1N1＜H1N0，處理間差異均顯著，H1N1、H1N2 和H1N3 處理分別比H1N0 處 理降低34.60%、66.85% 和52.22%；在H2 處理下，H2N1、H2N2 和H2N3 處理的倒伏率分別比H2N0處理降低34.30%、68.79%和61.67%，同一施氮量時(shí)化控處理間沒(méi)有顯著差異。

3 結(jié)論與討論

干物質(zhì)積累反映玉米植株生長(zhǎng)狀況，干物質(zhì)的積累還直接影響玉米產(chǎn)量[12]。戴明宏等[13]研究認(rèn)為，生長(zhǎng)后期的光合生產(chǎn)力決定了玉米籽粒產(chǎn)量，對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率在78%～84%。大量研究表明，在一定范圍內(nèi)只有干物質(zhì)積累量達(dá)到一定數(shù)量玉米籽粒才能夠形成產(chǎn)量[14]，施用氮肥能夠提高干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)的速率[15]。王佳等[16]研究表明，施氮量為270 kg/hm2是提高玉米葉片光合特性的最佳處理，且在此處理下玉米獲得最高產(chǎn)量。張雪彪等[17]研究表明，甜糯玉米秸稈生物量隨著施氮量增加呈拋物線變化，最佳施氮量為363 kg/hm2。調(diào)節(jié)劑能夠調(diào)控玉米株型，改善形態(tài)建成，進(jìn)而影響玉米產(chǎn)量。蔣遷等[18]研究表明，在噴施不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑后，玉米的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量均受到不同程度影響，并且在高密條件下影響更加明顯；在高密條件下，噸田寶處理使玉米的千粒質(zhì)量、產(chǎn)量顯著增加。本研究表明，干物質(zhì)積累量和花后干物質(zhì)積累隨氮肥施用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，均在200 kg/hm2處理時(shí)達(dá)到最大。在同一施氮量時(shí)，玉黃金處理化控的干物質(zhì)積累量顯著高于壯豐靈。本研究表明，氮肥對(duì)行粒數(shù)、千粒質(zhì)量的影響較大，并最終影響玉米產(chǎn)量，在同一調(diào)節(jié)劑處理下隨氮肥用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，在施氮量為200 kg/hm2時(shí)，壯豐靈和玉黃金處理產(chǎn)量達(dá)到最高，和佟桐等[19]的研究結(jié)果一致。因此，化控處理下施氮量為200 kg/hm2，有助于塑造合理的群體結(jié)構(gòu)，提高干物質(zhì)積累量，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

玉米莖稈易受環(huán)境條件的影響，導(dǎo)致莖稈基部倒伏或折斷，引起作物收獲和大量減產(chǎn)，因此，研究玉米抗倒伏能力是目前玉米生產(chǎn)的重要課題。化控能夠調(diào)節(jié)玉米內(nèi)部的激素平衡和物質(zhì)轉(zhuǎn)化，提高基部莖節(jié)的纖維素含量，縮短基部節(jié)間長(zhǎng)度，增加抗倒伏的能力[20]。樊海潮等[21]研究表明，化控處理提高玉米抗倒伏能力主要是由于增加了玉米第3節(jié)間強(qiáng)度，與此同時(shí)，氮肥也是影響秸稈抗倒伏能力的重要因素，過(guò)量施氮會(huì)降低莖稈機(jī)械強(qiáng)度，增加倒伏風(fēng)險(xiǎn)，降低產(chǎn)量[22]。因此，在玉米生產(chǎn)中，適宜的氮肥施用量是提高玉米抗倒伏能力和產(chǎn)量的重要措施[23]。吳旺嬪等[24]研究表明，施氮量較大有利于提高玉米莖粗，氮肥基追比例對(duì)玉米抗倒伏性狀有一定影響，在基追比為2∶6 時(shí)，株高、穗位高、倒折率最低。劉笑鳴[25]研究表明，隨氮肥水平的提高，莖稈抗折斷力和穿刺強(qiáng)度顯著降低，最大、最小直徑先增加后降低，基部節(jié)間長(zhǎng)顯著增加。本研究表明，玉米第3 節(jié)間穿刺強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度隨氮肥用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，氮肥用量為200 kg/hm2時(shí)最大，倒伏率最低，主要是由于氮肥促進(jìn)了莖稈物質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而增強(qiáng)抗倒伏能力。

綜上所述，壯豐靈和玉黃金都能夠提高玉米抗倒伏能力，在施氮量為200 kg/hm2時(shí)，干物質(zhì)積累量及花后干物質(zhì)積累量達(dá)到最大值，顯著提高莖稈穿刺強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度，產(chǎn)量分別比不施氮肥增加52.46%和40.31%，因此，在高密度栽培化控處理下，氮肥施用量為200 kg/hm2，能夠增加干物質(zhì)積累量，降低倒伏率，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。