玉米超高產(chǎn)栽培技術的創(chuàng)新與應用

趙洪祥 孟祥盟 邊少鋒 馮士成 鄒云峰 方金宇

摘要：本文以提升吉林省玉米綜合生產(chǎn)能力為目標，綜述了筆者所在研究團隊提出的增源擴庫群體結構挖潛技術、營養(yǎng)續(xù)補增源防衰技術、化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術等超高產(chǎn)關鍵技術，并將其與現(xiàn)有的相關技術進行集成，形成了適合于吉林省雨養(yǎng)區(qū)、半干旱區(qū)的兩種技術模式，并以此創(chuàng)建了玉米超高產(chǎn)田。

關鍵詞：吉林?。挥衩?；超高產(chǎn)；栽培技術

基金項目：國家玉米產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-02-38）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項經(jīng)費項目（201203031-07-01）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項經(jīng)費項目（201303125-2）；國家科技支撐計劃課題（2013BAD07B00）；吉林省科技發(fā)展計劃項目（2015GJLS006NY）

中圖分類號：S513 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.19.009

在玉米生產(chǎn)中，比較普遍地存在著單產(chǎn)水平較低的問題。吉林省是玉米生產(chǎn)大省，單產(chǎn)水平雖居全國首位，但仍然比美國低40%，促進吉林省玉米生產(chǎn)水平的提高，對確保國家糧食安全具有十分重要的意義?；谙拗朴衩桩a(chǎn)量的因素，國內外學者提出了突破產(chǎn)量的多種途徑，如通過株型改造增加葉面積指數(shù)、改善光合作用、協(xié)調個體和群體的關系、增加庫容量等。雖然學者們提出了很多途徑，但對吉林省玉米生產(chǎn)來說，很多技術難題尚未解決是產(chǎn)量提高的主要限制因素，譬如，春玉米超高產(chǎn)機理與生產(chǎn)技術研究剛剛起步，超高產(chǎn)土壤培肥、增溫促苗、控稈強源與玉米生育規(guī)律同步協(xié)調管理等項技術仍不成熟。研究解決這些問題，實現(xiàn)玉米大面積超高產(chǎn)的進一步突破，對于增加農(nóng)民收入，全面提升玉米綜合生產(chǎn)能力、推動玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障國家糧食安全具有重要意義。

1吉林省玉米超高產(chǎn)栽培技術的創(chuàng)新與集成

要取得超高產(chǎn)必須高密度種植，超高產(chǎn)栽培玉米群體在生長發(fā)育期間如何更好地解決群體與個體的矛盾，形成合理的群體結構，協(xié)調源流庫的比例是建立超高產(chǎn)群體結構的關鍵；高密度栽培的最大缺陷是植株的倒伏問題，通過解決倒伏問題來提高玉米群體整齊度是對群體進行結構性挖潛的主要手段；在高密度下限制玉米產(chǎn)量的另一個因素是玉米生育后期的早衰，如何實現(xiàn)延緩葉片衰老，保持葉片綠色，延長葉片光合作用持續(xù)時間來提高產(chǎn)量是實現(xiàn)超高產(chǎn)的另一關鍵。因此，筆者所在研究團隊針對玉米大面積超高產(chǎn)栽培中面臨的一些問題，采用培育超高產(chǎn)土壤、提高群體整齊度、增溫促苗、控稈強源等技術，對玉米群體進行結構挖潛、營養(yǎng)續(xù)補、化控抗逆，同時不斷進行技術的完善與創(chuàng)新，并將研究的超高產(chǎn)關鍵技術和已有的相關技術進行集成，實現(xiàn)玉米大面積超高產(chǎn)栽培技術的創(chuàng)新與應用。

1.1增源擴庫群體結構挖潛技術

本技術主要通過選用超高產(chǎn)品種，精細整地施肥保障出苗率，采用高密度種植在群體結構性上進行挖潛，增加群體密度以補償個體的功能性減產(chǎn)。研究表明，超高產(chǎn)田玉米LAI在各個生育時期均比常規(guī)栽培的玉米LAI大，且隨生育進程的推進下降較慢，最大LAI比常規(guī)田提高了3.68%。多年比較發(fā)現(xiàn)，高密度的群體結構是實現(xiàn)噸糧的基礎，當最大LAI在6.0～6.8時產(chǎn)量最高。雖然超高產(chǎn)田和常規(guī)田栽培技術條件下光合速率差異不大，但由于群體密度的增加，超高產(chǎn)田LAI顯著高于常規(guī)田，超高產(chǎn)田玉米的整體光合能力得到了顯著提高，在開花后比常規(guī)田玉米平均高26.68%。

該技術突破了以往對玉米高產(chǎn)單純追求個體功能的傳統(tǒng)思路，通過增強群體效應達到高產(chǎn)的目的。通過培育超高產(chǎn)土壤、機械化精細整地來保證出苗率，采用高密度種植來增加群體密度以補償個體的功能性減產(chǎn)，挖掘群體結構的潛力。研究表明，采用本技術的超高產(chǎn)田玉米單株的光合物質生產(chǎn)能力有所下降，但是由個體所組成的群體在新的條件下形成了自己獨特的群體光合作用規(guī)律，因而超高產(chǎn)田玉米群體的光合物質生產(chǎn)能力顯著高于常規(guī)生產(chǎn)田，達到了增源擴庫的效果。

1.2營養(yǎng)續(xù)補增源防衰技術

施肥是調節(jié)作物生長發(fā)育的一項基本措施，其對玉米生長后期葉片功能期的延長效應遠大于其對生長前期葉面積增產(chǎn)的促進效應；氮素營養(yǎng)能延緩葉片衰老，有延緩葉片光合功能衰退的作用；氮肥分期施用符合玉米氮素吸收規(guī)律，有利于提高氮肥利用率。有鑒于此，本團隊創(chuàng)建了營養(yǎng)續(xù)補增源防衰技術，在雨養(yǎng)區(qū)的超高產(chǎn)田，在保持施肥總量不變的情況下，用噴藥施肥機對玉米進行2次追肥，其中，在拔節(jié)期進行第1次追肥，在吐絲期進行第2次追肥，對玉米生育后期進行氮素的續(xù)補；在半干旱區(qū)則采用隨水定量滴施化肥的方法，把肥料溶解在灌溉水中，在吐絲期后分4～5次隨著灌溉施入；吐絲期之后的營養(yǎng)續(xù)補不但延長了植株中上部葉片的功能時間，增加了光合積累，也有效地防止了后期玉米脫肥而造成的莖葉早衰，同時延長了根系壽命，從而提高了源的群體光合能力，增加了群體的干物質積累，保證了對庫的供給。因此，超高產(chǎn)田玉米生育后期的葉綠素含量顯著高于常規(guī)生產(chǎn)田，表明其葉片衰亡較慢，葉片功能期延長。

1.3化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術

項目應用增源擴庫群體結構挖潛技術來增加玉米種植密度，依靠群體發(fā)揮增產(chǎn)潛力是獲得玉米超高產(chǎn)的重要措施。增密后可導致玉米群體內株間水分與營養(yǎng)的競爭加劇，玉米群體郁閉嚴重、通風透光不良、植株早衰、易倒伏、易染病，導致玉米產(chǎn)量下降；應用營養(yǎng)續(xù)補增源防衰技術雖然有效防止了早衰，但也增加了倒伏的風險。為此，本研究團隊采用化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術，通過噴施化控劑（主要成分為乙烯利）塑造個體株型，降低株高，增加莖稈強度，使玉米超高產(chǎn)田獲得合理的群體結構，較好地協(xié)調了個體產(chǎn)量潛力與群體高產(chǎn)的關系；同時，采用化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術還能增強光合作用，提高作物的抗逆性。試驗表明，該技術的運用顯著降低了株高，縮短了節(jié)間長度，增加了莖稈的穿刺強度；提高了葉片的葉綠素含量和光合速率，延緩了莖葉衰老；提高了群體的整齊度，保持了群體的穩(wěn)定性。在2012年吉林省遭遇強臺風的情況下，使用該技術的處理優(yōu)勢顯著。

1.4集成了吉林省雨養(yǎng)區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術模式

本研究團隊通過整合以上3項關鍵技術，并結合土壤培肥、超高產(chǎn)品種篩選、噴藥、施肥等技術形成吉林省春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術模式，應用此模式多次創(chuàng)建噸糧田。對其增產(chǎn)因素進行分析，結果表明，超高產(chǎn)田的單位面積產(chǎn)量較常規(guī)田提高了33.37%，產(chǎn)量的提高主要是群體效應增強的結果，群體光合能力和干物質積累量均顯著高于常規(guī)田；超高產(chǎn)田的群體粒葉比比常規(guī)田高6.84%，表明超高產(chǎn)田玉米源的能力得到顯著提高的同時，庫容也顯著增加；營養(yǎng)續(xù)補增源防衰技術不但解決了增源擴庫群體結構挖潛技術產(chǎn)生的早衰問題，而且提高了生育后期的光合能力；化控抗逆穩(wěn)定高產(chǎn)群體技術克服了前兩項技術造成的倒伏問題，降低了植株高度，增加了莖稈強度，防止了倒伏，保證了光合作用的有效進行。

1.5集成了吉林省半干旱區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術模式

吉林省西部半干旱區(qū)干旱少雨，對玉米生產(chǎn)的威脅很大，抗災能力差，季節(jié)性災害頻發(fā)，個別年份低溫冷害對玉米生產(chǎn)的威脅很大，播種、出苗期和子粒灌漿期常受到低溫冷害威脅，玉米單產(chǎn)年際間波動較大。本研究團隊以吉林省雨養(yǎng)區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術模式為基礎，結合半干旱區(qū)的土壤培育、地膜覆蓋、水肥調控等技術，建立了以“土壤培育——增密擴容——地膜覆蓋——隨水施肥——化控防倒”為核心的吉林省半干旱區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術模式，通過施用有機肥和精細整地來培育超高產(chǎn)土壤；通過加大種植密度，發(fā)揮玉米的群體優(yōu)勢；通過地膜覆蓋，提高了土壤溫度；通過在灌水時定量施入化肥，水、肥聯(lián)合調控玉米生長發(fā)育；通過噴施化控調節(jié)劑，控制株高，防止因密度過大而引起倒伏。

2技術模式的實施效果

通過玉米超高產(chǎn)栽培技術形成的兩個技術模式，與國內外其他技術模式相比，一是更重視理論與實踐結合，通過綜合運用各種技術來深度挖掘玉米的增產(chǎn)潛力；二是項目形成的吉林省半干旱區(qū)春玉米可持續(xù)超高產(chǎn)栽培技術模式，確保了有限水資源的高效利用，提高了水分利用效率和肥料利用率；三是增產(chǎn)增收效益顯著，示范后取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。具有較強的競爭優(yōu)勢。

本模式在超高產(chǎn)關鍵技術上取得重大創(chuàng)新，不斷刷新春玉米高產(chǎn)紀錄，從實踐上證明了技術的可持續(xù)性和可推廣性，實現(xiàn)了產(chǎn)量與效益協(xié)同提高，栽培水平在國內處于領先地位，促進了作物栽培學、植物營養(yǎng)學及土壤學等相關學科的發(fā)展與技術進步，帶動和引領了玉米生產(chǎn)技術水平的提高和玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為保障國家糧食安全提供了技術儲備。

參考文獻

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作者簡介：趙洪祥，博士，吉林省農(nóng)業(yè)科學院，研究員，研究方向：玉米水肥高效利用。

通訊作者：邊少鋒，博士，吉林省農(nóng)業(yè)科學院，研究員，研究方向：玉米高產(chǎn)及旱作節(jié)水。