不同割苗期對春玉米產量及植株性狀的影響

吳廣俊 黃志銀 張超 翟乃家 喬健 劉蔚霞 王寧寧 路篤旭 王光明

摘要：研究春玉米不同割苗時期對產量性狀、根系性狀、株高、穗位高的調控效應，明確春玉米在魯中地區(qū)最佳割苗時期。以‘萊農14’和‘登海605’為試驗材料，分別在玉米4葉齡、5葉齡、6葉齡、7葉齡期進行割苗處理，以不割苗處理作對照。結果表明，2017年2個品種4葉齡期割苗較對照分別增產12.87%和9.31%，2018年分別增產11.31%和10.15%。5葉齡期割苗增產不顯著，6葉齡期割苗‘萊農14’極少數(shù)長出再生苗，但很快萎糵，最后死亡；‘登海605’在6葉齡期再生苗無法抽出，7葉齡期2個品種再生苗均無法抽出。2個品種4葉齡期割苗還增加了干物質積累量、根系數(shù)量，提高了葉面積指數(shù)，降低了株高、穗位高，提高了抗倒伏性能。魯中地區(qū)春玉米產量最高、植株性能最佳的割苗時期為4葉齡期。

關鍵詞：春玉米；割苗期；產量；抗倒伏性能；植株性能

中圖分類號：S210.30文獻標志碼：A論文編號：cjas20190500064

Effect of Different Seedling Cutting Periods on Spring Maize Grain Yield and Plant Traits

Wu Guangjun， Huang Zhiyin， Zhang Chao， Zhai Naijia， Qiao Jian， Liu Weixia， Wang Ningning， Lu Duxu， Wang Guangming

（Shandong Zibo Academy of Agricultural Science， Zibo 255033， Shandong， China）

Abstract： To get the optimum cutting period， we studied the regulation effect of different seedling cutting periods on yield traits， root trait， plant height and spike height of spring-maize. Two spring-maize hybrids，‘Lainong14’（LN14） and‘Denghai605’（DH605）， were selected as the experimental materials. The cutting periods of no seedling cutting （CK）， and four （SC4）， five （SC5）， six （SC6）， seven （SC7） fully expanded leaves age were set up. Results showed that the grain yield in SC4 of LN14 and DH605 increased respectively by 12.87%， 9.31% in 2017 and 11.31%， 10.15% in 2018 compared with that of CK. But the yield increase of SC5 was not significant. Very few ratooning seedlings were observed at SC6 of LN14， but quickly died. There was no ratooning seedling extraction at SC6 and SC7 of DH605 and SC7 of LN14.Shoot biomass， root numbers and leaf area index increased， plant height and spike height decreased and anti-lodging performance was improved significantly in SC4 of LN14 and DH605. Thus， the optimal seedling cutting time of spring maize to achieve high yield and high plant performance is at four fully expanded leaves age in central Shandong Province.

Keywords： Spring Maize； Cutting Time； Yield； Anti-lodging Trait； Plant Traits

0引言

玉米在谷物生產中占有很重要的地位，是保障中國糧食安全的主要作物之一。玉米的生長發(fā)育受多種因素的影響，生長發(fā)育受源庫調節(jié)的影響已有大量研究[1-4]。通過合理的栽培措施延緩葉片衰老，延長葉片功能期，維持適宜的源庫比例，是玉米獲得高產的有效途徑[5]，而減源疏庫就是常見的一種源庫調節(jié)方式。有研究發(fā)現(xiàn)，葉片、根系的相對增加造成生長冗余，過度地消耗能量和營養(yǎng)物質，適當去除這些葉片或根系可使植物對獲取的有限養(yǎng)分進行重新合理分配利用，提高養(yǎng)分利用率[6-7]。但這些研究多集中在對玉米中后期的研究，前期的研究相對較少。張揚等[8-9]認為大麥早期割苗獲得高產，提高營養(yǎng)價值。Hicks[10]最早對玉米早期割苗做了研究并獲得了高產。國內學者也進行了相關研究，但由于對割苗時期的選擇控制不嚴造成玉米割苗技術的增產效果表現(xiàn)不一[11-12]。近年來隨著玉米生產條件的改善和種植密度的增加，產量的再提高有賴于源質量性能的改善，但同時也面臨著倒伏的風險[13-14]。本試驗以‘萊農14’和‘登海605’2個玉米品種為試驗材料，在玉米早期生長發(fā)育過程中對不同葉齡期玉米進行割苗處理，觀測割苗后玉米根系性狀、葉片光合性能、干物質積累及產量的影響，旨在為提高玉米單株生產能力探討新的技術途徑，同時也為玉米高產優(yōu)質栽培技術提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗設計

采用大田種植，在山東省淄博農業(yè)科學研究院試驗基地進行，屬于暖溫帶季風氣候，夏玉米前茬作物為冬小麥，麥收后深松翻地。試驗田0～40 cm耕層土壤有機質含量11.6 g/kg，速效氮含量13.7 mg/kg、速效磷含量7.5 mg/kg、速效鉀含量為48.2 mg/kg。2017、2018年春玉米生育期日均溫和降雨量如圖1所示，生育期內2年日均溫為25.14、25.75℃，降水量2年分別為278.1、679.6 mm，可見2018年溫度偏高，降雨量充足。

試驗采用裂區(qū)設計，主區(qū)為玉米品種，分別為‘萊農14’、‘登海605’，試驗按67500株/hm2種植。裂區(qū)為不同割苗時期，其中設4葉期（SC4）、5葉期（SC5）、6葉期（SC6）、7葉期（SC7）4個割苗處理，每期從根基部起的第1個葉片以上全部割掉，不割苗作對照（CK），試驗處理組合分別為‘萊農14’不割苗（LNCK）、‘萊農14’4葉期割苗（LNSC4）、‘萊農14’5葉期割苗（LNSC5）、‘萊農14’6葉期割苗（LNSC6）、‘萊農14’7葉期割苗（LNSC7）、‘登海605’不割苗（DHCK）、‘登海605’4葉期割苗（DHSC4）、‘登海605’5葉期割苗（DHSC5）、‘登海605’6葉期割苗（DHSC6）、‘登海605’7葉期割苗（DHSC7）。播種方式及田間管理按照當?shù)馗弋a栽培習慣進行。

1.2測定項目及方法

1.2.1產量成熟期，隨機選取30個果穗進行考種，包括穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿頂長、千粒重等，最后按14%含水量計算產量。

1.2.2干物質分別于玉米開花期（VT）、乳熟期（R3）、完熟期（R6）系統(tǒng)取樣，取樣時每個小區(qū)選取有代表性的3株，首先將地上部取下，按照莖稈、葉片、雄穗、籽粒、穗軸、苞葉分開，105℃殺青30 min后80℃烘干至恒重，測定地上部干物質積累量。于完熟期計算收獲指數(shù)。

收獲指數(shù)=單株籽粒產量/單株生物量………（1）

1.2.3葉面積指數(shù)（LAI）從每小區(qū)選取生長健壯且長勢均勻的健康植株3株，于開花期、乳熟期、完熟期測定。

單葉面積=葉片長度×葉片寬度×0.75………（2）

LAI=單株葉面積×單位土地面積株數(shù)/單位土地面積……………………………………………………（3）

1.2.4株高、穗位高、莖粗株高、穗位高用卷尺量取。

1.2.5根系條數(shù)及根系干重在開花期地上部取樣完成后，采用土壤剖面法進行根系取樣，研究根系在土壤中的分布特性。取樣時以植株為中心，取垂直于行向60 cm、平行于行向25 cm、根系深度40 cm的土塊，土壤挖出后裝入40目網袋，在低水壓下沖洗干凈，剔除雜質，將每層節(jié)根及種子根取下，分別記錄每層節(jié)根條數(shù)，然后將根系放在烘箱中烘至恒重稱干重。

1.3數(shù)據處理與統(tǒng)計分析

用Excel 2007作圖，采用DPS 15.0軟件統(tǒng)計分析并用LSD法檢驗處理間顯著水平（P<0.05）。

2結果與分析

2.1產量及其構成因素

不同割苗處理對2個品種玉米產量調控效果不同（表1）。2年結果顯示，4葉齡割苗產量顯著增加，較對照而言，‘萊農14’4葉齡割苗處理產量2年分別增加12.87%、11.31%，而‘登海605’2年增加分別是9.31%、10.15%，而5葉齡割苗處理產量較對照差異不大。2個品種在2年4葉齡割苗還顯著提高了收獲指數(shù)。‘萊農14’在5葉齡割苗收獲指數(shù)增加，而‘登海605’收獲指數(shù)無影響。

由表2中的方差分析可知，玉米品種、割苗時期對玉米產量的影響均達到顯著水平，其中割苗時期2年均達到極顯著水平，但是玉米品種與割苗時期交互作用差異不顯著。

2.2葉面積指數(shù)

由圖2～3可知，4葉齡期割苗顯著提高了2個品種的葉面積指數(shù)，尤以開花期以后效果顯著?！R農14’和‘登海605’乳熟期2年較對照分別提高3.84%、15.48%和7.77%、15.91%。與乳熟期相比，‘萊農14’成熟期4葉齡期割苗、5葉期割苗2年降幅分別是11.80%、12.67%和11.84%、4.73%。‘登海605’成熟期4葉齡期割苗2年葉面積指數(shù)均較對照分別增加32.29%和10.56%。

2.3干物質積累

較高的地上部干物質積累量是高產的前提。由圖4、5可知，干物質積累隨生育進程增加，不同割苗處理在不同生育時期對干物質積累的影響不同。在開花期割苗處理2個品種差異不顯著。乳熟期和完熟期割苗處理差異顯著，尤以2018年差異明顯，乳熟期和完熟期4葉齡期割苗‘萊農14’和‘登海605’干物質積累量較對照分別增加23.83%、20.48%和17.19%、20.29%。2個品種5葉齡期割苗對干物質積累影響不大甚至低于對照處理。

2.4株高、穗位高

表3列出了不同苗齡期割苗處理株高、穗位高、莖粗的變化。割苗處理2個品種株高、穗位高和莖粗均比對照降低，‘萊農14’在4葉齡期、5葉齡期割苗株高2年比對照分別降低4.18%、12.17%和6.08%、9.51%，穗位高分別降低18.81%、42.57%和12.63%、11.58%，莖粗分別降低10.08%、15.50%和9.96%、10.73%?！呛?05’在4葉齡期、5葉齡期割苗株高比對照分別降低8.73%、10.32%和6.20%、19.00%，穗位高分別降低22.73%、50.00%和20.83%、51.04%。莖粗分別降低13.59%、19.62%和23.40%、37.94%。2個品種對比顯示，‘登海605’株高、穗位高、莖粗降低幅度更大。

2.5節(jié)根條數(shù)

根系形態(tài)特征隨不同苗齡期割苗呈現(xiàn)顯著差異，割苗處理增加了玉米的總根條數(shù)、地下節(jié)根條數(shù)、地上節(jié)根條數(shù)，但是種子根條數(shù)差異不大（圖6、7）?！R農14’在4葉齡期割苗總節(jié)根條數(shù)、地下節(jié)根條數(shù)、地上節(jié)根條數(shù)較對照處理2年分別增加23.08%、39.13%、15.38%和48.72%、60.42%、45%；‘登海605’分別增加13.64%、9.26%、16.95%和39.02%、31.48%、47.54%。5葉齡期割苗各節(jié)根條數(shù)較對照增加幅度小于4葉齡期割苗處理。

2.6根系干重

不同葉齡期割苗處理根系干重的變化與節(jié)根條數(shù)變化基本一致，割苗處理顯著增加了總根系干重，主要表現(xiàn)在增加了地下節(jié)根和地上節(jié)根質量，尤以地上節(jié)根增加明顯，種子根差異不大（圖8、9）。4葉齡期、5葉齡期割苗根系總干重在2017年度2個品種增幅為111.42%、50.18%和114.84%、60.46%；在2018年度增幅為85.80%、20.23%和58.59%、25.98%。其中地上節(jié)根干重2個品種于4葉齡期、5葉齡期割苗在2017年度增加71.61%、23.19和104.64%、90.09%；在2018年度增加72.09%、7.11%和52.93%、20.10%。結果顯示4葉齡期割苗增加較為明顯。

3結論與討論

玉米生長受多方面的影響，土壤、光照、水分、田間管理等均可影響玉米的產量。前人研究表明玉米苗期蹲苗促根控旺措施能培育壯苗、壯稈，減少苗期病蟲害的發(fā)生[15-16]，使植株更健壯，后期干物質積累增多，有利于籽粒產量的形成。生育期內干物質的積累與分配特性決定了玉米籽粒產量的高低[17-18]，一般情況下，干物質積累越多，產量也就越高[19]。本試驗通過在不同葉齡期割苗來探討這一問題。2年割苗結果顯示，2個品種4葉期割苗在乳熟期和完熟期干物質積累增加，產量提高，2018年增加較為明顯，這可能與2018年降水充足以及2017年已進行土壤深松有關。2個品種5葉齡期產量降低，‘萊農14’6葉齡期極少數(shù)新生苗長出，但未能長成完整的植株，‘登海605’6葉齡期以及2個品種7葉齡期新生苗均無法抽出。玉米品種與割苗時期的交互作用對產量影響不明顯，說明不同的割苗時期并未引起玉米產量的顯著變化。有研究表明，割苗玉米在吐絲后依然擁有高效且持綠性較強的葉片，玉米重心的降低和上部節(jié)間拉長為優(yōu)化群體光合提供了有利條件[20]。本試驗顯示2個玉米品種4葉齡期割苗葉面積顯著增加，提高葉片光合能力，5葉齡割苗再生苗葉片光合性能減弱。

倒伏是限制玉米產量提高的重要因素之一。近年來由于玉米生長前期遇高溫干旱的天氣，根系下扎困難，后期大風暴雨等惡劣天氣易造成玉米倒伏。根系數(shù)量尤其是地上節(jié)根數(shù)量、根系體積、根系質量、根系夾角等與倒伏有密切關系[20-22]。促進玉米根系在空間分布上呈現(xiàn)出“橫向緊縮，縱向延伸”的發(fā)展[23]，提高根系干重、根系活力和增加地下節(jié)根數(shù)量，有利于根系吸收水分、養(yǎng)分，防止植株早衰，提高地上節(jié)根數(shù)量能夠增強根系的固著能力，抗倒能力增強[24]。本研究結果顯示，2個玉米品種4葉齡期割苗顯著增加地下、地上節(jié)根條數(shù)和根系干重，說明割苗能促進根系下扎，提高根系對養(yǎng)分的吸收能力和固定植株的能力，增強玉米的抗倒伏能力。玉米植株地上株高、穗位高、地上第3節(jié)長度和莖粗、莖稈質量等都對植株抗倒伏能力有顯著的影響[25-28]，賈桂平等[29]研究顯示，播前旋耕可有效降低株高、穗位高，使植株抗倒伏性能增強。割苗后人為地促進了玉米根系生長，控制了地上部分的生長，顯著降低了株高和穗位高，使玉米整齊度提高，葉片垂直分布均勻，提高應對抗倒伏能力。此研究莖粗在割苗處理后略有降低，但割苗后抗倒伏性能提高，這與前人研究倒伏率與節(jié)間粗度成負相關的結果不一致[30]，造成此差異的原因可能是試驗材料、試驗環(huán)境以及試驗處理的差異。

本試驗研究春玉米不同時期割苗對產量的影響，使用的品種為當?shù)刂髟云贩N，麥收后深松旋耕機械播種，管理技術按照當?shù)剞r民習慣。春玉米割苗后促進了根系的生長，地上、地下節(jié)根均有不同程度的增加；植株干物質積累與分配、株高穗位高比例、抗倒伏性能均有所改善，故根據當?shù)貧夂驐l件魯中地區(qū)春玉米適宜割苗時期為4葉齡期。由于玉米割苗后增產效應因不同氣象條件有一定程度的差異，對于割苗技術以及割苗時期的把控需結合當?shù)毓鉄豳Y源進一步完善，從而達到增產增收的目的。

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