密度與化學(xué)調(diào)控對(duì)洞庭湖區(qū)夏玉米產(chǎn)量形成的影響

何聞靜，沙 莎，曹亞娟，韓 霜，陳平平，易鎮(zhèn)邪

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙 410128)

玉米是中國第一大糧食作物。在全球氣候變暖、水資源匱乏、耕地面積下降、農(nóng)村勞動(dòng)力減少且趨于老齡化的背景下，玉米生產(chǎn)面臨的壓力越來越大。傳統(tǒng)玉米生產(chǎn)方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，發(fā)展輕簡、高產(chǎn)、高效栽培技術(shù)成為大勢(shì)所趨[1，2]。而提高玉米單產(chǎn)水平、發(fā)展并推廣機(jī)械化收獲，是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效的關(guān)鍵途徑[3，4]。

洞庭湖區(qū)是湖南省糧食主產(chǎn)區(qū)之一，也是重要的棉花產(chǎn)區(qū)。近年來因棉花種植效益下降，棉田實(shí)行改制，玉米種植面積得到擴(kuò)大，夏玉米—油菜已成為當(dāng)?shù)刂匾姆N植制度。但夏玉米生長期間常有惡劣天氣，易出現(xiàn)植株倒伏現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。有研究認(rèn)為，洞庭湖區(qū)玉米密度不宜超過6.7萬株/hm2[5]。大量研究表明，抑制類化學(xué)調(diào)控劑能降低玉米株高與穗位高，提高抗倒伏能力，對(duì)保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要作用[6～9]。但是，有關(guān)抑制類化學(xué)調(diào)控劑對(duì)玉米產(chǎn)量的影響尚存在不同意見。有研究認(rèn)為，玉米產(chǎn)量在化控處理下比對(duì)照(清水)顯著增加，在氣候?yàn)?zāi)害嚴(yán)重的年份效果尤為顯著[10～14]。但也有研究認(rèn)為，化學(xué)調(diào)控劑抑制玉米生長發(fā)育，降低群體葉面積指數(shù)，在低密度種植、倒伏較輕情況下產(chǎn)量下降[15，16]。

可見，抑制類化學(xué)調(diào)控劑對(duì)玉米產(chǎn)量的影響與品種、氣候、種植密度等諸多因素有關(guān)，須因地制宜開展研究。為完善洞庭湖區(qū)機(jī)收夏玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)體系，本研究以夏玉米品種湘農(nóng)玉27號(hào)為材料，研究不同密度下化學(xué)調(diào)控對(duì)洞庭湖區(qū)夏玉米產(chǎn)量形成的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為湘農(nóng)玉27號(hào)，由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)選育，為適宜機(jī)械收獲的新品種?；瘜W(xué)調(diào)控劑為胺鮮·乙烯利(尉氏縣農(nóng)藥總廠，3%胺鮮+27%乙烯利)，使用推薦濃度(375 g/hm2，對(duì)水450 kg)。

1.2 試驗(yàn)地與天氣條件

本試驗(yàn)于2017～2018年在位于洞庭湖區(qū)的常德市桃源縣木塘垸鎮(zhèn)(111°47′E、28°9′N)進(jìn)行。供試土壤基礎(chǔ)地力：有機(jī)質(zhì)15.87 g/kg，pH6.04，全氮0.47 g/kg，全磷0.37 g/kg，全鉀7.18 g/kg。

2017年，試驗(yàn)地點(diǎn)全年降水量1497.1 mm，其中5～9月降水949.2 mm，占全年的63%；全年積溫 (≥0 ℃)6360.9 ℃，其中5～9月積溫3889.4 ℃，占全年的61%。2018年，全年降水1559.5 mm，其中5～9月降水922 mm，占全年的59%；全年積溫(≥0 ℃)6422.9 ℃，其中5～9月積溫4045.1 ℃，占全年的62%。2017～2018年湘農(nóng)玉27號(hào)各生育階段的降水與積溫情況見表1。2017年天氣異常，主要表現(xiàn)在4個(gè)方面：一是苗期降水量占全生育期降水量的60.3%，造成田間積水，同期降水量是2018年的4.7倍；二是6葉展至吐絲期幾乎沒有有效降水；三是吐絲授粉期遭遇連續(xù)5 d的高溫天氣(38 ℃以上)；四是2017年8月1日(吐絲后9 d)遭到了一場(chǎng)暴風(fēng)雨襲擊。2018年天氣正常。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。設(shè)置3個(gè)密度水平：60 000株/hm2(D1)、75 000株/hm2(D2)、90 000株/hm2(D3)；3種化學(xué)調(diào)控處理(噴施)：拔節(jié)初期(6葉展)1次化控(C1)、拔節(jié)初期(6葉展)+大喇叭口期(12葉展)2次化控(C2)、無化控(C3，清水對(duì)照)。試驗(yàn)共9個(gè)處理，3次重復(fù)，27個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積24 m2(長5 m，寬4.8 m，8行區(qū)，行距0.6 m)。

5月中下旬油菜成熟后，旋耕、分廂、起壟、開溝后播種玉米(直播)?；?fù)合肥(25-10-16)600 kg/hm2，追施尿素(46%)193.95 kg/hm2(總施氮量為240 kg/hm2，接近當(dāng)?shù)亓?xí)慣施氮量)。

表1 2017～2018年湘農(nóng)玉27號(hào)各生育階段的降水與積溫情況

注：氣象數(shù)據(jù)來源于常德市農(nóng)林科學(xué)院。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

氣象信息：包括試驗(yàn)?zāi)攴莸慕邓亢头e溫?cái)?shù)據(jù)。

關(guān)鍵生育時(shí)期：記錄播種期、6葉展、12葉展、吐絲期和成熟期。

葉面積指數(shù)：于6葉展、12葉展、吐絲期、吐絲后20 d，每個(gè)小區(qū)測(cè)定連續(xù)的10株玉米所有綠葉的長、寬，以長寬系數(shù)法計(jì)算葉面積和葉面積指數(shù)。

干物質(zhì)積累：于吐絲期和成熟期，每小區(qū)取代表性植株3株，將葉、莖、穗(苞葉、籽粒、穗軸)等部位分開裝袋，105 ℃下殺青30 min，80 ℃烘至恒重后稱重。

產(chǎn)量構(gòu)成：成熟期調(diào)查小區(qū)中間兩行植株，記錄總株數(shù)、空稈株數(shù)、雙穗株數(shù)、倒伏與倒折株數(shù)、實(shí)收穗數(shù)和鮮重等；根據(jù)平均鮮穗重取10穗考察穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重等，計(jì)算理論產(chǎn)量；測(cè)定籽粒總質(zhì)量和含水量，根據(jù)籽粒標(biāo)準(zhǔn)含水率(14%)折算實(shí)際產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用SPSS17.0、DPS7.05進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)調(diào)控對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)生育進(jìn)程的影響

由表2可見，化學(xué)調(diào)控與密度對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)的生育進(jìn)程沒有影響。2017年，5月29日播種(油菜收獲后連續(xù)幾日下雨導(dǎo)致播期較遲)，9月15日成熟，全生育期109 d；2018年，5月16日播種，8月29日成熟，全生育期105 d，較2017年早播13 d，早收17 d，全生育期短4 d。

表2 2017～2018年湘農(nóng)玉27號(hào)生育時(shí)期

2.2 化學(xué)調(diào)控與密度對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)葉面積指數(shù)的影響

由表3可見，從6葉展至吐絲后20 d，各處理葉面積指數(shù)(LAI)呈先增后降趨勢(shì)，吐絲期最大。處理間LAI差異顯著，隨密度增大而顯著增大。綜合兩年結(jié)果，高密度(D3)吐絲期LAI較低密度(D1)處理高25.9%～75.3%；化學(xué)調(diào)控下，D3處理較D1處理高33.9%～75.3%；同時(shí)，LAI隨化學(xué)調(diào)控次數(shù)的增加而減小，C2較C3下降顯著；D3、C3各時(shí)期LAI均最大。密度對(duì)LAI的影響較化學(xué)調(diào)控更明顯。增大密度可顯著提高夏玉米葉面積指數(shù)，而化學(xué)調(diào)控對(duì)夏玉米葉面積指數(shù)有抑制作用，且抑制程度隨化學(xué)調(diào)控次數(shù)的增加而增大。

表3 不同處理的湘農(nóng)玉27號(hào)葉面積指數(shù)變化

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平顯著差異。下同。

2.3 化學(xué)調(diào)控對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)群體干物質(zhì)積累量的影響

由表4可見，2017年群體干物質(zhì)積累量顯著低于2018年。2017年成熟期，玉米群體干物質(zhì)積累量隨密度增大而顯著增大，因化控而顯著降低，且多隨化控次數(shù)增加而持續(xù)下降，但C1和C2差異不顯著；吐絲期表現(xiàn)與成熟期基本一致。2018年成熟期，中低密度下玉米群體干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為：C3>C1>C2，而高密度下表現(xiàn)為：C1>C3>C2；吐絲期表現(xiàn)與成熟期基本一致。

由此可見，玉米群體長勢(shì)較差情況下，群體干物質(zhì)積累量隨化控次數(shù)增加而下降；玉米群體長勢(shì)較好條件下，中低密度下干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為：對(duì)照>1次化控>2次化控，高密度下表現(xiàn)為：1次化控>對(duì)照>2次化控。因此，不同群體應(yīng)采取不同的化學(xué)調(diào)控措施，在夏玉米群體較大且長勢(shì)較好情況下，拔節(jié)初期施用1次化學(xué)調(diào)控劑有利于提高群體干物質(zhì)積累量。

表4 不同處理的湘農(nóng)玉27號(hào)群體干物質(zhì)積累量變化

2.4 化學(xué)調(diào)控對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)產(chǎn)量構(gòu)成的影響

分析表明，密度對(duì)夏玉米產(chǎn)量影響極顯著，兩年表現(xiàn)一致；2018年化學(xué)調(diào)控對(duì)產(chǎn)量影響極顯著，密度與化學(xué)調(diào)控對(duì)夏玉米產(chǎn)量存在顯著交互效應(yīng)。

由于2017年播種時(shí)間較晚且出現(xiàn)惡劣天氣，湘農(nóng)玉27號(hào)整體長勢(shì)較差，產(chǎn)量低于正常水平。由表5可見，2017年玉米產(chǎn)量隨密度增大而顯著增大，化學(xué)調(diào)控對(duì)產(chǎn)量具有抑制作用，D3C3處理(90 000株/hm2+噴施清水對(duì)照)產(chǎn)量最高(7171.5 kg/hm2)。密度與化學(xué)調(diào)控對(duì)穗長、禿尖、穗粗、穗行數(shù)、百粒重的影響大多不顯著，穗長表現(xiàn)為C3>C1>C2，禿尖表現(xiàn)為D3>D2>D1，穗粗表現(xiàn)為C1>C3>C2；在D3處理下，行粒數(shù)表現(xiàn)為C3>C1>C2，穗粒數(shù)表現(xiàn)為C3>C1>C2，百粒重因化學(xué)調(diào)控而降低。可見，在夏玉米長勢(shì)較差情況下，化學(xué)調(diào)控會(huì)降低行粒數(shù)、穗粒數(shù)及粒重，導(dǎo)致玉米產(chǎn)量降低，且隨化控次數(shù)增加降低幅度增大。

表5 2017年湘農(nóng)玉27號(hào)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

表6 2018年湘農(nóng)玉27號(hào)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

2018年，在D1、D2密度處理下，夏玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為C3>C1>C2，可見中、低密度下化學(xué)調(diào)控處理會(huì)導(dǎo)致玉米減產(chǎn)；D3密度下，C1處理產(chǎn)量最高，C3其次，C2產(chǎn)量最低，C1較C2和C3分別增產(chǎn)9.9%和3.8%。可見高密度下1次化學(xué)調(diào)控能促進(jìn)玉米增產(chǎn)，2次化學(xué)調(diào)控則存在抑制作用。密度與化學(xué)調(diào)控對(duì)穗長、禿尖、穗粗影響多不顯著，但在D3處理下，化學(xué)調(diào)控對(duì)穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)均有抑制作用；密度對(duì)百粒重?zé)o顯著影響，但在D3處理下，C2較C3百粒重提高8.7%，差異顯著。

綜上所述，夏玉米產(chǎn)量隨密度增大顯著提高，針對(duì)不同的群體條件采取適宜的化學(xué)調(diào)控措施才可實(shí)現(xiàn)夏玉米高產(chǎn)。在夏玉米群體長勢(shì)較弱情況下噴施化學(xué)調(diào)控劑會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)，在夏玉米長勢(shì)較好、群體較大情況下，在拔節(jié)初期噴施一次化學(xué)調(diào)控劑可使夏玉米略有增產(chǎn)。

3 討論

密度是影響玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素[17～19]。玉米產(chǎn)量隨密度增大而增加，但密度增大到一定程度，倒折倒伏率會(huì)隨之增加，進(jìn)而導(dǎo)致玉米減產(chǎn)，利用植物生長調(diào)節(jié)劑則可以提高玉米產(chǎn)量與抗倒伏性能[20，21]，然而植物生長調(diào)節(jié)劑的施用會(huì)抑制玉米生長發(fā)育，降低玉米群體葉面積指數(shù)[15，16]。所以，合理使用化學(xué)調(diào)控劑以平衡玉米抗倒伏與生長的關(guān)系，是達(dá)到玉米高產(chǎn)高效的必要栽培措施。

本研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)調(diào)控與密度處理對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)的生育進(jìn)程沒有影響，與前人研究一致[22，23]。從兩年結(jié)果來看，湘農(nóng)玉27號(hào)葉面積指數(shù)(LAI)年際間變化較大，與2017年降水過多，植株長勢(shì)普遍較差有關(guān)；LAI隨密度增大而顯著增大，隨化控次數(shù)的增加而降低，化學(xué)調(diào)控劑對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)葉面積指數(shù)具有抑制作用，這一結(jié)果與諸多研究結(jié)果一致[15，16，24～26]。

干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量高低密切相關(guān)。相關(guān)研究表明，化學(xué)調(diào)控劑可以抑制細(xì)胞伸長，促進(jìn)細(xì)胞橫向生長，影響玉米植株物質(zhì)積累和分配，往往表現(xiàn)為株高降低、葉面積減小、籽粒和植株干物質(zhì)積累量下降[27～29]。本研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)調(diào)控對(duì)群體干物質(zhì)積累量的影響存在年際間差異，2017年化學(xué)調(diào)控處理抑制群體干物質(zhì)積累，2018年在中、低密度條件下表現(xiàn)為抑制效應(yīng)，但高密度條件下表現(xiàn)為促進(jìn)作用，且2017年群體干物質(zhì)積累量普遍低于2018年。究其原因，主要是2017年播期較晚，并出現(xiàn)了嚴(yán)重的災(zāi)害天氣(前期雨水較多，揚(yáng)花期高溫與暴風(fēng)雨)，導(dǎo)致夏玉米群體植株長勢(shì)較弱，而化學(xué)調(diào)控進(jìn)一步抑制了干物質(zhì)積累，導(dǎo)致群體干物質(zhì)積累量降低。因此在夏玉米栽培管理中，應(yīng)考慮天氣狀況及夏玉米群體長勢(shì)來決定是否采用化學(xué)調(diào)控措施。

兩年試驗(yàn)結(jié)果表明，密度與化學(xué)調(diào)控對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)的穗長、禿尖、穗粗影響均不顯著，但2018年化學(xué)調(diào)控處理提高了百粒重，且隨化學(xué)調(diào)控次數(shù)增加而增加。本研究發(fā)現(xiàn)，密度對(duì)穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)影響不顯著，化學(xué)調(diào)控在中低密度條件下對(duì)穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)的抑制不顯著，而在高密度條件下表現(xiàn)顯著抑制作用；密度對(duì)產(chǎn)量影響顯著，有密度越大產(chǎn)量越高的趨勢(shì)。2017年化學(xué)調(diào)控使玉米產(chǎn)量降低，且2次化控處理產(chǎn)量低于1次化控處理，2018年高密度條件下產(chǎn)量表現(xiàn)1次化控>不化控>2次化控，高密度+1次化控處理獲得最高產(chǎn)量(11 340.0 kg/hm2)?？梢?，氣候條件惡劣、降水過多、植株長勢(shì)弱的情況下，化學(xué)調(diào)控會(huì)使夏玉米顯著減產(chǎn)；化學(xué)調(diào)控在夏玉米群體較大且長勢(shì)較好情況下可以提高玉米產(chǎn)量，這一結(jié)果與前人[30～32]研究結(jié)果一致。但是，應(yīng)該指出的是，本試驗(yàn)中高密度下1次化控處理較對(duì)照增產(chǎn)并不顯著(增產(chǎn)3.9%)，這可能與本試驗(yàn)的“高密度”仍不夠高有關(guān)，在更高密度下化控處理是否能夠顯著增產(chǎn)，值得研究。

4 結(jié)論

本研究在3個(gè)密度水平(60 000、75 000、90 000株/hm2)、3個(gè)化學(xué)調(diào)控處理(拔節(jié)初期1次化學(xué)調(diào)控、拔節(jié)初期+大喇叭口期2次化學(xué)調(diào)控、清水對(duì)照)下，研究了密度與化學(xué)調(diào)控對(duì)湘農(nóng)玉27號(hào)產(chǎn)量形成的影響，發(fā)現(xiàn)化學(xué)調(diào)控對(duì)洞庭湖區(qū)夏玉米的影響與群體長勢(shì)有關(guān)。在天氣不利、群體長勢(shì)較弱情況下化學(xué)調(diào)控劑會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)，在天氣正常、群體長勢(shì)較好情況下化學(xué)調(diào)控劑可以獲得產(chǎn)量提高的效果。本試驗(yàn)中，夏玉米品種湘農(nóng)玉27號(hào)采取高密度(90 000株/hm2)與拔節(jié)初期1次化學(xué)調(diào)控措施可以獲得較高的產(chǎn)量。