不同入水期對青貯玉米農藝性狀及產量形成的影響

段震宇， 張小偉， 王 婷， 桑志勤， 王友德， 陳樹賓， 郭 斌， 李玉梅

(1.新疆農墾科學院作物研究所/谷物品質與遺傳改良兵團重點實驗室，新疆石河子 832000；2.新疆生產建設兵團第六師農業科學研究所，新疆五家渠 831300)

青貯玉米是我國主要的飼料作物之一，隨著人們對肉、蛋、奶等農副產品的需求量日益增加，畜牧業中對青貯玉米等飼料的需求也日益增大。農作物灌頭水的早晚，對產量影響很大。灌頭水時要按照作物的需水規律，結合土壤的質地、肥力、鹽分、墑情及植株長勢長相，正確掌握灌水時機，真正做到把頭水澆在作物需水的關鍵期。有研究表明，對于春小麥而言，倘若頭水灌的較遲，不能滿足當時小麥生長發育對水分的需要，對產量有一定影響，而早灌水施肥對于增加每穗結實小穗數和結實粒數有顯著作用[1-2]。同時有研究表明，對于棉花而言，適當提早灌頭水有助于棉花產量的增加，而灌頭水越晚，棉株中下部空果枝越多；灌水時間越晚，棉苗受旱越重，緩苗時間也越長，并有不同程度的死苗現象[3-4]。

目前，關于灌頭水時期的研究大多集中于小麥、棉花等作物，而針對青貯玉米的研究大多集中于水分脅迫對青貯玉米生長發育和產量的影響[5-6]，對青貯玉米不同入頭水時期與青貯玉米植株性狀和產量的相關性研究相對較少。近年來隨著畜牧業的迅速發展，青貯玉米作為牛羊的青貯飼料也受到了極大的關注，研究青貯玉米高產栽培措施是解決青貯玉米高產的有效途徑[7-9]，其中灌頭水時期的研究不僅可以保證青貯玉米的需水要求，同時也是提高水分利用效率、提高產量的有效途徑。因此，本試驗擬通過研究2種青貯玉米在不同葉齡期入頭水時的農藝性狀、單株干鮮質量、冠幅及產量形成表現，進而明確有利于青貯玉米生物量增加的入頭水時期，為新疆地區發展青貯玉米高產栽培措施提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年在新疆石河子市新疆農墾科學院作物研究所試驗地內開展，地處石河子西部(87°53′E，44°17′N，海拔442 m)，屬溫帶大陸性氣候區，年平均日照時數為2 769.5 h，年平均降水量為166 mm，光熱資源豐富。供試土壤為壤土，土壤有機質含量為16.4 g/kg，速效氮含量為84.0 mg/kg，速效磷含量為16.2 mg/kg，速效鉀含量為92.1 mg/kg，pH值為7.8。

1.2 試驗材料與設計

試驗采用隨機區組設計，試驗小區面積為400 m2，選用新飼玉19號作為試驗材料，種植密度82 500株/hm2，行距采用(30+90)cm，試驗設4個入水時期，分別為葉齡期45%、50%、60%、65%(已出葉數/主莖點葉數×100%)，即青貯玉米葉片在第幾葉的時期，分別對應拔節期、小喇叭口期、大喇叭口期和抽雄期，玉米種植10行，采用膜下滴灌，第1水為600 m3/hm2，以后每次灌水450 m3/hm2。45%葉齡期灌頭水時全生育期灌水11次，共計灌水5 100 m3/hm2；50%葉齡期灌頭水時全生育期灌水10次，共計灌水4 650 m3/hm2；60%葉齡期灌頭水時全生育期灌水9次，共計灌水4 200 m3/hm2；65%葉齡期灌頭水時全生育期灌水8次，共計灌水3 750 m3/hm2。田間管理措施同大田一致。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 植株農藝性狀的測定 于收獲期測定株高、穗位高、莖粗、黃葉數等相關指標。

1.3.2 葉面積和冠層分布的測定 于玉米各時期(三葉期、拔節期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后20 d)用葉面積測定儀連續測定5株青貯玉米葉面積，計算單株葉面積，利用冠層分布測定儀測定玉米各時期寬窄行冠幅數據。

1.3.3 葉片SPAD值測定 于玉米各時期(三葉期、拔節期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后 20 d)用SPAD儀連續測定5株植株倒4葉的SPAD值，計算平均值。

1.3.4 干鮮質量的測定 于玉米各時期(三葉期、拔節期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后 20 d)，在不同處理中取長勢良好的青貯玉米5株，進行鮮質量的測定，之后將其置于烘箱內在105 ℃殺青30 min，后在80 ℃烘干至恒質量后稱量。

1.3.5 產量及產量構成測定 在青貯玉米收獲期選取長為5 m的2行玉米計算玉米總株數、倒伏株數、倒折數，計算倒伏率、倒折率。稱量長為5 m的2行玉米的總質量，并換算為標準單位，計算單株質量。

1.4 數據分析

試驗采用Excel 2010進行數據整理分析，利用SigmaPlot 10.0作圖。

2 結果與分析

2.1 不同入水期青貯玉米農藝性狀變化

青貯玉米的生物量與株高、莖粗、穗位高有著很大的正相關關系[10]。由表1可知，新飼玉19號在不同的入水期其農藝性狀表現有較大的差異。其中在45%葉齡期入頭水時青貯玉米的株高、穗位高及莖粗均達到最大值，顯著高于65%葉齡期入頭水時青貯玉米的農藝性狀表現，而且單株黃葉數最少，明顯低于65%和60%葉齡期入頭水時的青貯玉米單株黃葉數。而在50%葉齡期入頭水時青貯玉米的農藝性狀表現與45%葉齡期入頭水時無明顯差異。在65%葉齡期入頭水時青貯玉米的株高、穗位高及莖粗最小，其單株黃葉數也最多。經計算可得，45%葉齡期入頭水的株高比65%葉齡期高19.7%，穗位高比65%葉齡期高33.5%，莖粗比65%葉齡期高14.3%。因此，在45%葉齡期或者在50%葉齡期入頭水時青貯玉米的株高、莖粗、穗位高等植株形態表現良好。

表1 不同入水期青貯玉米農藝性狀比較分析

注：同列數據后標有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 不同入水期青貯玉米單株葉面積變化

葉面積指數的大小對玉米光合作用的進行有著重要影響，合理的葉面積布局有助于光合產物的積累。由圖1可得，從苗期到拔節期青貯玉米在45%葉齡期入頭水時單株葉面積最大，拔節期顯著高于其他3個處理，從小喇叭口期到成熟期50%葉齡期和60%葉齡期入頭水時單株葉面積之間無明顯差異，且整體上顯著高于另外2個處理，而65%葉齡期入頭水時青貯玉米在整個生育期內單株葉面積最低。玉米從抽雄到籽粒成熟這一段生長時期為花粒期，這時玉米主要以生殖生長為中心，是青貯玉米產量形成的關鍵時期。在50%葉齡期與60%葉齡期灌頭水時青貯玉米在花粒期的單株葉面積最大，有利于光合作用的進行，進而有利于光合產物的積累，爭取粒多、粒質量大，實現高產、穩產。因此，在50%葉齡期或者60%葉齡期入頭水有利于單株葉面積的生長，進而有利于葉面積指數的增加，有利于產量的提高。

2.3 不同入水期青貯玉米的寬窄行冠幅透光率變化

合理的冠層分布有助于青貯玉米光合作用的進行，進而有助于光合產物的積累，提高生物量[11-12]。由圖2可知，無論是寬行冠幅還是窄行冠幅，各處理間青貯玉米上部透光率差異并不顯著，這是因為在青貯玉米整個生育進程中，冠幅上部無遮擋，并沒有引起光照度的變化，透光率也無明顯差異。在青貯玉米苗期，不同處理下的青貯玉米苗期長勢基本一致，因此冠幅中下部的透光率差異不顯著；而從拔節期到抽雄期，45%葉齡期入頭水時由于灌水較早，植株長勢較快，植株上部葉片對中下部葉片形成遮擋，光照減弱，因此中下部透光率明顯低于其他處理，而60%與65%葉齡期入頭水時由于灌水較晚，植株長勢較慢，上部對中下部的遮擋效果并不明顯，因此中下部的透光率顯著高于45%葉齡期處理，而50%葉齡期入頭水時，由于灌水時間比較合理，植株長勢均勻，上中下部冠幅結構分布合理，可以有效地利用光照資源，有助于最終產量的形成；青貯玉米抽雄期之后，不同處理間冠幅中下部的透光率差異并不顯著，這是因為在抽雄期之后，植株的株高、冠幅等形態結構已固定，整體上表現為上部對中下部產生光照影響，中部對下部產生光照影響，因此不同灌水處理下青貯玉米中下部的透光率均較低。

2.4 不同入水期青貯玉米倒4葉葉綠素含量變化

葉片葉綠素含量較高，有利于葉片提高光合作用速率。已有研究表明，在一定范圍內隨著葉片葉綠素含量的增加，葉片的凈光合速率也會有所增加[13]。而SPAD值可間接地反映葉片葉綠素的含量。由圖3可知，新飼玉19號青貯玉米隨著生育期的推移，倒4葉SPAD值呈現“升—降—升—降—升”的“雙峰型”趨勢，在玉米大喇叭口期達到最大值，之后有所下降，而在抽雄后20 d時又達到1個峰值。在不同的入頭水時期中，總體而言，45%葉齡期入頭水時倒4葉的SPAD值較高，65%葉齡期入頭水時倒4葉的SPAD值最低。尤其是在大喇叭口期到抽雄期45%葉齡期入頭水的SPAD值最高，其次為50%葉齡期入頭水時的SPAD值，而在這段時期內玉米需要較高的凈光合速率以利于光合產物的積累，因此45%葉齡期或者50%葉齡期入頭水時有利于玉米生物量的形成。

2.5 不同入水期青貯玉米單株干鮮質量變化

由圖4可知，隨著青貯玉米生育期的推移，青貯玉米在不同的入頭水期單株干鮮質量呈現單峰型變化，從小喇叭口期開始玉米干鮮質量快速增長，在玉米完全抽雄后單株干鮮質量均達到最大值，之后逐漸下降。其中由于入頭水時期不同單株干鮮質量也存在著差異，青貯玉米生育前期各入水處理間植株干鮮質量差異并不顯著，分析其原因可能是玉米生育前期植株個體間長勢差異較小，進而地上部生物量差異也較小。在50%葉齡期入頭水時青貯玉米抽雄后植株干鮮質量顯著高于其他各處理，可能是因為50%葉齡期入頭水植株群體布局合理，可充分利用光照，有利于光合產物的積累，進而植株干鮮質量顯著高于其他3個處理；而在60%葉齡期入頭水時單株干鮮質量最低，可能是由于灌水較晚，植株長勢較弱，且可能會導致植株早衰，植株生物量較低，表明50%葉齡期入頭水有利于植株干鮮質量的增加。

2.6 不同入水期青貯玉米產量形成變化

在新飼玉19號青貯玉米收獲時，測定不同入頭水時期處理下的玉米產量形成變化。由表2可知，其中60%葉齡期入頭水時植株數最多，其次為50%葉齡期，不同入水期間玉米植株數基本沒有差異。而45%葉齡期入頭水的青貯玉米的倒伏率與倒折率顯著高于其他3個處理，在65%葉齡期入頭水時青貯玉米的倒伏率與倒折率明顯最低。玉米產量最高的是50%葉齡期，其次為65%葉齡期處理，60%葉齡期和45%葉齡期處理下的產量無明顯差異，50%處理下的產量分別比45%、65%和60%葉齡期高14.01%、11.99%和14.45%。各入水時期處理下玉米單株質量之間存在差異。50%葉齡期入頭水時玉米單株質量最高，其次為65%葉齡期入頭水處理，而45%葉齡期與60%葉齡期處理間無明顯差異。研究表明，在50%葉齡期入頭水時植株總質量、單株質量及植株數均表現良好且產量最高，而45%葉齡期入頭水時由于灌水較早，植株莖稈較細，其倒伏率較高，無法突出作物產量的群體優勢，雖然在65%葉齡期入頭水時青貯玉米倒伏率最低，但灌水較晚，植株長勢較差，個體優勢較差，因此50%葉齡期入頭水是青貯玉米高產栽培管理措施下的一個良好選擇。

表2 不同入水期青貯玉米產量形成變化分析

3 討論

玉米的農藝性狀和產量性狀的變化取決于遺傳性、環境條件和栽培模式三者之間的相互作用[14-15]。有研究表明，青貯玉米頭水時間根據田間苗情適當安排，一般在播種后40 d開始灌溉頭水[16]。本研究表明，青貯玉米新飼玉19號在不同的葉齡期灌頭水時產量形成表現有所不同，其中在65%葉齡期灌頭水時植株倒伏率、倒折率表現良好，但由于灌水較晚，植株長勢較弱，生物產量較低，作物的生產是一個群體產量積累的過程[17]，在45%葉齡期灌頭水時由于灌水較早，植株莖稈較細，倒伏率過高，單位面積植株數較少，同樣也不利于產量的形成，在50%葉齡期入頭水時植株數、倒伏率、單株質量等產量形成因素均表現良好，最終其產量明顯高于其他各處理。

灌頭水時期不同，不僅影響青貯玉米的產量形成，同時對青貯玉米的農藝性狀及植株個體特性產生一定的影響[18]。本研究表明，新飼玉19號青貯玉米在45%和50%葉齡期入頭水時其植株株高、穗位高、莖粗及單株黃葉數等農藝性狀表現良好，而隨著入頭水時期的延后，玉米植株株高及穗位高有明顯的降低。劉戰東等的研究表明，不同灌水處理下玉米的株高等形態指標隨著灌水量的減少呈下降趨勢[19]，本試驗研究結果與之一致。在60%葉齡期灌頭水時，單株葉面積最大，其他各葉齡期灌頭水時，單株葉面積差異不明顯，而在50%葉齡期灌頭水時，青貯玉米抽雄后單株干鮮質量明顯較高，其次為45%葉齡期，隨著灌頭水時期的延后，單株干鮮質量均有不同程度的降低，有研究表明，在高灌水條件下玉米干物質積累速率明顯高于低灌水處理[20]，本試驗研究結果與之一致。45%葉齡期灌頭水時由于灌水較早，植株長勢較快，導致莖稈較細，植株抗倒伏能力較差，青貯玉米群體產量構成較小；而65%與60%葉齡期灌水時可能因為灌水較晚，植株長勢較慢，甚至造成植株早衰，生物量較低，同樣不利于產量構成；在50%葉齡期灌頭水時植株可充分地利用光照資源，莖稈粗壯，群體結構合理，產量最高。

4 結論

本研究選取4個不同時期灌頭水，比較分析了不同入水期對植株農藝性狀、單株干鮮質量、單株葉面積、寬窄行冠幅及產量形成的影響，最終得出50%葉齡期灌頭水時青貯玉米農藝性狀及植株個體性狀均表現良好，且植株生物量較高，因此田間栽培措施中應當選擇在50%葉齡期灌頭水，其中關于不同葉齡期灌頭水對玉米植株生理及品質方面的影響有待于進一步的研究。

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