割苗對夏玉米生長發育、產量及抗倒伏性能的影響

李賓 于寧寧 王洪明 任佰朝 楊今勝 張吉旺

摘要：倒伏嚴重影響夏玉米的高產穩產，本研究旨在探討割苗對夏玉米生長發育、產量和抗倒伏性能的影響。本試驗2016年分別選用鄭單958和DH618于三葉期（V3）割苗、登海618于拔節期（V6）割苗，2017年選用浚單20和登海605分別在V3和5葉期（V5）割苗。結果表明：與對照相比，割苗處理夏玉米的生育進程推遲2～8天;穗粒數和千粒重顯著降低;V3割苗比對照產量降低0.7%～6.8%，V5割苗比對照產量降低18.9%～32.4%，割苗越晚產量降低越嚴重。割苗后夏玉米抗倒伏性能顯著提高，并且V5割苗處理提升最顯著：與對照相比株高降低6.9%～10.6%，穗位高降低16.5%～19.6%;基部第三節間莖稈穿刺強度提高30.1%～34.2%，節間長降低56.2%～58.6%;莖稈小維管束數、皮層厚度和硬皮組織厚度顯著提高，并且V5割苗對其影響大于V3割苗。結論：割苗顯著改善夏玉米莖稈形態學特征和力學特征，進而提高夏玉米抗倒伏能力;但是由于割苗后夏玉米生育期內光合產物減少，導致夏玉米產量顯著降低，并且割苗越晚產量降低越嚴重，因此不宜在夏玉米生產中應用。

關鍵詞：夏玉米;割苗;抗倒伏;產量;農藝性狀

中圖分類號：S513.01 ?文獻標識號：A ?文章編號：1001-4942（2019）06-0055-07

Abstract Lodging seriously affected the high and stable yield of summer maize. The experiment was conducted to investigate the effects of cutting seedlings on summer maize growth and development， yield and lodging resistance. In 2016， ZD958 and DH618 were used as materials to cut seedlings at the 3-leaf stage （V3） and 6-leaf stage （V6） respectively; and in 2017， XD20 and DH605 were used as materials to cut seedlings at V3 and 5-leaf stage （V5） respectively. Compared with the control， the growth process of summer maize was postponed for 2～8 days and the grain number per spike and the 1 000-grain weight were significantly lower under cutting seedling treatments. The yield of V3 treatment reduced by 0.7%～6.8%， and that of V5 treatment reduced by 18.9%～32.4% compared with the control. The later the seedling was cut， the more serious the yield reduced. After cutting seedlings， the lodging resistance of summer maize was significantly improved， and the V5 treatment had the most significant effect. Compared with the control， the plant height decreased by 6.9%～10.6%; the ear height decreased by 16.5%～19.6%; the stalk rind penetration strength increased by 30.1%～34.2%; the length of the third basal internode decreased by 56.2%～58.6%; the number of small vascular bundles， cortex thickness and rind thickness of the stem increased significantly， and the influence of V5 treatment on them was greater than that of V3 treatment. In conclusion， cutting seedlings could significantly improve the lodging resistance of maize plants by improving the morphological and mechanical characteristics of stem stalks. But cutting seedlings significantly reduced the yield of summer maize due to the reduction of photosynthetic production after cutting seedlings， and the later the seedlings were cut， the more serious the yield reduction was. So the treatment of cutting seedlings was not suitable in summer maize production.

Keywords Summer maize; Cutting seedling; Lodging resistance; Yield; Agronomic traits

合理增加種植密度是提高玉米產量的重要措施之一[1]，但種植密度的提高也會導致玉米群體內部個體間競爭加劇、莖稈細弱，進而增加玉米倒伏風險 [2]。據調查我國華北地區每年玉米倒伏率約為10%～20%，因倒伏造成的產量損失可達20% [3];孫世賢等（1989）[4]研究表明，每增加百分之一的倒伏率，玉米產量大約降低108 kg/hm2。

黃淮區域是我國重要的夏玉米生產區，玉米抽雄、灌漿期正值該區域高溫、多風雨時節，一旦發生倒伏，會導致玉米產量嚴重降低。在當前高產栽培條件下，玉米前期冗余生長會限制作物高產潛力的發揮[5-8]。玉米苗期割苗可以降低玉米前期的冗余生長，提高產量。目前割苗在玉米、水稻和大麥等作物上已有初步研究。Hicks（1976）[9]研究了早期割苗對玉米生長發育和產量的影響，認為此方法可增產玉米 48%左右。張鳳路等（2016）[10]研究發現，割苗后春玉米與對照相比產量增加，植株莖稈變細、硬度增加，株高降低，抗倒伏能力顯著提高。

前人關于割苗對春玉米產量和抗倒伏性能的影響已有初步研究，但是關于割苗對夏玉米產量和抗倒伏能力影響的研究卻鮮見報道。本試驗選用4個玉米品種，設置不時期割苗處理，研究割苗對夏玉米生長發育、產量和抗倒伏性能的影響，以期探明黃淮海夏玉米生產中割苗是否增產及其生理機制。

1 材料與方法

1.1 試驗地

本試驗于 2016—2017年在山東農業大學試驗農場進行。試驗地為棕壤，播種前 0～20 cm土層有機質含量 12.26 g/kg、全氮0.80 g/kg、堿解氮116.51 mg/kg、速效磷44.12 mg/kg和速效鉀85.22 mg/kg。

1.2 試驗設計與方法

2016年供試玉米品種為鄭單958（ZD958）和登海618（DH618），6月14日播種，公頃密度為75 000株，分別于玉米三葉期割苗（V3G）和六葉期割苗（V6G）。2017年選用登海605（DH605）、浚單20（XD20）均在三葉期割苗（V3G）和五葉期割苗（V5G）。 6月9日播種，公頃密度為75 000株。

割苗處理為用剪刀在玉米第一片葉和第二片葉之間將玉米苗剪斷。肥料按 12 000 kg/hm2的產量水平施N 300 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 240 kg/hm2。氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5 17%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。氮肥拔節期施入40%、大喇叭口期施入 60%，磷肥和鉀肥于播種前一次性施入。按高產田水平進行其它田間管理。

1.3 調查與測定方法

1.3.1 植株性狀 成熟期各處理選取15株長勢一致的代表性植株，測量株高和穗位高，計算穗位系數;同時測量莖稈基部第三莖節節間長、莖粗，取平均值。穗位系數=穗位高/株高×100%。

1.3.2 干物質積累 在大喇叭口期（V12）、抽雄（VT）、乳熟期（R3）和成熟期（R6），從每小區取 3～5 株長勢均勻的植株105℃殺青1 h，再80℃烘至恒重，測量干物重。

1.3.3 葉面積指數 分別于V12、VT、R3和R6時期每處理選取15株長勢一致的代表性植株，測其葉片長和寬，計算葉面積指數。單株葉面積=葉長×葉寬×0.75。葉面積指數=（單株葉面積×小區株數）/小區面積。

1.3.4 莖稈穿刺強度 （rind penetrometer resistance，RPR，簡稱穿刺強度） 用浙江托普儀器有限公司生產的YYD-1型莖稈強度測定儀測定，即將一定橫斷面積（如0.01 cm2）的測頭，在莖稈節間中部垂直于莖稈方向勻速緩慢插入，讀取穿透莖稈表皮的最大值，重復3次取平均值。

1.3.5 莖稈顯微結構 各處理選取5個主莖，取莖稈地上第三節上中部約2.0 cm 長用卡諾固定，70%乙醇保存。采用徒手切片，番紅染色，使用 Olympus BX51 熒光顯微鏡攝像系統觀察莖稈內維管束結構，并照相[20]，計算各處理平均單株大、小維管束數目。同時測量皮層厚度、硬皮組織厚度。

1.3.6 測產與考種 每小區收取中間 3 行具有代表性的 30 個果穗自然風干，用于室內考種。 產量（kg/hm2）=公頃收獲穗數×穗粒數×千粒重（g）/1000×[1-含水量（%）]/（1-14%）。

1.4 數據分析

試驗數據采用 Microsoft Excel 2007 和 SPSS 10.0 軟件進行統計分析及做圖。

2 結果與分析

2.1 割苗對夏玉米生育進程的影響

由表1看出，割苗延遲了夏玉米生育進程。2016年，V3G處理的抽雄時間較對照（CK）推遲2天，V6G處理較CK推遲8天。2017年趨勢與2016年基本一致，V3G處理的抽雄時間較CK推遲2天，V6G處理較CK推遲8天。

2.2 割苗對夏玉米產量及其構成因素的影響

由表2看出，割苗后夏玉米產量顯著降低。2017年，與對照（CK）相比，XD20-V3G、XD20-V5G、DH605-V3G和DH605-V5G產量分別降低0.7%、18.9%、6.8%和32.4%。可見，割苗對兩品種產量的影響一致，并且割苗越晚，產量降低越嚴重。割苗對產量構成因素有顯著影響：割苗后千粒重顯著降低，XD20割苗越晚下降越嚴重;割苗后穗粒數也顯著降低，并且割苗時間越晚下降越多。2016年割苗對夏玉米產量及構成因素的影響趨勢與2017年較為一致。

2.3 割苗對夏玉米干物質積累的影響

由圖1看出，割苗顯著降低各生育時期夏玉米的干物質積累量。2017年，與CK相比， XD20-V3G處理在V12、VT、R3和R6期干物質積累量分別降低57.6%、41.9%、16.4%和7.9%，V5G分別降低76.6%、65.7%、26.7%和9.00%;DH605-V3G在V12、VT、R3、R6期干物質積累量分別降低23.2%、34.8%、18.7%和16.2%，V5G分別降低71.1%、67.8%、32.8%和20.2%。可見割苗越晚，夏玉米干物質積累量下降越嚴重，DH605較XD20的干物質積累量下降更嚴重。

2.4 割苗對夏玉米葉面積指數的影響

由圖2看出，割苗后夏玉米葉面積指數顯著下降。2016年VT時期，與CK相比ZD958-V3G和DH618-V6G葉面積指數分別降低12.9%、47.4%。2017年VT時期XD20-V3G和XD20-V5G葉面積指數分別降低27.5%和47.9%;DH605-V3G和DH605-V5G葉面積指數分別降低27.5%和53.2%。可見割苗降低了夏玉米葉面積指數，并且割苗時間越晚下降越嚴重。

2.5 割苗對夏玉米株高和穗位高的影響

由表3看出，割苗后4個品種的株高和穗位高均有不同程度降低。2017年，與CK相比，XD20-V3G和V5G處理的株高分別降低1.5%和6.9%;DH605-V3G和V5G處理的株高分別降低6.9%和10.6%。2017年，與CK相比，割苗后XD20-V3G和V5G處理的穗位高分別降低11.1%和19.6%;DH605-V3G和V5G處理的穗位高較CK分別降低15.4%和16.5%。2016年與2017年的株高和穗位高結果基本一致。

2.6 割苗對莖稈基部第三莖節形態及其穿刺強度的影響

由表4看出，割苗后顯著縮短了夏玉米基部第三節間長。2017年，與CK相比，XD20-V3G和V5G處理的基部第三節間長分別降低27.5%和58.6%，DH605-V3G和V5G處理的基部第三節間長分別降低26.3%和56.2%。

割苗后顯著提高夏玉米基部第三節莖稈穿刺強度。2017年，與CK相比，XD20-V3G和V5G處理的基部第三節莖稈穿刺強度分別提高10.9%和30.1%;DH605-V3G和V5G處理的基部第三節莖稈穿刺強度分別提高24.4%和34.2%。

割苗后夏玉米基部第三節莖粗略微上升。2017年，與CK相比，XD20-V3G和V5G處理的基部第三節莖粗分別提高1.64%和8.24%;DH605-V3G和V5G處理的基部第三節莖粗分別提高3.17%和12.39%。

2016年割苗后夏玉米基部第三節節間長縮短，莖稈穿刺強度上升。該趨勢與2017年基本一致。

2.7 割苗對夏玉米莖稈顯微結構的影響

由表5、圖3看出，割苗后夏玉米莖稈皮層厚度顯著上升。與CK相比，XD20-V3G和V5G處理皮層厚度分別上升7.90%和14.31%;硬皮組織厚度分別上升27.48%和38.93%;單株維管束總數分別上升8.91%和9.14%，小維管束數分別提高12.17%和13.44%，大維管束數無顯著性差異。與CK相比，DH605的V3G和V5G處理皮層厚度上升5.68%和11.81%;硬皮組織厚度分別上升1.41%和4.23%;單株維管束總數、小維管束數無顯著性差異，大維管束數顯著低于CK。

3 討論

3.1 割苗對夏玉米產量的影響

干物質積累是夏玉米籽粒產量形成的基礎[11]。割苗后延遲夏玉米生育進程，葉片受到損傷，葉片數減少，葉面積指數顯著低于對照處理，植株光合作用強度降低，同化物的積累減少，夏玉米干物質積累量顯著低于對照[12]。本研究表明，割苗后夏玉米抽雄期較對照推遲，葉面積指數顯著降低，干物質積累量顯著降低，并且五葉期割苗較三葉期割苗對夏玉米生長發育影響更大。

圖3 夏玉米莖稈顯微結構

據報道，割苗后春玉米死苗率降低，使得密度高于對照，同時由于割苗后植株的超補償效應增加了灌漿強度和灌漿時間，使千粒重顯著增加，最終使春玉米產量顯著提高[9-13]。但是曹彩云等[12]研究表明，夏玉米在三葉期割苗減產較對照不顯著，六葉期割苗較對照產量降低2.4%～25.0%。本研究表明割苗后夏玉米穗粒數和千粒重顯著降低，五葉期割苗較三葉期割苗兩者降低更多。春玉米和夏玉米割苗后產量出現差異的原因可能是夏玉米生育期內的氣候條件與春玉米不同所導致，但具體機理還需進一步探究。

3.2 割苗對夏玉米莖稈形態和功能的影響

夏玉米株高、穗位高、基部第三節間長、莖粗對植株抗倒性都有顯著性影響[14]。本研究表明，割苗后夏玉米株高和穗位高顯著降低，且隨著割苗時期的延后兩者降幅增大，說明割苗可降低夏玉米重心、增加夏玉米抗倒伏能力。基部第三節間的長和粗，與夏玉米的抗倒性顯著相關[15]。研究表明，割苗后夏玉米基部第三節間長顯著縮短，莖粗增加，并且隨著割苗時間的延后，縮短和加粗的幅度越大，這使夏玉米抗倒伏性能顯著提高。莖稈穿刺強度是衡量夏玉米抗倒性的一個良好指標，與夏玉米抗倒性呈顯著正相關[16，17]。研究表明，割苗后莖稈穿刺強度顯著升高，同時越晚割苗莖稈穿刺強度提升越大。

抗倒伏能力強的玉米品種莖稈內機械組織發達，硬皮組織厚，維管束數目和質量高[18]。莖稈硬皮組織厚度、維管束及其周圍機械組織面積大小與倒伏率呈極顯著負相關[19]。本研究表明，割苗顯著提高了莖稈皮層厚度和硬皮組織厚度，并且割苗時間越晚兩者提升越顯著，因此割苗后夏玉米莖稈強度上升可能與皮層厚度和硬皮組織厚度的提高有關。

綜上所述，割苗可以顯著提高黃淮海夏玉米的抗倒伏能力，但同時會導致夏玉米產量顯著降低，所以不宜在夏玉米生產中應用。

4 結論

割苗后夏玉米株高、穗位高降低，莖稈基部第三莖節變短，莖稈穿刺強度提高，硬皮組織厚度提高進而顯著增加了夏玉米的抗倒伏能力，降低夏玉米倒伏的風險。但是，割苗推遲夏玉米抽雄期，穗粒數和千粒重顯著下降，導致產量降低。因此，割苗在夏玉米生產中不宜應用。

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