密度與化學調控對洞庭湖區夏玉米產量形成的影響

何聞靜，沙 莎，曹亞娟，韓 霜，陳平平，易鎮邪

(湖南農業大學農學院/南方糧油作物協同創新中心，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、農村勞動力減少且趨于老齡化的背景下，玉米生產面臨的壓力越來越大。傳統玉米生產方式已經無法滿足現代化生產的要求，發展輕簡、高產、高效栽培技術成為大勢所趨[1，2]。而提高玉米單產水平、發展并推廣機械化收獲，是實現玉米高產高效的關鍵途徑[3，4]。

洞庭湖區是湖南省糧食主產區之一，也是重要的棉花產區。近年來因棉花種植效益下降，棉田實行改制，玉米種植面積得到擴大，夏玉米—油菜已成為當地重要的種植制度。但夏玉米生長期間常有惡劣天氣，易出現植株倒伏現象，導致產量下降。有研究認為，洞庭湖區玉米密度不宜超過6.7萬株/hm2[5]。大量研究表明，抑制類化學調控劑能降低玉米株高與穗位高，提高抗倒伏能力，對保證玉米高產穩產具有重要作用[6～9]。但是，有關抑制類化學調控劑對玉米產量的影響尚存在不同意見。有研究認為，玉米產量在化控處理下比對照(清水)顯著增加，在氣候災害嚴重的年份效果尤為顯著[10～14]。但也有研究認為，化學調控劑抑制玉米生長發育，降低群體葉面積指數，在低密度種植、倒伏較輕情況下產量下降[15，16]。

可見，抑制類化學調控劑對玉米產量的影響與品種、氣候、種植密度等諸多因素有關，須因地制宜開展研究。為完善洞庭湖區機收夏玉米高產栽培技術體系，本研究以夏玉米品種湘農玉27號為材料，研究不同密度下化學調控對洞庭湖區夏玉米產量形成的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米品種為湘農玉27號，由湖南農業大學選育，為適宜機械收獲的新品種。化學調控劑為胺鮮·乙烯利(尉氏縣農藥總廠，3%胺鮮+27%乙烯利)，使用推薦濃度(375 g/hm2，對水450 kg)。

1.2 試驗地與天氣條件

本試驗于2017～2018年在位于洞庭湖區的常德市桃源縣木塘垸鎮(111°47′E、28°9′N)進行。供試土壤基礎地力：有機質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，試驗地點全年降水量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年湘農玉27號各生育階段的降水與積溫情況見表1。2017年天氣異常，主要表現在4個方面：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)遭到了一場暴風雨襲擊。2018年天氣正常。

1.3 試驗設計

采用雙因素隨機區組設計。設置3個密度水平：60 000株/hm2(D1)、75 000株/hm2(D2)、90 000株/hm2(D3)；3種化學調控處理(噴施)：拔節初期(6葉展)1次化控(C1)、拔節初期(6葉展)+大喇叭口期(12葉展)2次化控(C2)、無化控(C3，清水對照)。試驗共9個處理，3次重復，27個小區，小區面積24 m2(長5 m，寬4.8 m，8行區，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)。基施復合肥(25-10-16)600 kg/hm2，追施尿素(46%)193.95 kg/hm2(總施氮量為240 kg/hm2，接近當地習慣施氮量)。

表1 2017～2018年湘農玉27號各生育階段的降水與積溫情況

注：氣象數據來源于常德市農林科學院。

1.4 測定項目與方法

氣象信息：包括試驗年份的降水量和積溫數據。

關鍵生育時期：記錄播種期、6葉展、12葉展、吐絲期和成熟期。

葉面積指數：于6葉展、12葉展、吐絲期、吐絲后20 d，每個小區測定連續的10株玉米所有綠葉的長、寬，以長寬系數法計算葉面積和葉面積指數。

干物質積累：于吐絲期和成熟期，每小區取代表性植株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。

產量構成：成熟期調查小區中間兩行植株，記錄總株數、空稈株數、雙穗株數、倒伏與倒折株數、實收穗數和鮮重等；根據平均鮮穗重取10穗考察穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數、千粒重等，計算理論產量；測定籽粒總質量和含水量，根據籽粒標準含水率(14%)折算實際產量。

1.5 數據處理

利用Excel 2003進行數據統計，利用SPSS17.0、DPS7.05進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 化學調控對湘農玉27號生育進程的影響

由表2可見，化學調控與密度對湘農玉27號的生育進程沒有影響。2017年，5月29日播種(油菜收獲后連續幾日下雨導致播期較遲)，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年湘農玉27號生育時期

2.2 化學調控與密度對湘農玉27號葉面積指數的影響

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

表3 不同處理的湘農玉27號葉面積指數變化

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平顯著差異。下同。

2.3 化學調控對湘農玉27號群體干物質積累量的影響

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

由此可見，玉米群體長勢較差情況下，群體干物質積累量隨化控次數增加而下降；玉米群體長勢較好條件下，中低密度下干物質積累量表現為：對照>1次化控>2次化控，高密度下表現為：1次化控>對照>2次化控。因此，不同群體應采取不同的化學調控措施，在夏玉米群體較大且長勢較好情況下，拔節初期施用1次化學調控劑有利于提高群體干物質積累量。

表4 不同處理的湘農玉27號群體干物質積累量變化

2.4 化學調控對湘農玉27號產量構成的影響

分析表明，密度對夏玉米產量影響極顯著，兩年表現一致；2018年化學調控對產量影響極顯著，密度與化學調控對夏玉米產量存在顯著交互效應。

由于2017年播種時間較晚且出現惡劣天氣，湘農玉27號整體長勢較差，產量低于正常水平。由表5可見，2017年玉米產量隨密度增大而顯著增大，化學調控對產量具有抑制作用，D3C3處理(90 000株/hm2+噴施清水對照)產量最高(7171.5 kg/hm2)。密度與化學調控對穗長、禿尖、穗粗、穗行數、百粒重的影響大多不顯著，穗長表現為C3>C1>C2，禿尖表現為D3>D2>D1，穗粗表現為C1>C3>C2；在D3處理下，行粒數表現為C3>C1>C2，穗粒數表現為C3>C1>C2，百粒重因化學調控而降低。可見，在夏玉米長勢較差情況下，化學調控會降低行粒數、穗粒數及粒重，導致玉米產量降低，且隨化控次數增加降低幅度增大。

表5 2017年湘農玉27號產量及產量構成因素比較

表6 2018年湘農玉27號產量及產量構成因素比較

2018年，在D1、D2密度處理下，夏玉米產量表現為C3>C1>C2，可見中、低密度下化學調控處理會導致玉米減產；D3密度下，C1處理產量最高，C3其次，C2產量最低，C1較C2和C3分別增產9.9%和3.8%。可見高密度下1次化學調控能促進玉米增產，2次化學調控則存在抑制作用。密度與化學調控對穗長、禿尖、穗粗影響多不顯著，但在D3處理下，化學調控對穗行數、行粒數、穗粒數均有抑制作用；密度對百粒重無顯著影響，但在D3處理下，C2較C3百粒重提高8.7%，差異顯著。

綜上所述，夏玉米產量隨密度增大顯著提高，針對不同的群體條件采取適宜的化學調控措施才可實現夏玉米高產。在夏玉米群體長勢較弱情況下噴施化學調控劑會導致減產，在夏玉米長勢較好、群體較大情況下，在拔節初期噴施一次化學調控劑可使夏玉米略有增產。

3 討論

密度是影響玉米產量的關鍵因素[17～19]。玉米產量隨密度增大而增加，但密度增大到一定程度，倒折倒伏率會隨之增加，進而導致玉米減產，利用植物生長調節劑則可以提高玉米產量與抗倒伏性能[20，21]，然而植物生長調節劑的施用會抑制玉米生長發育，降低玉米群體葉面積指數[15，16]。所以，合理使用化學調控劑以平衡玉米抗倒伏與生長的關系，是達到玉米高產高效的必要栽培措施。

本研究發現，化學調控與密度處理對湘農玉27號的生育進程沒有影響，與前人研究一致[22，23]。從兩年結果來看，湘農玉27號葉面積指數(LAI)年際間變化較大，與2017年降水過多，植株長勢普遍較差有關；LAI隨密度增大而顯著增大，隨化控次數的增加而降低，化學調控劑對湘農玉27號葉面積指數具有抑制作用，這一結果與諸多研究結果一致[15，16，24～26]。

干物質積累量與產量高低密切相關。相關研究表明，化學調控劑可以抑制細胞伸長，促進細胞橫向生長，影響玉米植株物質積累和分配，往往表現為株高降低、葉面積減小、籽粒和植株干物質積累量下降[27～29]。本研究發現，化學調控對群體干物質積累量的影響存在年際間差異，2017年化學調控處理抑制群體干物質積累，2018年在中、低密度條件下表現為抑制效應，但高密度條件下表現為促進作用，且2017年群體干物質積累量普遍低于2018年。究其原因，主要是2017年播期較晚，并出現了嚴重的災害天氣(前期雨水較多，揚花期高溫與暴風雨)，導致夏玉米群體植株長勢較弱，而化學調控進一步抑制了干物質積累，導致群體干物質積累量降低。因此在夏玉米栽培管理中，應考慮天氣狀況及夏玉米群體長勢來決定是否采用化學調控措施。

兩年試驗結果表明，密度與化學調控對湘農玉27號的穗長、禿尖、穗粗影響均不顯著，但2018年化學調控處理提高了百粒重，且隨化學調控次數增加而增加。本研究發現，密度對穗行數、行粒數、穗粒數影響不顯著，化學調控在中低密度條件下對穗行數、行粒數、穗粒數的抑制不顯著，而在高密度條件下表現顯著抑制作用；密度對產量影響顯著，有密度越大產量越高的趨勢。2017年化學調控使玉米產量降低，且2次化控處理產量低于1次化控處理，2018年高密度條件下產量表現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量(11 340.0 kg/hm2)。可見，氣候條件惡劣、降水過多、植株長勢弱的情況下，化學調控會使夏玉米顯著減產；化學調控在夏玉米群體較大且長勢較好情況下可以提高玉米產量，這一結果與前人[30～32]研究結果一致。但是，應該指出的是，本試驗中高密度下1次化控處理較對照增產并不顯著(增產3.9%)，這可能與本試驗的“高密度”仍不夠高有關，在更高密度下化控處理是否能夠顯著增產，值得研究。

4 結論

本研究在3個密度水平(60 000、75 000、90 000株/hm2)、3個化學調控處理(拔節初期1次化學調控、拔節初期+大喇叭口期2次化學調控、清水對照)下，研究了密度與化學調控對湘農玉27號產量形成的影響，發現化學調控對洞庭湖區夏玉米的影響與群體長勢有關。在天氣不利、群體長勢較弱情況下化學調控劑會導致減產，在天氣正常、群體長勢較好情況下化學調控劑可以獲得產量提高的效果。本試驗中，夏玉米品種湘農玉27號采取高密度(90 000株/hm2)與拔節初期1次化學調控措施可以獲得較高的產量。