氮肥施用量和種植密度對春玉米干物質積累及 抗倒伏特性的影響

宋 磊

（哈爾濱市平房區農業農村局，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 材料與方法

1.1 試驗區基本情況

試驗地位于哈爾濱市香坊區向陽鄉的向陽示范基地，基地規劃面積226 hm，土層深厚、土質肥沃，以黑鈣土為主。試驗地所在地區屬于典型的溫帶大陸性季風氣候，全年平均降水量570 mm，年日照時間 2 500 ～2 700 h。春玉米生長周期內溫度與降水情況如表1 所示。

表1 2020 年春玉米生長周期試驗區溫度及降水情況

1.2 試驗內容

此次試驗所選品種為綏玉29，由黑龍江省農業科學院提供。試驗采取隨機區組設計，共有2 個因素。因素一為氮肥施用量（N），設有3 個水平，依次是 100 kg/hm（N1）、200 kg/hm（N2）、300 kg/hm（N3）；因素二為種植密度（D），同樣設有3 個水平，依次是6.0萬株/hm（D1）、7.5萬株/hm（D2）、9.0萬株/hm（D3）。在玉米種植管理方面，按照70 cm 等行距起壟種植，每個試驗小區內共有10 行，每條壟長10 m。試驗玉米于2020 年4 月24 日播種，于同年9 月30 日收獲。

1.3 測試指標

1.3.1 葉綠素含量。葉片能通過光合作用將CO、HO 轉化成有機物，而葉綠素是進行光合作用的催化劑。因此，通過測定葉綠素含量（SPAD 值），可以間接了解春玉米物質積累能力。此次試驗中使用CCM-200葉綠素測定儀測量春玉米葉片的SPAD值。分別在玉米植株的抽雄吐絲期、灌漿期、乳熟期，選擇葉齡指數一致的3 株植株，做好標記，于葉片中部進行測定。連續測定3 次，求平均值，作為最終的SPAD 測定值。

1.3.2 干物質累積量。分別在7月1日（拔節期）、7 月20 日（抽雄吐絲期）、8 月5 日（灌漿初期）、8月25 日（乳熟期），從每個試驗小區選擇3 株玉米植株。取樣后將莖、葉、穗分離，并分別放置在烘干機中，設定烘干溫度110 ℃、烘烤時間30 min，完成殺青。之后將烘干溫度調至80 ℃，至完全烘干后取出稱質量，即可得到干質量。

1.3.3 莖稈形態。莖稈形態與玉米植株的抗倒伏特性有密切關系。此次試驗主要測定了玉米莖稈的穿刺強度。測量穿刺強度時，分別在7 月20 日（抽雄吐絲期）、8 月10 日（灌漿期）和8 月25 日（乳熟期），使用植物莖稈強度測定儀（浙江托普云農科技公司，型號YYD-1）進行測定。測定方法為選用橫斷面積為0.1 mm的探針，分別在莖稈的第4 和第6 節中間位置，使探針勻速、緩慢地穿破莖稈韌皮部，待數值穩定后記錄數據。每節測定3 組數據，求平均值作為最終測定值。

2 結果與分析

2.1 氮肥施用量和種植密度對春玉米SPAD 值的影響

氮肥可促進作物莖、葉生長，合理施用氮肥能幫助植物葉片更好地進行光合作用。此次試驗中春玉米不同生長期施入氮肥對葉片SPAD 值的影響如圖1 所示。由圖1 可知，在玉米抽雄吐絲期、灌漿初期和乳熟期，雖然氮肥施用量和種植密度不同，但春玉米葉片的SPAD 值變化趨勢基本一致，即先上升后下降。其中，D2N2 處理下春玉米葉片的SPAD 值最高，并且在抽雄吐絲期達到了77.5；D1N1處理下春玉米葉片的SPAD 值最低，并且在乳熟期僅有46.1。以抽雄吐絲期為例，在種植密度相同（均為D1）的情況下，氮肥施入量為100 kg/hm（N1）時，春玉米葉片的SPAD 值為57.3；當氮肥施入量增加至 200 kg/hm（N2）時，春玉米葉片的SPAD 值為60.0；當氮肥施入量繼續增加至300 kg/hm（N3）時，春玉米葉片的SPAD 值為58.5。由此可見，種植密度不變，氮肥施入量為200 kg/hm時，可以使玉米葉片的SPAD值達到最高。在氮肥施入量相同（均為N2）的情況下，種植密度為6.0 萬株/hm（D1）時，玉米葉片的SPAD值為60.0；當種植密度為7.5 萬株/hm（D2）時，玉米葉片的SPAD 值為73.4；當種植密度為9.0 萬株/hm（D3）時，玉米葉片的SPAD 值為72.6。這說明在氮肥施入量不變的情況下，種植密度為7.5 萬株/hm時，可以使玉米葉片的SPAD 值達到最大，但與種植密度為9.0 萬株/hm時差異不明顯。

圖1 春玉米不同生育期施入氮肥對SPAD 值的影響

2.2 氮肥施用量和種植密度對春玉米干物質積累的影響

不同處理下春玉米各個生育期的干物質積累情況如表2 所示。由表2 可知，隨著時間的推移，玉米植株干物質積累量逐步增加，并且在乳熟期達到最大值。從處理方式來看，各個生育期D2N2 處理下玉米植株干物質積累量最大。在拔節期，D2N2 處理下玉米植株莖的干物質積累量為（75.9±1.8）g，葉的干物質積累量為（47.6±1.2）g，均高于其他處理方式；同樣的，在抽雄吐絲期、灌漿期、乳熟期，D2N2 處理下玉米植株莖、葉、穗的干物質積累量也高于其他處理方式。在種植密度相同（均為D2）的情況下，氮肥施入量為200 kg/hm（N2）時，玉米莖的干物質積累量為（149.7±1.7）g； 而處理N1 和N3 玉米莖的干物質積累量分別為（130.1±1.5）g、（137.7±0.9）g，差值分別為19.6 g和12.0 g。對比可以發現，與氮肥施入量相比，種植密度對春玉米干物質積累的影響更為明顯。

表2 不同處理下春玉米各個生育期內干物質積累 g

2.3 氮肥施用量和種植密度對春玉米莖稈穿刺強度的影響

穿刺強度是決定玉米抗倒伏能力的重要指標。此次試驗中春玉米莖稈的穿刺強度測試結果如圖2 所示。由圖2 可知，隨著玉米的生長發育，莖稈穿刺強度先增強后變弱，在灌漿初期穿刺強度達到最大。從處理方式來看，D2N2 處理下玉米莖稈穿刺強度最高。在抽雄吐絲期，D2N2 處理下玉米莖稈的穿刺強度為52.3×10N/m，在灌漿初期達到了69.5×10N/m， 在乳熟期為66.2×10N/m。綜上可以發現，每公頃氮肥施用量為200 kg、種植密度為7.5 萬株時，春玉米各個生育期莖稈的穿刺強度最大。

圖2 不同處理下各生育期內玉米穿刺強度

3 結論

3.1 不同因素對春玉米干物質積累的影響

葉片SPAD 值和玉米地上部分植株干物質積累量都可反映植物的光合能力。而氮元素與植物的生長和光合作用的進行有直接關系，因此，施入適量的氮肥有助于提升春玉米葉片的光合速率，加快有機物的積累。需要注意的是，過量施入氮肥會導致葉片變大且薄，反而不利于干物質的積累。此次試驗中，氮肥施入量為200 kg/hm（N2）時，玉米干物質積累量高于 300 kg/hm，與上述觀點一致。同樣的，種植密度也會影響田間玉米植株葉片的光合面積。如果植株過于密集，也會導致干物質積累量降低。此次試驗中，每公頃種植7.5 萬株（D2）時，干物質積累量高于每公頃9.0 萬株，與上述觀點一致。因此，科學施肥和合理密植有利于提高春玉米的干物質積累。

3.2 不同因素對春玉米抗倒伏特性的影響

穿刺強度是決定植物莖稈抗倒伏特性的關鍵指標。氮肥能促進植物的莖葉生長，施入適量的氮肥可提高玉米的抗倒伏能力。但是，過量施入氮肥會導致玉米莖稈變脆、易折斷。該研究結果表明，氮肥施入量為200 kg/hm（N2）時玉米莖稈的穿刺強度最高，而氮肥施入量為300 kg/hm時，玉米抗倒伏能力反而降低，與上述觀點一致。此外，種植密度也會對玉米抗倒伏特性產生一定影響，合理密植情況下植株可以吸收充足的水分、養分，長勢良好，穿刺強度較高。相反，如果種植密度過大，則會導致玉米莖稈徒長，莖稈纖弱，容易倒伏。此次試驗中，每公頃種植 7.5 萬株（D2）時玉米莖稈抗倒伏能力高于每公頃種植 9.0 萬株，與上述觀點一致。