不同管理模式下適時晚收對玉米產量和子粒養分含量的影響

田曉紅，陳桂敏，馬文鳳，蔣偉，孔忠良，姜曉芹，梁軍*

（1.樂陵市農業農村局，山東 樂陵 253600；2 中國農業大學資源與環境學院，北京 100083；3.青島農業大學資源與環境學院，山東 青島 266109）

玉米為我國三大糧食作物之一，其產量大幅提高可在一定程度上滿足日益增長的人口對糧食、飼料、纖維和生物燃料不斷增長的需求[1，2]。黃淮海平原玉米種植面積和產量均占全國總量的1/3 左右[3]，為保障國家糧食安全發揮了重要作用。然而，近年來受全球氣候變暖的影響，該地區溫度不斷升高，日照時數減少，導致傳統的冬小麥—夏玉米一年兩熟種植模式出現了周年資源配置不合理的問題，限制了玉米產量的進一步提高[4，5]。因此，探索、優化麥玉兩熟周年光溫資源配置，對于提升黃淮海區作物產量和資源利用效率具有重要意義。

溫度和光照等氣候因素直接影響玉米的生長發育以及產量形成[6，7]。許多研究表明，玉米與光溫資源匹配度偏低，花后高溫和寡照是制約黃淮海夏玉米進一步高產的關鍵氣候因素，通過適當推遲玉米收獲期和小麥播種期（冬小麥—夏玉米“雙晚”技術模式）能夠最大程度地利用有限的光溫資源，實現周年高產和光溫資源的高效利用[8～10]。Xu 等[11]對“雙晚”技術的驗證試驗結果表明，在不增加任何成本的前提下，夏玉米收獲期和冬小麥播期分別推遲5 d 能夠顯著提升周年產量和水分利用效率。Liu 等[10]研究表明，隨著收獲期的推遲，夏玉米千粒重逐漸增加，推遲收獲10 d的玉米千粒重和子粒氮含量分別提高16.8%～19.6%和9.3%～10.8%。此外，玉米的生長和成熟還受品種、氮肥用量和種植密度等多個因素的影響[12～14]，如，氮肥施用過量或偏晚易造成玉米貪青晚熟[15]。因此推測，在不同的管理模式下，玉米對晚收的響應可能不同。而目前，我國小農戶種植的玉米田間管理水平普遍存在較大變異[16]，因此，明確不同管理模式下玉米適時晚收較正常收獲的產量差異，對于合理統籌玉米收獲時間、保障玉米增產具有重要意義。但截至目前，有關該方面的研究報道較少。基于此，在魯西地區3 種玉米管理模式下進行田間試驗，分析適時晚收較正常收獲的玉米產量以及子粒養分含量差異，旨為該區域實施玉米適時晚收技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在山東省樂陵市丁塢鎮（北緯37°68′，東經117°07′）進行。該區屬暖溫帶半濕潤季風季候，年平均氣溫12.4 ℃，年平均降水量527 mm；土壤為潮土，質地黏壤，0～20 cm 耕層土壤pH 值7.32，基礎土壤養分含量為全氮1.15 g/kg、有機質16.55 g/kg、速效鉀146.52 mg/kg、有效磷21.12 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗玉米品種為登海605。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 玉米前茬作物為小麥，秸稈全部還田。2020 年6 月15 日播種玉米，栽培管理模式設農民習慣（T1）、高產高效（T2）和不施化肥（CK）3 種（表1），收獲期均設10 月10 日（農戶大面積收獲，早收）和10 月18 日（玉米完全成熟，晚收）2 個處理。小區面積90 m2，隨機區組設計，3 次重復。

表1 不同栽培管理模式的玉米種植密度以及施肥量和施肥方式Table 1 Planting density, fertilization amount and method of maize under different cultivation and management modes

圖1 不同收獲期玉米的乳線情況Fig.1 Milk line of maize in different harvest period

1.3.2 測定項目與方法

1.3.2.1 子粒產量和百粒重。玉米收獲（早收、晚收）時，每小區均摘取長勢均勻、有代表性的果穗10 穗，測定穗粒數，脫粒烘干后測定百粒重，計算子粒產量。子粒含水量以國家商品糧貯藏標準含水量13%計。

1.3.2.2 子粒養分含量。將2 個采收時期的子粒樣品烘干后用粉樣機磨碎，過1 mm 網篩，利用H2SO4-H2O2法消煮，采用半微量凱氏定氮法測定氮含量，采用釩鉬黃比色法測定磷含量，采用火焰光度計法測定鉀含量。

1.3.3 數據統計分析 利用Microsoft Excel 2019 和IBM SPSS 19.0 軟件進行數據整理和分析，利用Origin 2019b 軟件做圖，采用Duncan 法進行處理間數據的多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同管理模式下適時晚收對玉米百粒重和產量的影響

2.1.1 百粒重 2 個收獲期，不同管理模式的玉米百粒重順序均為T1＞T2＞CK，其中，早收處理下三者差異均達到了顯著水平，T1、T2管理模式的玉米百粒重分別較CK 管理模式提高12.1%和7.5%；晚收處理下，T1與T2管理模式的百粒重相當，均顯著＞CK 管理模式，二者的百粒重均較CK 管理模式提高9.5%（圖2）。表明無論是早收還是晚收，均以T1管理模式下玉米百粒重最高，其中早收時百粒重顯著高于其他處理，但晚收時百粒重與T2管理模式差異不大。

圖2 不同管理模式下適時晚收對玉米百粒重的影響Fig.2 Effect of timely late harvest on 100 grains weight of maize under different management modes

不同的管理模式下，晚收處理的玉米百粒重均顯著＞其早收處理，CK、T1、T2管理模式的指標值增幅分別為7.3%、5.1%和9.3%。表明適時晚收可明顯提高玉米百粒重，其中T2管理模式下增幅最大。

2.1.2 產量 2 個收獲期，不同管理模式的玉米產量順序均為T2＞T1＞CK，且三者差異均達到了顯著水平，其中，早收處理下，T2管理模式的產量分別較CK 和T1管理模式提高30.0%和13.4%；晚收處理下，T2管理模式的產量分別較CK 和T1管理模式提高33.7%和14.5%（表2）。表明無論是早收還是晚收，均以T2管理模式下玉米產量最高，且明顯高于其他管理模式。

表2 不同管理模式下適時晚收對玉米產量的影響Table 2 Effect of timely late harvest on maize yield under different management modes

不同的管理模式下，晚收處理的玉米產量均顯著＞其早收處理，CK、T1、T2管理模式的產量增幅分別為7.9%、9.9%、11.0%。表明適時晚收可明顯提高玉米產量，其中T2管理模式下增幅最大。

綜上分析可以看出，不同的管理模式下，適時晚收均可顯著提高玉米百粒重和產量，其中T2管理模式下產量最高，效果最好。

2.2 不同管理模式下適時晚收對玉米子粒養分累積的影響

2.2.1 氮素累積量 2 個收獲期，不同管理模式的玉米子粒氮素累積量順序均為T2＞T1＞CK，且三者差異均達到了顯著水平，其中，早收處理下，T1、T2管理模式的指標值分別為97.6 和110.1 kg/hm2，較CK 管理模式增幅分別為16.2%和31.2%；晚收處理下，T1、T2管理模式的指標值分別為118.6 和135.1 kg/hm2，較CK 管理模式增幅分別為20.5%和37.2% （圖3）。表明無論是早收還是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒氮素累積量最高，且明顯高于其他處理。

圖3 不同管理模式下適時晚收對玉米子粒氮素累積量的影響Fig.3 Effect of timely late harvest under different management modes on nitrogen accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收處理的子粒氮素累積量均顯著＞其早收處理，CK、T1、T2管理模式的指標值增幅分別為17.3%、21.6%和22.7%。表明適時晚收可明顯提高玉米子粒的氮素累積量，其中T2管理模式下增幅最大。

綜上分析可以看出，不同的管理模式下，適時晚收均可顯著提高玉米子粒的氮素累積量，其中T2管理模式下子粒氮素累積量明顯較高，效果最好。

2.2.2 磷素累積量 2 個收獲期，不同管理模式的玉米子粒磷素累積量順序均為T2＞T1＞CK，其中，早收處理下，T1、T2管理模式的指標值分別為18.1 和19.4 kg/hm2，二者差異不顯著，但均顯著＞CK 管理模式，增幅分別為24.2%和33.4%；晚收處理下，T1、T2管理模式的指標值分別為23.2 和25.6 kg/hm2，二者差異不顯著，但均顯著＞CK 管理模式，增幅分別為26.6%和39.5% （圖4）。表明無論是早收還是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒磷素累積量最高，但與T1管理模式差異不大。

圖4 不同管理模式下適時晚收對玉米子粒磷素累積量的影響Fig.4 Effect of timely late harvest under different management modes on phosphorus accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收處理的子粒磷素累積量均顯著＞早收處理，CK、T1、T2管理模式的指標值增幅分別為26.0%、28.4%和31.6%。表明適時晚收可明顯提高玉米子粒的磷素累積量，其中T2管理模式下增幅最大。

綜上分析可以看出，不同的管理模式下，適時晚收均可顯著提高玉米子粒的磷素累積量，其中T2管理模式下子粒磷素累積量最高，效果最好。

2.2.3 鉀素累積量 2 個收獲期，不同管理模式的玉米子粒鉀素累積量順序均為T2＞T1＞CK，且三者差異均達到了顯著水平，其中，早收處理下，T1、T2管理模式的指標值分別為26.6 和28.5kg/hm2，較CK 管理模式（23.2kg/hm2）增幅分別為14.6%和22.8%；晚收處理下，T1、T2管理模式的指標值分別為32.4 和38.6 kg/hm2，較CK 管理模式（27.3 kg/hm2） 增幅分別為18.6%和41.3%（圖5）。表明無論是早收還是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒鉀素累積量最高，且明顯高于其他處理。

圖5 不同管理模式下適時晚收對玉米子粒鉀素累積量的影響Fig.5 Effect of timely late harvest under different management modes on potassium accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收處理的子粒鉀素累積量均顯著＞其早收處理，CK、T1、T2管理模式的指標值增幅分別為17.7%、21.8%和35.4%。表明適時晚收可明顯提高玉米子粒的鉀素累積量，其中T2管理模式下增幅最大。

綜上分析可以看出，不同的管理模式下，適時晚收均可顯著提高玉米子粒的鉀素累積量，其中T2管理模式下子粒鉀素累積量最高，效果最好。

3 結論與討論

3.1 討論

玉米適時晚收技術可以在不增加生產成本和勞動力投入的前提下提高子粒產量，進而提高經濟收益，是一項提高玉米產量和經濟效益的有效措施[17]。本研究結果顯示，夏玉米晚收可以增加百粒重5.1%～9.3%，提高產量7.9%～11.0%，增加子粒氮、磷、鉀素累積量17.3%～35.4%，且對這些指標的提升效果均達到了顯著水平，這與前人的研究結果[18]相吻合。本研究條件下，通過延時收獲有效提高了玉米對光溫資源的利用效率，使玉米子粒充分灌漿，增加子粒養分積累量，促進子粒蛋白質和淀粉合成以提高百粒重[19～21]，進而增加子粒產量。

在農民習慣管理模式下，過量施氮雖然顯著提高了早收條件下玉米的百粒重，但是在高產高效管理模式中玉米種植密度增加了14.3%。玉米適當增加密度可能會降低千粒重和穗粒數[22]，但是可以提高單位面積穗數，而單位面積穗數增加導致的增產效應大于百粒重和穗粒數降低導致的減產效應，因此適當密植可以顯著提高玉米產量[18]。此外，高產高效管理模式中采用了氮肥后移技術，而氮肥后移可以減少氮素的淋洗和揮發[23]，為玉米全生育期提供了充足養分，促進了玉米對氮素的充分吸收，提高了玉米的氮肥利用率，增加子粒氮素的積累量，子粒養分積累量的增加是產量提高的重要原因[24，25]。因此，高產高效管理模式下玉米產量以及子粒的氮磷鉀養分積累量均高于不施化肥和農民習慣管理模式。

3.2 結論

本研究條件下，夏玉米適時晚收可以增加百粒重5.1%～9.3%，提高產量7.9%～11.0%，增加子粒氮磷鉀素積累量17.3%～35.4%，且提升效果均達到了顯著水平，其中高產高效管理模式下效果最好。高產高效管理模式下優化養分管理以及提高種植密度，可以進一步提高產量以及子粒的氮磷鉀養分積累量。