不同耕作方式對遼東南玉米生長發(fā)育及產量的影響

薛兵東 劉永富 張麗麗 莫姣嬌 樊 葉 趙新宇 王德新

（1.丹東農業(yè)科學院 遼寧鳳城 118109；2.內蒙古利禾農業(yè)科技發(fā)展有限公司 內蒙古赤峰 024000）

玉米是我國第一大糧食作物， 東北是我國玉米的重要生產基地， 玉米產量占全國總產的32.28%[1]。遼東南地區(qū)熱量資源豐富，降雨量充足，但存在分布不均、季節(jié)性干旱的情況。 該地區(qū)農民種植習慣以稀植大穗型品種為主，種植密度低[2]，倒伏現(xiàn)象時有發(fā)生，玉米產量穩(wěn)定性差、機械化水平低[3-4]。 當?shù)赜衩咨a多采用傳統(tǒng)的旋耕壟作方式， 長期的壟作淺旋模式會造成土壤耕層變淺、犁底層變厚變硬、土壤養(yǎng)分不均衡等現(xiàn)象，不利于玉米產量提高[5-6]。 合理的耕作方式可以改善土壤水分、溫度環(huán)境及養(yǎng)分條件[7-9]。有研究表明少耕和免耕能夠提高水分利用效率[10-13]，降低玉米田間倒伏率，從而提高玉米產量[14-15]。 因此，針對遼東南地區(qū)季節(jié)性干旱問題， 探討通過調整耕作方式，減少玉米耕作流程，實現(xiàn)蓄水保墑、降低倒伏率、節(jié)本增效的目的，對促進該地區(qū)農業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021 年在瓦房店市元臺鎮(zhèn)雙峰農機服務合作社（北緯39°35′12.07″、東經122°04′48.48″）進行，該區(qū)域地處遼東半島，屬暖溫帶濕潤季風氣候，無霜期165～180 d，年平均氣溫9.4℃，年平均降雨量570 mm，年平均日照2 128 h，有效積溫3 600℃。 前茬作物為玉米。土壤類型為棕壤，地力中等。0~20 cm耕層土層有機質19.2 g/kg、 全氮1.01 g/kg、 有效磷44.8 mg/kg、速效鉀102.1 mg/kg，pH 6.1。

1.2 試驗設計

試驗設常規(guī)壟作寬窄行種植和平作寬窄行種植2 種模式。常規(guī)壟作處理田在春季旋耕，播前起壟；平作處理在春季進行滅茬， 平作播種。 玉米選用抗倒伏、 耐密植、 抗莖腐和穗腐的品種丹玉472， 由丹東農業(yè)科學院選育。 種植密度為5 000 株/畝，2 個處理均寬窄行種植，寬行70 cm、窄行50 cm。 小區(qū)行長150 m，每區(qū)10 行，3 次重復。肥料為玉米專用復合肥（N∶P2O5∶K2O 為26∶12∶10），每畝施用量為50 kg，折合N、P2O5、K2O 分別為13 kg/畝、6 kg/畝、5 kg/畝。 4 月28 日機械播種，5 月3 日噴施苗前除草劑，6 月25 日噴施康寬（20%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑） 防治玉米螟，9 月29 日人工收獲測產，整個生育期內無灌溉。

1.3 試驗方法

1.3.1 株高、 穗位高測量 每個小區(qū)選取有代表性的連續(xù)植株10 株，分別測量株高、穗位高。

1.3.2 葉面積測定 拔節(jié)期取有代表性的連續(xù)植株3 株，用刻度尺測量葉片的長寬，用長寬系數(shù)法計算玉米植株葉面積 （LA）， 并計算葉面積指數(shù)（LAI）。LA=L×W×r，LAI=LA×D/S， 其中L為葉片長度，W為葉片寬度，r為系數(shù)（展開葉r為0.75、未展開葉r為0.5），D為單位面積株數(shù)，S為單位面積（hm2）[16]。

1.3.3 葉綠素SPAD 值測定 在灌漿期每個小區(qū)取有代表性的連續(xù)植株10 株，用葉綠素儀測量穗位葉的SPAD 值。

1.3.4 莖稈推倒力測定 吐絲后用YYD-1 型莖稈強度測定儀在玉米穗位下方節(jié)間中部，沿著垂直于玉米莖稈的方向向前推倒，記錄推力的瞬時最大值[17]。

1.3.5 產量指標測定 在玉米成熟期進行測產，選取相鄰的寬行和窄行各1 壟， 收獲面積為12 m2，為一次重復，每個小區(qū)3 次重復，晾曬后進行考種和測產，分別測定穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、籽粒含水量等指標， 最終將籽粒含水量折合成14%后計算產量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用Excel 2007 和SPSS 18.0 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析。

2 結果與分析

2.1 不同耕作方式對玉米拔節(jié)期葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)是評價植株營養(yǎng)生長的重要指標，葉面積指數(shù)大， 說明植株生長旺盛， 能夠更好地為光合生產與物質積累提供基礎。 在對拔節(jié)期2 種耕作方式下玉米葉面積指數(shù)平均值進行比較 （圖1）可知，平作較壟作葉面積指數(shù)LAI 高11.8%。 說明平作更有利于玉米前期葉片快速展開， 從而促進玉米營養(yǎng)生長。

圖1 不同耕作方式下的玉米拔節(jié)期葉面積

2.2 不同耕作方式對玉米株高、穗位高的影響

由圖2 可知，平作處理玉米植株株高、穗位高較壟作分別高10.9%、15.4%，達顯著水平。 說明在本試驗年份春季干旱條件下， 平作處理具有保墑抗旱作用，有利于促進植株生長。

2.3 不同耕作方式對玉米生育后期葉綠素SPAD值的影響

由圖3 可知，2 種耕作方式灌漿中期玉米穗位葉葉綠素SPAD 值分別為49.6、54.1， 方差分析顯示平作和壟作玉米穗位葉SPAD 值差異不顯著。說明不同耕作方式對玉米生育后期葉片持綠性影響較小。

圖3 不同耕作方式下的玉米生育后期穗位葉SPAD 值

2.4 不同耕作方式對玉米生育后期植株推倒力的影響

通過對2 種耕作方式下玉米灌漿期植株推倒力平均值進行分析（圖4），結果顯示平作較壟作植株推倒力提高了31.8%，達顯著水平，說明平作能夠有效地提高生育后期玉米的抗倒能力，降低植株倒伏率，從而為玉米的機械化收獲提供有力保障。

圖4 不同耕作方式下的玉米植株推倒力

2.5 不同耕作方式對玉米田土壤硬度的影響

生育后期土壤堅實會提高玉米根系對土壤的附著力，從而增加植株根系的抗倒能力。 由表1 可知，平作土壤硬度較壟作高52.3%，經方差分析表明二者差異顯著。 不同耕作方式間0～20 cm 土壤含水量與土壤溫度差異不顯著。 說明平作處理在生育后期提高了土壤堅實度，增強了根系抗倒能力，但并未造成土壤板結影響土壤水分與溫度條件。

表1 不同耕作方式對生育后期土壤硬度、含水量和溫度的影響

2.6 不同耕作方式對玉米產量及其構成因素的影響

不同耕作方式下的玉米產量和產量構成方差分析表明（表2），平作與壟作穗數(shù)無顯著差異。 平作處理有增產趨勢，較壟作產量增加2.9%，但未達到顯著水平。 平作處理產量提高主要是因為穗粒數(shù)較壟作提高8.0%。2 種處理對百粒重的影響不顯著。由此可見，平作處理在不降低粒重的前提下穗粒數(shù)增加，從而保證產量的穩(wěn)定。

表2 不同耕作方式下的玉米產量及其構成因素

3 討論與結論

試驗所在區(qū)域玉米播種期遇干旱， 灌漿中后期連續(xù)降雨，平作處理在播種期減少了土壤耕作次數(shù)，提高了土壤保水能力[18]。研究表明，常規(guī)壟作、滅茬平作下玉米產量相近， 在苗期平作處理土壤含水量高于常規(guī)壟作，說明平作有利于苗期土壤保墑[19]。 本研究結果表明，與壟作處理相比，平作處理拔節(jié)期葉面積指數(shù)較壟作高11.8%，吐絲期植株株高、穗位高分別提高10.9%、15.4%。這說明平作處理有效地促進了玉米生育前期營養(yǎng)生長， 為生育后期物質生產與積累提供了有效保障[7-9]。 2021 年玉米灌漿期連續(xù)降雨使土壤松軟易造成玉米倒伏， 平作處理灌漿中期土壤硬度大，較壟作處理高52.3%，植株推倒力提高了31.8%，達顯著水平，有效地提高了根系抗倒伏能力。

有研究表明， 免耕平作寬窄行種植能有效地減少機耕、人工等成本的投入[20]，同時又能獲得較高的產量， 本研究中平作處理與壟作處理產量無顯著差異，但平作處理減少了起壟環(huán)節(jié)， 降低了生產成本的投入，減少了對土壤結構的破壞，有利于增加土壤生物多樣性與自我調節(jié)功能。 因此，遼東南地區(qū)采用平作的耕作方式從生產效益與環(huán)境效益角度， 均實現(xiàn)了節(jié)本、增效、綠色可持續(xù)發(fā)展的目的，更有助于資源的高效利用和玉米機械化水平的提升， 適合在這一地區(qū)推廣應用。