玉米高产创建栽培技术研究进展

2012-10-22冯国良刘福虎

山西农业科学 2012年12期

冯国良，刘福虎

（长子县农业委员会，山西长子046600）

据估计，2030年我国人口将增加到16亿，需要新增粮食1.2亿～1.5亿t来满足我国的粮食需求。据统计，我国耕地面积年递减率为0.26%，人均耕地到2030年将降至0.075 hm2，已接近联合国粮农组织确定的0.05 hm2的警戒线。因此，人均耕地的减少及粮食需求量的增加，要求我国未来必须大幅度提高粮食单产水平[1]。玉米作为我国主要的粮食作物，对于保障我国粮食安全，改善人民生活水平意义重大。在目前耕地面积持续减少，粮食播种面积所占比例仍将下降的情况下，要保障我国的粮食安全，必须继续提高复种指数和大幅度提高粮食耕地的单产水平。国内外的生产实践表明，进一步提高玉米的单产水平蕴藏着巨大的潜力。近年来，在“国家粮食科技丰产工程”项目的资助下，我国在玉米上已相应建立起多种高产技术，在高产地区出现了一些高产典型。

表1是2006—2007年部分省份小面积玉米创高产情况。

表1 2006—2007年部分省份玉米创高产情况[2]

由表1可知，在我国玉米主产区吉林、河南、山东等地，小面积的产量能达到17.75 t/hm2，说明在我国玉米主产区，玉米的高产栽培技术已基本成熟。但是，与国际上公认的玉米单产最高记录27.74 t/hm2相比，我国的玉米高产水平还有待进一步提高。“十五”期间，“国家粮食科技丰产工程”针对玉米高产高效目标，开展了一系列技术集成与创新研究，创造出玉米单产21.04 t/hm2的新纪录。然而，这些高产典型大多以高额的水肥和人工等投入为代价，资源效率不高，重演性较差，难以大面积推广应用。

笔者通过汇总国内外一些专家在玉米高产创建方面的研究进展，分析玉米高产创建的主要限制性因素，最后总结出玉米高产创建的栽培技术，旨在为今后的玉米高产创建提供理论依据。

1 国内外玉米高产创建研究

我国从1972年开始搞夏玉米高产攻关试验，多次创造了玉米的高产纪录。1972—1979年通过高产栽培先后突破平展型玉米杂交种7.5，9，9.75 t/hm2的产量，但由于平展型玉米品种的株型结构，产量很难突破10.5 t/hm2。1979年利用新选育的紧凑型玉米掖单2号，突破了夏玉米11.25 t/hm2的大关，但由于掖单2号的密度超过6万株/hm2时，不抗倒伏，限制了玉米高产的突破。1986年培育出紧凑抗倒、中大穗型品种掖单6号、掖单7号、掖单9号，首次突破14.25 t/hm2高产大关，但其密度超过7.5万株/hm2时，出现果穗变小、单株穗粒质量明显下降的趋势，产量不能突破15 t/hm2。1989年培育出紧凑大穗型杂交种掖单12和掖单13号，最高产量能够达到16.4 t/hm2，开创了我国夏玉米吨粮田的历史[3]，2005年产量已达到21.0 t/hm2。

美国是世界上玉米单位面积产量较高的国家，1985年华索在美国玉米高产竞赛中获得在非灌溉条件下，春玉米最高产量23 224 kg/hm2。目前，这一纪录已经提高到27.743 t/hm2，是由依阿华州的玉米种植者柴欧德2002年在美国高产竞赛中创造的[4]。

美国内布拉斯加州立大学的Haishun Yang及Achim Dobermann等研究团队近年来通过保护性耕作、轮作和秸秆还田提高美国黑土土壤肥力，通过作物生产模型分析产量限制因子，通过综合生产措施发挥作物产量潜力，实现了玉米高产、土壤肥力提高、养分资源高效利用的目标。他们开发了Hybrid-Maize模型。Hybrid-Maize模型是在水分无限制或有限制条件（雨养或灌溉）下为模拟玉米生长和产量而设计的，它是由2种模型组合起来的：以CERNS-Maize模型为代表的玉米专用模型，以INTERCOM和WOFOST等为代表的作物生长通用模型。Hybrid-Maize模型通过输入气象资料、作物的播种时间及深度或者出苗时间、有效积温和播种密度等，可以模拟特定品种在特定地区长期的产量潜力[5]。

综上所述，从20世纪70年代开始，我国在玉米高产创建方面进行了大量的研究，2005年玉米最高产量达到21.0 t/hm2，但与美国的玉米最高产量27.7 t/hm2还存在较大差距。因此，我们还需要进一步总结高产创建工作的经验。

2 提高玉米单产的主要限制因素

从表2可以看出，玉米长势参数主要由个体特征、群体特征、综合参数3个方面构成。只有3个方面同时达到高产玉米所需的指标，才能获得高产。

表2 高产体系下与玉米长势相关的主要农学参数[6]

高产玉米需要关注2大主要生理指标：（1）不同生育期地上部干物质的变化；（2）不同生育期叶面积指数（LAI）。

叶面积指数是反映群体质量好坏的重要参数，只有达到一定值，才能获得高产。从图1可以看出，高产玉米叶面积在大喇叭口到吐丝期增长最快，在吐丝期达到最大值，以后逐渐下降，最大叶面积指数接近10.0。玉米干物质的积累是建造营养器官和形成籽粒产量的基础。干物质积累多，生物量高，产量才有保证[7]。

图2反映了2个春玉米高产品种（先玉335，产量 13.7 t/hm2；郑单 958，产量 13.1 t/hm2）整个生育期干物质积累量的变化趋势[8]

3 玉米高产体系的栽培技术

决定玉米产量的2个主要因素是公顷穗数和穗粒数，获得较高产量可以通过2条途径实现，即增加种植密度和增加单株穗粒数[9]。玉米高产创建是集品种、密度、资源于一体的栽培技术，是提高光能利用率与杂种优势的综合利用，不挤占其他作物播种面积，通过品种资源与自然资源的优化组合，使玉米单产提高、总产增加、综合农业经济效益增加[10]。

3.1 选择合适的品种

品种是高产的前提。王庆成等总结了产量在13.5 t/hm2以上高产玉米的生理指标：（1）叶面积指数达到5.5～7.0，其维持在4.0以上的时间达60 d左右；（2）叶面积持续期（LAD）有了大的突破，产量7.5 t/hm2左右的LAD多在225（万m2·d）/hm2以下，产量 14.6 t/hm2的总 LAD达到359.10（万 m2·d）/hm2；（3）干物质积累有了突破，产量14.6 t/hm2的干物质积累达到27.7 t/hm2；（4）公顷产量13.5 t以上的经济系数均高达0.53以上，比公顷产量6.0～7.5 t的高0.15～0.20[11]。晚熟品种郑单958、先玉335、丰单1号的叶片数为21片，叶面积指数满足高产创建的条件。

3.2 选择播种期及播种密度，构建适宜的植株群体结构

玉米的生长需要特定的气候条件，因此，玉米的播期要和当地的气候条件相吻合。确定播期后，选择合适的播种密度。因为适宜的密度在于使公顷穗数、穗粒数、千粒质量的矛盾得以协调，从而达到最高产量。玉米无效株是影响群体整齐度的重要因素。不同产量水平的玉米群体中无效株率不同，无效株率越低，产量越高。在高密度条件下，高的单株产量乃是高产的重要前提，提高种子和耕种质量，留大苗、壮苗是降低群体无效株、提高群体及果穗整齐度的重要措施，是进一步挖掘群体增产潜力的重要保证[12]。

饶春富等[9]对新疆春玉米大面积公顷产量15 t以上产量构成因素进行了通径分析，得出公顷穗数是影响和决定产量的首要因素。要达到公顷产量15 t以上，首先要创造每公顷7.5万株左右的茁壮、均匀、整齐的群体，同时协调好群体与个体的关系，保证穗粒数和千粒质量维持在相当高的水平。精准施肥技术、增加种植密度是近年来美国玉米大面积高产的关键措施，辅以农艺措施和生物技术有效防治病虫草害。据调查，美国玉米高产田平均密度为6.25万株/hm2，单产达到13.87 t/hm2。玉米密植后，为利于其单株生长发育，逐渐缩小行距而加大株距，这是美国玉米栽培的发展趋势。

3.3 培肥土壤和充足的水肥供应

王庆成等对公顷产量13.5 t以上的玉米高产田的土壤主要理化状况分析表明，土壤通气性良好，0～10 cm土层土壤容重为1.27～1.45 g/cm3，总孔隙度为32.59%～49.63%，有机质含量1.06%～1.44%，全氮0.054%～0.077%，速效氮49.8～97.1 mg/kg（平均为 66.87 mg/kg），速效磷3.44～47.0 mg/kg（平均为 10.42 mg/kg），速效钾52.9～135.9 mg/kg（平均为 86.49 mg/kg）。因此，要通过秸秆还田、多施有机肥等来培肥土壤，改善与提高其保水保肥、供水供肥能力。

3.4 精细播种，加强田间管理，适期收获

李登海提出了玉米“七分种，三分管”的口号，要求播前种子要经过粒选，保证种子纯度和大小一致。玉米要获得较高产量，水、肥、气、热等各项因素要相互协调[13]。播种时开沟深浅一致，然后按计划的株距和行距点播，保证出苗率和群体的整齐性，合理运用肥水，使植株健壮、协调发展，在灌浆前期形成足够数量的植株干质量；改善抽雄期前后的光照和营养条件，及时浇水，促进吐丝快而集中，可以增加粒数；吐丝后的24 d左右是有效粒数的决定时期，其中以吐丝至吐丝后14 d为关键时期，在这个阶段要加强肥水管理，防止植株早衰、延长最大叶面积持续期，是减少籽粒败育、增加有效粒数的重要措施；同时，玉米完全成熟的标准是苞叶变黄，子粒乳线消失，黑层出现。玉米生产上适当晚收，最大限度地实现籽粒库容潜力，以增加产量[14-15]。

根据作物产量形成的生理基础，以及生产实践中玉米高产经验，总结出建立玉米的高产栽培体系为：选择紧凑型玉米品种，适当增加播种密度达到高产。我们可以应用Hybrid-Maize模型来选择适合于某一地区的玉米品种及最佳播种密度，建立高产玉米的栽培体系，即在保证前期适宜公顷穗数的基础上，在后期加强群体质量控制，防止植株早衰，延长最大叶面积持续期。在生产实践中，玉米种植密度越大，后期群体内部空气温度和湿度越大，易发生病虫害，造成叶片早衰。衰老是植物生长发育的最后阶段，其典型特征是叶绿素降解和光合能力降低。作物成熟前早衰，绿叶面积减小，光合时间缩短，会直接导致产量降低和品质下降。大量试验表明，玉米生长后期均出现了早衰现象，造成减产。因此，我们需要采取措施加强玉米后期群体质量控制，延缓叶片衰老，提高作物产量。应用凯润杀菌剂，可以加强玉米后期群体质量控制，延缓叶片衰老，延长最大叶面积持续期，从而提高玉米产量。

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