不同入水期对青贮玉米农艺性状及产量形成的影响

2018-06-07段震宇张小伟桑志勤王友德陈树宾李玉梅

江苏农业科学 2018年10期

段震宇，张小伟，王婷，桑志勤，王友德，陈树宾，郭斌，李玉梅

(1.新疆农垦科学院作物研究所/谷物品质与遗传改良兵团重点实验室，新疆石河子 832000；2.新疆生产建设兵团第六师农业科学研究所，新疆五家渠 831300)

青贮玉米是我国主要的饲料作物之一，随着人们对肉、蛋、奶等农副产品的需求量日益增加，畜牧业中对青贮玉米等饲料的需求也日益增大。农作物灌头水的早晚，对产量影响很大。灌头水时要按照作物的需水规律，结合土壤的质地、肥力、盐分、墒情及植株长势长相，正确掌握灌水时机，真正做到把头水浇在作物需水的关键期。有研究表明，对于春小麦而言，倘若头水灌的较迟，不能满足当时小麦生长发育对水分的需要，对产量有一定影响，而早灌水施肥对于增加每穗结实小穗数和结实粒数有显著作用[1-2]。同时有研究表明，对于棉花而言，适当提早灌头水有助于棉花产量的增加，而灌头水越晚，棉株中下部空果枝越多；灌水时间越晚，棉苗受旱越重，缓苗时间也越长，并有不同程度的死苗现象[3-4]。

目前，关于灌头水时期的研究大多集中于小麦、棉花等作物，而针对青贮玉米的研究大多集中于水分胁迫对青贮玉米生长发育和产量的影响[5-6]，对青贮玉米不同入头水时期与青贮玉米植株性状和产量的相关性研究相对较少。近年来随着畜牧业的迅速发展，青贮玉米作为牛羊的青贮饲料也受到了极大的关注，研究青贮玉米高产栽培措施是解决青贮玉米高产的有效途径[7-9]，其中灌头水时期的研究不仅可以保证青贮玉米的需水要求，同时也是提高水分利用效率、提高产量的有效途径。因此，本试验拟通过研究2种青贮玉米在不同叶龄期入头水时的农艺性状、单株干鲜质量、冠幅及产量形成表现，进而明确有利于青贮玉米生物量增加的入头水时期，为新疆地区发展青贮玉米高产栽培措施提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年在新疆石河子市新疆农垦科学院作物研究所试验地内开展，地处石河子西部(87°53′E，44°17′N，海拔442 m)，属温带大陆性气候区，年平均日照时数为2 769.5 h，年平均降水量为166 mm，光热资源丰富。供试土壤为壤土，土壤有机质含量为16.4 g/kg，速效氮含量为84.0 mg/kg，速效磷含量为16.2 mg/kg，速效钾含量为92.1 mg/kg，pH值为7.8。

1.2 试验材料与设计

试验采用随机区组设计，试验小区面积为400 m2，选用新饲玉19号作为试验材料，种植密度82 500株/hm2，行距采用(30+90)cm，试验设4个入水时期，分别为叶龄期45%、50%、60%、65%(已出叶数/主茎点叶数×100%)，即青贮玉米叶片在第几叶的时期，分别对应拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期和抽雄期，玉米种植10行，采用膜下滴灌，第1水为600 m3/hm2，以后每次灌水450 m3/hm2。45%叶龄期灌头水时全生育期灌水11次，共计灌水5 100 m3/hm2；50%叶龄期灌头水时全生育期灌水10次，共计灌水4 650 m3/hm2；60%叶龄期灌头水时全生育期灌水9次，共计灌水4 200 m3/hm2；65%叶龄期灌头水时全生育期灌水8次，共计灌水3 750 m3/hm2。田间管理措施同大田一致。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 植株农艺性状的测定于收获期测定株高、穗位高、茎粗、黄叶数等相关指标。

1.3.2 叶面积和冠层分布的测定于玉米各时期(三叶期、拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后20 d)用叶面积测定仪连续测定5株青贮玉米叶面积，计算单株叶面积，利用冠层分布测定仪测定玉米各时期宽窄行冠幅数据。

1.3.3 叶片SPAD值测定于玉米各时期(三叶期、拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后 20 d)用SPAD仪连续测定5株植株倒4叶的SPAD值，计算平均值。

1.3.4 干鲜质量的测定于玉米各时期(三叶期、拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后 20 d)，在不同处理中取长势良好的青贮玉米5株，进行鲜质量的测定，之后将其置于烘箱内在105 ℃杀青30 min，后在80 ℃烘干至恒质量后称量。

1.3.5 产量及产量构成测定在青贮玉米收获期选取长为5 m的2行玉米计算玉米总株数、倒伏株数、倒折数，计算倒伏率、倒折率。称量长为5 m的2行玉米的总质量，并换算为标准单位，计算单株质量。

1.4 数据分析

试验采用Excel 2010进行数据整理分析，利用SigmaPlot 10.0作图。

2 结果与分析

2.1 不同入水期青贮玉米农艺性状变化

青贮玉米的生物量与株高、茎粗、穗位高有着很大的正相关关系[10]。由表1可知，新饲玉19号在不同的入水期其农艺性状表现有较大的差异。其中在45%叶龄期入头水时青贮玉米的株高、穗位高及茎粗均达到最大值，显著高于65%叶龄期入头水时青贮玉米的农艺性状表现，而且单株黄叶数最少，明显低于65%和60%叶龄期入头水时的青贮玉米单株黄叶数。而在50%叶龄期入头水时青贮玉米的农艺性状表现与45%叶龄期入头水时无明显差异。在65%叶龄期入头水时青贮玉米的株高、穗位高及茎粗最小，其单株黄叶数也最多。经计算可得，45%叶龄期入头水的株高比65%叶龄期高19.7%，穗位高比65%叶龄期高33.5%，茎粗比65%叶龄期高14.3%。因此，在45%叶龄期或者在50%叶龄期入头水时青贮玉米的株高、茎粗、穗位高等植株形态表现良好。

表1 不同入水期青贮玉米农艺性状比较分析

注：同列数据后标有不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

2.2 不同入水期青贮玉米单株叶面积变化

叶面积指数的大小对玉米光合作用的进行有着重要影响，合理的叶面积布局有助于光合产物的积累。由图1可得，从苗期到拔节期青贮玉米在45%叶龄期入头水时单株叶面积最大，拔节期显著高于其他3个处理，从小喇叭口期到成熟期50%叶龄期和60%叶龄期入头水时单株叶面积之间无明显差异，且整体上显著高于另外2个处理，而65%叶龄期入头水时青贮玉米在整个生育期内单株叶面积最低。玉米从抽雄到籽粒成熟这一段生长时期为花粒期，这时玉米主要以生殖生长为中心，是青贮玉米产量形成的关键时期。在50%叶龄期与60%叶龄期灌头水时青贮玉米在花粒期的单株叶面积最大，有利于光合作用的进行，进而有利于光合产物的积累，争取粒多、粒质量大，实现高产、稳产。因此，在50%叶龄期或者60%叶龄期入头水有利于单株叶面积的生长，进而有利于叶面积指数的增加，有利于产量的提高。

2.3 不同入水期青贮玉米的宽窄行冠幅透光率变化

合理的冠层分布有助于青贮玉米光合作用的进行，进而有助于光合产物的积累，提高生物量[11-12]。由图2可知，无论是宽行冠幅还是窄行冠幅，各处理间青贮玉米上部透光率差异并不显著，这是因为在青贮玉米整个生育进程中，冠幅上部无遮挡，并没有引起光照度的变化，透光率也无明显差异。在青贮玉米苗期，不同处理下的青贮玉米苗期长势基本一致，因此冠幅中下部的透光率差异不显著；而从拔节期到抽雄期，45%叶龄期入头水时由于灌水较早，植株长势较快，植株上部叶片对中下部叶片形成遮挡，光照减弱，因此中下部透光率明显低于其他处理，而60%与65%叶龄期入头水时由于灌水较晚，植株长势较慢，上部对中下部的遮挡效果并不明显，因此中下部的透光率显著高于45%叶龄期处理，而50%叶龄期入头水时，由于灌水时间比较合理，植株长势均匀，上中下部冠幅结构分布合理，可以有效地利用光照资源，有助于最终产量的形成；青贮玉米抽雄期之后，不同处理间冠幅中下部的透光率差异并不显著，这是因为在抽雄期之后，植株的株高、冠幅等形态结构已固定，整体上表现为上部对中下部产生光照影响，中部对下部产生光照影响，因此不同灌水处理下青贮玉米中下部的透光率均较低。

2.4 不同入水期青贮玉米倒4叶叶绿素含量变化

叶片叶绿素含量较高，有利于叶片提高光合作用速率。已有研究表明，在一定范围内随着叶片叶绿素含量的增加，叶片的净光合速率也会有所增加[13]。而SPAD值可间接地反映叶片叶绿素的含量。由图3可知，新饲玉19号青贮玉米随着生育期的推移，倒4叶SPAD值呈现“升—降—升—降—升”的“双峰型”趋势，在玉米大喇叭口期达到最大值，之后有所下降，而在抽雄后20 d时又达到1个峰值。在不同的入头水时期中，总体而言，45%叶龄期入头水时倒4叶的SPAD值较高，65%叶龄期入头水时倒4叶的SPAD值最低。尤其是在大喇叭口期到抽雄期45%叶龄期入头水的SPAD值最高，其次为50%叶龄期入头水时的SPAD值，而在这段时期内玉米需要较高的净光合速率以利于光合产物的积累，因此45%叶龄期或者50%叶龄期入头水时有利于玉米生物量的形成。

2.5 不同入水期青贮玉米单株干鲜质量变化

由图4可知，随着青贮玉米生育期的推移，青贮玉米在不同的入头水期单株干鲜质量呈现单峰型变化，从小喇叭口期开始玉米干鲜质量快速增长，在玉米完全抽雄后单株干鲜质量均达到最大值，之后逐渐下降。其中由于入头水时期不同单株干鲜质量也存在着差异，青贮玉米生育前期各入水处理间植株干鲜质量差异并不显著，分析其原因可能是玉米生育前期植株个体间长势差异较小，进而地上部生物量差异也较小。在50%叶龄期入头水时青贮玉米抽雄后植株干鲜质量显著高于其他各处理，可能是因为50%叶龄期入头水植株群体布局合理，可充分利用光照，有利于光合产物的积累，进而植株干鲜质量显著高于其他3个处理；而在60%叶龄期入头水时单株干鲜质量最低，可能是由于灌水较晚，植株长势较弱，且可能会导致植株早衰，植株生物量较低，表明50%叶龄期入头水有利于植株干鲜质量的增加。

2.6 不同入水期青贮玉米产量形成变化

在新饲玉19号青贮玉米收获时，测定不同入头水时期处理下的玉米产量形成变化。由表2可知，其中60%叶龄期入头水时植株数最多，其次为50%叶龄期，不同入水期间玉米植株数基本没有差异。而45%叶龄期入头水的青贮玉米的倒伏率与倒折率显著高于其他3个处理，在65%叶龄期入头水时青贮玉米的倒伏率与倒折率明显最低。玉米产量最高的是50%叶龄期，其次为65%叶龄期处理，60%叶龄期和45%叶龄期处理下的产量无明显差异，50%处理下的产量分别比45%、65%和60%叶龄期高14.01%、11.99%和14.45%。各入水时期处理下玉米单株质量之间存在差异。50%叶龄期入头水时玉米单株质量最高，其次为65%叶龄期入头水处理，而45%叶龄期与60%叶龄期处理间无明显差异。研究表明，在50%叶龄期入头水时植株总质量、单株质量及植株数均表现良好且产量最高，而45%叶龄期入头水时由于灌水较早，植株茎秆较细，其倒伏率较高，无法突出作物产量的群体优势，虽然在65%叶龄期入头水时青贮玉米倒伏率最低，但灌水较晚，植株长势较差，个体优势较差，因此50%叶龄期入头水是青贮玉米高产栽培管理措施下的一个良好选择。

表2 不同入水期青贮玉米产量形成变化分析

3 讨论

玉米的农艺性状和产量性状的变化取决于遗传性、环境条件和栽培模式三者之间的相互作用[14-15]。有研究表明，青贮玉米头水时间根据田间苗情适当安排，一般在播种后40 d开始灌溉头水[16]。本研究表明，青贮玉米新饲玉19号在不同的叶龄期灌头水时产量形成表现有所不同，其中在65%叶龄期灌头水时植株倒伏率、倒折率表现良好，但由于灌水较晚，植株长势较弱，生物产量较低，作物的生产是一个群体产量积累的过程[17]，在45%叶龄期灌头水时由于灌水较早，植株茎秆较细，倒伏率过高，单位面积植株数较少，同样也不利于产量的形成，在50%叶龄期入头水时植株数、倒伏率、单株质量等产量形成因素均表现良好，最终其产量明显高于其他各处理。

灌头水时期不同，不仅影响青贮玉米的产量形成，同时对青贮玉米的农艺性状及植株个体特性产生一定的影响[18]。本研究表明，新饲玉19号青贮玉米在45%和50%叶龄期入头水时其植株株高、穗位高、茎粗及单株黄叶数等农艺性状表现良好，而随着入头水时期的延后，玉米植株株高及穗位高有明显的降低。刘战东等的研究表明，不同灌水处理下玉米的株高等形态指标随着灌水量的减少呈下降趋势[19]，本试验研究结果与之一致。在60%叶龄期灌头水时，单株叶面积最大，其他各叶龄期灌头水时，单株叶面积差异不明显，而在50%叶龄期灌头水时，青贮玉米抽雄后单株干鲜质量明显较高，其次为45%叶龄期，随着灌头水时期的延后，单株干鲜质量均有不同程度的降低，有研究表明，在高灌水条件下玉米干物质积累速率明显高于低灌水处理[20]，本试验研究结果与之一致。45%叶龄期灌头水时由于灌水较早，植株长势较快，导致茎秆较细，植株抗倒伏能力较差，青贮玉米群体产量构成较小；而65%与60%叶龄期灌水时可能因为灌水较晚，植株长势较慢，甚至造成植株早衰，生物量较低，同样不利于产量构成；在50%叶龄期灌头水时植株可充分地利用光照资源，茎秆粗壮，群体结构合理，产量最高。

4 结论

本研究选取4个不同时期灌头水，比较分析了不同入水期对植株农艺性状、单株干鲜质量、单株叶面积、宽窄行冠幅及产量形成的影响，最终得出50%叶龄期灌头水时青贮玉米农艺性状及植株个体性状均表现良好，且植株生物量较高，因此田间栽培措施中应当选择在50%叶龄期灌头水，其中关于不同叶龄期灌头水对玉米植株生理及品质方面的影响有待于进一步的研究。

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