不同施氮量对春玉米脱水特性的影响

张鹏军，张佳琳，王文颇

(河北科技师范学院农学与生物科技学院，河北 秦皇岛，066600)

玉米是重要的粮食作物，当前我国只有黑龙江、内蒙古东北部和新疆北疆地区等较偏远地区实现了玉米从种植到收获的全程机械化[1]。玉米籽粒田间机械直收是我国玉米机械收获的关键环节，但是由于水分偏高造成较高籽粒破碎率[2]，且品种、密度和收获期对玉米籽粒中水的质量分数以及籽粒脱水速率都具有不同程度的影响[3,4]。加快早熟、脱水快、收获期籽粒中水的质量分数低等优良品质的适合籽粒机械收获品种的培育显得十分迫切[5,6]。研究表明，施氮不仅可以增加籽粒中脂肪、蛋白质及还原糖的含量，并且可以加快籽粒干物质积累速率[7]，但过量施用氮肥会造成玉米减产[8]。马星竹等[9]认为，优化施用氮肥可以提高氮肥利用效率，实现春玉米增产。前人关于玉米籽粒脱水的研究多止步于大田收获时期，鲜有涉及生理成熟后籽粒中水的质量分数变化情况的观测研究，更少有人研究施氮量与籽粒中水的质量分数的关系；且由于不同生态区域的气候条件，同一生态区域不同时期的气象条件均存在明显差异，其研究结果不尽相同。因此，笔者结合冀东地区生产实际，选择京农科728和先玉335等2个玉米品种，通过延迟收获结合立秆特性调查籽粒、茎秆脱水全过程的特性，力求为玉米机械粒收提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在秦皇岛市昌黎县龙家店镇进行。试验田土壤为中壤，0～20 cm土层土壤pH7.73，播前测定土壤中有机质19.08 g/kg，碱解氮102.35 mg/kg，速效磷23.59 mg/kg，速效钾74.10 mg/kg。

1.2 试验材料

供试玉米品种为京农科728(北京农林科学院玉米研究中心选育，2017年通过国家审定，为本项目组筛选出的适宜冀东地区籽粒机械直收的春玉米品种)和先玉335(美国先锋公司选育，2004年国家审定的普通玉米品种)。

1.3 试验设计

本次试验采用二因素随机区组设计，施氮量设置5个水平，分别为：N1，120 kg/hm2；N2，180 kg/hm2；N3，240 kg/hm2；N4，300 kg/hm2；N5，360 kg/hm2。小区面积32.4 m2，种植密度为60 000株/hm2，3次重复。试验于2019年5月22日人工播种，田间管理按当地大田生产进行。

1.4 测定项目与方法

自吐丝后5 d开始，每7 d取1次样直至生理成熟，每次取3株长势均匀且有代表性的植株，分别测定籽粒、茎秆的鲜质量与干质量。生理成熟期后1个月内，每4 d取样测定籽粒、茎秆的鲜质量与干质量1次。

1.5 数据处理

数据处理采用Excel 2010和DPS 7.05软件进行。

水的质量分数=[(鲜质量-干质量)/鲜质量]×100%

脱水速率=(前一次籽粒中水的质量分数-后一次籽粒中水的质量分数)/两次取样相隔时间，单位：个百分点/d。

2 结果与分析

2.1 各氮肥水平下春玉米籽粒中水的质量分数变化动态

2.1.1各氮肥水平下春玉米生理成熟前籽粒中水的质量分数变化动态 试验结果表明，随着时间的增加，各氮素水平下春玉米生理成熟前籽粒中水的质量分数均呈下降趋势(表1)。吐丝后时间(x)与水的质量分数(y)呈负相关关系(表2)。

表1 各氮肥水平下春玉米生理成熟前籽粒中水的质量分数变化动态 %

不同施氮水平间2个玉米品种的籽粒脱水速率均变化不大(京农科728为1.26～1.32个百分点/d，先玉335为1.14～1.19个百分点/d)；不同品种间比较京农科728籽粒脱水快于先玉335(表2)。

京农科728和先玉335籽粒快速脱水阶段大部分集中在吐丝后12～26 d，最大阶段脱水速率均出现在N2水平下，分别为2.00个百分点/d和1.87个百分点/d(表3)。

表3 生理成熟前各氮肥水平处理下春玉米籽粒脱水速率个百分点/d

2.1.2各氮肥水平下春玉米生理成熟后籽粒中水的质量分数变化动态 纵观国内外研究结果，均显示籽粒中水的质量分数在18%～23%时破碎率最低[5,10]。生理成熟后京农科728在各氮素水平下的籽粒中水的质量分数普遍比先玉335低，京农科728籽粒中水的质量分数在各氮肥水平下均在生理成熟后第8天降至宜机械收获水平；而先玉335则在N1，N2，N4，N5水平下，生理成熟后16 d才达到宜机收水平；在N3水平下，在生理成熟后16 d之后达宜机械粒收水平。在所有处理中，N5水平下的京农科728籽粒中水的质量分数达到宜机收水平时间最短且水的质量分数最低(表4)。

表4 各氮肥水平下春玉米生理成熟后籽粒中水的质量分数变化动态 %

表5 各氮肥水平下春玉米生理成熟后籽粒脱水速率 个百分点/d

京农科728在N3水平下生理成熟后的平均籽粒脱水速率最大，为0.67个百分点/d，先玉335在N4水平下生理成熟后籽粒脱水速率最大，为0.84个百分点/d；先玉335生理成熟后籽粒平均脱水速率整体上比京农科728快，但各阶段脱水速率无明显规律(表5)。

2.2 各氮肥水平下茎秆中水的质量分数变化动态

2.2.1各氮肥水平下春玉米品种茎秆中水的质量分数变化动态 2个品种生理成熟前茎秆中水的质量分数变化均呈先微增然后逐渐下降趋势，京农科728在N1水平下水的质量分数峰值出现在吐丝后19 d，而N2，N3和N5水平下出现在吐丝后26 d，N4水平下出现在吐丝后33 d；先玉335水的质量分数峰值均出现在吐丝后26 d(表6)。生理成熟后茎秆中水的质量分数起伏不大。

表6 各氮肥水平下春玉米品种茎秆中水的质量分数变化动态 %

2.2.2各氮肥水平下春玉米品种的茎秆脱水速率 不同氮肥水平下春玉米阶段脱水速率不同，京农科728最大脱水速率出现在N2水平，为0.70个百分点/d。先玉335最大脱水速率出现在N1水平，为0.73个百分点/d。生理成熟后(即吐丝后55～70 d)先玉335茎秆各阶段脱水速率基本为0(表7)，这与表6显示的生理成熟后茎秆中水的质量分数基本不变的结果相对应。

表7 各氮肥水平下春玉米品种的茎秆脱水速率 个百分点/d

3 结论与讨论

在玉米籽粒机械直收技术推广过程中，明晰生理成熟前后籽粒中水的质量分数变化动态，选择生理成熟期水的质量分数低、脱水快的玉米品种是确定当地宜机收品种的有效途径，这对预测生理成熟后籽粒中水的质量分数变化并确定宜机收时间十分必要[11]。本次研究结果显示，不同施氮水平间京农科728和先玉335籽粒脱水速率没有明显变化，但京农科728的籽粒脱水快于先玉335。这说明选择合适的品种更有利于实现机械收获。

收获时籽粒中水的质量分数由生理成熟时籽粒中水的质量分数和生理成熟后脱水速率共同决定[12]，所以在选择宜机收春玉米品种时要兼顾生理成熟时籽粒中水的质量分数与生理成熟后脱水速率。从整体上来看，先玉335生理成熟后籽粒脱水速率在各氮素水平下比京农科728要快，但是生理成熟后京农科728在各氮素水平下的水的质量分数普遍比先玉335低。进一步比较发现，京农科728的籽粒中水的质量分数在各氮肥水平下均在生理成熟后第8天降至宜机械收获水平，而在各氮素水平下，先玉335则在生理成熟后第8天均未达到宜机收水平。所以，在当地生产中如需早收，推荐选择京农科728品种。

玉米立秆特性也是影响机械粒收的重要因素，玉米植株倒折严重影响着机收质量及效率[13]。本次试验中，2个品种生理成熟前茎秆中水的质量分数变化均呈先微增然后逐渐下降趋势，在生理成熟后，茎秆的脱水速率出现的部分负值，考虑是降雨引起空气湿度增加以及后期取样尤其是取样时间不统一、取样时阴雨或炙热等原因造成，经调查气象资料，生理成熟期确有降雨，但气象原因是否会对茎秆中水的质量分数造成显著影响有待进一步验证。