不同割苗期对春玉米产量及植株性状的影响

吴广俊 黄志银 张超 翟乃家 乔健 刘蔚霞 王宁宁 路笃旭 王光明

摘要：研究春玉米不同割苗时期对产量性状、根系性状、株高、穗位高的调控效应，明确春玉米在鲁中地区最佳割苗时期。以‘莱农14’和‘登海605’为试验材料，分别在玉米4叶龄、5叶龄、6叶龄、7叶龄期进行割苗处理，以不割苗处理作对照。结果表明，2017年2个品种4叶龄期割苗较对照分别增产12.87%和9.31%，2018年分别增产11.31%和10.15%。5叶龄期割苗增产不显著，6叶龄期割苗‘莱农14’极少数长出再生苗，但很快萎糵，最后死亡；‘登海605’在6叶龄期再生苗无法抽出，7叶龄期2个品种再生苗均无法抽出。2个品种4叶龄期割苗还增加了干物质积累量、根系数量，提高了叶面积指数，降低了株高、穗位高，提高了抗倒伏性能。鲁中地区春玉米产量最高、植株性能最佳的割苗时期为4叶龄期。

关键词：春玉米；割苗期；产量；抗倒伏性能；植株性能

中图分类号：S210.30文献标志码：A论文编号：cjas20190500064

Effect of Different Seedling Cutting Periods on Spring Maize Grain Yield and Plant Traits

Wu Guangjun， Huang Zhiyin， Zhang Chao， Zhai Naijia， Qiao Jian， Liu Weixia， Wang Ningning， Lu Duxu， Wang Guangming

（Shandong Zibo Academy of Agricultural Science， Zibo 255033， Shandong， China）

Abstract： To get the optimum cutting period， we studied the regulation effect of different seedling cutting periods on yield traits， root trait， plant height and spike height of spring-maize. Two spring-maize hybrids，‘Lainong14’（LN14） and‘Denghai605’（DH605）， were selected as the experimental materials. The cutting periods of no seedling cutting （CK）， and four （SC4）， five （SC5）， six （SC6）， seven （SC7） fully expanded leaves age were set up. Results showed that the grain yield in SC4 of LN14 and DH605 increased respectively by 12.87%， 9.31% in 2017 and 11.31%， 10.15% in 2018 compared with that of CK. But the yield increase of SC5 was not significant. Very few ratooning seedlings were observed at SC6 of LN14， but quickly died. There was no ratooning seedling extraction at SC6 and SC7 of DH605 and SC7 of LN14.Shoot biomass， root numbers and leaf area index increased， plant height and spike height decreased and anti-lodging performance was improved significantly in SC4 of LN14 and DH605. Thus， the optimal seedling cutting time of spring maize to achieve high yield and high plant performance is at four fully expanded leaves age in central Shandong Province.

Keywords： Spring Maize； Cutting Time； Yield； Anti-lodging Trait； Plant Traits

0引言

玉米在谷物生產中占有很重要的地位，是保障中国粮食安全的主要作物之一。玉米的生长发育受多种因素的影响，生长发育受源库调节的影响已有大量研究[1-4]。通过合理的栽培措施延缓叶片衰老，延长叶片功能期，维持适宜的源库比例，是玉米获得高产的有效途径[5]，而减源疏库就是常见的一种源库调节方式。有研究发现，叶片、根系的相对增加造成生长冗余，过度地消耗能量和营养物质，适当去除这些叶片或根系可使植物对获取的有限养分进行重新合理分配利用，提高养分利用率[6-7]。但这些研究多集中在对玉米中后期的研究，前期的研究相对较少。张扬等[8-9]认为大麦早期割苗获得高产，提高营养价值。Hicks[10]最早对玉米早期割苗做了研究并获得了高产。国内学者也进行了相关研究，但由于对割苗时期的选择控制不严造成玉米割苗技术的增产效果表现不一[11-12]。近年来随着玉米生产条件的改善和种植密度的增加，产量的再提高有赖于源质量性能的改善，但同时也面临着倒伏的风险[13-14]。本试验以‘莱农14’和‘登海605’2个玉米品种为试验材料，在玉米早期生长发育过程中对不同叶龄期玉米进行割苗处理，观测割苗后玉米根系性状、叶片光合性能、干物质积累及产量的影响，旨在为提高玉米单株生产能力探讨新的技术途径，同时也为玉米高产优质栽培技术提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验设计

采用大田种植，在山东省淄博农业科学研究院试验基地进行，属于暖温带季风气候，夏玉米前茬作物为冬小麦，麦收后深松翻地。试验田0～40 cm耕层土壤有机质含量11.6 g/kg，速效氮含量13.7 mg/kg、速效磷含量7.5 mg/kg、速效钾含量为48.2 mg/kg。2017、2018年春玉米生育期日均温和降雨量如图1所示，生育期內2年日均温为25.14、25.75℃，降水量2年分别为278.1、679.6 mm，可见2018年温度偏高，降雨量充足。

试验采用裂区设计，主区为玉米品种，分别为‘莱农14’、‘登海605’，试验按67500株/hm2种植。裂区为不同割苗时期，其中设4叶期（SC4）、5叶期（SC5）、6叶期（SC6）、7叶期（SC7）4个割苗处理，每期从根基部起的第1个叶片以上全部割掉，不割苗作对照（CK），试验处理组合分别为‘莱农14’不割苗（LNCK）、‘莱农14’4叶期割苗（LNSC4）、‘莱农14’5叶期割苗（LNSC5）、‘莱农14’6叶期割苗（LNSC6）、‘莱农14’7叶期割苗（LNSC7）、‘登海605’不割苗（DHCK）、‘登海605’4叶期割苗（DHSC4）、‘登海605’5叶期割苗（DHSC5）、‘登海605’6叶期割苗（DHSC6）、‘登海605’7叶期割苗（DHSC7）。播种方式及田间管理按照当地高产栽培习惯进行。

1.2测定项目及方法

1.2.1产量成熟期，随机选取30个果穗进行考种，包括穗行数、行粒数、秃顶长、千粒重等，最后按14%含水量计算产量。

1.2.2干物质分别于玉米开花期（VT）、乳熟期（R3）、完熟期（R6）系统取样，取样时每个小区选取有代表性的3株，首先将地上部取下，按照茎秆、叶片、雄穗、籽粒、穗轴、苞叶分开，105℃杀青30 min后80℃烘干至恒重，测定地上部干物质积累量。于完熟期计算收获指数。

收获指数=单株籽粒产量/单株生物量………（1）

1.2.3叶面积指数（LAI）从每小区选取生长健壮且长势均匀的健康植株3株，于开花期、乳熟期、完熟期测定。

单叶面积=叶片长度×叶片宽度×0.75………（2）

LAI=单株叶面积×单位土地面积株数/单位土地面积……………………………………………………（3）

1.2.4株高、穗位高、茎粗株高、穗位高用卷尺量取。

1.2.5根系条数及根系干重在开花期地上部取样完成后，采用土壤剖面法进行根系取样，研究根系在土壤中的分布特性。取样时以植株为中心，取垂直于行向60 cm、平行于行向25 cm、根系深度40 cm的土块，土壤挖出后装入40目网袋，在低水压下冲洗干净，剔除杂质，将每层节根及种子根取下，分别记录每层节根条数，然后将根系放在烘箱中烘至恒重称干重。

1.3数据处理与统计分析

用Excel 2007作图，采用DPS 15.0软件统计分析并用LSD法检验处理间显著水平（P<0.05）。

2结果与分析

2.1产量及其构成因素

不同割苗处理对2个品种玉米产量调控效果不同（表1）。2年结果显示，4叶龄割苗产量显著增加，较对照而言，‘莱农14’4叶龄割苗处理产量2年分别增加12.87%、11.31%，而‘登海605’2年增加分别是9.31%、10.15%，而5叶龄割苗处理产量较对照差异不大。2个品种在2年4叶龄割苗还显著提高了收获指数。‘莱农14’在5叶龄割苗收获指数增加，而‘登海605’收获指数无影响。

由表2中的方差分析可知，玉米品种、割苗时期对玉米产量的影响均达到显著水平，其中割苗时期2年均达到极显著水平，但是玉米品种与割苗时期交互作用差异不显著。

2.2叶面积指数

由图2～3可知，4叶龄期割苗显著提高了2个品种的叶面积指数，尤以开花期以后效果显著。‘莱农14’和‘登海605’乳熟期2年较对照分别提高3.84%、15.48%和7.77%、15.91%。与乳熟期相比，‘莱农14’成熟期4叶龄期割苗、5叶期割苗2年降幅分别是11.80%、12.67%和11.84%、4.73%。‘登海605’成熟期4叶龄期割苗2年叶面积指数均较对照分别增加32.29%和10.56%。

2.3干物质积累

较高的地上部干物质积累量是高产的前提。由图4、5可知，干物质积累随生育进程增加，不同割苗处理在不同生育时期对干物质积累的影响不同。在开花期割苗处理2个品种差异不显著。乳熟期和完熟期割苗处理差异显著，尤以2018年差异明显，乳熟期和完熟期4叶龄期割苗‘莱农14’和‘登海605’干物质积累量较对照分别增加23.83%、20.48%和17.19%、20.29%。2个品种5叶龄期割苗对干物质积累影响不大甚至低于对照处理。

2.4株高、穗位高

表3列出了不同苗龄期割苗处理株高、穗位高、茎粗的变化。割苗处理2个品种株高、穗位高和茎粗均比对照降低，‘莱农14’在4叶龄期、5叶龄期割苗株高2年比对照分别降低4.18%、12.17%和6.08%、9.51%，穗位高分别降低18.81%、42.57%和12.63%、11.58%，茎粗分别降低10.08%、15.50%和9.96%、10.73%。‘登海605’在4叶龄期、5叶龄期割苗株高比对照分别降低8.73%、10.32%和6.20%、19.00%，穗位高分别降低22.73%、50.00%和20.83%、51.04%。茎粗分别降低13.59%、19.62%和23.40%、37.94%。2个品种对比显示，‘登海605’株高、穗位高、茎粗降低幅度更大。

2.5节根条数

根系形态特征随不同苗龄期割苗呈现显著差异，割苗处理增加了玉米的总根条数、地下节根条数、地上节根条数，但是种子根条数差异不大（图6、7）。‘莱农14’在4叶龄期割苗总节根条数、地下节根条数、地上节根条数较对照处理2年分别增加23.08%、39.13%、15.38%和48.72%、60.42%、45%；‘登海605’分别增加13.64%、9.26%、16.95%和39.02%、31.48%、47.54%。5叶龄期割苗各节根条数较对照增加幅度小于4叶龄期割苗处理。

2.6根系干重

不同叶龄期割苗处理根系干重的变化与节根条数变化基本一致，割苗处理显著增加了总根系干重，主要表现在增加了地下节根和地上节根质量，尤以地上节根增加明显，种子根差异不大（图8、9）。4叶龄期、5叶龄期割苗根系总干重在2017年度2个品种增幅为111.42%、50.18%和114.84%、60.46%；在2018年度增幅为85.80%、20.23%和58.59%、25.98%。其中地上节根干重2个品种于4叶龄期、5叶龄期割苗在2017年度增加71.61%、23.19和104.64%、90.09%；在2018年度增加72.09%、7.11%和52.93%、20.10%。结果显示4叶龄期割苗增加较为明显。

3结论与讨论

玉米生长受多方面的影响，土壤、光照、水分、田间管理等均可影响玉米的产量。前人研究表明玉米苗期蹲苗促根控旺措施能培育壮苗、壮秆，减少苗期病虫害的发生[15-16]，使植株更健壮，后期干物质积累增多，有利于籽粒产量的形成。生育期内干物质的积累与分配特性决定了玉米籽粒产量的高低[17-18]，一般情况下，干物质积累越多，产量也就越高[19]。本试验通过在不同叶龄期割苗来探讨这一问题。2年割苗结果显示，2个品种4叶期割苗在乳熟期和完熟期干物质积累增加，产量提高，2018年增加较为明显，这可能与2018年降水充足以及2017年已进行土壤深松有关。2个品种5叶龄期产量降低，‘莱农14’6叶龄期极少数新生苗长出，但未能长成完整的植株，‘登海605’6葉龄期以及2个品种7叶龄期新生苗均无法抽出。玉米品种与割苗时期的交互作用对产量影响不明显，说明不同的割苗时期并未引起玉米产量的显著变化。有研究表明，割苗玉米在吐丝后依然拥有高效且持绿性较强的叶片，玉米重心的降低和上部节间拉长为优化群体光合提供了有利条件[20]。本试验显示2个玉米品种4叶龄期割苗叶面积显著增加，提高叶片光合能力，5叶龄割苗再生苗叶片光合性能减弱。

倒伏是限制玉米产量提高的重要因素之一。近年来由于玉米生长前期遇高温干旱的天气，根系下扎困难，后期大风暴雨等恶劣天气易造成玉米倒伏。根系数量尤其是地上节根数量、根系体积、根系质量、根系夹角等与倒伏有密切关系[20-22]。促进玉米根系在空间分布上呈现出“横向紧缩，纵向延伸”的发展[23]，提高根系干重、根系活力和增加地下节根数量，有利于根系吸收水分、养分，防止植株早衰，提高地上节根数量能够增强根系的固着能力，抗倒能力增强[24]。本研究结果显示，2个玉米品种4叶龄期割苗显著增加地下、地上节根条数和根系干重，说明割苗能促进根系下扎，提高根系对养分的吸收能力和固定植株的能力，增强玉米的抗倒伏能力。玉米植株地上株高、穗位高、地上第3节长度和茎粗、茎秆质量等都对植株抗倒伏能力有显著的影响[25-28]，贾桂平等[29]研究显示，播前旋耕可有效降低株高、穗位高，使植株抗倒伏性能增强。割苗后人为地促进了玉米根系生长，控制了地上部分的生长，显著降低了株高和穗位高，使玉米整齐度提高，叶片垂直分布均匀，提高应对抗倒伏能力。此研究茎粗在割苗处理后略有降低，但割苗后抗倒伏性能提高，这与前人研究倒伏率与节间粗度成负相关的结果不一致[30]，造成此差异的原因可能是试验材料、试验环境以及试验处理的差异。

本试验研究春玉米不同时期割苗对产量的影响，使用的品种为当地主栽品种，麦收后深松旋耕机械播种，管理技术按照当地农民习惯。春玉米割苗后促进了根系的生长，地上、地下节根均有不同程度的增加；植株干物质积累与分配、株高穗位高比例、抗倒伏性能均有所改善，故根据当地气候条件鲁中地区春玉米适宜割苗时期为4叶龄期。由于玉米割苗后增产效应因不同气象条件有一定程度的差异，对于割苗技术以及割苗时期的把控需结合当地光热资源进一步完善，从而达到增产增收的目的。

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