不同耕作方式对玉米生长发育、产量及品质的影响

2021-08-30吕巨智范继征谢小东石达金钟昌松程伟东

山东农业科学 2021年7期

吕巨智，范继征，谢小东，石达金，钟昌松，程伟东

（广西农业科学院玉米研究所，广西南宁 530007）

玉米既是我国重要的粮食和饲料作物，也是工业发展的重要原料。玉米生产最主要的目标是在提高产量的同时改善籽粒品质［1］。在广西，由于连年免耕种植玉米及一次性施肥方式，造成农田土壤环境急剧恶化，土壤蓄水及供肥能力下降，耕层变浅，生产能力严重降低，进而影响到玉米的单产水平。研究表明，不同耕作方式中土壤深松能打破犁底层，提高土壤通透性，形成良好的土壤环境，有利于玉米的生长发育，同时可有效增加叶片光合速率，促进植株干物质积累，进而提高玉米产量［2，3］。因此，研究不同耕作方式下的玉米生长发育、产量和品质变化特征，有助于提高玉米栽培技术水平、促进玉米产业发展。

刘洋等［4］研究表明，一次全方位深松的增产效果最显著，比对照增产13.7%；连年秋翻和连年沟垄交替深松同样具有较好的增产效果，比对照分别增产10%和3%。王俊河等［5］研究发现，春季深松对土壤紧实度、苗期土壤容重降低和土壤含水量增加有明显作用，其中深松40cm效果最好，增产达20.5%。于吉琳等［6］认为，土壤深松可适当延长玉米生育进程，对玉米叶面积指数、干物质积累及产量的影响均表现为深松＞旋耕（CK）。李华等［7］认为，深松＋旋耕可有效打破犁底层，降低土壤容重，显著改善土壤物理性状，可以提高春玉米产量。杨雪等［8］认为，与旋耕以及深松相比，深旋＋松耕能够很好地改善土壤水热条件，增加作物的叶面积指数、灌浆速率，进而增产。李传友等［9］研究表明，深松加耙处理产量为10 872 kg／hm2，深松＋旋耕产量为11 155.5 kg／hm2，两处理较对照（传统旋耕）显著增产。张德健等［10］研究认为，深松免耕播种的出苗率、土壤含水量、产量构成因素、产量及总收益均高于传统翻耕。孙贵臣等［11］研究认为，深松免耕种植模式可以改善土壤结构，提高土壤蓄水能力，促进玉米生长发育与产量提高。侯海鹏等［12］研究表明，条带深松耕作方式分别增加干物质积累量、收获穗数、穗粒数、千粒重等。范继征等［13］研究表明，以常规旋耕为对照，深松＋免耕和免耕处理增产幅度分别达到15.68%和12.20%，深松＋旋耕处理较对照减产3.45%。

由上看出，国内关于不同耕作方式对土壤物理性状和玉米产量影响的研究相对较多，但关于其对玉米生长发育、产量和品质等影响的系统研究较少。鉴于此，以玉米品种桂单162为材料，研究常规旋耕25 cm、深松35 cm＋免耕、深松35 cm＋旋耕25 cm和免耕4种耕作方式下的玉米生长发育、产量及品质的变化特征，以期为找出广西玉米生产中的最佳耕作方式提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年2—7月在广西农业科学院明阳科研基地（南宁市吴圩镇：22°36′34″N，108°14′33″E）进行。该地年均降雨量1 065～1 389 mm，玉米生育期间降雨量476.3 mm。试验地为黏土，播前0～20 cm土层土壤基本理化性质：有机质17.36 g／kg、全氮0.081%、碱解氮60 mg／kg、全磷0.14%、速效磷56 mg／kg、全钾0.751%、速效钾175.3 mg／kg，pH值6.53。前茬作物为玉米。

1.2 试验材料

供试玉米品种桂单162，购于广西兆和种业有限公司。

1.3 试验设计与田间管理

试验设4种耕作方式处理。其中，①对照（RT）：深翻后旋耕灭茬25 cm，用拖拉机开行；②深松35 cm＋旋耕25 cm（SS－RT）：用深松机（河北农哈哈公司产品）深松35 cm后旋耕灭茬25 cm，用拖拉机开行；③深松35 cm＋免耕（SSNT）：用深松机深松35 cm后免耕，用牛开行；④免耕（NT）。随机区组试验设计，重复3次。小区面积231 m2（7 m×33 m），株行距分别为：27 cm和65 cm，种植密度5.7万株／hm2。

2月24日播种，随播种一次性施入缓效肥恩泰克（N∶P2O5∶K2O＝21∶7∶11）750 kg／hm2。试验田四周设保护行，管理方式与大田生产一致。7月14日收获。

1.4 测定项目及方法

于玉米拔节期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期，测定叶面积指数（展开叶面积为：长×宽×0.75，未展开叶面积为：长×宽×0.5）、株高、穗位高和不同器官的干物质积累量。收获时每小区取10穗测其穗长、穗粗、穗行数和行粒数等指标；最终产量：折合成籽粒含水量14%的产量。籽粒蛋白质、脂肪和淀粉含量采用近红外谷物分析仪（Perten DA7200，瑞典波通仪器公司产品）测定。

1.5 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS 6.05软件对数据进行处理、作图和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式对玉米植株生长发育的影响

2.1.1 对玉米叶面积指数的影响由图1可看出，大喇叭口期到灌浆期，叶面积指数增速较快，且所有处理均表现为灌浆期最大。总体上看，随着生育期推进叶面积指数呈现出先升高后降低的变化趋势，其中灌浆期表现为SS－NT＞SSRT＞RT＞NT，成熟期也是SS－NT最高，但各处理间差异较大，对照（RT）大喇叭口和灌浆期的叶面积指数显著小于SS－NT、SS－RT。

图1 不同耕作处理玉米叶面积指数

2.1.2 对玉米株高的影响图2显示，不同耕作方式对玉米株高影响的顺序为SS－NT＞SSRT＞NT＞RT。除拔节期外，其它生育期均以深松＋免耕处理（SS－NT）的株高最高，灌浆期SSRT、SS－NT处理的植株生长效果更好。

图2 不同耕作处理玉米株高

2.1.3 对玉米干物质量的影响玉米地上部干物质量全生育期内均表现为SS－NT处理最大，旋耕（RT）处理最小（图3）。由此看出，深松对地上部干物质量的积累非常有利，SS－NT和SSRT处理大喇叭口期到成熟期干物质量明显高于旋耕，成熟期分别增加20.09%和26.41%；此期间免耕（NT）也高于旋耕，成熟期增加6.10%。

图3 不同耕作处理玉米干物质量

2.2 不同耕作方式对玉米产量及其构成因素的影响

由表1看出，与旋耕（RT）相比，深松处理的产量构成因素改善明显，穗位高、穗长、穗粗和秃尖长等性状较优。SS－NT处理玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数和百粒重各性状值均在所有处理中最大，且与SS－RT处理差异不显著，与其它处理差异大多显著。

表1 不同耕作处理玉米主要产量性状

由表2可以看出，不同耕作方式对玉米产量的影响达到极显著水平，产量高低依次为：SSNT＞SS－RT＞NT＞RT。SS－NT和SS－RT处理分别比对照（RT）增产13.59%和11.17%，NT比RT增产2.61%。综合来看，SS－NT处理效果最优，玉米产量达到8 113.93 kg／hm2。

表2 不同耕作处理玉米产量

2.3 不同耕作方式对玉米籽粒品质的影响

2.3.1 对玉米籽粒淀粉含量的影响图4显示，玉米籽粒淀粉含量受耕作方式的影响顺序为：RT＞NT＞SS－NT＞SS－RT。与对照（RT）相比，NT、SS－NT、SS－RT处理籽粒淀粉含量降低2.70%、4.19%、4.33%，差异达到极显著水平。

图4 不同耕作处理玉米籽粒淀粉含量

2.3.2 对玉米籽粒脂肪含量的影响图5显示，与对照（RT）相比，NT、SS－NT、SS－RT处理玉米籽粒脂肪含量提高1.38%、4.14%、1.93%，以深松处理较高，但各处理间差异不显著。

图5 不同耕作处理玉米籽粒脂肪含量

2.3.3 对玉米籽粒蛋白质含量的影响图6显示，玉米籽粒蛋白质含量受耕作方式影响的顺序为SS－NT＞SS－RT＞NT＞RT。与对照（RT）相比，NT、SS－NT、SS－RT处理籽粒蛋白质含量提高2.08%、15.49%、9.46%，差异达到极显著水平。

图6 不同耕作处理玉米籽粒蛋白质含量

3 讨论

本试验结果表明，不同耕作方式下深松处理的株高和叶面积指数最大，SS－NT处理的单株干物质积累量较传统耕作（RT）增加26.41%。深松处理（SS－RT和SS－NT）相对于另外两个处理，玉米生育前期、中期的株高、单株干物质重无显著差异，生育后期明显提升，这与高玉红［14］、刘洋［4］、唐小明［15］等的研究结果一致。与RT相比，深松处理的株高和叶面积指数增加，表明深松打破犁底层后能提高土壤通透性、形成良好的土壤环境，有利于玉米生长发育。

王同朝等［16］研究认为，秸秆还田能使玉米淀粉及脂肪含量有效提高。周佳佳［17］研究认为，秸秆还田处理玉米籽粒蛋白质含量减少、淀粉含量增加。本试验结果表明，与RT和NT相比，SSRT和SS－NT处理降低籽粒淀粉含量，提高蛋白质和脂肪含量，与臧逸飞［18］、朱宝国［19］、高宏伟［20］等的研究结果不一致。其原因可能是由喀斯特地区土壤瘠薄、耕层过浅和试验处理、局部气候条件不同所致。

深松是农田耕作中的基本措施，不仅能使土壤耕层结构得到改善，也能优化根系分布，利于土壤水分、养分吸收利用，进而提高产量。李永平等［21］对深松、翻耕30 cm、常规耕作和免耕比较研究后认为，翻耕和深松能在降低土壤容重的同时使其含水量有效增加，进而提高玉米产量。何进等［22］研究认为，近年来土壤犁底层提高、耕层逐渐变浅，很大程度上制约着作物根系的横纵向生长，根系吸收的水肥难以满足植株地上部生长需求，从而难获高产。本研究表明，不同耕作方式之间产量差异达到极显著水平，与对照（RT）相比，SS－RT和SS－NT增产分别达到11.17%和13.59%，NT增产2.61%。综合看，深松35 cm＋免耕处理效果最优，玉米产量最高，达8 113.93 kg／hm2。这与范继征［13］、吕巨智［23］、宫秀杰［24］等的研究结果一致，说明土壤深松一定程度上可以提高玉米产量和品质。2019年降雨较多，有关干旱年份土壤深松对玉米产量及品质的影响有待进一步研究。