不同管理模式下适时晚收对玉米产量和子粒养分含量的影响

田晓红，陈桂敏，马文凤，蒋伟，孔忠良，姜晓芹，梁军*

（1.乐陵市农业农村局，山东 乐陵 253600；2 中国农业大学资源与环境学院，北京 100083；3.青岛农业大学资源与环境学院，山东 青岛 266109）

玉米为我国三大粮食作物之一，其产量大幅提高可在一定程度上满足日益增长的人口对粮食、饲料、纤维和生物燃料不断增长的需求[1，2]。黄淮海平原玉米种植面积和产量均占全国总量的1/3 左右[3]，为保障国家粮食安全发挥了重要作用。然而，近年来受全球气候变暖的影响，该地区温度不断升高，日照时数减少，导致传统的冬小麦—夏玉米一年两熟种植模式出现了周年资源配置不合理的问题，限制了玉米产量的进一步提高[4，5]。因此，探索、优化麦玉两熟周年光温资源配置，对于提升黄淮海区作物产量和资源利用效率具有重要意义。

温度和光照等气候因素直接影响玉米的生长发育以及产量形成[6，7]。许多研究表明，玉米与光温资源匹配度偏低，花后高温和寡照是制约黄淮海夏玉米进一步高产的关键气候因素，通过适当推迟玉米收获期和小麦播种期（冬小麦—夏玉米“双晚”技术模式）能够最大程度地利用有限的光温资源，实现周年高产和光温资源的高效利用[8～10]。Xu 等[11]对“双晚”技术的验证试验结果表明，在不增加任何成本的前提下，夏玉米收获期和冬小麦播期分别推迟5 d 能够显著提升周年产量和水分利用效率。Liu 等[10]研究表明，随着收获期的推迟，夏玉米千粒重逐渐增加，推迟收获10 d的玉米千粒重和子粒氮含量分别提高16.8%～19.6%和9.3%～10.8%。此外，玉米的生长和成熟还受品种、氮肥用量和种植密度等多个因素的影响[12～14]，如，氮肥施用过量或偏晚易造成玉米贪青晚熟[15]。因此推测，在不同的管理模式下，玉米对晚收的响应可能不同。而目前，我国小农户种植的玉米田间管理水平普遍存在较大变异[16]，因此，明确不同管理模式下玉米适时晚收较正常收获的产量差异，对于合理统筹玉米收获时间、保障玉米增产具有重要意义。但截至目前，有关该方面的研究报道较少。基于此，在鲁西地区3 种玉米管理模式下进行田间试验，分析适时晚收较正常收获的玉米产量以及子粒养分含量差异，旨为该区域实施玉米适时晚收技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在山东省乐陵市丁坞镇（北纬37°68′，东经117°07′）进行。该区属暖温带半湿润季风季候，年平均气温12.4 ℃，年平均降水量527 mm；土壤为潮土，质地黏壤，0～20 cm 耕层土壤pH 值7.32，基础土壤养分含量为全氮1.15 g/kg、有机质16.55 g/kg、速效钾146.52 mg/kg、有效磷21.12 mg/kg。

1.2 试验材料

试验玉米品种为登海605。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 玉米前茬作物为小麦，秸秆全部还田。2020 年6 月15 日播种玉米，栽培管理模式设农民习惯（T1）、高产高效（T2）和不施化肥（CK）3 种（表1），收获期均设10 月10 日（农户大面积收获，早收）和10 月18 日（玉米完全成熟，晚收）2 个处理。小区面积90 m2，随机区组设计，3 次重复。

表1 不同栽培管理模式的玉米种植密度以及施肥量和施肥方式Table 1 Planting density, fertilization amount and method of maize under different cultivation and management modes

图1 不同收获期玉米的乳线情况Fig.1 Milk line of maize in different harvest period

1.3.2 测定项目与方法

1.3.2.1 子粒产量和百粒重。玉米收获（早收、晚收）时，每小区均摘取长势均匀、有代表性的果穗10 穗，测定穗粒数，脱粒烘干后测定百粒重，计算子粒产量。子粒含水量以国家商品粮贮藏标准含水量13%计。

1.3.2.2 子粒养分含量。将2 个采收时期的子粒样品烘干后用粉样机磨碎，过1 mm 网筛，利用H2SO4-H2O2法消煮，采用半微量凯氏定氮法测定氮含量，采用钒钼黄比色法测定磷含量，采用火焰光度计法测定钾含量。

1.3.3 数据统计分析 利用Microsoft Excel 2019 和IBM SPSS 19.0 软件进行数据整理和分析，利用Origin 2019b 软件做图，采用Duncan 法进行处理间数据的多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同管理模式下适时晚收对玉米百粒重和产量的影响

2.1.1 百粒重 2 个收获期，不同管理模式的玉米百粒重顺序均为T1＞T2＞CK，其中，早收处理下三者差异均达到了显著水平，T1、T2管理模式的玉米百粒重分别较CK 管理模式提高12.1%和7.5%；晚收处理下，T1与T2管理模式的百粒重相当，均显著＞CK 管理模式，二者的百粒重均较CK 管理模式提高9.5%（图2）。表明无论是早收还是晚收，均以T1管理模式下玉米百粒重最高，其中早收时百粒重显著高于其他处理，但晚收时百粒重与T2管理模式差异不大。

图2 不同管理模式下适时晚收对玉米百粒重的影响Fig.2 Effect of timely late harvest on 100 grains weight of maize under different management modes

不同的管理模式下，晚收处理的玉米百粒重均显著＞其早收处理，CK、T1、T2管理模式的指标值增幅分别为7.3%、5.1%和9.3%。表明适时晚收可明显提高玉米百粒重，其中T2管理模式下增幅最大。

2.1.2 产量 2 个收获期，不同管理模式的玉米产量顺序均为T2＞T1＞CK，且三者差异均达到了显著水平，其中，早收处理下，T2管理模式的产量分别较CK 和T1管理模式提高30.0%和13.4%；晚收处理下，T2管理模式的产量分别较CK 和T1管理模式提高33.7%和14.5%（表2）。表明无论是早收还是晚收，均以T2管理模式下玉米产量最高，且明显高于其他管理模式。

表2 不同管理模式下适时晚收对玉米产量的影响Table 2 Effect of timely late harvest on maize yield under different management modes

不同的管理模式下，晚收处理的玉米产量均显著＞其早收处理，CK、T1、T2管理模式的产量增幅分别为7.9%、9.9%、11.0%。表明适时晚收可明显提高玉米产量，其中T2管理模式下增幅最大。

综上分析可以看出，不同的管理模式下，适时晚收均可显著提高玉米百粒重和产量，其中T2管理模式下产量最高，效果最好。

2.2 不同管理模式下适时晚收对玉米子粒养分累积的影响

2.2.1 氮素累积量 2 个收获期，不同管理模式的玉米子粒氮素累积量顺序均为T2＞T1＞CK，且三者差异均达到了显著水平，其中，早收处理下，T1、T2管理模式的指标值分别为97.6 和110.1 kg/hm2，较CK 管理模式增幅分别为16.2%和31.2%；晚收处理下，T1、T2管理模式的指标值分别为118.6 和135.1 kg/hm2，较CK 管理模式增幅分别为20.5%和37.2% （图3）。表明无论是早收还是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒氮素累积量最高，且明显高于其他处理。

图3 不同管理模式下适时晚收对玉米子粒氮素累积量的影响Fig.3 Effect of timely late harvest under different management modes on nitrogen accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收处理的子粒氮素累积量均显著＞其早收处理，CK、T1、T2管理模式的指标值增幅分别为17.3%、21.6%和22.7%。表明适时晚收可明显提高玉米子粒的氮素累积量，其中T2管理模式下增幅最大。

综上分析可以看出，不同的管理模式下，适时晚收均可显著提高玉米子粒的氮素累积量，其中T2管理模式下子粒氮素累积量明显较高，效果最好。

2.2.2 磷素累积量 2 个收获期，不同管理模式的玉米子粒磷素累积量顺序均为T2＞T1＞CK，其中，早收处理下，T1、T2管理模式的指标值分别为18.1 和19.4 kg/hm2，二者差异不显著，但均显著＞CK 管理模式，增幅分别为24.2%和33.4%；晚收处理下，T1、T2管理模式的指标值分别为23.2 和25.6 kg/hm2，二者差异不显著，但均显著＞CK 管理模式，增幅分别为26.6%和39.5% （图4）。表明无论是早收还是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒磷素累积量最高，但与T1管理模式差异不大。

图4 不同管理模式下适时晚收对玉米子粒磷素累积量的影响Fig.4 Effect of timely late harvest under different management modes on phosphorus accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收处理的子粒磷素累积量均显著＞早收处理，CK、T1、T2管理模式的指标值增幅分别为26.0%、28.4%和31.6%。表明适时晚收可明显提高玉米子粒的磷素累积量，其中T2管理模式下增幅最大。

综上分析可以看出，不同的管理模式下，适时晚收均可显著提高玉米子粒的磷素累积量，其中T2管理模式下子粒磷素累积量最高，效果最好。

2.2.3 钾素累积量 2 个收获期，不同管理模式的玉米子粒钾素累积量顺序均为T2＞T1＞CK，且三者差异均达到了显著水平，其中，早收处理下，T1、T2管理模式的指标值分别为26.6 和28.5kg/hm2，较CK 管理模式（23.2kg/hm2）增幅分别为14.6%和22.8%；晚收处理下，T1、T2管理模式的指标值分别为32.4 和38.6 kg/hm2，较CK 管理模式（27.3 kg/hm2） 增幅分别为18.6%和41.3%（图5）。表明无论是早收还是晚收，均以T2管理模式下玉米子粒钾素累积量最高，且明显高于其他处理。

图5 不同管理模式下适时晚收对玉米子粒钾素累积量的影响Fig.5 Effect of timely late harvest under different management modes on potassium accumulation in maize grains

不同的管理模式下，晚收处理的子粒钾素累积量均显著＞其早收处理，CK、T1、T2管理模式的指标值增幅分别为17.7%、21.8%和35.4%。表明适时晚收可明显提高玉米子粒的钾素累积量，其中T2管理模式下增幅最大。

综上分析可以看出，不同的管理模式下，适时晚收均可显著提高玉米子粒的钾素累积量，其中T2管理模式下子粒钾素累积量最高，效果最好。

3 结论与讨论

3.1 讨论

玉米适时晚收技术可以在不增加生产成本和劳动力投入的前提下提高子粒产量，进而提高经济收益，是一项提高玉米产量和经济效益的有效措施[17]。本研究结果显示，夏玉米晚收可以增加百粒重5.1%～9.3%，提高产量7.9%～11.0%，增加子粒氮、磷、钾素累积量17.3%～35.4%，且对这些指标的提升效果均达到了显著水平，这与前人的研究结果[18]相吻合。本研究条件下，通过延时收获有效提高了玉米对光温资源的利用效率，使玉米子粒充分灌浆，增加子粒养分积累量，促进子粒蛋白质和淀粉合成以提高百粒重[19～21]，进而增加子粒产量。

在农民习惯管理模式下，过量施氮虽然显著提高了早收条件下玉米的百粒重，但是在高产高效管理模式中玉米种植密度增加了14.3%。玉米适当增加密度可能会降低千粒重和穗粒数[22]，但是可以提高单位面积穗数，而单位面积穗数增加导致的增产效应大于百粒重和穗粒数降低导致的减产效应，因此适当密植可以显著提高玉米产量[18]。此外，高产高效管理模式中采用了氮肥后移技术，而氮肥后移可以减少氮素的淋洗和挥发[23]，为玉米全生育期提供了充足养分，促进了玉米对氮素的充分吸收，提高了玉米的氮肥利用率，增加子粒氮素的积累量，子粒养分积累量的增加是产量提高的重要原因[24，25]。因此，高产高效管理模式下玉米产量以及子粒的氮磷钾养分积累量均高于不施化肥和农民习惯管理模式。

3.2 结论

本研究条件下，夏玉米适时晚收可以增加百粒重5.1%～9.3%，提高产量7.9%～11.0%，增加子粒氮磷钾素积累量17.3%～35.4%，且提升效果均达到了显著水平，其中高产高效管理模式下效果最好。高产高效管理模式下优化养分管理以及提高种植密度，可以进一步提高产量以及子粒的氮磷钾养分积累量。