孫炬仁 邢國芳

摘要：分別以春玉米品種強盛16、屯玉99為研究對象，設(shè)置3個施氮量和4個種植密度，通過統(tǒng)計穗長、穗粗、穗質(zhì)量、禿尖長、百粒質(zhì)量和產(chǎn)量，分析不同施氮量和種植密度對玉米產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，較低的種植密度有利于穗長，不利于禿尖長。種植密度對穗粗、穗質(zhì)量、百粒質(zhì)量影響不大;在玉米產(chǎn)量方面，強盛16、屯玉99表現(xiàn)出協(xié)同性，均隨著種植密度的上升先上升后下降;強盛16最佳的種植密度為6.0×104 株/hm2，屯玉99最佳的種植密度為7.5×104株/hm2。施氮量對玉米的穗長影響不明顯，對穗粗、穗質(zhì)量、禿尖長有明顯影響，但最終反映在百粒質(zhì)量和產(chǎn)量上的影響卻不明顯;強盛16、屯玉99較佳的施氮量均為360 kg/hm2。通過對山西春玉米施氮量和種植密度互作對產(chǎn)量的影響研究，強盛16 獲得最高產(chǎn)量為795 kg/667 m2，屯玉99獲得最高產(chǎn)量為684 kg/667 m2。

關(guān)鍵詞：施氮量;種植密度;春玉米;產(chǎn)量;互作影響

中圖分類號： S513.04;S513.06? 文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）21-0116-04

收稿日期：2021-03-17

基金項目：山西省重點研發(fā)計劃（編號：201803D221008-4）; 山西省高等學(xué)?？萍紕?chuàng)新基金（編號：2015145）;晉中市重點研發(fā)計劃（編號：Y192011）。

作者簡介：孫炬仁（1969—），男，山西朔州人，碩士，副教授，研究方向為植物病蟲害防治及設(shè)施園藝生產(chǎn)等。E-mail：sunju09@126.com。

通信作者：邢國芳，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為作物營養(yǎng)高效機理研究。E-mail：guofxing134@136.com。

山西省農(nóng)作物種植面積達384.05萬hm2，其中玉米種植面積為1 67.65萬hm2，是我國重要的玉米生產(chǎn)區(qū)。根據(jù)山西省玉米最新區(qū)域規(guī)劃，山西省玉米種植分區(qū)可分為7個區(qū)（5個春播區(qū)，2個夏播區(qū)）：分別為春播極早熟、春播早熟、春播中熟、春播中晚熟、春播晚熟、夏播早熟、夏播中熟玉米區(qū)[1]。山西玉米種植區(qū)常年存在氮肥過量施用、氮肥利用效率低、氮素流失造成農(nóng)田水體污染等問題。合理密植以建立優(yōu)勢的群體構(gòu)造，提高光合作用，已成為實現(xiàn)玉米增產(chǎn)最為經(jīng)濟有效的途徑。大量研究表明，在作物種植過程中，種植密度會對作物的根系發(fā)育、莖稈特性、穗位、株高等方面造成影響。近年來學(xué)者們一直致力于通過提高玉米種植密度來創(chuàng)造高產(chǎn)的研究[2]。干物質(zhì)的累積狀況影響作物籽粒的產(chǎn)量，而單株與群體的干物質(zhì)累積量之間是相互矛盾的，玉米籽粒產(chǎn)量與種植密度呈二次拋物線關(guān)系。氮素是農(nóng)作物生長所必須的營養(yǎng)元素之一，我國目前施肥不合理的狀況非常嚴(yán)重，農(nóng)作物當(dāng)季利用氮肥的平均值不足40%。蘆大偉等研究發(fā)現(xiàn)，玉米種植控制事宜施氮量可以延長干物質(zhì)的累積從而促進后期物質(zhì)轉(zhuǎn)運和籽粒的灌漿[3]。鄭偉等認(rèn)為，在施氮量不足或者過量的情況下都會使玉米百粒質(zhì)量下降，只有在氮素施用適量時百粒質(zhì)量才增加[4]。關(guān)于氮肥和種植密度的互作效應(yīng)對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響研究大多集中在棉花、油菜籽、水稻、小麥等作物上。其中對小麥的研究發(fā)現(xiàn)，施氮量和種植密度均能顯著影響小麥的產(chǎn)量以及產(chǎn)量構(gòu)成因素指標(biāo)，但兩者中種植密度是主要的。在適當(dāng)?shù)姆N植密度和施氮量條件下，如果充分利用二者的協(xié)作效應(yīng)，不僅可以提高氮素的利用效率還能獲得較高的籽粒產(chǎn)量[5-7]。而玉米種植中的氮肥和密度協(xié)同影響研究較少，且研究時僅考量單一因子如生長性狀、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量等方面[8]。本研究以山西太行山壽陽玉米種植區(qū)的強盛16、屯玉99玉米品種為材料，開展施氮量和種植密度互作對玉米產(chǎn)量的影響研究，以期為山西省春玉米高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與基本情況

試驗地點設(shè)在太行山壽陽玉米種植區(qū)，該地區(qū)平均海拔高度753 m，平均氣溫17.8 ℃，無霜期 78 d，降水量452 mm，日照時數(shù)1 387 h，土壤類型為沙質(zhì)土壤，播種前土壤pH值為7.64，全氮含量為1.27 g/kg，有機質(zhì)含量為17.3 g/kg，速效磷含量為19.6 mg/kg，速效鉀含量為121.3 mg/kg[9]。

1.2 試驗設(shè)計

2個供試品種分別為強盛16、屯玉99，其中強盛16為春播早熟玉米品種，屯玉99為春播晚熟玉米品種。共設(shè)3個氮素水平和4個種植密度（表1），重復(fù)3次，共72個小區(qū)。各區(qū)種植面積為 36 m2（6 m×6 m，水溝寬度0.5 m）。試驗所施磷肥、鉀肥均按照 95 kg/hm2 標(biāo)準(zhǔn)施用[10]。于2020 年6月12日進行播種，10月5日收獲。

1.3 測試方法

于成熟期從每個小區(qū)中選出長勢均勻、具有代表性的玉米植株15株。隨機選取10個玉米穗，測定每穗行數(shù)、列數(shù)并得到每穗粒數(shù)，全部脫粒后，隨機數(shù)3個200粒，計算平均值得到百粒質(zhì)量，然后測定含水量，計算實際產(chǎn)量（按14%含水量換算）。同時測定穗長、禿尖長、穗粗[11-13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量和密度互作對玉米果穗長度的影響

從圖1、圖2中可以看出，果穗長度隨著種植密度的增大，呈現(xiàn)階梯狀遞減。當(dāng)種植密度為4.5×104、6.0×104 株/hm2（D1、D2）時，果穗長度的差異性不明顯。強盛16在無施氮量下，果穗長度最長，為 21.90 cm。屯玉99在施氮量為360 kg/hm2（N3）時，果穗長度最長，為22.31 cm。當(dāng)種植密度增加到7.5×104 株/hm2（D3）時，2個品種的果穗長度均明顯下降，而不同施氮量下差異不明顯。說明種植密度和施氮量互作情況下，種植密度是影響果穗長度的關(guān)鍵因素，適當(dāng)進行施氮有利于屯玉99晚熟種的生長。

2.2 施氮量和密度互作對玉米果穗粗的影響

從圖3、圖4中可以看出，2個品種果穗粗隨著種植密度的增大，基本呈現(xiàn)先降低后緩慢上升的趨勢，總體差異性不明顯。而不同的施氮量果穗粗表現(xiàn)出

較大的差異性，2個品種果穗粗均隨著施氮量的增大先增大后下降。強盛16、屯玉99在360 kg/hm2施氮量（N3），種植密度為9.0×104 株/hm2（D4）時，果穗粗最大，分別為6.27、6.34 cm。說明種植密度和施氮量互作情況下，施氮量是影響果穗粗的關(guān)鍵因素，在一定范圍內(nèi)，增大施氮量有利于果穗粗增大。

2.3 施氮量和密度互作對玉米果穗質(zhì)量的影響

從圖5、圖6中可以看出，2個品種果穗質(zhì)量在種植密度和施氮量互作情況下，表現(xiàn)出一致性，即隨著種植密度的增加，果穗質(zhì)量輕微下降;隨著施氮量的增加，果穗質(zhì)量先上升后下降。但是總體上，強盛16的果穗質(zhì)量要小于屯玉99。不同的種植密度對果穗質(zhì)量影響不明顯，種植密度和施氮量互作情況下，施氮量是影響果穗質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在一定范圍內(nèi)，增大施氮量有利于果穗質(zhì)量增大，類似于對果穗粗的影響。施氮量可以提高植株的氮素運轉(zhuǎn)率從而促進干物質(zhì)向籽粒的累積，表現(xiàn)在果穗粗和果穗質(zhì)量的增大。

2.4 施氮量和密度互作對玉米禿尖長的影響

從圖7、圖8中可以看出，2個品種果穗禿尖長隨著種植密度和施氮量的增大，均呈現(xiàn)先快速增加后快速降低，差異明顯?？傮w上，屯玉99的禿尖長大于強盛16。強盛16、屯玉99在180 kg/hm2施氮量（N2），種植密度為7.5×104 株/hm2（D3）時，果穗禿尖長最大，分別為1.75、2.36 cm。說明種植密度和施氮量互作情況下，種植密度和施氮量均是影響果穗禿尖長的關(guān)鍵因素，都應(yīng)控制在合理范圍。

2.5 施氮量和密度互作對玉米百粒質(zhì)量的影響

從圖9、圖10可以看出，2個品種的百粒質(zhì)量在種植密度影響下，基本沒有變化。但隨著施氮量的增加，百粒質(zhì)量先上升后下降?？傮w上，屯玉99的百粒質(zhì)量要大于強盛16，在180 kg/hm2施氮量（N2），種植密度為6.0×104 株/hm2（D2）時，強盛16、屯玉99的百粒質(zhì)量分別為58.78、64.32 g。種植密度和施氮量互作情況下，施氮量是影響百粒質(zhì)量的關(guān)鍵因素。屯玉99屬于晚熟品種，在栽培過程中，適當(dāng)增加施氮量可以提升干物質(zhì)的積累，表現(xiàn)在百粒質(zhì)量的增大。

2.6 施氮量和密度互作對玉米產(chǎn)量的影響

影響玉米產(chǎn)量的因素有很多，其中主要影響因素有穗粗、穗質(zhì)量、百粒質(zhì)量、密度、水分含量和每穗粒數(shù)等指標(biāo)。在標(biāo)準(zhǔn)水分含量為14%條件下，對不同處理的春玉米品種強盛16、屯玉99的產(chǎn)量測定數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，結(jié)果見圖11、圖12。

從圖11、圖12可以看出，2個品種產(chǎn)量在種植密度影響下，產(chǎn)量先上升后下降。當(dāng)種植密度達到6.0×104 株/hm2（D2）時，強盛16產(chǎn)量表現(xiàn)出見頂趨勢，而屯玉99的產(chǎn)量還在上升;直到種植密度達到7.5×104株/hm2（D3）時，屯玉99的產(chǎn)量才表現(xiàn)出下降趨勢。雖然2個品種在百粒質(zhì)量上差異不大，但是總體上強盛16的產(chǎn)量要明顯大于屯玉99的產(chǎn)量。2個品種在一定施氮量范圍內(nèi)，產(chǎn)量均隨著施氮量的增大而增大。在360 kg/hm2施氮量（N3），種植密度為6.0×104 株/hm2（D2）時，強盛16產(chǎn)量為795 kg/667 m2。在 360 kg/hm2 施氮量，種植密度為7.5×104 株/hm2（D3）時，屯玉99產(chǎn)量為684 kg/667 m2。種植密度和施氮量互作情況下，種植密度和施氮量均是影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。屯玉99屬于晚熟品種，由于栽培時間長，在栽培過程中適當(dāng)增加施氮量和密度對于產(chǎn)量提升有幫助，而早熟品種強盛16需要適當(dāng)控制種植密度，提高植株群里的綜合光合作用，結(jié)合山西省沙質(zhì)土地的特點，可以通過增大施氮量來增加產(chǎn)量。

3 結(jié)論

適宜的施氮量有助于植株生長中后期葉片的光合能力和氮素的吸收，并可以提高植株的氮素運轉(zhuǎn)率從而促進干物質(zhì)向籽粒的累積，達到氮肥利用率與產(chǎn)量協(xié)同升高。合理增加種植密度，并通過增加氮肥的施用量是一個很好的調(diào)節(jié)植株個體和群體之間矛盾的方法，這樣有利于增加單株和群體的干物質(zhì)積累量，提高穗粒數(shù)，從而可獲得較高的籽粒產(chǎn)量和氮肥利用率。本試驗中，山西春玉米在不同種植密度和施氮條件下，產(chǎn)量差異明顯，春玉米品種強盛16獲得高產(chǎn)的最適種植密度為6.0×104 株/hm2，施氮量為360 kg/hm2，最高產(chǎn)量為795 kg/667 m2。春玉米品種屯玉99獲得高產(chǎn)的最適種植密度為 7.5×104 株/hm2，施氮量為360 kg/hm2，最高產(chǎn)量為684 kg/667 m2。該研究可為山西春玉米的規(guī)?；N植提供指導(dǎo)作用，能夠大幅度節(jié)省成本，提高經(jīng)濟效益、解放勞動力[14-15]。

參考文獻：

[1]孔凡磊，趙 波，吳雅薇，等. 收獲時期對四川春玉米機械粒收質(zhì)量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報（中英文），2020，28（1）：50-56.

[2]郭 浩，張慧君，陳又銘，等. 超聲輔助糖基化改性玉米醇溶蛋白結(jié)構(gòu)和機械性能的影響[J]. 食品研究與開發(fā)，2020，41（4）：7-12，44.

[3]蘆大偉，李青軍，陳署晃，等. 黃腐酸與氮肥配施對滴灌玉米產(chǎn)量及氮肥利用率的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，56（10）：1888-1894.

[4]鄭 偉，何 萍，高 強，等. 施氮對不同土壤肥力玉米氮素吸收和利用的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2011，17（2）：301-309.

[5]佟 毅. 中國玉米淀粉與淀粉糖工業(yè)技術(shù)發(fā)展歷程與展望[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2019，45（17）：294-298.

[6]焦 巖，韓 赫，常 影，等. 玉米醇溶蛋白負(fù)載葉黃素納米粒的制備與表征[J]. 食品與機械，2019，35（7）：7-12，97.

[7]黃祖強，陳 淵，童張法，等. 機械活化對玉米淀粉的直鏈淀粉含量及老化特性的影響[J]. 食品與機械，2007，23（1）：12-14，30.

[8]張?zhí)K芮，李一鳴. 小麥—玉米輪作體系下長期秸稈還田對土壤養(yǎng)分含量的影響綜述[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2020（7）：189，192.

[9]林松明，孟維偉，南鎮(zhèn)武，等. 玉米間作花生冠層微環(huán)境變化及其與莢果產(chǎn)量的相關(guān)性研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報（中英文），2020，28（1）：31-41.

[10]Mo R X，Jiang L G，Guo L，et al. Effect of nitrogen application on contents ofdifferent forms of nitrogen in rice plants[J]. Agricultural Science & Technology，2011，12（10）：1484-1489.

[11]Wang Y L，Liu T X，Tan J F，et al. Effect of N fertilization on yield，N absorptionand utilization of two species of superhigh-yielding summer maize[J]. Agricultural Science & Technology，2012，13（2）：339-342，374.

[12]袁志友，李凌浩，韓興國，等. 模擬放牧斑塊與氮素添加對半干旱草原群落植物生長的影響[J]. 植物學(xué)報，2004，46（9）：1032-1039.

[13]陳繼康，高 鋼，喻春明，等. 施氮水平對不同氮效率苧麻滲透調(diào)節(jié)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)，2019，20（6）：14-21，27.

[14]Ma B B，Zhou X L，Zhang Q，et al.How do soil micro‐organisms respond to N，P and NP additions Application of the ecological framework of （co-）limitation by multiple resources[J]. Journal of Ecology，2019，107（5）：2329-2345.

[15]Yang S，Liu W X，Qiao C L，et al.The decline in plant biodiversity slows down soil carbon turnover under increasing nitrogen deposition in a temperate steppe[J]. Functional Ecology，2019，33（7）：1362-1372.