李長紅 許海濤 孫聯(lián)合

摘要：旨在明確夏玉米形態(tài)指標(biāo)、氮肥利用及抗倒特性對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)，為河南省玉米生產(chǎn)中合理的種植密度與氮肥施用量提供理論依據(jù)。以駐玉216、鄭單958為材料，2019年和2020年進(jìn)行大田試驗(yàn)，采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分別設(shè)置3種種植密度（6.75萬、7.50萬、8.25萬株/hm，分別以D1、D2、D3表示）與3種氮肥施用量（0、150、300 kg/hm，分別以N1、N2、N3表示）。試驗(yàn)結(jié)合2個(gè)品種、3種密度、3種氮肥水平，研究了夏玉米形態(tài)指標(biāo)、氮肥利用及抗倒特性對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)。結(jié)果表明，D1密度條件下，施氮提高2個(gè)品種的莖粗，過度施氮反而顯著降低了鄭單958的株高（P<0.05）;D3密度條件下，施氮降低了駐玉216的株高和莖粗，而鄭單958的莖粗差異不顯著。駐玉216的LAI以D2N2處理最大，鄭單958以D2N3、D3N3較大。密度與氮肥耦合下，駐玉216的穗上葉、穗位葉葉傾角在D3N2處理最大，穗下葉葉傾角在D1N1處理最大，而鄭單958穗三葉葉傾角均在D2N2處理達(dá)到最大值，在適宜密度下適當(dāng)增加氮肥可降低葉傾角，利于植株獲得更多光能。N2施氮條件下適當(dāng)增加密度能夠有效增加氮肥偏生產(chǎn)力，而施氮量過多即使提高密度氮肥偏生產(chǎn)力也不能有效提高;過量使用氮肥顯著降低了氮肥農(nóng)學(xué)效率，密度調(diào)控未能彌補(bǔ)氮肥農(nóng)學(xué)效率的降低;D2密度與N2氮肥耦合可以顯著提高氮肥利用效率。密度與氮肥耦合可顯著提高駐玉216和鄭單958品種的抗倒伏特性，2個(gè)品種在D2N2處理壓碎強(qiáng)度和抗折力最大，與多數(shù)處理間差異達(dá)顯著水平。密度D2（7.50萬株/hm）、氮肥N2（150 kg/hm）耦合有利于夏玉米形態(tài)指標(biāo)、氮肥利用、抗倒特性的協(xié)同提高。

關(guān)鍵詞：玉米;密度;氮肥;形態(tài)指標(biāo);氮肥利用;抗倒特性;耦合效應(yīng)

中圖分類號(hào)：S513.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）11-0063-08

收稿日期：2021-09-13

基金項(xiàng)目：河南省重大科技專項(xiàng)（編號(hào)：161100110500-0108）;河南現(xiàn)代玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系駐馬店綜合試驗(yàn)站建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：Z2019-02-04）。

作者簡介：李長紅（1972—），女，河南駐馬店人，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：lichanghong669@126.com。

通信作者：許海濤，副研究員，主要從事玉米遺傳育種與栽培技術(shù)研究。E-mail：xuht0101@126.com。

玉米是河南省重要的夏糧作物之一，提高種植密度是增加玉米產(chǎn)量關(guān)鍵栽培措施之一，合理密植可構(gòu)建良好的群體結(jié)構(gòu)，增加葉面積指數(shù)，優(yōu)化玉米群體生理光合指標(biāo)，提高光照熱量資源的利用效率，依靠群體充分挖掘玉米產(chǎn)量潛力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目的。隨著種植密度的增加，玉米植株的株高及穗位高也會(huì)增加，莖基部節(jié)間粗度縮小，長度伸長，植株重心點(diǎn)上移，抗倒伏性能下降，群體結(jié)構(gòu)平衡被打破。玉米生育過程中氮素是不可或缺的關(guān)鍵營養(yǎng)元素之一，對玉米生理代謝與增產(chǎn)具有決定作用，適量增施氮肥可提升營養(yǎng)器官對氮素的運(yùn)轉(zhuǎn)量，是玉米物質(zhì)生產(chǎn)時(shí)的養(yǎng)分保障，當(dāng)?shù)适┯昧砍^適度范圍時(shí)將導(dǎo)致玉米產(chǎn)量下降，過量施氮降低了氮肥的利用效率。

已有研究表明，密度和氮肥耦合呈顯著性效應(yīng)，在一定適宜范圍內(nèi)二者能夠互相促進(jìn)，當(dāng)密度過大或者氮肥施用過量時(shí)密度和氮肥耦合呈現(xiàn)負(fù)效應(yīng)，反而抑制了玉米對養(yǎng)分的吸收利用。由此可見，種植密度、施氮量需高度協(xié)同，才有利于玉米群體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，進(jìn)而促進(jìn)養(yǎng)分的吸收利用和物質(zhì)積累，使氮肥的利用效率與產(chǎn)量可協(xié)同提高。肖萬欣等研究發(fā)現(xiàn)，適量施用氮肥能較好地協(xié)調(diào)玉米密植群體的形態(tài)特征，可有效調(diào)控玉米莖稈基部節(jié)間的縱橫向生育及穗位葉傾角，增加穗位葉的光合能力，確保生長發(fā)育后期群體物質(zhì)轉(zhuǎn)化獲得相對較高的效率。張麗瓊對小麥的研究表明，密植引起的抗倒伏特性降低可通過減少氮肥施用量來補(bǔ)償，高密度低氮肥耦合在增加產(chǎn)量的同時(shí)又可提升小麥的抗倒伏特性，玉米也值得借鑒這一特點(diǎn)進(jìn)行深入研究。魏淑麗等研究指出，在一定密度條件下，氮肥利用效率隨氮肥施用量的增加呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢，而增密減氮使氮肥利用效率得到大幅提升，與氮素在玉米籽粒中分配的多少無關(guān)。前人已研究證實(shí)，密度和氮肥耦合效應(yīng)顯著，適宜施氮量對密植玉米群體起一定協(xié)調(diào)作用，通過調(diào)控形態(tài)指標(biāo)可提高玉米光合能力。因此，在一定條件下密氮調(diào)控能夠互相促進(jìn)，可有效利用密氮之間的耦合效應(yīng)實(shí)現(xiàn)玉米增產(chǎn)。大量研究進(jìn)一步證明了株型不同的玉米品種其光合性能、物質(zhì)生產(chǎn)分配、形態(tài)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量等對密度和氮肥調(diào)控的響應(yīng)程度存在顯著差異。而周江明等對水稻研究發(fā)現(xiàn)，密度與氮肥耦合呈負(fù)相關(guān)效應(yīng)，對產(chǎn)量反而有互相抑制的作用，增加密度時(shí)施氮量不宜過多，這說明密度氮肥耦合效應(yīng)對作物產(chǎn)量影響的作用機(jī)制尚未明確，當(dāng)前無法定論。

目前河南省玉米主產(chǎn)區(qū)播種密度為 5.25萬株/hm，與發(fā)達(dá)國家7.5萬～9.0萬株/hm的密植標(biāo)準(zhǔn)相比還有較大差距，成為玉米產(chǎn)量提高的主要限制因素。而且還存在施用氮肥過量、氮素淋溶損失、氮肥利用率低等問題，密度低與氮肥過量是該區(qū)玉米生產(chǎn)普遍存在的主要問題。在玉米實(shí)際生產(chǎn)過程中，密度和施氮量耦合的氮肥利用效率常常難以評價(jià)，尤其是在特定土壤肥力和生態(tài)環(huán)境條件下，不同氮肥供應(yīng)水平怎樣和密度匹配才能改善玉米形態(tài)特征、群體結(jié)構(gòu)、氮肥吸收與利用、抗倒特性方面缺乏研究，特別是在產(chǎn)量最高、最佳密度條件下密氮協(xié)同互利機(jī)制尚未見報(bào)道。針對目前密度和氮肥互作中存在這些問題，本試驗(yàn)以“密植降氮”作物生產(chǎn)趨勢大背影條件為出發(fā)點(diǎn)，選用不同耐密玉米品種，旨在研究不同玉米品種形態(tài)特征、氮肥利用及抗倒特性對密度和氮肥耦合效應(yīng)的差異形成機(jī)理，深入研究倒伏規(guī)律與抗倒機(jī)制，明確玉米在確保未倒伏情況下，探尋合適密度及施氮量，以期為玉米高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2019年和2020年的6—9月在河南省駐馬店市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局同一試驗(yàn)地進(jìn)行（114°17′ E，33°01′ N），地處亞熱帶區(qū)域向暖溫帶過渡地帶，該區(qū)陽光充裕，雨熱同季。前茬種植作物是小麥，麥秸粉碎后還田。試驗(yàn)地土壤類型為黏壤，播前0～40 cm土壤基礎(chǔ)營養(yǎng)成分：有機(jī)質(zhì)含量為11.81 g/kg，速效氮含量為135.09 mg/kg，速效磷含量為34.66 mg/kg，速效鉀含量為79.50 mg/kg。玉米生長發(fā)育期內(nèi)氣象特征見圖1和圖2，2019年6—9月降水量為 301.9 mm，日照時(shí)數(shù)為821.8 h，月平均氣溫為 25.9℃;2020年6—9月降水量為817.3 mm，日照時(shí)數(shù)為553.9 h，月平均氣溫為25.3℃。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用玉米品種為駐玉216、鄭單958，由駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所提供;試驗(yàn)用氮肥為河南駿馬化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的尿素（含N量為46%），磷肥為湖北中化施特爾化工有限公司生產(chǎn)的含PO 12%的過磷酸鈣，鉀肥為國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)的硫酸鉀（含KO量為52%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)2個(gè)因素，按照裂區(qū)設(shè)計(jì)進(jìn)行排列，主區(qū)為密度，副區(qū)為氮肥，其中密度設(shè)置3個(gè)水平：D1（6.75萬株/hm）、D2（7.50萬株/hm）、D3（8.25萬株/hm）;氮肥設(shè)置3個(gè)水平：N1（0 kg/hm）、N2（150 kg/hm）、N3（300 kg/hm）。小區(qū)行長10 m，5行/區(qū)，行距0.6 m，小區(qū)面積30 m，重復(fù)3次，重復(fù)間走道為1.3 m，共27個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。氮肥40%基施，60%大喇叭口期追施，均采取人工開溝條施方法;過磷酸鈣（180 kg/hm）和硫酸鉀（120 kg/hm）在旋耕前一次性均勻基施，各小區(qū)間磷鉀肥水平確保一致。試驗(yàn)分別于2019年6月9日和2020年6月12日播種，按照試驗(yàn)方案規(guī)定的密度，參照標(biāo)桿規(guī)定株距進(jìn)行點(diǎn)播，四周種植2.4 m保護(hù)行，試驗(yàn)播種前人工開溝，溝深4～5 cm，溝內(nèi)澆足底墑水，確保試驗(yàn)?zāi)軌蛞徊ト纾繕?biāo)點(diǎn)放籽粒3粒，出苗后定苗保留1株。分別于9月26、30日收獲，管理措施與本地大田生產(chǎn)基本保持一致。

1.4 項(xiàng)目測定及方法

1.4.1 形態(tài)指標(biāo)測定 灌漿期各處理選擇5株具有一定代表性的植株，用標(biāo)尺從莖基部到雄穗上端測定株高;莖粗用游標(biāo)卡尺（分度值0.01 mm，DL310150）測定莖基部第一莖節(jié)中部窄面直徑。葉面積指數(shù)測定：在拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、灌漿期、乳熟期對各處理選擇5株具有一定代表性植株用直尺（0.1 cm，DL8100）測量每株全部綠葉面積;葉面積=∑L×D×r，其中：L為葉片最大長度，D為葉片最大寬度，r為常用系數(shù)，完全展開葉取r=0.75，未展開葉取r=0.5，衰老葉片不計(jì)。葉面積指數(shù)（LAI）=單位土地面積內(nèi)株數(shù)×平均單株葉面積÷單位土地面積。采用肖萬欣等的方法測定葉傾角，各處理群體內(nèi)部選擇5株生長基本一致植株，用浙江金絲猴文具公司生產(chǎn)的半圓量角器測量穗三葉（穗位葉、穗上葉、穗下葉）的主葉脈和莖稈夾角。

1.4.2 氮肥利用測定 參照侯云鵬等的研究，采用福斯（FOSS）凱氏全自動(dòng)定氮儀測定植株氮素含量，并進(jìn)行以下計(jì)算：氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量/施氮量;氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-未施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量;氮肥利用效率（kg/kg）=（施氮區(qū)植株氮素累積量-未施氮區(qū)植株氮素累積量）/施氮量。

1.4.3 抗倒特性測定 采用伍舒悅等的方法，于吐絲期選取5株具有一定代表性的植株，使用浙江托普儀器公司生產(chǎn)YYD-1數(shù)顯植物莖稈強(qiáng)度檢測儀測定，壓碎強(qiáng)度測定把莖稈基部去除葉鞘，截取第3～5莖節(jié)，每節(jié)放在支架上面，將橫斷面為 1 cm 測頭對莖節(jié)中部勻速緩慢壓下，確保莖節(jié)的扁平面和壓力方向垂直，讀取莖節(jié)壓碎時(shí)測量值，求各莖節(jié)平均值;植株抗折力測定采用彎曲探測頭，放于玉米果穗著生莖節(jié)處，使探測頭垂直莖稈勻速推莖稈至折斷時(shí)讀其測量值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)中2019年與2020年各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)變化規(guī)律相同，采用2年平均試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，使用DPS 3.01與Excel 2003分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏玉米株高和莖粗對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

株高是玉米植株相對穩(wěn)定的形態(tài)指標(biāo)之一，由自身遺傳性狀決定，但外部生態(tài)環(huán)境影響也顯著，莖粗是與莖稈抗倒性密切相關(guān)的重要形態(tài)指標(biāo)。夏玉米株高和莖粗對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)見圖3，駐玉216和鄭單958這2個(gè)品種的響應(yīng)規(guī)律不同，處理間存在顯著差異。駐玉216株高在低密度D1條件下，株高隨氮肥的增加呈現(xiàn)先增后降低趨勢，莖粗則隨之增加;在中、高密度D2、D3條件下，株高隨施氮量的增加呈現(xiàn)降低趨勢，莖粗在高密度D3條件下隨氮肥的增加呈現(xiàn)降低趨勢。鄭單958在相同密度條件下，株高隨氮肥的增加均呈現(xiàn)先增后降趨勢，在低密度D1條件下莖粗隨氮肥的增加呈增加趨勢，在中、高密度D2、D3條件下則呈現(xiàn)先減小后增加趨勢。N1施氮條件下，駐玉216株高隨著密度的增加呈現(xiàn)先增后降趨勢，鄭單958在不施氮N1、低氮N2條件下則呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，在高氮N3條件下呈現(xiàn)先增后降趨勢;不施氮N1條件下，駐玉216莖粗隨著密度的增加呈現(xiàn)逐漸增加趨勢，施氮N2、N3條件下，隨著密度的增加呈現(xiàn)先增加后減小趨勢;施氮量N1、N2條件下，鄭單958莖粗隨著密度的增加而先降低后增加，施氮量N3條件下莖粗不斷降低。在低密度條件下，施氮明顯提高2個(gè)品種的莖粗，過度施氮反而降低了鄭單958的株高，高密度條件下，施氮明顯降低了駐玉216的株高、莖粗，而對鄭單958的莖粗差異不明顯，說明鄭單958的莖粗對密度與氮肥耦合響應(yīng)不敏感，莖粗主要受自身遺傳特性決定。駐玉216的株高以D2N1處理最高，鄭單958的株高以D1N2處理最高，駐玉216的莖粗以D2N3、D3N1處理較高，D2N3處理顯著高于D1N1、D1N2、D1N3處理，鄭單958的莖粗以D1N3處理最高。

2.2 夏玉米葉面積指數(shù)（LAI）對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

葉片是玉米光合作用產(chǎn)物形成的關(guān)鍵器官，葉面積的大小受品種遺傳和生育環(huán)境兩重因子的影響，LAI是衡量葉面積高低的常用評價(jià)指標(biāo)。由圖4可知，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，駐玉216和鄭單958的LAI大體呈先增加后降低的變化趨勢，各處理均于抽雄期達(dá)到峰值，且各處理間差異不顯著，密度與氮肥無顯著耦合效應(yīng)。不同生育時(shí)期駐玉216的LAI以D2N2處理最大，鄭單958的LAI以D2N2、D2N3、D3N3處理較大。說明鄭單958較駐玉216耐密耐肥，適當(dāng)增加種植密度和增施氮肥有利于鄭單958群體LAI的提高，利于光合物質(zhì)的形成;中密度和低氮水平則有利于駐玉216 LAI的提高。

2.3 夏玉米葉傾角對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

玉米葉傾角是形態(tài)指標(biāo)的重要組成部分，顯著影響玉米植株的受光狀態(tài)，可以用來衡量株型的緊湊或平展情況，葉傾角越小，植株葉片直立的程度就越大，截獲的光源也更多。由圖5可知，穗三葉葉傾角比較發(fā)現(xiàn)，2個(gè)品種總體表現(xiàn)為穗上葉葉傾角<穗位葉葉傾角<穗下葉葉傾角（駐玉216的D3N2、D3N3處理除外），屬合緊湊型玉米典型特征，密度與氮肥耦合效應(yīng)顯著，處理間存在顯著差異。在低密度D1、中密度D2條件下駐玉216和鄭單958穗三葉葉傾角隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢（駐玉216的穗下葉呈不斷降低趨勢）;在高密度D3條件下，駐玉216的穗上葉、穗位葉葉傾角隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，而駐玉216穗下葉、鄭單958穗三葉葉傾角則隨施氮量的增加呈逐漸降低趨勢;在高密度條件下鄭單958葉傾角對氮肥調(diào)控的響應(yīng)要大于駐玉216。同一施氮量條件下，駐玉216和鄭單958葉傾角對密度的響應(yīng)規(guī)律不同，在不同施氮量條件下，駐玉216穗上葉、穗位葉葉傾角隨著密度的增加呈逐漸增加的變化趨勢;而駐玉216穗下葉葉傾角則呈現(xiàn)出逐漸降低的變化趨勢，在高施氮量N3條件下，鄭單958穗上葉、穗位葉葉傾角隨著密度的增加呈逐漸降低的變化趨勢，在不施氮N1、低施氮量N2條件下，鄭單958穗三葉葉傾角則呈先增加后降低的變化趨勢。密度與氮肥耦合下，駐玉216的穗上葉、穗位葉葉傾角在D3N2處理達(dá)到最大值，穗下葉葉傾角在D1N1處理達(dá)到最大值，而鄭單958穗三葉葉傾角均在D2N2處理達(dá)到最大值，在適宜密度下適當(dāng)增加氮肥可降低葉傾角，利于植株獲得更多光能。

2.4 夏玉米氮肥利用對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

氮肥偏生產(chǎn)力是氮肥單位施量條件下形成的籽粒產(chǎn)量，值越高，籽粒產(chǎn)量受施用氮肥絕對影響也越高，氮肥農(nóng)學(xué)效率是氮肥單位施量條件下玉米吸收的氮肥形成的籽粒產(chǎn)量，值越高籽粒產(chǎn)量受玉米利用氮肥相對影響也越高。由圖6可知，密度與氮肥耦合效應(yīng)顯著，同一密度條件下，氮肥施用量的增加使駐玉216和鄭單958氮肥偏生產(chǎn)力均顯著降低;駐玉216在低密度D1條件下增施氮肥，氮肥農(nóng)學(xué)效率也顯著提高，在中密度D2、高密度D3條件下增施氮肥，氮肥農(nóng)學(xué)效率則降低;鄭單958同一密度條件下增施氮肥，氮肥農(nóng)學(xué)效率均顯著降低。同一密度條件下增施氮肥，駐玉216、鄭單958氮肥利用效率顯著降低。在N2施氮條件下，由低密度D1增加到中密度D2，駐玉216的氮肥偏生產(chǎn)力顯著增加，鄭單958的氮肥偏生產(chǎn)力有增加但差異未達(dá)顯著水平，同中密度D2增加到高密度D3條件下，駐玉216和鄭單958氮肥偏生產(chǎn)力差異未達(dá)顯著水平。密度與氮肥耦合下，駐玉216的氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥利用效率在D2N2處理達(dá)到最大值，氮肥農(nóng)學(xué)效率在D1N3處理達(dá)到最大值，鄭單958的氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥利用效率在D3N2處理達(dá)到最大值，氮肥農(nóng)學(xué)效率在D2N2處理達(dá)到最大值。說明低氮施用量條件下適當(dāng)增加密度能夠有效增加氮肥偏生產(chǎn)力，而施氮量過多即使提高密度氮肥偏生產(chǎn)力也不能有效提高;過量施用氮肥顯著降低了氮肥農(nóng)學(xué)效率，密度調(diào)控未能彌補(bǔ)氮肥農(nóng)學(xué)效率的降低;低施氮量中密度耦合可以顯著提高氮肥利用效率。

2.5 夏玉米抗倒特性對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

壓碎強(qiáng)度和抗折力是評價(jià)玉米植株莖稈抗倒伏特性的常用指標(biāo)，抗折力可用來評價(jià)玉米莖稈的拉伸強(qiáng)度。由圖7可知，在同一密度條件下，駐玉216和鄭單958壓碎強(qiáng)度和抗折力變化趨勢大體一致，隨施氮量的增加均呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢（駐玉216的D3密度處理除外），過量施氮有增加倒伏的風(fēng)險(xiǎn);在同一施氮量條件下，隨著密度的增加，壓碎強(qiáng)度和抗折力同樣呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢，減施氮肥通過增加密度不能有效提高玉米抗倒伏特性。密度與氮肥耦合可以提高駐玉216和鄭單958品種的壓碎強(qiáng)度和抗折力，說明密度與氮肥耦合效應(yīng)與抗倒特性的相關(guān)性屬于玉米品種的共性，其可顯著提高品種的抗倒特性，但高密度高氮肥則會(huì)使莖稈的壓碎強(qiáng)度和抗折力降低。駐玉216在D2N2處理的壓碎強(qiáng)度和抗折力最大，D2N3處理的壓碎強(qiáng)度次之，2個(gè)處理的壓碎強(qiáng)度顯著高于其他處理;鄭單958在D2N2處理的壓碎強(qiáng)度和抗折力最大，D2N2、D3N2處理的壓碎強(qiáng)度顯著高于其他處理。

3 討論

3.1 夏玉米株高和莖粗對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

株高、莖粗可反映玉米生長的形態(tài)特征，密度與氮肥對玉米植株形態(tài)特征及功能影響側(cè)重各異。任佰朝等的研究認(rèn)為，密度與氮肥互作對玉米植株高度、莖稈莖粗的影響差異未達(dá)顯著水平，與本試驗(yàn)密度與氮肥耦合對株高、莖粗的影響差異顯著不同，可能與品種特性、密度高低、施氮量多少差異有關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在低密度條件下，施氮能提高2個(gè)品種的莖粗，與佟桐等的研究結(jié)果相吻合。過度施氮反而降低了鄭單958的株高，高密度條件下，施氮降低了駐玉216的株高、莖粗，駐玉216和鄭單958株高分別在D2N1、D1N2處理最大，莖粗分別在D2N3、D1N3處理最大，這與夏穎的研究結(jié)果類似。賈凱研究發(fā)現(xiàn)，施氮量和株高、莖粗呈正相關(guān)關(guān)系，密度和株高呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而和莖粗呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與本試驗(yàn)隨著密度的增加，株高、莖粗大致呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，隨施氮量的增加也呈現(xiàn)出相同變化趨勢的結(jié)論有所不同，可能因本試驗(yàn)和賈凱所做試驗(yàn)生態(tài)區(qū)域差異較大所致。

3.2 夏玉米葉面積指數(shù)（LAI）對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

LAI能夠評價(jià)玉米光合性能的大小，適宜的栽培技術(shù)措施可有效增加LAI，進(jìn)一步影響到玉米的形態(tài)特征。前人研究指出，LAI隨著密度與氮肥的增加而升高，本研究表明，

隨著生育期的推進(jìn)，駐玉216和鄭單958的LAI均呈先增加后降低的變化趨勢，各處理均于抽雄期達(dá)到峰值。相同施氮條件下，駐玉216和鄭單958大體呈先上升后下降的變化趨勢，這與佟桐等的結(jié)論一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了本研究結(jié)果的可靠性。本研究發(fā)現(xiàn)，中密度D2、低施氮量N2耦合可提高群體LAI，但密度與氮肥無顯著耦合效應(yīng)，氮肥一定程度上可增加LAI，但高施氮量又會(huì)降低LAI，增加密度可增加同一施氮量條件下LAI，過高密度反而會(huì)使LAI降低，與已有研究結(jié)果相同。

3.3 夏玉米葉傾角對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

玉米葉傾角可反映植株的形態(tài)特征，路明等研究發(fā)現(xiàn)，玉米莖葉葉傾角越大，葉片就越接近水平狀態(tài)，相反葉傾角越小葉片直立性反而越好。本研究表明，密度與氮肥耦合效應(yīng)顯著，各處理間存在顯著差異，在D1、D2密度水平下，駐玉216和鄭單958穗三葉葉傾角隨施氮量的增加呈先增加后降低的變化趨勢（駐玉216的穗下葉呈不斷降低趨勢），而在D3密度水平下鄭單958穗三葉葉傾角隨施氮量的增加呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，與佟桐等的結(jié)論相同。本研究表明，不同施氮量條件下駐玉216穗上葉、穗位葉葉傾角隨著密度的增加呈現(xiàn)出逐漸增加的變化趨勢，在高施氮量N3條件下鄭單958穗上葉、穗位葉葉傾角隨著密度的增加呈現(xiàn)出逐漸降低的變化趨勢，在適宜密度下適當(dāng)增加氮肥可降低葉傾角，有利于植株獲得更多光能，這與張倩等過量施用氮肥葉傾角將逐漸提高的結(jié)論相反，而肖萬欣等研究表明，密氮互作可有效調(diào)節(jié)緊湊型玉米穗三葉的葉傾角，使植株的形態(tài)結(jié)構(gòu)更趨向緊湊，有利于穗三葉光合特性的提高。

3.4 夏玉米氮肥利用對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

中國玉米的氮肥平均利用效率為26.1%，遠(yuǎn)未達(dá)到國際33.0%的水平，近10年來我國玉米氮肥的表觀利用效率平均值約為29%。曹冰等研究認(rèn)為，低施氮量條件下適當(dāng)提高密度可有效增加氮肥偏生產(chǎn)力，高施氮量條件下即使提升密度，氮肥偏生產(chǎn)力增加的幅度也仍然有限，究其原因主要是高施氮量條件下，提升密度后籽粒產(chǎn)量增加的效果不佳，甚至還會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)量降低的情況。駐玉216中，D2N2處理的氮肥偏生產(chǎn)力最大，其次是D3N2處理，D3N3處理的氮肥偏生產(chǎn)力最低。鄭單958中，D3N2處理的氮肥偏生產(chǎn)力最大。這與劉夢等有關(guān)高密度水平下氮肥偏生產(chǎn)力明顯大于低密度結(jié)論不一致，可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)土壤基礎(chǔ)地力比較高，高密度條件下加劇了植株個(gè)體間的競爭，抑制單株葉片的生長伸長，進(jìn)一步影響到籽粒產(chǎn)量的形成。有關(guān)研究表明，密度與氮肥對氮肥農(nóng)學(xué)效率呈顯著互作效應(yīng)，同一密度水平下，氮肥農(nóng)學(xué)效率隨施氮量的增加呈現(xiàn)降低趨勢。這與本試驗(yàn)駐玉216在低密度D1條件下增施氮肥氮肥農(nóng)學(xué)效率提高的結(jié)論有所不同，但馬延華等的結(jié)論與本試驗(yàn)結(jié)果一致，因此，探明密度與氮肥對氮肥農(nóng)學(xué)效率的耦合效應(yīng)還需連續(xù)進(jìn)行多年試驗(yàn)。馬延華等研究表明，在一定密度水平下氮肥利用效率隨氮肥增加呈先增后降趨勢，在一定氮肥施量水平下，隨著密度的增加而提高，本研究發(fā)現(xiàn)，低施氮量中密度耦合可以顯著提高氮肥利用效率，這與侯云鵬等的結(jié)論相同，說明低氮水平可維持較高氮肥利用效率，但會(huì)使土壤基礎(chǔ)肥力嚴(yán)重消耗，施氮過量無法使產(chǎn)量持續(xù)增加，氮肥利用效率顯著降低。

3.5 夏玉米抗倒特性對密度與氮肥耦合效應(yīng)的響應(yīng)

倒伏已是河南省玉米生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化收獲、密植增產(chǎn)的限制因素之一，可導(dǎo)致產(chǎn)量降低5%～10%。伍舒悅等報(bào)道，莖稈壓碎強(qiáng)度、推倒強(qiáng)度和玉米倒伏呈顯著正相關(guān)性。勾玲等研究認(rèn)為，不同抗倒特性玉米品種其彎曲特性和抗倒性能存在差異，而且同一玉米品種的彎折強(qiáng)度越高其倒伏率也越低，二者間負(fù)相性達(dá)極顯著水平。有關(guān)學(xué)者已報(bào)道，密度與氮肥互作水平下，隨著密度增加，莖稈的穿刺強(qiáng)度與彎折強(qiáng)度呈先增后減趨勢，隨著氮肥增加，第4、5、6莖節(jié)的莖稈強(qiáng)度也呈先增后減趨勢，這與本試驗(yàn)結(jié)論一致，密度與氮肥耦合可以提高駐玉216和鄭單958品種的壓碎強(qiáng)度和抗折力，可顯著提高品種的抗倒特性，但高密度高氮肥則會(huì)使莖稈的壓碎強(qiáng)度和抗折力降低。這與劉笑鳴等得出的隨施氮量增加，玉米莖稈的穿刺強(qiáng)度與抗折力顯著降低的結(jié)果不同，這可能與其是在高密度 9.0萬株/hm 條件下氮肥對抗倒特性的影響，與本試驗(yàn)6.75萬～8.25萬株/hm密度差異較大有關(guān)，其相關(guān)機(jī)制還需進(jìn)一步深入研究。本研究表明，密度與氮肥耦合條件下駐玉216、鄭單958在D2N2處理的壓碎強(qiáng)度和抗折力最大，與其他多數(shù)處理差異達(dá)顯著水平，而駐玉216中D1N1、D1N3處理，鄭單958中D2N3、D1N3處理的壓碎強(qiáng)度或抗折力偏低，與佟桐等的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

駐玉216和鄭單958形態(tài)指標(biāo)對密度與氮肥耦合效應(yīng)各異，駐玉216和鄭單958分別在D2N1、D1N2處理達(dá)到最大株高，分別在D2N3、D1N3處理達(dá)到最大莖粗，在密度與氮肥互作條件下可有效調(diào)控不同生育時(shí)期玉米群體的LAI和穗三葉葉傾角，不同生育時(shí)期駐玉216的LAI在D2N2處理最大，鄭單958的LAI在D2N2、D2N3、D3N3處理較大，適當(dāng)增加種植密度和增施氮肥有利于鄭單958群體LAI的提高，有利于光合物質(zhì)的形成，中密度和低氮量則有利于駐玉216 LAI的提高;駐玉216穗上葉、穗位葉葉傾角在D3N2處理達(dá)到最大值，穗下葉葉傾角在D1N1處理達(dá)到最大值，而鄭單958穗三葉葉傾角均在D2N2處理獲得最大值，在適宜密度下適當(dāng)增加氮肥可降低葉傾角，利于植株獲得更多光能。

駐玉216氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥利用效率在D2N2處理達(dá)到最大值，氮肥農(nóng)學(xué)效率在D1N3處理達(dá)到最大值，鄭單958氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥利用效率均在D3N2處理達(dá)到最大值，氮肥農(nóng)學(xué)效率在D2N2處理最大。說明低氮施用量條件下適當(dāng)增加密度能夠有效增加氮肥偏生產(chǎn)力，而施氮量過多即使提高密度氮肥偏生產(chǎn)力也不能有效提高;過量使用氮肥顯著降低了氮肥農(nóng)學(xué)效率，密度調(diào)控未能彌補(bǔ)氮肥農(nóng)學(xué)效率的降低;低施氮量中密度耦合可以顯著提高氮肥利用效率。

駐玉216處理D2N2壓碎強(qiáng)度和抗折力最大，D2N3處理的壓碎強(qiáng)度次之，2個(gè)處理的壓碎強(qiáng)度顯著高于其他處理;鄭單958在D2N2處理的壓碎強(qiáng)度和抗折力最大，D2N2、D3N2處理的壓碎強(qiáng)度顯著高于其他處理。

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