马 栋，梁玉清，郑 荣，杨惠玲，李金荷，陈 苍

（酒泉市农业科学研究院，甘肃 酒泉 735000）

玉米是我国重要的粮食作物，对保障我国粮食安全作出了重要的贡献，目前人们生活水平日益提高，对粮食需求量不断提升，因此，提高玉米产量成为当前的重要研究课题。通过增加玉米种植密度，依靠群体发挥增产来提高产量，是实现作物高产的重要措施之一[1-2]，然而随着玉米种植密度的增加，玉米基部节间的长度增加，节间的机械组织厚度降低，加之株高和穗位高增加，导致抗倒伏能力降低，倒伏率增加，使得玉米群体结构被破坏，严重影响了产量和品质形成[3]。玉米化学调控技术应用降低了玉米株高、穗位高，增加基部节间茎粗[4]，被广泛应用于农业生产，化学调控技术还能够调节玉米内源激素的平衡，改善玉米冠层结构，提高光温水的利用率，从而促进植株生长发育，提高玉米产量[5]。马正波等[6]研究表明，矮壮素处理提高了2 个夏玉米品种的灌浆速率，改善了产量构成因素，从而提高夏玉米单产水平；在低氮和中氮水平下，矮壮素处理提高了夏玉米灌浆中后期的灌浆速率，从而提高玉米籽粒粒质量和穗粒数，增加了产量。氮肥是作物生长的第一大营养元素，在农业生产中占据不可替代的作用，在高密度栽培下，氮肥的用量对玉米产量至关重要[7]，但是过多使用氮肥又造成资源浪费，因此，研究化控和氮肥对作物生长特性的影响是降低倒伏、提高产量的重要途径[8]。张盼盼等[9]研究表明，不同基因型玉米对氮肥需求量不同，在氮肥减施条件下，高氮效率品种的玉米穗位叶有较高的叶绿素含量和氮素代谢相关酶活性，保证了植株物质积累和氮素同化能力，维持氮代谢过程中较高的氮利用效率，但是氮肥减少量不宜太大，以减施20%为宜。张倩等[10]研究表明，氮肥施用量为180 kg/hm2并喷施30%乙烯利有利于塑造玉米高产株型，减少倒伏，显著提高产量。刘笑鸣等[11]研究表明，化控能够增加春玉米基部节间的力学特性，增加抗倒伏能力，玉米产量提高8.7%。前人对调节剂和氮肥对玉米生长的影响主要是在化控条件下对氮肥用量进行研究，有关化控和氮肥互作的研究较少。

本研究选用2 种调节剂和3 个氮肥梯度，研究玉米干物质积累及抗倒伏特性，旨在为提高玉米产量提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在酒泉市城关镇试验田进行，该地属于大陆性干旱气候，干燥寒冷，降水奇缺。年平均温度3.9～9.3 ℃，无霜期127～158 d。夏季干热而较短促，冬季寒冷而较漫长，但春季升温迅速。年平均降雨量84 mm，集中在6—10 月，年平均蒸发量2 141.4 mm，超过降雨量27.3 倍，年平均日照时数为3 056.4 h。

1.2 试验材料

供试玉米品种为京科968，由北京市农林科学院玉米研究中心提供。化控剂选用北京绿洲之星科技有限公司生产的壮丰灵（30%乙烯利·芸苔素内酯）和福建浩伦生物工程技术有限公司生产的玉黄金（30%胺酰酯·乙烯利）。试验用氮肥为尿素，磷肥为磷酸二氢铵，钾肥为硫酸钾。

1.3 试验设计

试验于2019 年采用随机区组设计，设置2 个化控处理，分别为壮丰灵（H1，施用量为400 mL/hm2）和玉黄金（H2，施用量为380 mL/hm2），在玉米6 叶期进行化控处理。4 个氮肥处理分别为0（N0）、120（N1）、200（N2）、280 kg/hm2（N3），磷肥和钾肥的施用均为90 kg/hm2，在玉米播种前将所有氮肥的50%，所有磷肥和钾肥作为基肥一次施入，剩余氮肥在玉米拔节期进行追施，每小区面积约38.4 m2，每处理重复3 次，随机排列，种植密度为9 万株/hm2，于2019 年4 月28 日播种，9 月28 日收 获，其他田 间管理同高产田管理。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 玉米干物质积累量的测定 分别在开花抽雄期、灌浆期、乳熟期和完熟期取样，取玉米地上部于105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干至恒质量，进行称质量，并计算花后单株干物质积累量和贡献率。

其中，A为成熟期单株干物质积累量，B为开花期单株干物质积累量，C为花后单株干物质积累量。

1.4.2 茎秆力学特征的测定 在玉米灌浆期，选择5 株生长一致的玉米植株，用植物茎秆强度测定仪（石家庄艾沃士科技有限公司，型号AWOS-SL04）测定穿刺强度和弯折强度。用横断面积为0.01 cm2的测头，相距茎秆与2 个支撑点之间10 cm，使探头匀速缓慢穿破茎秆韧皮部，读取测量值。玉米发生茎秆弯折的部位通常在穗下第2～6 节，本试验测定玉米第4、5、6 节间中 部，每茎节测定3 次，求 平均值。

1.4.3 倒伏率的测定 在完熟期调查实际倒伏率。

1.4.4 产量及其构成因素的测定 在玉米完熟期收获，在小区中间取4 行进行测产。随后在每个小区选取10 穗玉米进行考种，分别测定穗行数、行粒数、穗粒数和千粒质量。

1.5 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 17.0软件进行处理和分析，多重比较釆用Tukey法。

2 结果与分析

2.1 2 种化控措施下氮肥用量对玉米干物质积累量的影响

由表1 可知，随着玉米生育进程的推进，玉米干物质积累量呈逐渐升高的趋势，在各生育时期，干物质积累量随氮肥施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势，均在N2 处理时达到最大。在抽雄期，H1N1、H1N2 和H1N3 处理分别比H1N0 处 理高17.19%、22.82% 和16.52%，H2N1、H2N2 和H2N3 处理分别比H2N0 处理高12.28%、17.48%和12.57%，同一施氮量时，化控处理间差异不显著。在灌浆期，H1N1、H1N2 和H1N3 处理分别比H1N0 处理高14.94%、24.25% 和9.38%，H2N1、H2N2 和H2N3 处理分别比H2N0 处理高18.71%、28.89%和19.04%，同一施氮量时，H2 处理的干物质积累量显著高于H1 处理，乳熟期和完熟期变化趋势和灌浆期相似。花后干物质积累量随氮肥用量的增加呈先升高后降低的变化趋势，H1N1、H1N2 和H1N3 处理分别比H1N0 处理高19.53%、29.39% 和23.38%，H2N1、H2N2 和H2N3 处理分别比H2N0 处理高21.74%、37.31%和27.02%，同一施氮量时，H2 处理的干物质积累量显著高于H1处理，花后干物质贡献率H2N2 处理最高，除H2N3处理外，显著高于其他处理。对干物质积累进行变异来源分析表明，各时期干物质积累量、花后干物质积累量和花后干物质贡献率在H 和N 处理下均达到显著水平，而H 和N 互作没有显著差异。

表1 2 种化控措施下氮肥用量对玉米干物质积累量的影响Tab.1 Effects of nitrogen fertilizer dosage on dry matter accumulation of maize under two chemical control measures

2.2 2 种化控措施下氮肥用量对玉米产量及产量构成因素的影响

从表2 可以看出，生长调节剂和氮肥对玉米有效穗数和穗行数没有显著影响。氮肥对行粒数的影响较大，在同一调节剂处理下随氮肥用量增加呈先升高后降低的变化趋势，其中，H1N1、H1N2 和H1N3 处理分别比H1N0 处理高23.66%、36.35%和25.81%，H2N1、H2N2 和H2N3 处理分别比H2N0处理高25.53%、39.36%和27.66%，同一氮肥处理时调节剂处理间差异不显著。H2N2 处理的千粒质量最大，除了H1N2 处理外，显著高于其他处理。玉米产量随氮肥用量的增加呈先升高后降低的变化趋势，其 中，H1N1、H1N2 和H1N3 处 理分别比H1N0 处理高29.52%、52.46%和33.78%，H2N1、H2N2 和H2N3 处理分别比H2N0 处理高27.06%、40.31%和34.39%，化控处理间差异不显著。分析变异来源，结果表明，H、N 和H×N 对穗数和穗行数的影响均没有达到显著水平，H 和N 对行粒数、千粒质量和产量的影响均达到极显著水平，H×N影响显著。

表2 2 种化控措施下氮肥用量对玉米产量及产量构成因素的影响Tab.2 Effects of nitrogen fertilizer dosage on maize yield and yield components under two chemical control measures

2.3 2 种化控措施下氮肥用量对玉米茎秆力学特征的影响

由图1 可知，玉米第3 节间穿刺强度随氮肥用量的增加呈先升高后降低的变化趋势，在H1 处理下，H1N1、H1N2 和H1N3 处理分别比H1N0 处 理增加13.98%、21.62%和17.55%，H1N2 处理最高，显著高于H1N1 处理；在H2 处理下，H2N1、H2N2和H2N3 处理分别比H2N0 处理增加14.41%、29.57%和23.22%，各处理间差异均显著，穿刺强度依次为H2N2＞H2N3＞H2N1＞H2N0。

图1 2 种化控措施下氮肥用量对玉米第3 节间穿刺强度的影响Fig.1 Effect of nitrogen fertilizer dosage on punctures strength of the third internode of maize under two chemical control measures

由图2 可知，玉米第3 节间弯折强度随氮肥用量的增加呈先升高后降低的变化趋势，在H1 处理下，H1N1、H1N2 和H1N3 处理分别比H1N0 处 理增加10.45%、18.49%和16.10%，H1N2 处理最高，显著高于H1N1 处理；在H2 处理下，H2N1、H2N2和H2N3 处理分别比H2N0 处理增加13.69%、21.59% 和19.22%，H2N2 处理最 高，显著高 于H2N1 处理，在同一施氮量时，H2 处理的穿刺强度和弯折强度均显著高于H1 处理。

图2 2 种化控措施下氮肥用量对玉米第3 节间弯折强度的影响Fig.2 Efects of nitrogen fertilizer dosage on bending strength of the third internode of maize under two chemical control measures

2.4 2 种化控措施下氮肥用量对玉米倒伏率的影响

2 种化控措施下氮肥用量对玉米倒伏率的影响如图3 所示。

图3 2 种化控措施下氮肥用量对玉米倒伏率的影响Fig.3 Effects of nitrogen fertilizer dosage on maize lodging rate under two chemical control measures

倒伏率是反映玉米倒伏情况及抗倒伏能力最直观的指标。由图3 可知，化控处理下增施氮肥可显著降低玉米倒伏率，且随氮肥用量的增加呈先降低后升高的变化趋势，在H1 处理下，倒伏率依次为H1N2＜H1N3＜H1N1＜H1N0，处理间差异均显著，H1N1、H1N2 和H1N3 处理分别比H1N0 处 理降低34.60%、66.85% 和52.22%；在H2 处理下，H2N1、H2N2 和H2N3 处理的倒伏率分别比H2N0处理降低34.30%、68.79%和61.67%，同一施氮量时化控处理间没有显著差异。

3 结论与讨论

干物质积累反映玉米植株生长状况，干物质的积累还直接影响玉米产量[12]。戴明宏等[13]研究认为，生长后期的光合生产力决定了玉米籽粒产量，对籽粒的贡献率在78%～84%。大量研究表明，在一定范围内只有干物质积累量达到一定数量玉米籽粒才能够形成产量[14]，施用氮肥能够提高干物质向籽粒转运的速率[15]。王佳等[16]研究表明，施氮量为270 kg/hm2是提高玉米叶片光合特性的最佳处理，且在此处理下玉米获得最高产量。张雪彪等[17]研究表明，甜糯玉米秸秆生物量随着施氮量增加呈抛物线变化，最佳施氮量为363 kg/hm2。调节剂能够调控玉米株型，改善形态建成，进而影响玉米产量。蒋迁等[18]研究表明，在喷施不同植物生长调节剂后，玉米的生长发育及产量均受到不同程度影响，并且在高密条件下影响更加明显；在高密条件下，吨田宝处理使玉米的千粒质量、产量显著增加。本研究表明，干物质积累量和花后干物质积累随氮肥施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势，均在200 kg/hm2处理时达到最大。在同一施氮量时，玉黄金处理化控的干物质积累量显著高于壮丰灵。本研究表明，氮肥对行粒数、千粒质量的影响较大，并最终影响玉米产量，在同一调节剂处理下随氮肥用量的增加呈先升高后降低的变化趋势，在施氮量为200 kg/hm2时，壮丰灵和玉黄金处理产量达到最高，和佟桐等[19]的研究结果一致。因此，化控处理下施氮量为200 kg/hm2，有助于塑造合理的群体结构，提高干物质积累量，最终实现高产。

玉米茎秆易受环境条件的影响，导致茎秆基部倒伏或折断，引起作物收获和大量减产，因此，研究玉米抗倒伏能力是目前玉米生产的重要课题。化控能够调节玉米内部的激素平衡和物质转化，提高基部茎节的纤维素含量，缩短基部节间长度，增加抗倒伏的能力[20]。樊海潮等[21]研究表明，化控处理提高玉米抗倒伏能力主要是由于增加了玉米第3节间强度，与此同时，氮肥也是影响秸秆抗倒伏能力的重要因素，过量施氮会降低茎秆机械强度，增加倒伏风险，降低产量[22]。因此，在玉米生产中，适宜的氮肥施用量是提高玉米抗倒伏能力和产量的重要措施[23]。吴旺嫔等[24]研究表明，施氮量较大有利于提高玉米茎粗，氮肥基追比例对玉米抗倒伏性状有一定影响，在基追比为2∶6 时，株高、穗位高、倒折率最低。刘笑鸣[25]研究表明，随氮肥水平的提高，茎秆抗折断力和穿刺强度显著降低，最大、最小直径先增加后降低，基部节间长显著增加。本研究表明，玉米第3 节间穿刺强度和弯折强度随氮肥用量的增加呈先升高后降低的变化趋势，氮肥用量为200 kg/hm2时最大，倒伏率最低，主要是由于氮肥促进了茎秆物质转化，从而增强抗倒伏能力。

综上所述，壮丰灵和玉黄金都能够提高玉米抗倒伏能力，在施氮量为200 kg/hm2时，干物质积累量及花后干物质积累量达到最大值，显著提高茎秆穿刺强度和弯折强度，产量分别比不施氮肥增加52.46%和40.31%，因此，在高密度栽培化控处理下，氮肥施用量为200 kg/hm2，能够增加干物质积累量，降低倒伏率，最终实现高产。