氮肥施用量和种植密度对春玉米干物质积累及抗倒伏特性的影响

［摘 要］ 为探究氮肥施用量与种植密度对春玉米干物质积累、抗倒伏特性的影响，选择绥玉29春玉米品种，在黑龙江省哈尔滨市香坊区向阳乡的向阳示范基地，设置2个因素（氮肥施用量和种植密度）、3个水平，验证不同氮肥施入量、不同种植密度对玉米叶片叶绿素含量、干物质积累、穿刺强度的影响。结果表明，随着氮肥施入量和种植密度的增加，春玉米物质积累量与抗倒伏能力均呈现出先上升后下降的趋势，氮肥施入量为200 kg/hm2、种植密度为7.5万株/hm2时玉米物质积累量最大、抗倒伏能力最强。

［关键词］ 春玉米；氮肥施用量；种植密度；物质积累；抗倒伏

［中图分类号］ S513 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1674-7909（2022）03--3

1 材料与方法

1.1 试验区基本情况

试验地位于哈尔滨市香坊区向阳乡的向阳示范基地，基地规划面积226 hm²，土层深厚、土质肥沃，以黑钙土为主。试验地所在地区属于典型的温带大陆性季风气候，全年平均降水量570 mm，年日照时间2 500～2 700 h［1］。春玉米生长周期内温度与降水情况如表1所示。

1.2 试验内容

此次试验所选品种为绥玉29，由黑龙江省农业科学院提供。试验采取随机区组设计，共有2个因素。因素一为氮肥施用量（N），设有3个水平，依次是100 kg/hm²（N1）、200 kg/hm²（N2）、300 kg/hm²（N3）；因素二为种植密度（D），同样设有3个水平，依次是6.0万株/hm²（D1）、7.5万株/hm²（D2）、9.0万株/hm²（D3）。在玉米种植管理方面，按照70 cm等行距起垄种植，每个试验小区内共有10行，每条垄长10 m。试验玉米于2020年4月24日播种，于同年9月30日收获。

1.3 测试指标

1.3.1 叶绿素含量。叶片能通过光合作用将CO₂、H₂O转化成有机物，而叶绿素是进行光合作用的催化剂。因此，通过测定叶绿素含量（SPAD值），可以间接了解春玉米物质积累能力［2］。此次试验中使用CCM-200+叶绿素测定仪测量春玉米叶片的SPAD值。分别在玉米植株的抽雄吐丝期、灌浆期、乳熟期，选择叶龄指数一致的3株植株，做好标记，于叶片中部进行测定。连续测定3次，求平均值，作为最终的SPAD测定值。

1.3.2 干物质累积量。分别在7月1日（拔节期）、7月20日（抽雄吐丝期）、8月5日（灌浆初期）、8月25日（乳熟期），从每个试验小区选择3株玉米植株。取样后将茎、叶、穗分离，并分别放置在烘干机中，设定烘干温度110 ℃、烘烤时间30 min，完成杀青。之后将烘干温度调至80 ℃，至完全烘干后取出称质量，即可得到干质量。

1.3.3 茎秆形态。茎秆形态与玉米植株的抗倒伏特性有密切关系。此次试验主要测定了玉米茎秆的穿刺强度。测量穿刺强度时，分别在7月20日（抽雄吐丝期）、8月10日（灌浆期）和8月25日（乳熟期），使用植物茎秆强度测定仪（浙江托普云农科技公司，型号YYD-1）进行测定。测定方法为选用横断面积为0.1 mm²的探针，分别在茎秆的第4和第6节中间位置，使探针匀速、缓慢地穿破茎秆韧皮部，待数值稳定后记录数据。每节测定3组数据，求平均值作为最终测定值。

2 结果与分析

2.1 氮肥施用量和种植密度对春玉米SPAD值的影响

氮肥可促进作物茎、叶生长，合理施用氮肥能帮助植物叶片更好地进行光合作用［3］。此次试验中春玉米不同生长期施入氮肥对叶片SPAD值的影响如图1所示。由图1可知，在玉米抽雄吐丝期、灌浆初期和乳熟期，虽然氮肥施用量和种植密度不同，但春玉米叶片的SPAD值变化趋势基本一致，即先上升后下降。其中，D2N2处理下春玉米叶片的SPAD值最高，并且在抽雄吐丝期达到了77.5；D1N1处理下春玉米叶片的SPAD值最低，并且在乳熟期仅有46.1。以抽雄吐丝期为例，在种植密度相同（均为D1）的情况下，氮肥施入量为100 kg/hm²（N1）时，春玉米叶片的SPAD值为57.3；当氮肥施入量增加至200 kg/hm²（N2）时，春玉米叶片的SPAD值为60.0；当氮肥施入量继续增加至300 kg/hm²（N3）时，春玉米叶片的SPAD值为58.5。由此可见，种植密度不变，氮肥施入量为200 kg/hm²时，可以使玉米叶片的SPAD值达到最高。在氮肥施入量相同（均为N2）的情况下，种植密度为6.0万株/hm²（D1）时，玉米叶片的SPAD值为60.0；当种植密度为7.5万株/hm2（D2）时，玉米叶片的SPAD值为73.4；当种植密度为9.0万株/hm²（D3）时，玉米叶片的SPAD值为72.6。这说明在氮肥施入量不变的情况下，种植密度为7.5万株/hm²时，可以使玉米叶片的SPAD值达到最大，但与种植密度为9.0万株/hm²时差异不明显。

2.2 氮肥施用量和种植密度对春玉米干物质积累的影响

不同处理下春玉米各个生育期的干物质积累情况如表2所示。由表2可知，随着时间的推移，玉米植株干物质积累量逐步增加，并且在乳熟期达到最大值。从处理方式来看，各个生育期D2N2处理下玉米植株干物质积累量最大。在拔节期，D2N2处理下玉米植株茎的干物质积累量为（75.9±1.8）g，叶的干物质积累量为（47.6±1.2）g，均高于其他处理方式；同样的，在抽雄吐丝期、灌浆期、乳熟期，D2N2处理下玉米植株茎、叶、穗的干物质积累量也高于其他处理方式。在种植密度相同（均为D2）的情况下，氮肥施入量为200 kg/hm²（N2）时，玉米茎的干物质积累量为（149.7±1.7）g；

而处理N1和N3玉米茎的干物质积累量分别为（130.1±1.5）g、（137.7±0.9）g，差值分别为19.6 g和12.0 g。对比可以发现，与氮肥施入量相比，种植密度对春玉米干物质积累的影响更为明显。

2.3 氮肥施用量和种植密度对春玉米茎秆穿刺强度的影响

穿刺强度是决定玉米抗倒伏能力的重要指标。此次试验中春玉米茎秆的穿刺强度测试结果如图2所示。由图2可知，随着玉米的生长发育，茎秆穿刺强度先增强后变弱，在灌浆初期穿刺强度达到最大。从处理方式来看，D2N2处理下玉米茎秆穿刺强度最高。在抽雄吐丝期，D2N2处理下玉米茎秆的穿刺强度为52.3×10⁴ N/m³，在灌浆初期达到了69.5×10⁴ N/m³，在乳熟期为66.2×10⁴ N/m³。综上可以发现，每公顷氮肥施用量为200 kg、种植密度为7.5万株时，春玉米各个生育期茎秆的穿刺强度最大。

3 结论

3.1 不同因素对春玉米干物质积累的影响

叶片SPAD值和玉米地上部分植株干物质积累量都可反映植物的光合能力。而氮元素与植物的生长和光合作用的进行有直接关系，因此，施入适量的氮肥有助于提升春玉米叶片的光合速率，加快有机物的积累［4］。需要注意的是，过量施入氮肥会导致叶片变大且薄，反而不利于干物质的积累。此次试验中，氮肥施入量为200 kg/hm²（N2）时，玉米干物质积累量高于300 kg/hm²，与上述观点一致。同样的，种植密度也会影响田间玉米植株叶片的光合面积。如果植株过于密集，也会导致干物质积累量降低。此次试验中，每公顷种植7.5万株（D2）时，干物质积累量高于每公顷9.0万株，与上述观点一致。因此，科学施肥和合理密植有利于提高春玉米的干物质积累。

3.2 不同因素对春玉米抗倒伏特性的影响

穿刺强度是决定植物茎秆抗倒伏特性的关键指标。氮肥能促进植物的茎叶生长，施入适量的氮肥可提高玉米的抗倒伏能力［5］。但是，过量施入氮肥会导致玉米茎秆变脆、易折断。该研究结果表明，氮肥施入量为200 kg/hm²（N2）时玉米茎秆的穿刺强度最高，而氮肥施入量为300 kg/hm²时，玉米抗倒伏能力反而降低，与上述观点一致。此外，种植密度也会对玉米抗倒伏特性产生一定影响，合理密植情况下植株可以吸收充足的水分、养分，长势良好，穿刺强度较高。相反，如果种植密度过大，则会导致玉米茎秆徒长，茎秆纤弱，容易倒伏。此次试验中，每公顷种植7.5万株（D2）时玉米茎秆抗倒伏能力高于每公顷种植9.0万株，与上述观点一致。

参考文献：

［1］刘笑鸣，顾万荣，李彩凤，等.高密度种植下氮肥和化控措施对春玉米茎秆性状及产量的影响［J］.生态学杂志，2019（2）：450-458.

［2］伍舒悦，李秋祝，李文莹，等.播种密度与氮肥施用量对玉米茎秆抗倒能力的影响［J］.玉米科学，2021（2）：117-123.

［3］高逖，李春喜，周宝元，等.种植密度和施氮量耦合对夏玉米干物质积累及氮肥利用率的影响［J］.玉米科学，2017（5）：105-111.

［4］周超，王俊强，韩业辉，等.不同施氮量和种植密度对嫩单19产量的影响［J］.黑龙江农业科学，2020（12）：26-29.

［5］郑迎霞，陈杜，魏鹏程，等.种植密度对贵州春玉米茎秆抗倒伏性能及籽粒产量的影响［J］.作物学报，2021（4）：738-751.