玉米是我国重要的粮食作物和产业原料,也是种植面积最大、总产量最高的第一大粮食作物,对保障国家粮食安全和满足市场需求发挥着主力军的作用[1,2]。使用植物生长调节剂是提高玉米产量的有效栽培手段,已成为农业生产中高产稳产的重要农艺措施[3]。气候环境变化影响作物产量和作物水分生产力,同时影响玉米籽粒脱水过程和机械粒收质量[4,5]。解析不同灌溉处理条件下,植物生长调节剂对玉米粒收质量、水分利用效率和产量的影响,对于指导农业生产、实现农业节水增产和全程机械化具有重要意义。Cohen等[6]研究表明,喷施植物生长调节剂能提高玉米抗旱特性,降低生育期耗水量,实现化控节水。在小麦开花期使用植物生长调节剂可提高旗叶叶绿素含量和灌浆期的光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及水分利用效率[7],不同品种间水分利用效率差异明显[8]。干旱胁迫下,植物生长调节剂乙烯利能显著降低玉米叶片的水分损失和叶绿素浸出,保持较高的相对含水量和叶片水势[9]。在机械粒收质量影响因素方面,玉米籽粒含水率与破碎率、杂质率均呈极显著正相关关系,而籽粒含水率高是导致收获质量差的主要原因[10]。玉米品种脱水特性和收获时期是决定收获时籽粒含水率的关键[11]。玉米籽粒脱水过程受温度、湿度、风速和降水等气象因素的推动和影响[12,13]。前人的研究多集中在植物生长调节剂与种植密度、施肥水平对玉米株型、产量、抗倒抗逆性和光合生理等方面的影响[14,15],而关于植物生长调节剂与水分耦合对玉米水分利用效率调控的研究相对较少,对不同灌溉制度下玉米耗水量与籽粒含水率之间的关系也鲜见报道。
本试验以生产上主推玉米杂交种登海605和豫单9953为材料,设置植物生长调节剂和灌水量2个因素,分析大田喷灌条件下,植物生长调节剂对玉米产量、水分利用效率及粒收质量之间的联系,为玉米绿色高产、节水保质提供理论基础和参考。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2018年6-9月在许昌市灌溉试验站（113°59′E,34°09′N）进行,该地位于淮河流域颍河上游,是由双洎河和黄河泛滥冲积而成的冲积平原。试验地海拔79.6m,属于暖温带大陆性季风气候,雨热同期,多年平均气温14.7℃,年日照时数2 183h,年降水量698mm,年蒸发量1 044mm。试验田供试土壤类型为潮土,质地为砂壤土,0~60cm土壤平均干容重为1.43g/cm3,田间持水量为25%。0~20cm土壤有机质20.3g/kg,全氮1.28g/kg,全磷1.71g/kg。试验区玉米生育期降雨量及温度变化见图1。
图1
图1
试验区日降雨量及温度变化
Fig.1
Daily precipitation and temperature variation in test area
1.2 试验设计
设置植物生长调节剂和灌水量2个因素。植物生长调节剂设2个水平,分别为HK（喷施植物生长调节剂）和CK（喷施同量清水）。植物生长调节剂为中国农业科学院作物科学研究所研制的“吨田宝”,主要成分为抗逆蛋白金属酶和类生长素,该化控剂可调节玉米不同生育时期和不同器官内源激素水平,从而优化调控玉米形态特征、生理特征和产量形成。在玉米有8~9片可见叶时喷施“吨田宝”,施用量为450mL/hm2,对水225kg/hm2,于晴天无风下午15:00后叶面均匀喷施。灌水量设3个水平,每次灌水定额分别为25、45和65mm,分别记为W1、W2和W3处理,灌水下限设为田间持水率的65%~70%。完全区组设计,共6个处理,每个处理重复3次。整个玉米生育期共灌溉3次,灌溉方式为地埋自动伸缩一体化喷灌,灌水量采用智能水表控制。小区试验面积为10 400m2（130m×80m）,玉米供试品种为登海605和豫单9953,采用当地宽窄行种植模式,密度72 000株/hm2,于2018年6月5日播种,9月30日收获。玉米联合收获机为中联4YGT-4型,工作行数4行,工作幅宽220cm,每个小区收获面积为0.13hm2。其他农事作业,如耕地﹑施肥﹑播种及田间管理（除草、防倒伏、喷洒农药和防治病虫害）等均遵循当地实际情况。
1.3 指标测定与方法
在夏玉米苗期、拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期分别采集0~100cm土层土壤（每20cm为一层）,采用烘干法测定土壤含水量。收获前每个试验处理随机选取2个10m的行长统计收获株数,取下全部果穗进行室内测产考种,随机取5个玉米果穗进行人工脱粒,测定籽粒含水率,3次重复。于天气晴朗上午10:00-12:00,利用Li-6400便携式光合系统分析仪测定叶片气体交换参数。采取田间机械粒收,并进行收获质量调查,包括破碎率、杂质率、田间机收损失量和损失率,参考李少昆等[16]的方法。
土壤贮水量计算公式: W=10×ρ×θ×h,其中,W为土壤贮水量（mm）;h为计划湿润层深度（cm）;ρ为土壤体积质量（g/cm3）;θ为土壤质量含水率（%）。
耗水量计算公式: ET=I+P+U-D-R-△W,式中: ET为玉米育期内的总耗水量（mm）,I为灌溉量（mm）,P为田间有效降水量（mm）,U为地下水补给量（mm）,D为深层渗漏量（mm）,R为径流量（mm）,△W为播种前后土壤贮水变化量（mm）。因试验区地势平坦,地下水埋藏较深,根据实测,生育期内1m深土壤水分变化不大,且喷灌湿润程度较浅,故U、D和R均可忽略不计。因此将计算公式简化为ET=I+P-△W。
产量水分利用效率WUEY（kg/m3）=Y/ET×1 000,式中: Y为单位面积籽粒实际产量（kg/m2）,ET为玉米生育期间耗水量（mm）,1 000为换算系数。
叶片水分利用效率WUEL（μmol/mmol）=Pn/Tr,式中: Pn为净光合速率[μmol/(m2·s)],Tr为蒸腾速率[μmol/(m2·s)]。
采用Excel 2010进行数据处理,利用Origin 8.5作图,利用SPSS 18.0统计软件进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同生育期土壤含水率动态变化
从整个玉米生育期土壤含水率动态变化（图2）可知,20~60cm土层土壤含水率依次降低（灌浆期除外）,60~80cm土层的含水率逐渐增加（拔节期除外）。苗期时,不同处理间土壤含水率相差不大。从拔节期至成熟期,不同水分处理间开始逐渐表现出差异,吐丝期不同土层土壤含水率排序为W3>W2>W1,灌浆期和成熟期均表现出相似的规律,这表明在相同的气候环境条件下,灌水量越大,土壤含水率越高,不同水分处理间差异越明显。相同水分处理条件下,从拔节期调节剂处理后监测的土壤水分分布状况可以看出,吐丝期至成熟期20~60cm土层土壤含水率基本为HK>CK处理。成熟期时,由于灌水频次和降雨量的减少,不同处理间土壤含水率差异逐渐缩小,最后趋于稳定。
图2
图2
各处理不同生育期土壤含水率动态变化
Fig.2
Soil moisture content dynamic changes of different treatments at different growth stages
2.2 植物生长调节剂和水分处理对玉米产量及其构成因素的影响
由方差分析（表1）可知,灌水处理对2个品种产量及其构成要素的影响均达到极显著水平,植物生长调节剂对穗粗、秃尖长和百粒重影响显著或极显著。W2灌水处理下登海605品种的穗长、穗粗和豫单9953品种的穗粗均为最大。CK处理下,豫单9953品种的穗长在W3灌水处理下达到最大,但在HK处理下,其穗长最大值出现在W2灌水处理,植物生长调节剂和灌水对该品种的穗长互作效应显著。登海605和豫单9953的秃尖长均在W2灌水水平最小,同样,百粒重和产量最大值也出现在该水平。不同品种对植物生长调节剂调控响应差异显著,登海605品种秃尖长HK处理的均值比CK处理降低11.0%,豫单9953降低15.4%。与CK处理相比,登海605和豫单9953 HK处理的百粒重均值分别增加4.13%和5.78%。植物生长调节剂对登海605品种产量影响显著,但对豫单9953产量的影响不显著。HKW2处理产量最大,登海605和豫单9953产量分别为11 484和10 773kg/hm2。
表1 植物生长调节剂和灌溉处理对产量及其构成因素的影响
Table 1
| 植物生长调节剂 Plant growth regulator | 灌水量 Irrigation | 登海605 Denghai 605 | 豫单9953 Yudan 9953 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 穗长 Ear length (cm) | 穗粗 Ear diameter (cm) | 秃尖长 Bare tip length (cm) | 百粒重 100-kernel weight (g) | 产量 Yield (kg/hm2) | 穗长 Ear length (cm) | 穗粗 Ear diameter (cm) | 秃尖长 Bare tip length (cm) | 百粒重 100-kernel weight (g) | 产量 Yield (kg/hm2) | ||
| HK | W1 | 19.8±0.4d | 3.27±0.06c | 1.25±0.05d | 28.13±0.72d | 9 652±109d | 16.5±0.3b | 4.11±0.08b | 0.39±0.03c | 24.1±0.8c | 9 085±156c |
| W2 | 21.9±0.2a | 4.14±0.10a | 1.05±0.08e | 34.47±0.41a | 11 484±320a | 17.3±0.2a | 4.25±0.06a | 0.31±0.01c | 29.5±0.6a | 10 773±383a | |
| W3 | 20.6±0.2c | 4.10±0.05ab | 1.51±0.04b | 32.43±0.90bc | 10 343±248c | 17.0±0.2a | 4.01±0.02c | 0.51±0.04b | 28.2±1.1ab | 9 683±216b | |
| CK | W1 | 19.0±0.3e | 3.25±0.03c | 1.43±0.07c | 26.60±1.36e | 9 453±112d | 16.5±0.4b | 4.04±0.03bc | 0.49±0.02b | 21.7±0.9d | 8 887±317c |
| W2 | 21.5±0.3b | 4.11±0.09ab | 1.22±0.05d | 33.13±0.69ab | 11 002±241b | 16.9±0.2ab | 4.19±0.05a | 0.35±0.05c | 28.7±1.4a | 10 502±220a | |
| W3 | 19.8±0.2d | 4.08±0.06b | 1.63±0.04a | 31.53±0.64c | 10 271±421c | 17.3±0.1a | 3.97±0.10c | 0.59±0.02a | 26.9±0.7b | 9 803±412b | |
| 植物生长调节剂 Plant growth regulator (R) | 102.86** | 6.78** | 301.54** | 10.68** | 6.16* | 0.01 | 6.62* | 12.14** | 14.01** | 1.41 | |
| 灌水量Irrigation (I) | 408.94** | 4 421.70** | 792.43** | 99.33** | 93.59** | 13.98** | 41.52** | 38.13** | 86.64** | 93.85** | |
| 植物生长调节剂×灌水量R×I | 3.17 | 0.02 | 5.60 | 0.24 | 1.43 | 4.24* | 0.13 | 0.81 | 1.36 | 1.48 | |
注: 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）;“*”表示差异显著（P<0.05）,“**”表示差异极显著（P<0.01）。下同
Note: Values followed by different lowercase indicate significant differences among treatments (P < 0.05); "*" and "**" indicate significant difference or extremely significant difference at 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below
2.3 植物生长调节剂和水分处理对玉米收获质量的影响
6个不同处理机械粒收试验的结果（表2）表明,灌水量显著影响破碎率和杂质率,除登海605品种的CK处理下W2灌水处理的杂质率大于W3处理外,破碎率和杂质率均随灌水量的增加而变大,2个品种的破碎率和杂质率差异显著,登海605品种破碎率和杂质率的均值较豫单9953分别增加22.98%和82.16%。豫单9953品种所有处理的破碎率和杂质率均符合国家标准（GB/T 21962-2008）要求。灌水量对总损失量和总损失率影响极显著,W2灌水处理总损失量和总损失率均最小。登海605和豫单9953在W2灌水处理的总损失量分别较W3降低13.43%和15.72%。W1和W3灌水水平在不同处理之间的总损失率没有显著差异。豫单9953品种在W1和W2灌水水平下的破碎率HK处理小于CK,但是W3灌水水平下的破碎率HK处理大于CK,可见,植物生长调节剂和灌水量对豫单9953品种的破碎率表现出明显互作效应。
表2 植物生长调节剂和灌水处理对玉米机械粒收收获质量的影响
Table 2
| 植物生长调节剂 Plant growth regulator | 灌水量 Irrigation | 登海605 Denghai 605 | 豫单9953 Yudan 9953 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 籽粒破碎率 Grain broken rate (%) | 杂质率 Impurity rate (%) | 总损失量 Total loss mass (kg/hm2) | 总损失率 Total loss rate (%) | 籽粒破碎率 Grain broken rate (%) | 杂质率 Impurity rate (%) | 总损失量 Total loss mass (kg/hm2) | 总损失率 Total loss rate (%) | ||
| HK | W1 | 4.22±0.3c | 1.64±0.6b | 281±13cd | 2.91±0.16b | 3.63±0.10d | 1.02±0.09e | 196±17bc | 2.15±0.17a |
| W2 | 5.46±0.4b | 2.56±0.3a | 265±19d | 2.31±0.15d | 4.18±0.22c | 1.35±0.11c | 178±12c | 1.65±0.10b | |
| W3 | 5.61±0.3b | 3.10±0.3a | 313±12ab | 3.03±0.24ab | 4.52±0.15b | 1.59±0.13b | 210±9ab | 2.17±0.21a | |
| CK | W1 | 4.17±0.2c | 1.82±0.2b | 299±21bc | 3.16±0.21ab | 3.59±0.31d | 1.07±0.07d | 204±15b | 2.29±0.22a |
| W2 | 5.09±0.3b | 3.05±0.3a | 289±12bcd | 2.62±0.10c | 4.12±0.25c | 1.39±0.10c | 192±11bc | 1.83±0.18b | |
| W3 | 6.27±0.5a | 2.72±0.4a | 327±10a | 3.19±0.08a | 4.76±0.19a | 1.65±0.03a | 229±13a | 2.33±0.16a | |
| 植物生长调节剂 Plant growth regulator (R) | 0.18 | 0.37 | 8.30* | 13.91** | 2.46 | 14.50** | 6.85* | 7.56* | |
| 灌水量Irrigation (I) | 51.30** | 20.50** | 16.15** | 39.53** | 376.80** | 601.70** | 15.30** | 33.78** | |
| 植物生长调节剂×灌水量R×I | 3.20 | 2.16 | 0.20 | 0.51 | 10.38** | 0.13 | 0.39 | 0.05 | |
2.4 植物生长调节剂和水分处理对玉米水分利用效率的影响
植物生长调节剂处理显著降低了玉米全生育期耗水量（表3）,豫单9953品种HK处理的耗水量较CK处理降低2.5%,登海605和豫单9953植物生长调节剂处理的产量水分利用效率（WUEY）较CK分别增加3.74%和3.56%。同一品种相同灌水水平处理间没有显著性差异（登海605品种W3除外）。灌水处理显著影响水分利用效率,WUEY表现为W2>W1>W3,登海605和豫单9953 W2处理的WUEY较W3处理分别增加19.96%和21.36%。W1处理WUEL最高,W2和W3处理无显著差异,说明干旱能够增强叶片对水分的利用,登海605品种W1处理的WUEL较W3处理增加8.8%,豫单9953增加15.1%。植物生长调节剂处理显著提高了WUEY,登海605和豫单9953植物生长调节剂处理的WUEY较CK分别增加2.7%和3.6%,但对WUEL无显著影响。收获时玉米籽粒含水率随灌水量的增加而增大,登海605植物生长调节剂处理下不同水分处理间差异显著,豫单9953的CK处理表现出同样的规律。相同处理条件下,豫单9953的籽粒含水率明显低于登海605,降低12.4%。
表3 不同处理玉米水分利用效率
Table 3
| 植物生长调节剂 Plant growth regulator | 灌水量 Irrigation | 登海605 Denghai 605 | 豫单9953 Yudan 9953 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 耗水量 Water consumption (mm) | 产量水分利用效率 Yield water use efficiency (kg/m3) | 叶片水分利用效率 Leaf water use efficiency (μmol/mmol) | 籽粒含水率 Grain moisture content (%) | 耗水量 Water consumption (mm) | 产量水分利用效率 Yield water use efficiency(kg/m3) | 叶片水分利用效率 Leaf water use efficiency (μmol/mmol) | 籽粒含水率 Grain moisture content (%) | ||
| HK | W1 | 337±11d | 2.86±0.06bc | 5.6±0.2a | 23.3±0.6d | 296±18d | 3.07±0.05b | 6.2±0.3a | 20.4±1.2c |
| W2 | 374±9c | 3.07±0.04a | 5.1±0.1b | 25.4±0.8c | 330±12c | 3.26±0.06a | 5.7±0.1bc | 23.0±0.3ab | |
| W3 | 389±5b | 2.66±0.06de | 5.2±0.1b | 27.5±0.9a | 360±8a | 2.68±0.14d | 5.3±0.1c | 24.0±0.5a | |
| CK | W1 | 341±13d | 2.78±0.09cd | 5.5±0.1a | 24.2±0.6d | 303±11d | 2.93±0.03c | 6.0±0.2ab | 21.0±0.9c |
| W2 | 378±4c | 2.91±0.06b | 4.9±0.1b | 26.2±1.0bc | 332±14c | 3.16±0.09ab | 5.6±0.2bc | 22.5±0.2b | |
| W3 | 397±2a | 2.59±0.10e | 5.0±0.2b | 27.3±0.4ab | 376±20a | 2.61±0.09d | 5.3±0.1c | 23.9±0.6a | |
| 植物生长调节剂 Plant growth regulator (R) | 18.72** | 11.22** | 1.90 | 2.55 | 6.00* | 8.85* | 0.40 | 1.40 | |
| 灌水量Irrigation (I) | 694.10** | 43.54** | 13.50** | 47.58** | 145.50** | 90.23** | 17.08** | 81.20** | |
| 植物生长调节剂×灌水量R×I | 1.03 | 0.72 | 0.02 | 1.57 | 1.50 | 0.20 | 0.13 | 0.70 | |
2.5 籽粒含水率与收获质量和耗水量的相关性分析
玉米籽粒含水率与收获质量和灌水指标之间的相关关系如表4所示。分析可知,籽粒含水率与破碎率、耗水量和杂质率之间均表现出极显著的正相关关系。登海605的籽粒含水率与土壤含水率呈显著正相关（r=0.527,P<0.05）,而豫单9953则为极显著（r=0.683, P<0.01）。破碎率与耗水量、杂质率呈极显著正相关,与土壤含水率呈显著相关。可见,籽粒含水率与耗水量和土壤含水率密切相关,通过灌水可以调节收获籽粒水分含量,继而影响籽粒收获质量。籽粒含水率与耗水量呈极显著的非线性关系（图3）,由2个品种的拟合方程可知拟合效果较好。由图4可以看出,籽粒含水率与土壤含水率密切相关,登海605品种回归分析拟合方程显著相关（R2=0.27*）,豫单9953则为极显著相关（R2=0.40**）。
表4 玉米籽粒含水率和其他参数的相关性分析
Table 4
| 参数 Variable | 籽粒含水率 Grain moisture content | 籽粒破碎率 Grain broken rate | 土壤含水率 Soil moisture content | 耗水量 Water consumption | 杂质率 Impurity rate | 总损失量 Total loss mass | 总损失率 Total loss rate |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 籽粒破碎率Grain broken rate | 0.771**（0.891**） | ||||||
| 土壤含水率Soil moisture content | 0.527*（0.683**） | -0.508*（0.587*） | |||||
| 耗水量Water consumption | 0.885**（0.872**） | -0.937**（0.906**） | -0.604**（0.600**） | ||||
| 杂质率Impurity rate | 0.772**（0.901**） | -0.655**（0.759**） | -0.378（0.690**） | 0.702**（0.823**） | |||
| 总损失量Total loss mass | 0.490*（0.290） | -0.441（0.468） | -0.175（0.226） | 0.541*（0.528*） | -0.210（0.312） | ||
| 总损失率Total loss rate | 0.083（-0.072） | -0.017（0.051） | -0.043（0.076） | 0.102（0.126） | -0.187（-0.082） | -0.837**（0.867**） | |
| 产量Yield | 0.385（0.476*） | -0.515*（0.463） | -0.265（0.127） | 0.415（0.395） | -0.537*（0.515*） | -0.324（-0.388） | -0.786**（-0.794**） |
注: 括号外数据是登海605的相关系数,括号内数据是豫单9953的相关系数
Note: Date outside the brackets is the correlation coefficient of Denghai 605, and date inside the brackets is the correlation coefficient of Yudan 9953
图3
图3
玉米籽粒含水率与耗水量的关系
DH605和YD9953分别代表登海605和豫单9953,下同
Fig.3
The relationship between water consumption and grain moisture content of maize
DH605 and YD9953 represent Denghai 605 and Yudan 9953, respectively, the same below
图4
图4
玉米籽粒含水率与收获时土壤含水率的关系
Fig.4
The relationship between soil moisture content and grain moisture content of maize
3 讨论
植物生长调节剂通过调节玉米内源激素水平改善作物生理生化功能,实现对玉米生长发育的调控。本研究中,植物生长调节剂“吨田宝”处理改良了秃尖长、增加了穗粗和百粒重等重要经济性状。其中,登海605品种增产显著,对豫单9953产量影响不显著,这可能与作物品种对植物生长调节剂的响应程度不同有关[17,18]。喷施植物生长调节剂能够降低玉米生育期耗水量,Cohen等[6]的研究也认为植物生长调节剂可限制植物生长,影响蒸发速率和土壤水分消耗,从而降低对水分的需求量。此外,还有报道表明,喷施多效唑可以显著提高旱作条件下梨枣[19]和玉米[20]的WUEY,本试验中登海605和豫单9953品种植物生长调节剂处理的WUEY较CK分别增加3.74%和3.56%,可能是植物生长调节剂优化了玉米群体冠层结构,减少了田间裸露面积,在增产的同时,减少了土壤水分蒸发和植株无效蒸腾。适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强抵御干旱的能力[21,22]。叶片水分利用效率与叶片生理生态特征密切相关[23]。本文结果与上述结论一致,低灌水量W1处理的WUEL值反而最大,登海605品种W1处理的WUEL较W3增加8.8%,豫单9953增加15.1%。这是因为土壤水分降低会刺激叶片气孔的产生,使得叶片上的气孔密度增加,气孔的体积和孔径缩小,导致气孔导度降低,并且Tr的下降幅度大于Pn,从而造成水分利用效率升高[22,24]。
《玉米收获机械技术条件（GB/T 21962-2008）》规定玉米收获时籽粒破碎率应≤5%,杂质率≤3%,田间损失率≤5%。相关研究[25,26]表明,破碎率受基因型、环境因素、收获机械类型及作业、栽培措施等影响。相同灌溉处理和喷施植物生长调节剂条件下,登海605和豫单9953收获时籽粒含水率、破碎率和杂质率等指标差异显著,豫单9953所有处理的破碎率和杂质率均符合国家标准（GB/T 21962-2008）要求。柴宗文等[27]研究认为,玉米籽粒破碎率偏高制约机械粒收技术的推广,而破碎率高与收获时籽粒含水率偏高有关。本试验研究表明,喷施植物生长调节剂降低了玉米田间损失,且灌水量越大,收获时玉米籽粒含水率越大,破碎率和杂质率越高。籽粒含水率与破碎率和杂质率之间均表现出极显著的正相关关系,这与李少昆等[10]的研究结果一致。玉米的籽粒脱水过程受品种遗传和环境等因素的影响[13,28],而作物耗水量的大小与气象条件、土壤含水状况、作物种类及其生长发育阶段、农业技术和灌溉排水措施等有关[29,30]。本研究发现籽粒含水率与耗水量和土壤含水率密切相关。作物耗水量与籽粒含水率的强相关性一定程度上可以解释植株“灌水-消耗水-余留水”的水分动态变化过程。从玉米播种到收获整个生育环节来看,在品种特性、生长环境和气象因素一致的情况下,灌水量决定土壤含水率和耗水量,影响植株的生理生化过程,最终体现在籽粒含水率上,即通过灌水量可以调节收获籽粒水分含量,继而影响籽粒收获质量。因此,控制并调配好玉米生育期灌溉制度是确保玉米粒收质量的重要前提。
4 结论
喷施植物生长调节剂可降低秃尖长和总损失率,增加穗粗和百粒重,提高产量,同时降低耗水量,提高WUEY。植物生长调节剂和灌水量对豫单9953品种的破碎率和穗长表现出明显互作效应。适度水分胁迫能够增强叶片对水分的利用,提高WUEL。
灌水量越大,籽粒含水率越大,破碎率和杂质率越高。籽粒含水率与破碎率、杂质率呈极显著正相关。籽粒含水率与作物耗水量呈极显著非线性关系,与土壤含水率密切相关。
兼顾产量、灌水量和粒收质量,黄淮平原井灌区夏玉米田间栽培及灌水管理优化方案为在8~9片叶喷施植物生长调节剂吨田宝,土壤含水量下限设置为田间持水率的65%~70%,喷灌定额45mm。
参考文献
Constraints on maize yield and yield stability in the main cropping regions in China
DOI:10.1016/j.eja.2018.07.003 URL [本文引用: 1]
Effects of EDAH,a novel plant growth regulator,on mechanical strength,stalk vascular bundles and grain yield of summer maize at high densities
DOI:10.1016/j.fcr.2016.10.011 URL [本文引用: 1]
The response of crop water productivity to climatic variation in the upper-middle reaches of the Heihe River basin,Northwest China
DOI:10.1016/j.jhydrol.2018.06.062 URL [本文引用: 1]
Plant growth regulators improve drought tolerance,reduce growth and evapotranspiration in deficit irrigated Zoysia japonica under field conditions
DOI:10.1007/s10725-019-00484-4 URL [本文引用: 2]
Ethephon improved drought tolerance in maize seedlings by modulating cuticular wax biosynthesis and membrane stability
DOI:10.1016/j.jplph.2017.04.008 URL [本文引用: 1]
辽河流域玉米籽粒脱水特点及适宜收获期分析
DOI:10.3724/SP.J.1006.2019.83062
URL
[本文引用: 1]
R 2为0.916 (n = 45), 均方根误差RMSE为1.217。研究建立的不同品种籽粒含水率模型具有极佳的区域适用性, 以2017年国审的4个宜机收品种及流域内2个主栽品种研究, 明确了不同品种适宜机械粒收时期的分布规律。国审品种中, 德育919和京农科728自播种至籽粒含水率降至25%活动积温需求低于3200°C d, 在辽河流域大部地区可于9月中下旬达到高质量机械粒收的籽粒含水率要求。泽玉8911和吉单66积温需求低于3400°C d, 可于10月上中旬在流域内实现机械粒收, 较上述德育919和京农科728晚10~20 d。而当地主栽的辽单575和京科968脱水至适宜籽粒含水率的积温需求较泽玉8911和吉单66多200°C d, 无法在当地常规收获期实现高质量的机械粒收。本研究检验了基于Logistic Power模型的籽粒含水率预测模型在区域分析应用中的精度。通过比较国审宜机收品种与当地主栽品种的籽粒含水率变化、成熟和脱水的积温需求以及适宜机械粒收日期的空间分布规律, 更新现有品种有助于在辽河流域实现常规收获期内的高质量机械粒收。]]>
Kernel water relations and duration of grain filling in maize temperate hybrids
DOI:10.1016/j.fcr.2006.09.001 URL [本文引用: 1]
玉米籽粒脱水速率影响因素分析
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.008
URL
[本文引用: 2]
玉米收获时籽粒含水率是影响机械粒收质量、安全贮藏和经济效益的关键因素,已经成为一个重要的技术与经济问题。当前玉米品种收获期籽粒含水率偏高不仅制约了中国玉米粒收技术的推广、影响到玉米收获及生产方式的转变,也严重影响了玉米品质。从国内外相关文献综述可见,收获期玉米籽粒含水率主要由生理成熟前后籽粒的脱水速率控制,该性状是可遗传的,品种间具有显著的差异；品种间脱水速率与苞叶、穗轴、籽粒特征及果穗大小等许多农艺性状有关；玉米生育后期的空气湿度（环境水分的饱和亏缺程度）、温度、日辐射、风速、降雨等生态气象因子对籽粒脱水速率具有重要影响；播期、种植密度、株行距、水肥管理等栽培措施对籽粒脱水也有一定影响。通过生理成熟时籽粒含水率和生理成熟后籽粒脱水速率参数可预测籽粒的适宜机械收获时间。本文建议,当前选择适当早熟、籽粒发育后期脱水快、成熟与收获时含水量低的品种是中国各玉米产区实现机械粒收技术的关键措施。同时,鉴于籽粒脱水速率受基因型、生态气象因素和栽培措施的共同作用,而中国玉米种植区域广、种植方式与品种类型多,因此,需要深入研究玉米籽粒脱水的生理机制,并在各产区针对籽粒脱水特征开展系统观测,为玉米机械粒收技术的推广和品质改善提供理论依据和技术支撑。
种植密度和植物生长调节剂对玉米茎秆性状的影响及调控
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.005
URL
[本文引用: 1]
4株/hm 2（D1）、7.5×10 4株/hm 2（D2）和9.0×10 4株/hm 2（D3）3个密度水平,以及乙烯利矮壮素复配剂（EC）和喷施清水为对照（CK）2个处理,研究种植密度对玉米茎秆性状的影响以及茎秆性状对化学调控的响应。 【结果】（1）倒伏率随种植密度增加呈升高趋势,其中在D1密度条件下,JK968的倒伏率分别比D2和D3低69.1%和83.4%;EC处理可显著降低倒伏率,在D1、D2和D3密度条件下分别比对照降低了5.0%、19.8%和41.0%。（2）株高、穗位高、穗位系数和重心高度在不同种植密度和化控处理间均存在极显著差异,具体表现为随种植密度增加呈升高趋势;EC处理后显著降低了地上部第6节以下的节间长度,增加了地上部第7节以上的节间长度,株高和穗位系数略降低,而穗位高和重心高度显著降低。（3）茎秆抗折力和茎秆外皮穿刺强度在不同处理间均存在极显著差异。大喇叭口期至成熟期呈先升高后降低趋势,在乳熟期达最大值。随种植密度增加,地上部第3、4和5节茎秆抗折力和茎秆外皮穿刺强度呈降低趋势;不同节间茎秆抗折力和茎秆外皮穿刺强度表现为地上部第3节>第4节>第5节;EC处理后显著增加了地上部第3、4和5节茎秆抗折力和茎秆外皮穿刺强度。（4）穗粒数和百粒重随种植密度增加呈降低趋势;EC处理后,穗粒数、百粒重和产量均较对照增加。在D1、D2和D3密度条件下,EC处理后产量分别较对照高438.8 kg·hm -2、1041.3 kg·hm -2和3376.5 kg·hm -2,增幅分别为3.6%、8.2%和27.8%。 【结论】随种植密度增加,玉米株高增加、重心高度上移、基部节间伸长、基部节间充实度和抗折力下降。EC处理显著降低了地上部第6节以下的节间长度,显著增加了地上部第7节以上的节间长度,株高略降低,重心高度和穗位高显著降低,基部节间长度缩短、基部节间充实度提高,从而提高了茎秆的抗倒伏能力。由此可见,在风灾倒伏频发地区以及种植密度过大等倒伏风险较大条件下,喷施植物生长调节剂可显著增加玉米茎秆的抗折力和茎秆外皮穿刺强度,显著降低穗位高、重心高度和倒伏率,有利于玉米高产稳产。]]>
乙烯利和氮肥对夏玉米氮素吸收与利用及产量的调控效应
以玉米品种“郑单958”为材料, 在大田条件下, 研究了乙烯利(0和180 g hm–2)和氮肥水平(0、75、150和225 kg N hm–2)对夏玉米产量、氮素吸收和利用以及SPAD值的影响。结果表明, 乙烯利处理显著降低了氮吸收量和吸收效率, 但显著提高氮利用效率, 其中乙烯利处理氮农学效率比对照提高了32.7%~34.6%, 而且乙烯利处理对玉米产量及其产量构成因素没有显著影响; 随着施氮量增加, 夏玉米产量、产量构成因素和氮吸收量显著增加, 而氮吸收效率、氮利用效率、氮偏生产力和氮农学效率随之降低, 其中225 kg N hm–2处理氮吸收量比0 kg N hm–2处理提高了68.4%~91.8%, 但225 kg N hm–2和150 kg N hm–2处理之间的氮吸收量差异不显著。乙烯利和氮肥对氮吸收量、氮吸收效率和氮农学效率具有互作效应。喷施乙烯利和增施氮肥均能提高灌浆期穗位叶SPAD值, 但两者之间没有互作效应。通过相关性分析表明, 夏玉米产量与吐丝期氮吸收量、收获期氮吸收量、灌浆期穗位叶SPAD值显著正相关。]]>
Maize harvest index and water use efficiency can be improved by inhibition of gibberellin biosynthesis
DOI:10.1111/jac.2018.204.issue-2 URL [本文引用: 1]
不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应
DOI:10.5846/stxb201306101632
URL
[本文引用: 1]
利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。
Response of stomatal density and bound gas exchange in leaves of maize to soil water deficit
DOI:10.1007/s11738-014-1704-8 URL [本文引用: 2]
玉米叶片水分利用效率的保守性
DOI:10.5846/stxb201804020736
URL
[本文引用: 1]
水分利用效率是植物个体或生态系统水分利用过程的重要特征参数，可表征不同时空尺度的植物碳-水耦合关系，对植物适应气候变化研究具有重要意义。以玉米为例，利用中国气象局固城农业气象野外科学试验基地2013-2014年玉米不同灌溉方案模拟试验资料，对不同叶位叶片的水分利用效率特征及其影响因素进行分析。结果表明：植株顶部第1片叶片水分利用效率在拔节期和乳熟期呈现明显的峰值，反映出明显的周期变化规律及其与叶片生理生态特征的紧密相关。在相同环境条件下，不同叶位叶片的水分利用效率不存在显著性差异，即玉米叶片水分利用效率具有空间稳定性与叶龄保守性。同时，研究指出叶片光合速率和蒸腾速率在叶位之间的协调变化是导致空间稳定性和叶龄保守性的主要原因。研究结果可为植物水分关系研究提供参考，也可为水分利用效率的尺度化研究提供依据。
Stomatal size,speed,and responsiveness impact on photosynthesis and water use efficiency
DOI:10.1104/pp.114.237107 URL [本文引用: 1]
玉米机械粒收破碎率研究进展
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.007
URL
[本文引用: 1]
机械粒收是玉米收获技术发展的方向,是玉米实现全程机械化、转变生产方式的关键。当前,籽粒收获过程中破碎率高的问题不仅降低玉米等级和销售价格,而且导致收获产量下降,并增大烘干成本、增加安全贮藏的难度,是推广机械粒收技术面临的重要问题。玉米不同基因型间籽粒破碎率存在显著差异,抗破碎特性是可遗传的性状,可通过育种培育抗破碎率的品种；不同收获机械和作业参数对籽粒破碎率有显著影响,选择轴流式收获机,并根据玉米生长、成熟和籽粒含水率状况及时检查与调试收获机参数是保证低破碎率的有效措施；生态环境因素对破碎率也有显著的影响,籽粒形成、自然干燥和收获期的光照、温度、湿度等因素均会影响到籽粒硬度、容重、含水率和质地等与籽粒破碎相关的特性；种植密度、水肥管理、收获时期等栽培管理措施对籽粒破碎率也会产生明显的影响。因此,针对不同区域生态环境条件,应选择适宜生育期内能与当地光温资源匹配的品种以及确定品种适宜的种植区域。合理种植密度、优化氮肥管理和适量灌溉有利于降低破碎率,而选择在最佳收获期收获是降低籽粒破碎率的最有效措施。
Effect of mechanical threshing on damage and vigor of maize seed threshed at different moisture contents
DOI:10.1016/S2095-3119(18)62026-X URL [本文引用: 1]
玉米机械粒收质量现状及其与含水率的关系
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.009
URL
[本文引用: 1]
得的1 698组收获质量样本数据,分析当前中国玉米机械粒收质量的现状及其影响因素。【结果】结果表明,籽粒破碎率平均为8.63%,杂质率为1.27%,田间损失籽粒（落穗、落粒合计）为24.71 g·m-2,折合每亩损失16.5 kg,平均损失率为4.12%,破碎率高是当前中国玉米机械粒收存在的主要质量问题。收获玉米籽粒平均含水率为26.83%,含水率与破碎率、杂质率及机收损失率之间均呈极显著正相关。其中,破碎率（y）与籽粒含水率（x）符合二次多项式y=0.0372x2-1.483x+20.422（R2=0.452**,n=1 698）,在一定含水率范围内（含水率大于19.9%）,破碎率随籽粒含水率增大而增大。【结论】当前中国玉米机械粒收时破碎率偏高,而籽粒含水率高是导致破碎率高的主要原因。对此,建议选育适当早熟、成熟期籽粒含水率低、脱水速度快的品种,适时收获,配套烘干存贮设施等作为中国各玉米产区实现机械粒收的关键技术措施。]]>
Water relationships and temperature interactions in maize grain during maturation
DOI:10.1016/j.fcr.2010.07.019 URL [本文引用: 1]
Effects of film mulching on evapotranspiration,yield and water use efficiency of a maize field with drip irrigation in Northeastern China
DOI:10.1016/j.agwat.2018.04.029 URL [本文引用: 1]
