王百雯，楊恒山，范秀艷，周 鑫，武月蓮，張瑞富

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028043；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)飼用作物工程技術(shù)研究中心，內(nèi)蒙古 通遼 028000；3.通遼國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)發(fā)展服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

玉米是我國重要糧食、飼料和工業(yè)原料作物，其種植面積和總產(chǎn)量均居糧食作物之首［1-3］，在確保國家糧食安全中起到重要作用［4-5］。干物質(zhì)生產(chǎn)是形成玉米經(jīng)濟產(chǎn)量的基礎(chǔ)，研究表明，干物質(zhì)積累量與籽粒產(chǎn)量呈密切正相關(guān)，采取相應(yīng)的栽培耕作措施，進一步提高玉米干物質(zhì)生產(chǎn)能力是提高玉米籽粒產(chǎn)量的主要措施［6-7］。氮素是玉米必需礦質(zhì)元素之一，對玉米干物質(zhì)生產(chǎn)能力有重要影響［8］。不同玉米品種對氮素的響應(yīng)不同，從而造成氮素吸收利用效率的差異。在玉米生產(chǎn)實踐中過量施氮現(xiàn)象較為普遍，其不僅導(dǎo)致玉米氮素吸收利用效率降低，也使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加，且增加生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險。

西遼河平原地處世界玉米生產(chǎn)“黃金帶”，玉米種植面積大，單產(chǎn)水平高，是全國為數(shù)不多的井灌玉米高產(chǎn)區(qū)之一［9］，也是內(nèi)蒙古自治區(qū)重要的商品玉米生產(chǎn)基地。近年來，該地區(qū)市場上玉米品種逐漸增多，但品種產(chǎn)量潛力和氮素吸收利用效率參差不齊。研究不同玉米品種干物質(zhì)及氮素積累轉(zhuǎn)運特征，鑒選高產(chǎn)氮高效玉米品種，對進一步提高該地區(qū)玉米產(chǎn)量和氮素吸收利用效率具有重要意義。筆者選擇該地區(qū)主推的7個玉米品種，研究不同玉米品種干物質(zhì)及氮素的積累轉(zhuǎn)運特征，鑒選高產(chǎn)氮高效玉米品種，以期為西遼河平原灌區(qū)玉米高產(chǎn)高效栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年在內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市科爾沁區(qū)遼河鎮(zhèn)通遼市玉米新技術(shù)集成與示范基地（122°18′E，43°73′N）進行。試驗地區(qū)年均降雨量437.6 mm，年均氣溫6.5 ℃；試驗地土壤為灰色草甸中壤土。0～20 cm耕層養(yǎng)分含量分別為有機質(zhì)16.23 g/kg、全氮1.12 g/kg、堿解氮52.6 mg/kg、有效磷7.11 mg/kg、速效鉀85.25 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試玉米品種分別是MC738、京科968、迪卡159、先玉1715、宏博701、MC670、TK601，均購自通遼市瑞豐農(nóng)資市場。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用大區(qū)對比方式進行，7個玉米品種種植面積均為720 m2（7.2 m×100 m）。采用淺埋滴灌水肥一體化種植方式，大小壟種植，其中，小壟行距40 cm、大壟行距80 cm，種植密度均為75000 株/hm2。各小區(qū)均底施磷酸二銨（P2O5，46%）195 kg/hm2，硫酸鉀（K2O，50%）90 kg/hm2。追施氮素（N，46%）525 kg/hm2，結(jié)合灌溉分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期按3∶6∶1比例追施。不同玉米品種田間管理措施一致，與大田生產(chǎn)相同。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 地上生物量及氮含量

不同玉米品種分別在吐絲期和完熟期取有代表性連續(xù)3株，按葉片、莖鞘、籽粒分開，于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重，記錄干物質(zhì)量。所得樣品粉碎后，攪拌均勻留樣100 g左右，稱取規(guī)定重量樣品，H2SO4-H2O2消煮后，采用半微量凱氏定氮法測定全氮含量，并根據(jù)干物質(zhì)量和氮含量折算氮素積累量。各指標(biāo)計算方法如下：

吐絲前干物質(zhì)積累量（kg/hm2）=吐絲期干物質(zhì)積累量；

吐絲后干物質(zhì)積累量（kg/hm2）=完熟期干物質(zhì)積累量-吐絲期干物質(zhì)積累量；

營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量（kg/hm2）=吐絲后營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量-成熟期營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量；

營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率=干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量/吐絲期營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量×100%；

營養(yǎng)器官干物質(zhì)籽粒貢獻率=干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量/成熟期籽粒干重×100%；

器官氮素積累量（kg/hm2）=成熟期器官干重×成熟期器官含氮量；

器官氮素轉(zhuǎn)運量（kg/hm2）=吐絲后器官氮素積累量-成熟期器官氮素積累量；

營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運率=氮素轉(zhuǎn)運量/吐絲期營養(yǎng)器官氮素積累量×100%；

氮肥偏生產(chǎn)力=產(chǎn)量/施氮量［10］；

氮素吸收效率=植株氮素積累量/施氮量；

氮素收獲指數(shù)=籽粒氮素積累量/植株總氮素積累量×100%。

1.4.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

各小區(qū)選取中間4行進行測產(chǎn)，測產(chǎn)面積為48 m2，3次重復(fù)。調(diào)查樣區(qū)內(nèi)有效穗數(shù)，稱量鮮穗重，根據(jù)平均鮮穗重選取有代表性樣穗20穗2份，其中一份人工脫粒后測鮮粒重和含水率，用于折算含水率為14%的籽粒產(chǎn)量；另一份樣穗風(fēng)干后考種，測定穗粒數(shù)及千粒重。

1.4.3 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)處理與作圖，用DPS 軟件LSD法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同玉米品種籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

表1 為不同玉米品種的籽粒產(chǎn)量及構(gòu)成因素。由表1 可知，不同玉米品種穗粒數(shù)表現(xiàn)為TK601＞DK159＞JK968＞XY1715＞MC738＞HB701＞MC670，其中，TK601、DK159 與JK968、XY1715 之間差異不顯著，與MC738、HB701、MC670 之間的差異均達到了顯著水平。千粒重表現(xiàn)為TK601＞DK159＞JK968＞MC738＞XY1715＞HB701＞MC670，其中，TK601 與其他品種間差異均達到顯著水平，DK159、JK968 與MC738 之間的差異不顯著，與XY1715、HB701、MC670 之間的差異均達到顯著水平。籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為TK601＞DK159＞JK968＞MC738＞XY1715＞HB701＞MC670，其中，TK601 與JK968、DK159 之間差異不顯著，與MC738、XY1715、HB701、MC670 之間差異均達到顯著水平，JK968、DK159 與MC738、XY1715之間差異不顯著，與HB701、MC670之間差異均達到顯著水平。

表1 不同玉米品種的籽粒產(chǎn)量及構(gòu)成因素Tab. 1 The grain yield and component factors of different maize varieties

2.2 不同玉米品種干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運特征比較

2.2.1 干物質(zhì)積累量

不同玉米品種各器官干物質(zhì)積累量見表2。由表2可知，吐絲期，莖鞘、葉片及莖鞘+葉片干物質(zhì)積累量TK601、JK968、DK159 與其他品種之間差異均達到顯著水平，TK601、JK968、DK159 三者間差異不顯著。完熟期，莖鞘干物質(zhì)積累量變化規(guī)律與吐絲期基本一致；葉片干物質(zhì)積累量TK601、JK968、DK159與其他品種之間差異均達到顯著水平；籽粒干物質(zhì)積累量TK601、JK968、DK159與其他品種之間差異達到顯著水平，TK601、JK968、DK159 間差異不顯著，XY1715、MC738 與MC670 之間差異達到顯著水平，HB701與XY1715、MC738、MC670之間差異不顯著。

表2 不同玉米品種各器官干物質(zhì)積累量Tab. 2 Dry matter accumulation in each organ of different maize varieties kg/hm2

2.2.2 干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率和籽粒貢獻率

不同玉米品種干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和籽粒貢獻率見表3。

表3 不同玉米品種干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和籽粒貢獻率Tab. 3 Dry matter translocation，dry matter translocation rate and grain contribution rate of different maize varieties

由表3可知，莖鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量TK601、JK968、DK159與其他品種之間差異顯著，XY1715、MC738與MC670 之間差異顯著；葉片干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量TK601 與其他品種之間差異均達到顯著水平，JK968 和DK159之間的差異不顯著，二者與MC738、XY1715、HB701之間差異顯著；莖鞘+葉片干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量同莖鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量趨勢基本一致。莖鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率TK601、JK968、DK159 與其他品種之間差異顯著，TK601、JK968、DK159間無顯著差異；葉片干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率TK601與DK159之間的差異不顯著，與其他品種之間差異均達到顯著水平。莖鞘轉(zhuǎn)運量對籽粒的貢獻率TK601、JK968、DK159與其他品種之間差異均達到顯著水平；葉片轉(zhuǎn)運量對籽粒的貢獻率TK601、DK159與其他品種之間差異均達到顯著水平，JK968與MC738、HB701、XY1715之間差異不顯著，MC670與其他品種之間差異均達到顯著水平。

2.3 不同玉米品種氮素積累轉(zhuǎn)運特征比較

2.3.1 氮素積累量

不同玉米品種氮素積累量見表4。由表4 可知，不同玉米品種氮素積累量吐絲期表現(xiàn)為TK601＞DK159＞JK968＞MC738＞XY1715＞HB701＞MC670，其中，莖鞘氮素積累量TK601、JK968、DK159 與其他品種之間差異均達到顯著水平，MC738、XY1715、HB701與MC670之間差異達到顯著水平；葉片氮素積累量及氮素總積累量TK601與其他品種之間差異達到顯著水平，JK968和DK159之間差異不顯著，二者與其他品種之間差異達到顯著水平。完熟期不同玉米品種莖鞘及葉片氮素積累量表現(xiàn)為TK601＞DK159＞JK968＞MC738＞XY1715＞HB701＞MC670，其中，莖鞘氮素積累量TK601與DK159之間差異不顯著，二者與其他品種之間差異均達到顯著水平；葉片氮素積累量TK601、JK968、DK159與其他品種之間差異達到顯著水平；籽粒氮素積累量及氮素積累總量均表現(xiàn)為TK601＞JK968＞DK159＞XY1715＞MC738＞HB701＞MC670，其中，TK601、JK968、DK159與其他品種之間差異均達到顯著水平。

表4 不同玉米品種氮素積累量Tab. 4 Nitrogen accumulation of different maize varieties kg/hm2

2.3.2 氮素轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率和籽粒貢獻率

不同玉米品種氮素轉(zhuǎn)運量、氮素轉(zhuǎn)運率、籽粒貢獻率見表5。由表5可知，不同玉米品種莖鞘+葉片氮素轉(zhuǎn)運量表現(xiàn)為TK601＞JK968＞DK159＞XY1715＞MC738＞HB701＞MC670，其中，莖鞘氮素轉(zhuǎn)運量TK601、JK968、DK159與其他品種之間差異均達到顯著水平；葉片氮素轉(zhuǎn)運量TK601與其他品種之間差異均達到顯著水平，JK968 和DK159 之間差異不顯著，但二者與其他品種之間差異均達到顯著水平；莖鞘+葉片氮素轉(zhuǎn)運量TK601 與JK968 之間差異不顯著，與其他品種之間差異達到顯著水平，JK968 與DK159之間差異不顯著，二者與XY1715、MC738、HB701、MC670之間差異達到顯著水平。不同玉米品種氮素轉(zhuǎn)運率差異不顯著。葉片氮素轉(zhuǎn)運對籽粒貢獻率表現(xiàn)為TK601＞DK159＞HB701＞JK968＞MC738＞XY1715＞MC670，其中，TK601 與DK159、HB701、JK968 之間差異不顯著，與MC738、XY1715、MC670之間差異均達到顯著水平。

表5 不同玉米品種氮素轉(zhuǎn)運量、氮素轉(zhuǎn)運率和籽粒貢獻率Tab. 5 Nitrogen transshipment and nitrogen translocation rate and grain contribution rate of different maize varieties

2.4 不同玉米品種氮效率比較

不同玉米品種氮效率見表6。由表6 可知，不同玉米品種氮肥偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為TK601＞DK159＞JK968＞MC738＞XY1715＞HB701＞MC670，其中，TK601 與DK159、JK968 之間差異不顯著，與其他品種間差異均達到顯著水平。氮素吸收效率表現(xiàn)為TK601＞JK968＞DK159＞XY1715＞MC738＞HB701＞MC670，其中，TK601 與其他品種間差異均達到顯著水平。氮素收獲指數(shù)表現(xiàn)為MC670＞XY1715＞HB701＞JK968＞MC738＞TK601＞DK159，其中，MC670 與其他品種之間差異均達到顯著水平。

表6 不同玉米品種氮效率Tab. 6 Nitrogen efficiency of different maize varieties

3 討論與結(jié)論

玉米干物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)運特征對玉米籽粒產(chǎn)量具有重要影響［11-12］。有研究表明，花后干物質(zhì)積累量和轉(zhuǎn)運率與籽粒產(chǎn)量之間有極顯著正相關(guān)關(guān)系［13］。在莖、葉和鞘等營養(yǎng)器官中，干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運和分配對玉米籽粒產(chǎn)量起著關(guān)鍵作用，其中，葉片干物質(zhì)轉(zhuǎn)運對籽粒的貢獻更大，而莖鞘相較于葉片要?。?4-15］。本研究結(jié)果顯示，TK601的干物質(zhì)積累量高于DK159、JK968，但無顯著差異，與XY1715、MC738、HB701、MC670間差異達到顯著水平，與MC670相比，吐絲期與完熟期分別高了25.34%、20.14%，莖鞘和葉片器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率TK601較MC670分別高了25.80%、24.15%，更高的干物質(zhì)積累量和轉(zhuǎn)運量也是TK601籽粒產(chǎn)量高于其他玉米品種的主要原因。

不同玉米品種氮素積累與分配具有基因型的差異。劉建安等［16］研究表明，在相同的施氮量下，不同玉米品種在產(chǎn)量和氮效率上有顯著差異。與氮低效品種相比，氮高效品種具有更高的干物質(zhì)積累量和氮素積累量。本研究結(jié)果表明，TK601較其他品種具有更高的干物質(zhì)積累量和氮素積累量，完熟期總氮素積累量TK601較MC670高了40.72%，籽粒氮積累量較MC670高了35.47%。不同玉米品種的氮效率可用2個指標(biāo)來衡量，一個是氮素吸收效率，另一個是氮素利用效率，而在氮素吸收效率和氮素利用效率對玉米籽粒產(chǎn)量的影響上，前人的研究結(jié)論不一。MOLL等［17］研究結(jié)果表明，在低氮條件下，氮素利用效率對產(chǎn)量起著主導(dǎo)作用，而在高氮條件下，氮素吸收效率才是決定產(chǎn)量的主要因素。米國華等［18］研究結(jié)果顯示，不管是在低氮還是高氮的情況下，氮素的吸收效率對產(chǎn)量的影響要高于氮素的利用效率。本研究結(jié)果顯示，TK601具有較高的籽粒產(chǎn)量和氮素吸收效率，本試驗條件下氮素吸收效率對產(chǎn)量起了主導(dǎo)作用。

TK601 籽粒產(chǎn)量與JK968、DK159 之間的差異不顯著，但顯著高于MC738、XY1715、HB701、MC670。TK601、JK968、DK159均具有較高的氮素積累量、轉(zhuǎn)運量，是高產(chǎn)氮高效品種，三者中TK601籽粒產(chǎn)量更具優(yōu)勢，是西遼河平原灌區(qū)玉米高產(chǎn)氮高效栽培首選品種。