玉米是我国重要的粮食作物，对保障国家粮食安全起重要作用。研究指出，增施氮肥可提高玉米光合生理性能[1-2]和群体数量及质量[3]，进而显著增产。过去通过增加氮肥投入对提高玉米产量起了关键作用[1，4]，但过量增施氮肥及不科学施肥方式会造成肥料严重浪费，肥料利用率下降，同时还带来环境污染等一系列问题[5]。因此，在不增加甚至是减少氮肥用量的条件下如何实现玉米单产持续增长，这是目前亟待解决的关键问题和技术难题。近年来，随着耐密品种的出现和应用，尽管生产上通过增加种植密度来提高玉米单产已成事实[5-8]，但是由于地理环境及栽培措施等因素的差异和影响，密植增产幅度及其效果在地区之间仍存在很大差异[6，9-13]。

与此同时，随着农业机械化普及与推广，玉米机械粒收作为现代玉米生产关键技术，是国内外玉米收获技术发展的主要方向。当前在我国东北、华北及黄淮海等玉米产区机械粒收的主要质量问题是籽粒破损率偏高，李少昆等[14-15]通过大量的田间实测数据分析表明，机械粒收籽粒破损率为8.56%～8.63%，远高于5%的标准要求。而相关性分析结果表明，籽粒破损率与含水率关系密切，即机械收获时籽粒水分偏高是导致籽粒破损率高的主要原因[14，16]。然而笔者在云南夏玉米生产区的研究发现，玉米通过适时晚收可显著降低收获时籽粒含水率，有效降低籽粒破损率，破损率在3.5%～4.6%，平均为4.25%[17]。同时却发现，虽然通过晚收可有效控制籽粒破损率，但晚收玉米植株普遍易发倒折，倒折率为20.0%～65.0%[17]，严重影响机械收获效率和机收质量，而倒折主要是因为植株感染茎腐病所导致。另外还发现，除了玉米茎腐病外穗粒腐病的发生也较为严重，穗粒腐病发病症状表现为穗轴和籽粒松软霉变，而机械粒收对玉米籽粒及穗轴的抗性和性能都有严格要求。关于玉米茎腐病发病有学者曾发现施用钾肥可显著降低茎腐病发生，并系统阐述了钾肥对玉米茎腐病的影响机理[18-19]，而对于生产上最常用的施氮水平及种植密度对玉米茎腐病和穗粒腐病发生的影响却鲜有详细报道。

本试验通过优化氮肥管理技术和增加种植密度来调控玉米群体结构，研究不同施氮模式和种植密度对玉米产量形成及影响机收质量的玉米茎腐病和穗粒腐病发病规律的影响，旨在为西南地区夏玉米实现绿色增产并利于机械化收获提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试品种为当地主推玉米杂交种宝玉9号。供试氮肥为尿素，含氮≥463 g/kg;磷肥为过磷酸钙，含P2O5≥120 g/kg;钾肥为农用化肥硫酸钾，含K2O≥500 g/kg。

1.2 试验设计

试验分别于2015，2016 年在云南省红河州蒙自市文澜镇大台子村进行，前茬作物为冬马铃薯。采用二因素裂区田间试验设计方法，施氮模式(P)为主要因素，密度(D)为次要因素。施氮模式设2个水平，分别是传统施氮模式(CNP)和氮肥减量间隔穴深施模式(RDNP)，2种施氮模式总施氮量分别为240，180 kg/hm2，氮肥均按底肥和追肥2次施入，施入量均占总量的50%，底肥在播种时开沟条施，而后期追肥方法不同。CNP模式：后期施氮按照当地传统方法，即玉米大喇叭口时期，在雨季将肥料均匀浅施在玉米行之间，使其通过自然降雨淋溶达到施肥目的。RDNP模式：后期施氮采用间隔式穴深施方法，即玉米大喇叭口时期，用土壤打穴器每间隔2行并每行再间隔2株打洞开1穴，穴深15 cm左右，然后将肥料均匀施入穴内并覆土。密度设3个水平，分别为习惯稀植密度(D1，5.25万株/hm2)和2个高密度(D2，6.75万株/hm2和D3，8.25万株/hm2)。3次重复，每小区种植8行，小区面积约为60 m2。各处理施磷量125 kg/hm2，施钾量130 kg/hm2，全部磷和钾肥于播种前一次性基施。全生育期内不喷施任何杀菌剂，水分管理和虫草害防治技术均按高产栽培要求实施。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量、产量构成及氮肥偏生产力 生理成熟期，代表性取样10株，调查穗行数、行粒数，计算穗粒数，测定千粒质量等产量构成因素。在测产区域内除去小区两端的2行及边行，调查有效穗数，摘穗后人工脱粒，测鲜粒质量和含水率，并折算成含水率为14.0%的产量。氮肥偏生产力=施氮区产量/施氮量，单位为kg/kg。

1.3.2 干物质积累、叶面积指数和收获指数 分别于八叶期(V8)、12叶期(V12)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)和生理成熟期(R6)代表性取样4株，按茎、叶、苞叶、穗轴、籽粒等分样，测定样株所有绿叶长和宽，按“长×宽×系数”(未完全展开叶系数为0.50，展开为0.75)计算叶面积及叶面积指数。样品105 ℃杀青后，置于75 ℃恒温鼓风干燥箱烘至恒质量，称量干物质质量。R6期结合干物质质量计算收获指数。

1.3.3 叶片净光合速率和SPAD值 分别于V12、R1和R3时期，采用Li-6400(LI-COR)便携式光合仪测定净光合速率(Pn)，测定时选择晴天上午10：00-12：00进行。V12期，选取最上部完全展开叶，R1期和R3期，选取穗位叶，测定时选取靠近叶尖1/2的部位，避开中间叶脉，每小区连续测定7 株。

分别于V8、V12、R1、R3、R6时期，采用SPAD-502测量仪测定叶片SPAD值，用来表示叶绿素含量的相对值。R1期以前，选取植株上部全展叶进行测定，R1期及以后均选取穗位叶进行测定。测定时选取靠近叶片中部两侧外延区域，每小区连续测定15株。

1.3.4 玉米茎腐病和穗粒腐病的调查 生理成熟期前7 d，详细调查玉米茎腐病和穗粒腐病。在调查病害区域除去小区两端的2行和边行，分别记录总株数、发病株数及其发病植株级别，最后计算发病率和病情指数，发病率=(调查的发病株数/调查的总株数)×100%，病情指数=∑(各级病株数×各级代表值)/(调查总株数×最高级代表值)×100，发病级别按病害的相关标准要求进行。

1.4 数据统计与分析

数据处理及统计分析采用Microsoft Excel 2010和Statistica 8.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 施氮模式和密度对玉米产量形成的影响

2.1.1 产量、收获指数及氮肥偏生产力 由表1可知，2个不同施氮模式对玉米籽粒产量、生物产量及收获指数影响均不产生显著影响，而RDNP较CNP显著提高了氮肥偏生产力，2 a平均提高33.7%，且年份之间无显著差异。密植D2和D3较D1均能显著提高籽粒产量和生物产量，2 a平均分别提高27.5%和37.2%，然而同是继续增密1.5万株/hm2，D2较D1籽粒产量2 a平均增加2.57 t/hm2，而D3较D2籽粒产量2 a平均仅增加0.91 t/hm2，因此，密植D3较D2继续增产的幅度下降明显。收获指数在密度间的差异均不显著。

注：表中不同小写字母表示在同一年度内各因素水平间0.05水平差异显著；*.处理间达0.05水平差异显著；**.处理间达0.01水平差异极显著；ns.处理间在0.05 水平差异不显著。表2-3同。

Note：Different lowercase letters indicate significantly different values;*. P<0.05; **. P<0.01; ns. Not significantly different. The same as Tab. 2-3.

2.1.2 产量构成因素 由表2可知，2个施氮模式对玉米有效穗数影响不显著，而对穗粒数和千粒质量产生显著影响。其中RDNP下的穗粒数虽然小于CNP，但是千粒质量却显著大于CNP，这说明RDNP可能是通过后期氮肥深施利于花后籽粒物质积累，增加粒质量，弥补前期穗粒数的不足。种植密度对有效穗数、穗粒数及千粒质量产生有显著影响。有效穗数表现为随密度增加而增加，穗粒数总体来看随密度增加呈下降趋势，其中D1、D2处理显著大于D3处理，而D1和D2差异不显著，且年份间差异也不显著。千粒质量随密度增加亦呈下降趋势，但年份间有差异，2015年仅是D1和D3差异显著，而2016年时D1和D2均与D3差异达到显著性水平。总的来说，与D1相比，密植尤其是D3下的穗粒数显著减少，穗粒质量降低，然而密植显著增加的效穗数弥补穗粒质量不足，最终实现密植增产。施氮模式与密度互作效应的方差分析结果表明，施氮模式与密度互作处理间存在差异，其中有效穗数和穗粒数均达到极显著差异，而千粒质量达到显著差异。

2.1.3 叶面积指数、SPAD值和净光合速率 由图1的叶面积指数分析结果显示，玉米吐丝期(R1)以前，CNP和RDNP间除了2016年D1下V12期差异不显著以外，其余D1和D2下RDNP的叶面积指数均显著小于CNP(P<0.05)，而D3下的差异不显著(P>0.05);开花吐丝期以后，除了2016年D1和D2下R6期差异不显著以外，其余各密度下RDNP的叶面积指数均显著大于CNP(P<0.05)。由图2的叶片SPAD值分析结果显示，开花吐丝以前，CNP和RDNP间除了D3下的差异不显著以外，总体来看其余的RDNP下叶片SPAD值小于CNP;开花吐丝期以后，各密度下RDNP的SPAD值均显著大于CNP(P<0.05)。由图3的净光合速率分析结果表明，在密度一致的条件下开花吐丝期以前，RDNP下的净光合速率显著小于CNP(P<0.05)，而在开花吐丝期以后则又显著大于CNP(P<0.05)，在密度方面表现为D2和D3下的净光合速率均显著小于D1(P<0.05)。根据以上分析结果不难看出，玉米前期施用底肥方法一致条件下，RDNP的氮肥减量在一定程度上会明显降低玉米叶片SPAD值和净光合速率，然而RDNP通过后期氮肥间隔穴深施又能有效延缓花后叶面积指数、叶片SPAD值和净光合速率的衰减幅度，使花后形成相对较高的叶面积指数，相对提高光合生理性能，利于后期物质积累，进而弥补花前不足，这进一步为表2中的2种不同施氮模式的穗粒数和粒质量存有差异提供依据。

2.2 施氮模式和密度对玉米茎腐病和穗粒腐病发病的影响

由表3的分析结果可知，不同的施氮模式对玉米茎腐病发病产生有显著影响，其中RDNP可显著降低玉米茎腐病的发病率(2015年)和病情指数(2016年)，2 a平均分别比CNP下降了4.8百分点和26.8%，而总体来说却对穗粒腐病的影响不显著。密度对茎腐病和穗粒腐病发病影响显著，但密植D2和D3对茎腐病和穗粒腐病的影响效果并不一致，密植D3条件下的玉米茎腐病和穗粒腐病均表现严重，其中茎腐病的发病率和病情指数2 a平均分别是D1的3.0，1.9倍，穗粒腐病为2.5，2.3倍，而D2与D1的差异不显著。

3 结论与讨论

3.1 氮肥减量及深施对玉米产量形成的影响

氮素是作物需求量最大的营养元素。研究指出氮肥减量会使玉米花后中下层叶片加速凋亡，减小穗上叶光合速率、叶面积指数和光合势，降低干物质积累总量，最终影响产量[2，20-21]。从产量构成因素角度分析，氮肥对产量的影响主要体现在穗粒数和穗粒质量上，氮肥减量会显著抑制穗粒数和穗粒质量的增加[3，22]，使玉米减产。从肥料利用角度看，氮肥减施虽可提高氮肥偏生产力[2]和氮肥利用效率[20，23]，却降低籽粒对氮素的吸收利用率[24]、氮素同化量[25]和氮素转运效率[2]，最终影响产量。有研究表明，在氮肥用量不变的条件下通过氮肥深施可有效降低氨挥发，减少氮素表观损失[26]，提高叶面积指数、光合势、干物质积累总量及花后干物质贡献率，表现为增产[26-28]。但也有研究表明，氮肥通过一次性深施会降低氮吸收总量，反而不利于增产[4，29]。本次的试验结果表明，在氮肥减量的同时再结合后期氮肥隔行穴深施对玉米产量影响不显著，即表现为既不增产也不减产，这与前人[2-3，20-22，26-27]的研究结果不尽一致，造成这种结果不一致的主要原因可能与施氮总量、氮肥减施幅度以及施肥方法的差异有关。因此，在实施氮肥减量时一是要根据地力水平及目标产量合理制定施氮量，二是有必要对施肥方法进行科学优化和改进，这将对稳定玉米产量和提升肥料利用效率具有重要的现实意义。

3.2 密度对玉米产量形成的影响

大量研究结果表明，玉米通过增加种植密度会推迟雌穗小花分化，减少小花发育总数[30]，降低穗粒数、千粒质量[6，31-32]和穗粒质量[6]，减小下层叶片叶绿素含量[33]、叶片SPAD值[34]、净同化率[31]及净光合速率[32，34]，降低单株干物质积累量[8，10]。但是适度增密可显著增加单位面积上的有效穗数[31-32]，提高叶面积指数[6，31-32，34]、总光合势[6]和干物质积累总量[10]，从而显著增产。本次试验结果证实了以上说法，这与前人研究结果是基本一致的。这充分说明增密虽降低玉米个体质量，但显著增加的群体数量弥补个体不足，最终达到增密增产。然而本次试验的结果还得出，种植密度从6.75万株/hm2再增加到8.25万株/hm2时，其继续增产幅度将大幅下降，同时玉米病害明显加重，密植增产的效果下降趋势明显。故生产上应根据本区域具体的环境生态条件进行适度密植，这是实现玉米密植增产的关键，不可盲目性增密。

3.3 氮肥减量深施和密度对玉米茎腐病和穗粒腐病发病的影响

从影响玉米机收质量角度分析，玉米感染茎腐病后茎秆组织软化[18]，机械力学强度下降，植株后期易发倒伏和倒折，进而降低机收作业效率及增加落地籽粒损失率，玉米茎腐病发生严重时，果穗松软下垂，籽粒与穗轴连接力变大，不易脱粒，籽粒破损率和含杂率增大。根据玉米机械粒收实测的分析结果来看，机收籽粒中的杂质主要是破碎的穗轴，故穗轴的生物学和机械力学特性是影响含杂率大小的关键因素[35]，玉米发生穗粒腐病后，穗轴及籽粒后期生理脱水特性失调，表现出霉变松软含水率变大[36]，籽粒机收时籽粒的清选难度加大。本次试验结果表明，与传统施氮模式相比，氮肥减量间隔穴深施模式可显著降低玉米茎腐病发病，而对穗粒腐病影响不显著，然而对其的作用机理尚需深入探究。种植密度对玉米茎腐病和穗粒腐病影响的分析表明，种植密度增加到8.25万株/hm2时，玉米茎腐病和穗粒腐病的发病较6.75万株/hm2密度下均有明显升高，增加植株后期倒伏和倒折风险，对机收不利。

综合以上分析，氮肥减量间隔穴深施的施氮模式结合6.75万株/hm2的种植密度在减少氮肥用量的同时还可使玉米显著增产，提高肥料利用效率，有效控制玉米茎腐病及穗粒腐病的发生，可为西南地区夏玉米实现绿色增产并利于机械化收获提供理论依据。

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Effects of Nitrogen Fertilizer Management Pattern and Planting Density on Yield and Diseases of Summer Corn in Southwest China

LEI En1，2，GENG Yongke2，CHEN Lufa2，YANG Yongbing3，WANG Yuedong3，TANG Qiyuan1

(1.College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China; 2.College of Life Science and Technology，Honghe University，Mengzi 661199，China; 3.Agricultural Machinery Research Institute of Yunnan Honghe Hani and Yi Autonomous Prefecture，Mengzi 661100，China)

Abstract： The objective of the study was to investigate the effects of nitrogen fertilizer management pattern and planting density on the yield formation，stalk rot and ear and kernel rot of summer corn in field condition of Southwest China. Two levels of nitrogen fertilizer management pattern were arranged，i.e. conventional nitrogen fertilization(CNP)and nitrogen fertilizer reduction plus deep application in holes between plants and rows(RDNP). And three levels of planting density were designed：commonly used rare-planting(D1，52 500 plants/ha)，densification Ⅰ(D2，67 500 plants/ha)and densification Ⅱ(D3，82 500 plants/ha). The yield and its composition，dry matter accumulation，photosynthetic performance and other factors that affected the mechanical harvest quality such as the incidence and severity of maize stalk rot，ear and kernel rot were analyzed. The results revealed that nitrogen fertilizer management pattern had no significant effect on the yield，but the nitrogen partial productivity was 33.7% higher in RDNP than in CNP. RDNP restrained the declining extent of net photosynthetic rate(Pn)，leaf SPAD value and leaf area index during the grain-filling stage，which made up for the insufficience of grain numbers per ear formed before flowering，and stabilized the dry-matter accumulation and yield. The RDNP significantly reduced the incidence and severity of maize stalk rot by 4.8 percentage points and 26.8%，respectively，but had little effect on the incidence of ear and kernel rots compared to CNP. The grain yields of D2 and D3 were greater than that of D1，but the sustaining yield increase rate of D3 was significantly lower than that of D2. The incidence and severity of stalk rot and ear and kernel rot were relatively high in D3 than in D2 and D1，while there was no significant difference between D2 and D1. The combination of RDNP and D2 was able to increase the maize yield，improve nitrogen partial productivity，and control the occurrence of maize stalk rot and ear and kernel rot effectively，so as to reduce the risk of lodging and stem breaking. The results could provide the theoretical basis for increasing the production and facilitating the mechanized harvest of summer corn in Southwest China.

Key words: Maize; Reduced and deep placement of nitrogen fertilizer; Planting density; Maize stalk rot; Ear and kernel rot

中图分类号：S513

文献标识码：A

文章编号：1000-7091(2019)03-0164-09

收稿日期：2019-01-03

基金项目：国家重点研发计划项目(2016YFD0300307-5);红河学院中青年学术带头人后备人才项目(2016HB0402)

作者简介：雷 恩(1982-)，男，内蒙古化德人，在读博士，主要从事作物生理生态与高产高效栽培研究。

通讯作者：唐启源(1964-)，男，湖南洞口人，教授，博士，博士生导师，主要从事作物生理生态与高产高效栽培研究。

doi:10.7668/hbnxb.201751125