玉米高產創建栽培技術研究進展

馮國良，劉?；?/p>

（長子縣農業委員會，山西長子046600）

據估計，2030年我國人口將增加到16億，需要新增糧食1.2億～1.5億t來滿足我國的糧食需求。據統計，我國耕地面積年遞減率為0.26%，人均耕地到2030年將降至0.075 hm2，已接近聯合國糧農組織確定的0.05 hm2的警戒線。因此，人均耕地的減少及糧食需求量的增加，要求我國未來必須大幅度提高糧食單產水平[1]。玉米作為我國主要的糧食作物，對于保障我國糧食安全，改善人民生活水平意義重大。在目前耕地面積持續減少，糧食播種面積所占比例仍將下降的情況下，要保障我國的糧食安全，必須繼續提高復種指數和大幅度提高糧食耕地的單產水平。國內外的生產實踐表明，進一步提高玉米的單產水平蘊藏著巨大的潛力。近年來，在“國家糧食科技豐產工程”項目的資助下，我國在玉米上已相應建立起多種高產技術，在高產地區出現了一些高產典型。

表1是2006—2007年部分省份小面積玉米創高產情況。

表1 2006—2007年部分省份玉米創高產情況[2]

由表1可知，在我國玉米主產區吉林、河南、山東等地，小面積的產量能達到17.75 t/hm2，說明在我國玉米主產區，玉米的高產栽培技術已基本成熟。但是，與國際上公認的玉米單產最高記錄27.74 t/hm2相比，我國的玉米高產水平還有待進一步提高?！笆濉逼陂g，“國家糧食科技豐產工程”針對玉米高產高效目標，開展了一系列技術集成與創新研究，創造出玉米單產21.04 t/hm2的新紀錄。然而，這些高產典型大多以高額的水肥和人工等投入為代價，資源效率不高，重演性較差，難以大面積推廣應用。

筆者通過匯總國內外一些專家在玉米高產創建方面的研究進展，分析玉米高產創建的主要限制性因素，最后總結出玉米高產創建的栽培技術，旨在為今后的玉米高產創建提供理論依據。

1 國內外玉米高產創建研究

我國從1972年開始搞夏玉米高產攻關試驗，多次創造了玉米的高產紀錄。1972—1979年通過高產栽培先后突破平展型玉米雜交種7.5，9，9.75 t/hm2的產量，但由于平展型玉米品種的株型結構，產量很難突破10.5 t/hm2。1979年利用新選育的緊湊型玉米掖單2號，突破了夏玉米11.25 t/hm2的大關，但由于掖單2號的密度超過6萬株/hm2時，不抗倒伏，限制了玉米高產的突破。1986年培育出緊湊抗倒、中大穗型品種掖單6號、掖單7號、掖單9號，首次突破14.25 t/hm2高產大關，但其密度超過7.5萬株/hm2時，出現果穗變小、單株穗粒質量明顯下降的趨勢，產量不能突破15 t/hm2。1989年培育出緊湊大穗型雜交種掖單12和掖單13號，最高產量能夠達到16.4 t/hm2，開創了我國夏玉米噸糧田的歷史[3]，2005年產量已達到21.0 t/hm2。

美國是世界上玉米單位面積產量較高的國家，1985年華索在美國玉米高產競賽中獲得在非灌溉條件下，春玉米最高產量23 224 kg/hm2。目前，這一紀錄已經提高到27.743 t/hm2，是由依阿華州的玉米種植者柴歐德2002年在美國高產競賽中創造的[4]。

美國內布拉斯加州立大學的Haishun Yang及Achim Dobermann等研究團隊近年來通過保護性耕作、輪作和秸稈還田提高美國黑土土壤肥力，通過作物生產模型分析產量限制因子，通過綜合生產措施發揮作物產量潛力，實現了玉米高產、土壤肥力提高、養分資源高效利用的目標。他們開發了Hybrid-Maize模型。Hybrid-Maize模型是在水分無限制或有限制條件（雨養或灌溉）下為模擬玉米生長和產量而設計的，它是由2種模型組合起來的：以CERNS-Maize模型為代表的玉米專用模型，以INTERCOM和WOFOST等為代表的作物生長通用模型。Hybrid-Maize模型通過輸入氣象資料、作物的播種時間及深度或者出苗時間、有效積溫和播種密度等，可以模擬特定品種在特定地區長期的產量潛力[5]。

綜上所述，從20世紀70年代開始，我國在玉米高產創建方面進行了大量的研究，2005年玉米最高產量達到21.0 t/hm2，但與美國的玉米最高產量27.7 t/hm2還存在較大差距。因此，我們還需要進一步總結高產創建工作的經驗。

2 提高玉米單產的主要限制因素

從表2可以看出，玉米長勢參數主要由個體特征、群體特征、綜合參數3個方面構成。只有3個方面同時達到高產玉米所需的指標，才能獲得高產。

表2 高產體系下與玉米長勢相關的主要農學參數[6]

高產玉米需要關注2大主要生理指標：（1）不同生育期地上部干物質的變化；（2）不同生育期葉面積指數（LAI）。

葉面積指數是反映群體質量好壞的重要參數，只有達到一定值，才能獲得高產。從圖1可以看出，高產玉米葉面積在大喇叭口到吐絲期增長最快，在吐絲期達到最大值，以后逐漸下降，最大葉面積指數接近10.0。玉米干物質的積累是建造營養器官和形成籽粒產量的基礎。干物質積累多，生物量高，產量才有保證[7]。

圖2反映了2個春玉米高產品種（先玉335，產量 13.7 t/hm2；鄭單 958，產量 13.1 t/hm2）整個生育期干物質積累量的變化趨勢[8]

3 玉米高產體系的栽培技術

決定玉米產量的2個主要因素是公頃穗數和穗粒數，獲得較高產量可以通過2條途徑實現，即增加種植密度和增加單株穗粒數[9]。玉米高產創建是集品種、密度、資源于一體的栽培技術，是提高光能利用率與雜種優勢的綜合利用，不擠占其他作物播種面積，通過品種資源與自然資源的優化組合，使玉米單產提高、總產增加、綜合農業經濟效益增加[10]。

3.1 選擇合適的品種

品種是高產的前提。王慶成等總結了產量在13.5 t/hm2以上高產玉米的生理指標：（1）葉面積指數達到5.5～7.0，其維持在4.0以上的時間達60 d左右；（2）葉面積持續期（LAD）有了大的突破，產量7.5 t/hm2左右的LAD多在225（萬m2·d）/hm2以下，產量 14.6 t/hm2的總 LAD達到359.10（萬 m2·d）/hm2；（3）干物質積累有了突破，產量14.6 t/hm2的干物質積累達到27.7 t/hm2；（4）公頃產量13.5 t以上的經濟系數均高達0.53以上，比公頃產量6.0～7.5 t的高0.15～0.20[11]。晚熟品種鄭單958、先玉335、豐單1號的葉片數為21片，葉面積指數滿足高產創建的條件。

3.2 選擇播種期及播種密度，構建適宜的植株群體結構

玉米的生長需要特定的氣候條件，因此，玉米的播期要和當地的氣候條件相吻合。確定播期后，選擇合適的播種密度。因為適宜的密度在于使公頃穗數、穗粒數、千粒質量的矛盾得以協調，從而達到最高產量。玉米無效株是影響群體整齊度的重要因素。不同產量水平的玉米群體中無效株率不同，無效株率越低，產量越高。在高密度條件下，高的單株產量乃是高產的重要前提，提高種子和耕種質量，留大苗、壯苗是降低群體無效株、提高群體及果穗整齊度的重要措施，是進一步挖掘群體增產潛力的重要保證[12]。

饒春富等[9]對新疆春玉米大面積公頃產量15 t以上產量構成因素進行了通徑分析，得出公頃穗數是影響和決定產量的首要因素。要達到公頃產量15 t以上，首先要創造每公頃7.5萬株左右的茁壯、均勻、整齊的群體，同時協調好群體與個體的關系，保證穗粒數和千粒質量維持在相當高的水平。精準施肥技術、增加種植密度是近年來美國玉米大面積高產的關鍵措施，輔以農藝措施和生物技術有效防治病蟲草害。據調查，美國玉米高產田平均密度為6.25萬株/hm2，單產達到13.87 t/hm2。玉米密植后，為利于其單株生長發育，逐漸縮小行距而加大株距，這是美國玉米栽培的發展趨勢。

3.3 培肥土壤和充足的水肥供應

王慶成等對公頃產量13.5 t以上的玉米高產田的土壤主要理化狀況分析表明，土壤通氣性良好，0～10 cm土層土壤容重為1.27～1.45 g/cm3，總孔隙度為32.59%～49.63%，有機質含量1.06%～1.44%，全氮0.054%～0.077%，速效氮49.8～97.1 mg/kg（平均為 66.87 mg/kg），速效磷3.44～47.0 mg/kg（平均為 10.42 mg/kg），速效鉀52.9～135.9 mg/kg（平均為 86.49 mg/kg）。因此，要通過秸稈還田、多施有機肥等來培肥土壤，改善與提高其保水保肥、供水供肥能力。

3.4 精細播種，加強田間管理，適期收獲

李登海提出了玉米“七分種，三分管”的口號，要求播前種子要經過粒選，保證種子純度和大小一致。玉米要獲得較高產量，水、肥、氣、熱等各項因素要相互協調[13]。播種時開溝深淺一致，然后按計劃的株距和行距點播，保證出苗率和群體的整齊性，合理運用肥水，使植株健壯、協調發展，在灌漿前期形成足夠數量的植株干質量；改善抽雄期前后的光照和營養條件，及時澆水，促進吐絲快而集中，可以增加粒數；吐絲后的24 d左右是有效粒數的決定時期，其中以吐絲至吐絲后14 d為關鍵時期，在這個階段要加強肥水管理，防止植株早衰、延長最大葉面積持續期，是減少籽粒敗育、增加有效粒數的重要措施；同時，玉米完全成熟的標準是苞葉變黃，子粒乳線消失，黑層出現。玉米生產上適當晚收，最大限度地實現籽粒庫容潛力，以增加產量[14-15]。

根據作物產量形成的生理基礎，以及生產實踐中玉米高產經驗，總結出建立玉米的高產栽培體系為：選擇緊湊型玉米品種，適當增加播種密度達到高產。我們可以應用Hybrid-Maize模型來選擇適合于某一地區的玉米品種及最佳播種密度，建立高產玉米的栽培體系，即在保證前期適宜公頃穗數的基礎上，在后期加強群體質量控制，防止植株早衰，延長最大葉面積持續期。在生產實踐中，玉米種植密度越大，后期群體內部空氣溫度和濕度越大，易發生病蟲害，造成葉片早衰。衰老是植物生長發育的最后階段，其典型特征是葉綠素降解和光合能力降低。作物成熟前早衰，綠葉面積減小，光合時間縮短，會直接導致產量降低和品質下降。大量試驗表明，玉米生長后期均出現了早衰現象，造成減產。因此，我們需要采取措施加強玉米后期群體質量控制，延緩葉片衰老，提高作物產量。應用凱潤殺菌劑，可以加強玉米后期群體質量控制，延緩葉片衰老，延長最大葉面積持續期，從而提高玉米產量。

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