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玉米超高产栽培技术的和应用
赵洪祥1,孟祥盟1,边少锋1*,冯士成2,邹云峰3,方金宇2
（1.吉林省农业科学院, 吉林长春130033；2. 榆树市红星乡农业站,吉林长春130411；3. 镇赉县烟草专卖局,吉林白城137300）
摘 要：本文以提升吉林省玉米综合生产能力为目标,综述了笔者所在研究团队提出的增源扩库群体结构挖潜技术、营养续补增源防衰技术、化控抗逆稳定高产群体技术等超高产关键技术,并将其与现有的相关技术进行集成,形成了适合于吉林省雨养区、半干旱区的两种技术模式,并以此创建了玉米超高产田.
关键词：吉林省；玉米；超高产；栽培技术
基金项目：国家玉米产业技术体系（CARS-02-38）；公益性行业（农业）科研专项经费项目（201203031-07-01）；公益性行业（农业）科研专项经费项目（201303125-2）；国家科技支撑计划课题（2013BAD07B00）；吉林省科技发展计划项目（2015GJLS006NY）
中图分类号：S513 文献标识码：A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.19.009
在玉米生产中,比较普遍地存在着单产水平较低的问题.吉林省是玉米生产大省,单产水平虽居全国首位,但仍然比美国低40%,促进吉林省玉米生产水平的提高,对确保国家粮食安全具有十分重要的意义.基于限制玉米产量的因素,国内外学者提出了突破产量的多种途径,如通过株型改造增加叶面积指数、改善光合作用、协调个体和群体的关系、增加库容量等.虽然学者们提出了很多途径,但对吉林省玉米生产来说,很多技术难题尚未解决是产量提高的主要限制因素,譬如,春玉米超高产机理与生产技术研究刚刚起步,超高产土壤培肥、增温促苗、控秆强源与玉米生育规律同步协调管理等项技术仍不成熟.研究解决这些问题,实现玉米大面积超高产的进一步突破,对于增加农民收入,全面提升玉米综合生产能力、推动玉米产业发展,保障国家粮食安全具有重要意义.
1吉林省玉米超高产栽培技术的创新与集成
要取得超高产必须高密度种植,超高产栽培玉米群体在生长发育期间如何更好地解决群体与个体的矛盾,形成合理的群体结构,协调源流库的比例是建立超高产群体结构的关键；高密度栽培的最大缺陷是植株的倒伏问题,通过解决倒伏问题来提高玉米群体整齐度是对群体进行结构性挖潜的主要手段；在高密度下限制玉米产量的另一个因素是玉米生育后期的早衰,如何实现延缓叶片衰老,保持叶片绿色,延长叶片光合作用持续时间来提高产量是实现超高产的另一关键.因此,笔者所在研究团队针对玉米大面积超高产栽培中面临的一些问题,采用培育超高产土壤、提高群体整齐度、增温促苗、控秆强源等技术,对玉米群体进行结构挖潜、营养续补、化控抗逆,同时不断进行技术的完善与创新,并将研究的超高产关键技术和已有的相关技术进行集成,实现玉米大面积超高产栽培技术的创新与应用.
1.1 增源扩库群体结构挖潜技术
本技术主要通过选用超高产品种,精细整地施肥保障出苗率,采用高密度种植在群体结构性上进行挖潜,增加群体密度以补偿个体的功能性减产.研究表明,超高产田玉米LAI 在各个生育时期均比常规栽培的玉米LAI 大,且随生育进程的推进下降较慢,最大LAI 比常规田提高了3.68%.多年比较发现,高密度的群体结构是实现吨粮的基础,当最大LAI 在6.0～6.8 时产量最高.虽然超高产田和常规田栽培技术条件下光合速率差异不大,但由于群体密度的增加,超高产田LAI 显著高于常规田,超高产田玉米的整体光合能力得到了显著提高,在开花后比常规田玉米平均高26.68%.
该技术突破了以往对玉米高产单纯追求个体功能的传统思路,通过增强群体效应达到高产的目的.通过培育超高产土壤、机械化精细整地来保证出苗率,采用高密度种植来增加群体密度以补偿个体的功能性减产,挖掘群体结构的潜力.研究表明,采用本技术的超高产田玉米单株的光合物质生产能力有所下降,但是由个体所组成的群体在新的条件下形成了自己独特的群体光合作用规律,因而超高产田玉米群体的光合物质生产能力显著高于常规生产田,达到了增源扩库的效果.
1.2 营养续补增源防衰技术
施肥是调节作物生长发育的一项基本措施,其对玉米生长后期叶片功能期的延长效应远大于其对生长前期叶面积增产的促进效应；氮素营养能延缓叶片衰老,有延缓叶片光合功能衰退的作用；氮肥分期施用符合玉米氮素吸收规律,有利于提高氮肥利用率.有鉴于此,本团队创建了营养续补增源防衰技术,在雨养区的超高产田,在保持施肥总量不变的情况下,用喷药施肥机对玉米进行2 次追肥,其中,在拔节期进行第1 次追肥,在吐丝期进行第2 次追肥,对玉米生育后期进行氮素的续补；在半干旱区则采用随水定量滴施化肥的方法,把肥料溶解在灌溉水中,在吐丝期后分4~5 次随着灌溉施入；吐丝期之后的营养续补不但延长了植株中上部叶片的功能时间,增加了光合积累,也有效地防止了后期玉米脱肥而造成的茎叶早衰,同时延长了根系寿命,从而提高了源的群体光合能力,增加了群体的干物质积累,保证了对库的供给.因此,超高产田玉米生育后期的叶绿素含量显著高于常规生产田,表明其叶片衰亡较慢,叶片功能期延长.
1.3 化控抗逆稳定高产群体技术
项目应用增源扩库群体结构挖潜技术来增加玉米种植密度,依靠群体发挥增产潜力是获得玉米超高产的重要措施.增密后可导致玉米群体内株间水分与营养的竞争加剧,玉米群体郁闭严重、通风透光不良、植株早衰、易倒伏、易染病,导致玉米产量下降；应用营养续补增源防衰技术虽然有效防止了早衰,但也增加了倒伏的风险.为此,本研究团队采用化控抗逆稳定高产群体技术,通过喷施化控剂（主要成分为乙烯利）塑造个体株型,降低株高,增加茎秆强度,使玉米超高产田获得合理的群体结构,较好地协调了个体产量潜力与群体高产的关系；同时,采用化控抗逆稳定高产群体技术还能增强光合作用,提高作物的抗逆性.试验表明,该技术的运用显著降低了株高,缩短了节间长度,增加了茎秆的穿刺强度；提高了叶片的叶绿素含量和光合速率,延缓了茎叶衰老；提高了群体的整齐度,保持了群体的稳定性.在2012 年吉林省遭遇强台风的情况下,使用该技术的处理优势显著.
1.4 集成了吉林省雨养区春玉米可持续超高产栽培技术模式本研究团队通过整合以上3 项关键技术,并结合土壤培肥、超高产品种筛选、喷药、施肥等技术形成吉林省春玉米可持续超高产栽培技术模式,应用此模式多次创建吨粮田.对其增产因素进行分析,结果表明,超高产田的单位面积产量较常规田提高了33.37%,产量的提高主要是群体效应增强的结果,群体光合能力和干物质积累量均显著高于常规田；超高产田的群体粒叶比比常规田高6.84%,表明超高产田玉米源的能力得到显著提高的同时,库容也显著增加；营养续补增源防衰技术不但解决了增源扩库群体结构挖潜技术产生的早衰问题,而且提高了生育后期的光合能力；化控抗逆稳定高产群体技术克服了前两项技术造成的倒伏问题,降低了植株高度,增加了茎秆强度,防止了倒伏,保证了光合作用的有效进行.
1.5 集成了吉林省半干旱区春玉米可持续超高产栽培技术模式吉林省西部半干旱区干旱少雨,对玉米生产的威胁很大,抗灾能力差,季节性灾害频发,个别年份低温冷害对玉米生产的威胁很大,播种、出苗期和子粒灌浆期常受到低温冷害威胁,玉米单产年际间波动较大.本研究团队以吉林省雨养区春玉米可持续超高产栽培技术模式为基础,结合半干旱区的土壤培育、地膜覆盖、水肥调控等技术,建立了以“土壤培育———增密扩容———地膜覆盖———随水施肥———化控防倒”为核心的吉林省半干旱区春玉米可持续超高产栽培技术模式,通过施用有机肥和精细整地来培育超高产土壤；通过加大种植密度,发挥玉米的群体优势；通过地膜覆盖,提高了土壤温度；通过在灌水时定量施入化肥,水、肥联合调控玉米生长发育；通过喷施化控调节剂,控制株高,防止因密度过大而引起倒伏.
2技术模式的实施效果
通过玉米超高产栽培技术形成的两个技术模式,与国内外其他技术模式相比,一是更重视理论与实践结合,通过综合运用各种技术来深度挖掘玉米的增产潜力；二是项目形成的吉林省半干旱区春玉米可持续超高产栽培技术模式,确保了有限水资源的高效利用,提高了水分利用效率和肥料利用率；三是增产增收效益显著,示范后取得了显著的经济效益和社会效益.具有较强的竞争优势.
本模式在超高产关键技术上取得重大创新,不断刷新春玉米高产纪录,从实践上证明了技术的可持续性和可推广性,实现了产量与效益协同提高,栽培水平在国内处于领先地位,促进了作物栽培学、植物营养学及土壤学等相关学科的发展与技术进步,带动和引领了玉米生产技术水平的提高和玉米产业的发展,为保障国家粮食安全提供了技术储备.
参考文献
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作者简介：赵洪祥,博士,吉林省农业科学院,研究员,研究方向：玉米水肥高效利用.
通讯作者：边少锋,博士,吉林省农业科学院,研究员,研究方向：玉米高产及旱作节水.
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