氮肥与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的调控效应.pdf

氮肥与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的调控效应氮肥与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的调控效应姜春霞，张伟，颜志乾，杨柯，刘化涛，翟广谦，刘恩科，王娟玲，张冬梅*（山西农业大学山西有机旱作农业研究院/农业农村部有机旱作农业重点实验室(部省共建)/省部共建有机旱作农业国家重点实验室(筹)/有机旱作农业山西省重点实验室，山西太原，030031）摘要:【目的目的】适宜的密度与氮肥运筹是提高玉米抗倒伏能力、保证高产稳产和提高生产效益的重要措施。探讨不同施氮量与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的影响，以期为山西春玉米的高产高效栽培及籽粒机收的发展提供理论支撑。【方法方法】于 2018 和 2019 年在山西晋中进行玉米田间试验，供试玉米品种为郑单 958。设置 4 个施氮水平：0、120、180、240kg/hm2(N0、N1、N2、N3)；3 个种植密度：60000、75000、90000 株/hm2(D1、D2、D3)。调查玉米吐丝期茎秆农艺性状，生理成熟期穗位以下茎秆生物学、力学性状及倒伏率，并测定产量。【结果结果】随着种植密度和施氮量的增加，玉米产量呈先增加后降低的趋势。在 D2 密度下达到最高值，两年平均产量为 13792kg/hm2，较 D1 和 D3 密度下分别增加了 4.8%和 8.3%。与 N0 相比，N1、N2 和 N3 处理分别增产 24.3%、26.7%和 23.9%。N3 处理对穗粒数与千粒重无显著影响，但产量低于 N1 和 N2 处理。增密导致玉米茎秆变细，株高、穗位上升，玉米第 36 节长粗比增加，穿刺强度、抗压强度、抗弯折力等茎秆力学特性变差。D2 和 D3 密度下两年玉米平均倒伏率较 D1 分别升高了 1.33、3.73 个百分点。N1、N2、N3 处理两年玉米平均倒伏率较 N0 分别增加了 2.50、3.25、4.80 个百分点。适当增氮有利于消减因密度增加导致的生物学、力学特性变差，D2 和 D3 密度下，N2 处理第 36 节穿刺强度、抗压强度和抗弯折力维持在较高水平，显著高于 N3 处理。【结论结论】合理的氮肥用量可改善因密度增加导致的茎秆细弱、玉米茎秆力学特性变差问题，降低倒伏风险，因而增加产量。在山西中部春玉米种植区，种植密度为 75000 株/hm2、施氮量 180kg/hm2，是玉米产量、茎秆力学特性及抗倒性能和谐的密度肥料组合。关键词:春玉米；施氮量；种植密度；产量；抗倒伏性能Effects of nitrogen application rate and planting density on yield,lodging resistance of spring maizeJIANGChun-xia,ZHANGWei,YANZhi-qian,YANGKe,LIUHua-tao,ZHAIGuang-qian,LIUEn-ke,WANGJuan-ling,ZHANGDong-mei*(Shanxi Institute of Organic Dryland Farming/Key Laboratory of Sustainable Dryland Agriculture(Co-construction by Ministryand Province),Ministry of Agriculture and Rural Affairs/State Key Laboratory of Sustainable Dryland Agriculture(in Preparation)/Shanxi Province Key Laboratory of Sustainable Dryland Agriculture,Shanxi Agricultural University,Taiyuan,Shanxi 030031,China)Abstract:【Objectives】Suitabledensityandnitrogenfertilizermanagementareimportantmeasurestoimprovemaizelodgingresistance,ensurehighandstableyieldandimproveproductionefficiency.Theobjectiveofthisexperimentistostudytheinfluenceofnitrogenapplicationrate,plantingdensityandtheirinteractiononmaizeyield,lodgingresistance.【Methods】FieldexperimentswereconductedinJinzhongCity,ShanxiProvincein2018and2019,usingmaizecultivarZhengdan958asthetestmaterials.FourNapplicationrates0,120,180and240kg/hm2(denotedasN0,N1,N2,andN3),threeplantingdensities60000,75000and90000plants/hm2(denotedasD1,D2,D3)weresetup.Theagronomictraitsofstalkatsilkingstage,thelength-to-thicknessratio,植物营养与肥料学报2024,30(1):3648doi:10.11674/zwyf.2023330JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20230724接受日期：20231003基金项目：山西省重点研发计划项目(2022ZDYF120)；国家重点研发计划项目(2021YFD1901100，2016YFD0300305)；山西农业大学省部共建有机旱作农业国家重点实验室自主研发项目(202001-5)。联系方式：姜春霞E-mail:jiangcx_；*通信作者张冬梅E-mail:mechanicaltraits,andlodgingratesofstalksbelowtheearswereinvestigatedatphysiologicallymaturingstage,andtheyieldswererecordedatharvestofspringmaize.【Results】Themaizeyieldshowedatrendoffirstincreasingandthendecreasingwiththeincreaseofplantingdensityandnitrogenapplicationrate.TheaverageyieldunderD2oftwoyearswas13792kg/hm2,whichwas4.8%and8.3%higherthanthatunderD1andD3,respectively.ComparedwithN0,N1,N2,andN3increasedyieldsby24.3%,26.7%,and23.9%,respectively.N3wasrecordedloweryieldthanN1andN2,althoughN3didnotimpactthekernelnumberperearand1000-grainweightsignificantly.Withtheincreaseofplantingdensity,thestemdiameterwassignificantlydecreased,buttheplantheight,earheight,thelength-to-thicknessratioofthethirdtosixthinternodeabovegroundwereincreased,andtherindpenetrationstrength,bendingstrength,crushingstrengthbecameworse.D2andD3wererecorded1.33and3.73percentagepointhigherthanD1inthetwo-yearaveragelodgerate,andN1,N2,andN3wererecorded2.50,3.25,and4.80percentagepointhigherthanN0.ProperincreasingofNrateoffsetthedeteriorationofstalkbiologicalandmechanicalpropertieswhichwerecausedbyincreasedplantingdensities.UnderD2andD3,thethirdtosixthabovegroundinternodesinN2treatmentremainedsimilarorevenhigherrindpenetration,bending,andcrushingstrength,whileN3decreasedthemechanicalproperties,relativetoD1.【Conclusions】Reasonablenitrogenapplicationratecanpreventthestalkthinningcausedbytheincreasedplantingdensity,improvethemechanicalpropertiesofmaizestalks,reducethelodgingrisk,andincreaseyieldatlast.InthecentralareaofShanxiProvince,plantingdensity75000plants/hm2andnitrogenapplicationrate180kg/hm2appeartheoptimumcombinationinconsiderationofmaizeyield,stalkmechanicalpropertiesandlodgeresistancecomprehensively.Key words:springmaize;nitrogenapplicationrate;plantingdensity;yield;lodgingresistance玉米机械粒收技术是现代玉米生产的关键技术，是国内外玉米收获技术发展的方向和中国玉米生产转变方式的关键12。美国等西方发达国家在20 世纪 70 年代已大面积推广应用机械粒收技术，我国玉米籽粒机械收获还处于起步阶段3。增加种植密度是玉米单产水平提升的重要途径，也是机械粒收降低能耗、增加种植效益的重要措施4，但增密增产的同时也伴随着倒伏率和倒伏等级的上升57。倒伏不仅影响玉米产量和籽粒品质，也会影响机械粒收质量，从而影响收获效率以及玉米种植效益，成为制约玉米机械粒收技术发展的重要因素89。前人研究表明，增加种植密度，加剧了玉米个体对光、水、肥等资源的竞争，玉米株高升高，茎粗变小，穗位高系数和重心高度上升，而茎秆单位长度干重降低、茎秆强度显著降低，倒伏增加1013。因此，与之相匹配的氮肥适宜用量亟待探讨。翟娟等14研究表明，可以通过增加施氮量提高茎秆中干物质积累量来提高茎秆机械强度，从而提高茎秆的抗倒伏能力。但氮肥施用不当同样会造成作物群体生长过旺，株高增加、节间细长，茎秆充实度、力学特性变差，引发倒伏1517。Shi 等18研究结果表明，增加种植密度条件下适宜的施氮量能够显著降低玉米倒伏风险。陈尚洪等19研究表明，随着密度增加，倒伏率呈上升趋势，随着施氮量的增加，倒伏率呈先升后降趋势，不合理的氮肥施用量会增加倒伏风险。因此，适宜的密度与氮肥运筹是提高玉米抗倒伏能力、保证高产稳产、提高生产效益的重要措施。前人针对种植密度对山西旱地玉米产量及倒伏性状的影响已开展了一些研究7,20，但针对密度与氮肥互作对其影响的报道较少。本研究通过不同施氮量与种植密度二因素定位试验，研究不同施氮量与种植密度对玉米茎秆农艺性状、穗位以下茎秆生物学和力学特征、生理成熟后倒伏率及产量性状的影响，阐明密度和氮肥对山西春玉米产量和倒伏性状的影响，以期为山西春玉米的高产高效及机械粒收的发展提供理论支撑。1 材料与方法1.1 试验地概况试验在山西省晋中市榆次区山西农业大学东阳试验基地(1124034E，373255N)进行，开始于2017 年。该地区属温带大陆性季风型气候，海拔800m，年均日照时数 2639h，年均气温约 9.8，年均降水量 388.0mm，年均无霜期 154天。试验地种植制度为玉米连作，土壤类型为潮土，试验前耕层 020cm 土壤有机质含量为 13.23g/kg，全氮、全磷、全钾含量分别为 1.27、0.90、27.3g/kg，碱解1期姜春霞，等：氮肥与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的调控效应37氮含量为 119.5mg/kg，速效磷含量为 11.6mg/kg，速效钾含量为 241.9mg/kg，pH8。试验区 2018 和2019 年玉米生育期(410 月)降雨量分别为 309.3和 209.8mm(图 1)。1.2 试验设计以郑单 958为供试品种。试验采用裂区设计，主区处理为施氮水平，裂区处理为密度。4 个施氮水平：0kg/hm2(N0)、120kg/hm2(N1)、180kg/hm2(N2)、240kg/hm2(N3)；3 个密度：60000株/hm2(D1)、75000株/hm2(D2)、90000株/hm2(D3)，共12 个处理，3 次重复，共 36 个小区，小区面积36m2(6m6m)。施用的氮肥为普通尿素(N46%)；磷肥为颗粒过磷酸钙(P2O518%)，施用量为 667kg/hm2，所有肥料均在整地前基施，整地后人工点播。2018、2019 年均在 4 月 24 日播种。2018 年分别于 6 月 24 日、7 月 2 日和 8 月 3 日滴灌补水，2019 年分别于 6 月 6 日、6 月 30 日、7 月 7 日和8 月 13 日滴灌补水，灌水量为 52.5mm/次。其他管理措施同大田。1.3 调查项目与方法茎秆农艺性状：在玉米吐丝期，用塔尺测量株高(cm)、穗位高(cm)，同时用游标卡尺测量地上部第 3 节短轴直径为茎粗(mm)。每个小区测定连续的10 株。穗位以下茎秆生物学、力学指标：玉米生理成熟后，每个小区取 9 株未发生病虫害的植株，去除穗位以上茎秆、叶片，穗位以下去除叶鞘。测量第36 节节长和节粗，每 3 株采用浙江托普 YYD-1 植物茎秆强度仪分别测量第 36 节穿刺强度、抗压强度和抗弯折强度。将茎秆放在工作台面上，用测量面积为 1mm2的探针在节中间垂直匀速插入，仪器记录茎秆表面刺穿的最大值为穿刺强度(N)；用测量面积为 1cm2的探头，记录把茎秆表面压破的最大值为压碎强度(N)；将茎秆各节两端放在支架上，记录把茎秆压折的最大值为弯折强度(N)。倒伏率：玉米倒伏可分为根倒和茎折，根倒为茎秆不发生折断，茎秆与垂直线产生大于 45的夹角，茎折为茎秆在穗位以下的折断5。试验开展期间仅发生茎折，在玉米生理成熟(乳线消失，黑层完全形成)后调查，记录各小区总株数、茎折株数。倒伏率(%)=茎折株数/总株数100产量和产量构成：生理成熟后，收获小区中间2 行，记录实收穗数，称鲜重，按大小穗比例和平均鲜穗重取 20 穗，进行室内考种，包括穗行数、行粒数及千粒重，折算经济产量(14%含水量)。1.4 统计分析试验数据采用 MicrosoftExcel2007 软件计算，作图采用 OriginPro16 软件，统计分析采用 SPSSStatistics25.0 软件。2 结果与分析2.1 施氮量和种植密度对春玉米产量的影响由表 1 可知，年份、施氮量、种植密度及年份和施氮量交互作用对产量影响显著。施氮量相同时，随着密度的增加，玉米产量呈先增加后降低趋势，在 D2 密度下达到最高值，两年平均产量为13792kg/hm2，较 D1、D3 密度下分别增加了 4.8%、8.3%。在同一密度下，玉米产量随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势；其中在 D1 和 D2 密度下，以N1 处理玉米产量最高，在 D3 密度下，以 N2 处理下玉米产量最高，N3 处理的玉米产量未显著增加，甚至降低。N0 处理产量最低，N1、N2、N3 分别较N0 处理增产 24.3%、26.7%、23.9%。在产量构成中，年份、施氮量、种植密度、年4 月 Apr.5 月 May6 月 Jun.7 月 Jul.8 月 Aug.9 月 Sep.10 月 Oct.020406080100120降雨量 Precipitation(mm)月份 Month2018 2019 多年平均Multi-year average图 1 试验区 20182019 年玉米生育期内降雨量分布Fig.1 Precipitation in experimental field during maize growth period in 2018 and 201938植物营养与肥料学报30卷份和施氮量二者交互作用对千粒重、穗粒数影响显著。施氮量相同时，随着密度的增加，千粒重和穗粒数显著降低，实收穗数显著增加；2018 年，与D1 相比，D2、D3 的千粒重平均值分别降低 5.9%、表 1 不同施氮量种植密度下春玉米产量及其构成因素Table 1 Maize yield and its components as affected by nitrogen application rates and planting densities年份Year施氮量Napplicationrate种植密度Plantingdensity产量(kg/hm2)Yield千粒重(g)1000-grainweight穗粒数Kernelsperear穗数(ears/hm2)Earnumber2018N0D113006d354a601bc58826cD212530d330cd572e71795bD313292d297d542f81059aN1D113750cd352ab624a61605cD216311a334bc592cd73648bD313733cd287e584d84765aN2D113870cd353a605b59752cD214880bc341abc604b72258bD315200ab332cd586d82680aN3D115173ab352ab608b61142cD215400ab331cd630a70869bD313437d315d599bc79669a2019N0D19262cd340de524def58363cD210230cd310f426g67163bD38529d326ef461fg74574aN1D114079a397a650a56973cD213811a369bc610abcd67163bD311383bc337de548cde81291aN2D113401ab382ab619ab56278cD213619ab352cd564bcde72258bD313749ab340de504ef79901aN3D112737ab391a645a55120cD213553ab365bc590abcd65310bD312527ab336de476fg80133a变异来源Sourceofvariation年份Year(Y)*ns施氮量Napplicationrate(N)*ns种植密度Plantingdensity(D)*YN*nsYDnsns*nsND*nsnsYNDns*nsns注：N0、N1、N2、N3代表施氮量分别为0、120、180、240kg/hm2；D1、D2、D3代表种植密度分别为60000、75000、90000plants/hm2。同列数据后不同小写字母表示同一年处理间差异达0.05显著水平。*、*表示变量效应分别达到0.05、0.01显著水平，ns表示效应不显著。Note:NapplicationratesinN0,N1,N2,andN3are0,120,180,and240kg/hm2;plantdensitiesinD1,D2,andD3are60000,75000,and90000plants/hm2,respectively.Differentlowercaselettersafterdatainthesamecolumnindicatesignificantdifferenceamongtreatmentsinthesameyearatthe0.05level.*and*representthevariableeffectreaching0.05and0.01significantlevels,andnsrepresentsnosignificanteffect.1期姜春霞，等：氮肥与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的调控效应3913.3%，穗粒数平均值分别降低 1.6%、5.3%；2019年，与 D1 处理相比，D2、D3 的千粒重平均值分别降低 7.6%、11.3%，穗粒数平均值分别降低 10.2%、18.4%。相同密度下，随着施氮量增加，千粒重和穗粒数呈上升趋势，N1、N2、N3 处理之间差异不显著，均显著高于不施氮处理。年际间产量及其构成因子差异显著，主要由于 2019 年玉米生育期间降雨量少，虽进行了 4 次滴灌补水，但在玉米大口期之后仍受到干旱影响。2.2 施氮量和种植密度对玉米茎秆农艺性状的影响由表 2 可知，施氮量对玉米茎粗、株高、穗位高影响显著，种植密度对玉米茎粗、穗位高影响显著。随着施氮量的增加，玉米茎粗、株高、穗位高呈上升趋势，但 N1、N2、N3 处理之间的玉米茎粗差异不显著，其茎粗较 N0 分别增加了 1.47、0.97、1.0mm，株高分别增加 13.47、13.95、8.13cm，穗位高分别增加 4.83、9.03、3.92cm；随着密度的增加，玉米茎粗呈显著下降趋势，株高、穗位高呈上升趋势，D2、D3 处理的茎粗较 D1 分别降低 0.89、1.78mm，株高分别增加 3.92、4.49cm，穗位高分别增加 3.11、6.68cm。由此可见，增密必然会导致玉米茎粗降低，株高、穗位高上升，施用氮肥，有利于玉米茎秆增粗，但同时也会使玉米株高与穗位高增加。年份仅对穗位高有显著影响，2018 年玉米穗位高较 2019 年高 15.5cm，由于 2019 年玉米大口期受到干旱的影响，限制了玉米的生长。2.3 施氮量和种植密度对玉米生理成熟期倒伏率的影响由表 3 可知，施氮量、种植密度对玉米倒伏率影响显著。随着施氮量、密度的增加，玉米倒伏率呈显著增加趋势。两年倒伏率在 3 个密度处理下的平均值表明，D2、D3 处理下玉米倒伏率较 D1 分别升高了 1.33、3.73 个百分点。两年倒伏率在 4 个施氮处理下的平均值表明，N1、N2、N3 处理下玉米倒伏率较 N0 分别增加了 2.50、3.25、4.80 个百分点。2018 年，N1、N2、N3 处理之间玉米倒伏率差异不显著，但均显著高于 N0；2019 年，随着施氮量的增加，倒伏率呈显著上升趋势。由此可知，施氮量与密度的增加，均会导致玉米倒伏风险的上升。2.4 施氮量和种植密度对玉米穗位以下茎秆生物学、力学指标的影响2.4.1对生物学性状的影响施氮量与种植密度对春玉米穗位以下茎秆各节长粗比影响显著。增加种植密度，玉米茎秆 36 节长粗比呈上升趋势，在高氮条件下尤为明显。在 N3 处理下，D3 的第 3 节长粗比较 D1、D2 分别增加了 72.9%、48.3%(2018年)和 17.8%、10.0%(2019 年)，第 4 节长粗比分别增加 55.8%、35.1%(2018 年)和 34.6%、20.0%(2019 年)，第 5 节长粗比分别增加了 50.5%、39.2%(2018 年)和 33.7%、15.6%(2019 年)，第 6 节长粗比分别增加了 47.0%、32.2%(2018 年)和 27.9%、21.5%(2019 年)。N0 处理下的节长与 N1、N2、N3 之间差异不显著，但因节粗显著降低，导致 N0 处理下的节间长粗比升高。相同密度处理下，随着施氮量的增加，节长与节粗同时增加，但玉米茎秆节长增加幅度大于茎粗增加幅度，玉米 36 节茎秆长粗比呈上升趋势。因此，高氮高密条件下，玉米第 36 节节间长粗比呈上升趋势(图 2)。2.4.2对力学性状的影响从表 4 可以看出，施氮量与种植密度对玉米第 36 节穿刺强度、抗弯折强度、抗压强度均有显著影响。相同施氮处理下，随着种植密度的增加，第 36 节穿刺强度、抗弯折强度、抗压强度均呈下降趋势。在 N1N3 范围内，随着施氮量的增加，第 36 节穿刺强度、抗压强度呈先增加后降低趋势，抗弯折强度呈下降趋势。2018 年，第 36 节穿刺强度、抗压强度、抗弯折强度在 N2 处理均高于 N1 和 N3 处理。2019 年，在D1、D2 密度下，第 36 节穿刺强度在 N1 处理达到最大值，N1 和 N2 处理第 36 节抗压强度高于 N3处理；在 D3 密度下，第 36 节穿刺强度在 N2 处理达到最大值，N3 处理第 36 节抗压强度高于N1 和 N2 处理。随着密度的增加，玉米第 36 节茎秆力学特性变差，氮肥的增施有利于降低因密度增加导致的负面效应，但过多施用氮肥(N3 处理)并未显著改善玉米茎秆力学特性。2.5 倒伏率与茎秆农艺性状及生物学、力学指标的相关性分析由表 5 可知，玉米茎秆倒伏率与地上部第 3 节穿刺强度、第 4 节穿刺强度、第 6 节穿刺强度、第36 节抗弯折强度、第 6 节抗压强度显著负相关。3 讨论3.1 施氮量和种植密度对春玉米产量的影响玉米产量是单位面积穗数、穗粒数和千粒重三者综合作用的结果，适宜的栽培措施有利于产量三因素的协调发展，从而获得较高的产量。种植密度40植物营养与肥料学报30卷是影响玉米产量的敏感因素之一，前人研究表明，在一定范围内，增加种植密度，穗粒数和千粒重均减小，但由于收获穗数的增加，产量显著增加1921，超过一定密度后，玉米群体抗倒伏能力降低，穗粒表 2 不同施氮量和种植密度下春玉米茎秆农艺性状Table 2 The agronomic characteristic of maize stalk under different nitrogen application rates and planting densities年份Year施氮量Napplicationrate种植密度Plantingdensity茎粗(mm)Stemdiameter株高(cm)Plantheight穗位高(cm)Earheight2018N0D120.5cd243.8e109.8dD220.0cde240.5e108.8dD318.7e245.9de116.4bcdN1D123.1a246.3de109.1dD220.6cd255.3abc116.4bcdD318.7e247.9cde115.9cdN2D122.0ab247.3cde112.9deD220.2cd257.1ab121.4bD319.6de259.3a126.1aN3D121.0bc248.8bcde110.5dD220.7cd253.5abcd112.8deD319.8cde255.8abc120.5bc2019N0D120.3cde236.7d90.6cD219.4ef236.8d93bcD318.8f239.6cd93.5abcN1D121.1abc259.2a103.7abD221.3abc256.1ab105.1aD321.7ab259.3a104.1abN2D120.8bcd254.5ab104.1abD221.3abc256.7ab102.1abcD319.6ef252.1abc102.2abcN3D122.1a241.8bcd99.6abcD220.3cde245.8abcd98.3abcD319.8def246.4abcd98.7abc变异来源Sourceofvariation年份Year(Y)nsns*施氮量Napplicationrate(N)*种植密度Plantingdensity(D)*ns*YNns*YD*ns*NDnsnsnsYND*nsns注：N0、N1、N2、N3表示施氮量分别为0、120、180、240kg/hm2；D1、D2、D3表示种植密度分别为60000、75000、90000plants/hm2。同列数据后不同小写字母表示同一年处理间差异达0.05显著水平。*、*表示变量效应分别达到0.05、0.01显著水平，ns表示效应不显著。Note：NapplicationratesinN0,N1,N2,andN3are0,120,180,and240kg/hm2;plantdensitiesinD1,D2,andD3are60000,75000,and90000plants/hm2,respectively.Differentlowercaselettersafterdatainthesamecolumnindicatesignificantdifferenceamongtreatmentsinthesameyearatthe0.05level.*and*representthevariableeffectreaching0.05and0.01significantlevels,andnsrepresentsnosignificanteffect.1期姜春霞，等：氮肥与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的调控效应41数和千粒重过度降低，导致减产22。本研究结果表明，密度从 60000株/hm2增至 75000株/hm2，千粒重、穗粒数显著降低，穗数的增加可弥补因种植密度增加导致的千粒重与穗粒数降低的损失，产量增加，但当密度增至 90000株/hm2时，植株个体间的竞争加剧，玉米倒伏率显著升高，单株效应对产量的影响超过群体效应时，弥补效应降低，导致群体产量增加不显著。这与曹冰23的研究结果基本一致。因此，适度密植增加收获穗数的同时，保持较高的单株生产能力也是获得高产的关键。增密导致了玉米群体植株间养分争夺加剧，与之相匹配的氮肥施用是保障玉米产量及效益的重要手段。前人研究表明，合理的氮肥运筹可协调密植群体内玉米的形态生理特性，促进营养器官中有机物的合成及花后保绿，延长光合与灌浆时间，从而提高玉米单株生产能力2425。过量施氮会造成玉米营养器官的过度生长及营养体氮代谢过旺，不利于光合产物积累，同时使同化物及氮素向生殖器官转运能力下降，从而降低产量2627。本研究结果表明，随着施氮量的增加，玉米产量呈先增后降趋势，施氮 120180kg/hm2有利于玉米千粒重及穗粒数的增加，不施氮显著降低玉米产量，施氮 240kg/hm2时千粒重、穗粒数增加不明显，甚至较施氮 120、180kg/hm2有所降低，产量未随施氮量的增加而持续增加。侯云鹏等27研究也表明，在同一密度下，增施氮肥可增加玉米穗粒数和百粒重，但施氮 280kg/hm2以上时，玉米穗粒数和百粒重呈下降趋势，产量也随之下降，这与本研究结果相似。因此，适当增加种植密度，并进行氮肥调控是提高玉米产量的有效途径。3.2 施氮量和种植密度对春玉米抗倒性能的影响通过增密实现玉米增产已得到国内外学者的普遍证实2122,2833，但增密后导致的植株茎秆细弱、倒伏率升高也制约着玉米产量的提升及机械化收获的发展3435。前人研究表明，可通过选择紧凑型耐密品种来降低倒伏风险36，同时适宜的栽培措施也是提高作物抗倒伏能力的重要手段3740。前人研究表明，随着密度的增加，玉米株高、穗位高、节间长粗比升高4142，茎粗降低35，穗位高系数增大和重心高度上移18，节间干重和单位茎长干重下降11,43，茎秆质量变差，玉米倒伏风险增加。本研究结果与前人研究结果基本一致。随着种植密度的增加，玉米茎粗变细，株高、穗位高上升，玉米第 36 节节长增加，节粗比显著上升，倒伏率显著增加。卢平等35研究表明，通过增施氮肥，可以改善玉米农艺性状从而提高玉米抗倒伏能力。但也有研究表明，过量施用氮肥，促使植株节间不断伸长，茎粗、茎壁厚度以及茎秆淀粉、纤维素、木质素含量低，茎秆充实度变差，机械强度下降，极易发生倒伏44。本研究结果表明，增施氮肥虽有利于玉米茎秆增粗，但也会使玉米株高、穗位高、第 36 节节长增加，玉米第表 3 不同施氮量和种植密度下春玉米倒伏率Table 3 Lodging rates of spring maize under differentnitrogen application rates and planting densities施氮量Napplicationrate种植密度Plantingdensity倒伏率(%)Stalklodgingrate20182019N0D10c0bD20.8bc0bD30c0bN1D10.8bc0bD21.3abc2.0bD34.4a7.3abN2D11.5abc0bD21.9abc6.0abD32.8abc8.1aN3D11.6abc4.8abD20c7.3abD34.2ab11.7a变异来源Sourceofvariation年份Year(Y)ns施氮量(N)Napplicationrate*种植密度(D)Plantingdensity*YN*YDnsNDnsYNDns注：N0、N1、N2、N3表示施氮量分别为0、120、180、240kg/hm2；D1、D2、D3表示种植密度分别为60000、75000、90000plants/hm2。同列数据后不同小写字母表示同一年处理间差异达0.05显著水平。*、*表示变量效应分别达到0.05、0.01显著水平，ns表示效应不显著。Note:NapplicationratesinN0,N1,N2,andN3are0,120,180,and240kg/hm2;plantdensitiesinD1,D2,andD3are60000,75000,and90000plants/hm2,respectively.Differentlowercaselettersafterdatainthesamecolumnindicatesignificantdifferenceamongtreatmentsinthesameyearatthe0.05level.*and*representthevariableeffectreaching0.05and0.01significantlevels,andnsrepresentsnotsignificanteffect.42植物营养与肥料学报30卷36 节节间长粗比上升，玉米倒伏率显著增加。茎秆穿刺强度、压碎强度和抗弯折强度等力学特性是茎秆组织结构和化学成分最直观的体现，是决定茎倒伏是否发生的直接原因，可用来评价茎秆抗倒性的强弱45。前人研究表明，茎秆基部节间强度如外皮穿刺强度、压碎强度和弯曲强度与田间倒伏显著负相关4648。本研究结果也表明，玉米茎秆倒伏率与地上部第 3 节穿刺强度、第 4 节穿刺强度、第6 节穿刺强度、第 36 节抗弯折强度、第 6 节抗压强度显著负相关，与第 5 节穿刺强度、第 35 节抗压强度呈不显著负相关，这与前人1113,4648研究结果基本一致。前人研究表明，种植密度的增加，使茎秆压碎强度和外皮穿刺强度等茎秆力学特性逐渐降低11,42，通过增加施氮量提高茎秆中干物质积累量可提高茎秆机械强度，从而提高茎秆的抗倒伏能力14。李长红等39研究表明，密度与氮肥耦合可显著提高玉米的抗倒特性，但高密度高氮肥则会使茎秆的抗压强度和抗折力降低。本研究结果表明，随着密度的增加，玉米地上部第 36 节穿刺强度、抗压强度、抗弯折强度等茎秆力学特性变差，氮肥的施用有利于消减因密度