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摘要：【目的】在秸稈全量还田、贴茬免耕直播条件下，探索宜粒收夏玉米机播的最佳冬小麦留茬高度，提高宜粒收夏玉米苗期质量和籽粒产量，为提高冬小麦—夏玉米轮作体系中机械化质量及实现高产高效栽培提供理论依据。【方法】选用宜粒收玉米新品种新单68（对照品种郑单958）为研究对象，设3个麦茬高度处理（0、10和30 cm），研究麦茬高度对宜粒收夏玉米苗期质量、冠层特性、干物质积累分配与转运及产量的影响。【结果】0～20 cm土层土壤体积含水量随麦茬高度增加而增加，10 cm处理5和15 cm土层土壤体积含水量分别比0 cm处理高7.87%和15.26%，30 cm处理5和15 cm土层土壤体积含水量分别比0 cm高16.60%和19.60%。随麦茬高度增加，夏玉米出苗率、株高整齐度和叶片SPAD值降低，株高和穗位高增加，茎粗变细，花前叶面积指数增加。夏玉米群体干物质积累量在6叶期和9叶期随麦茬高度增加而显著增加（P<0.05），随生育期推进麦茬高度处理间差异变小。10 cm处理降低了干物质在茎、叶和鞘中积累量和分配率，提高了籽粒积累量与分配率、开花期干物质转运率和对籽粒干物质积累贡献率。随麦茬高度增加，公顷穗数降低，穗粒数和百粒重增加，产量先升高后降低，表现为10 cm处理产量最高，0和30 cm处理产量无显著差异（P>0.05）。与郑单958相比，新单68的株高、穗位高、SPAD值、干物质积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率和产量均增加，生育前期叶面积指数较高但成熟期落黄早;开花期干物质转运率和籽粒分配率新单68低于郑单958。【结论】10 cm麦茬高度有利于保持较高土壤含水量，提高玉米出苗率和株高整齐度，维持较高的叶面积指数和SPAD值，优化干物质积累和分配特性，进而提高夏玉米籽粒产量。
关键词： 夏玉米;麦茬高度;出苗率;干物质积累、分配与转运;产量
中图分类号： S513.047 文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2020）07-1520-09
Abstract：【Objective】Under the condition of no-tillage seeding summer maize with 100% amount of straw returning to field，the optimum wheat stubble height of summer maize suitable for mechanical harvesting grain was explored to improve summer maize seeding quality and grain yield and provide theoretical foundation for promoting mechanization quality and high yield and efficiency planting in winter wheat-summer maize cropping system. 【Method】The new summer maize variety，Xindan 68 and Zhengdan 958 as CK were used as test materials. The effects of wheat stubble height on summer maize seedling quality，canopy characteristics，accumulation，distribution and remobilization of dry matter and gain yield were studied through setting three stubble height treatments（0，10 and 30 cm）. 【Result】The soil moisture content was increased with increasing of wheat stubble height. Compared to 0 cm treatment， the soil moisture in 10 cm treatment at 5 and 15 cm soil layer were 7.87% and 15.26% higher， and in 30 cm treatment at 5 and 15 cm were 16.60% and 19.60% higher. With the increasing of wheat stubble height，the summer maize seedling rate，plant height uniformity，SPAD value of leaf were declined，plant height，ear height increased， stem diameter became thinner， leaf area index increased before anthesis. With increasing of stubble height，summer maize dry matter accumulation on 6-leaf and 9-leaf stage were significantly increased（P<0.05），but the difference among various stubble height treatments was smaller as maize grew. Compared to 0 and 30 cm，the dry matter accumulation and distribution rate of 10 cm in stem，leaf and sheath was declined，but contribution rate of kernel accumulation and distribution rate， dry matter remobilization rate during anthesis to kernel dry matter accumulation were improved. With the increase of stubble height，ear number was declined whereas grain number per ear and 100-grain weight were improved. The yield was first increased and then decreased. The highest yield was obtained in 10 cm treatment，and there was no significant difference in yield between 0 and 30 cm（P>0.05）. Plant height，ear height，SPAD value，dry matter accumulation，contribution rate of dry matter accumulation after anthesis to grain dry matter accumulation and yield of Xindan 68 were higher than Zhengdan 958;the leaf area index at beginning period of growth was high but leaf fell early at mature period. dry matter remobilization rate and grain distribution rate during anthesis of Xindan 68 were lower than Zhengdan 958. 【Conclusion】Wheat stubble height with 10 cm is conducive to maintain high soil moisture，which can improve summer maize seedling rate and plant height uniformity， maintain high leaf area index and SPAD value， improve dry matter accumulation and distribution characteristic， and ultimately improve grain yield. Key words： summer maize; wheat stubble height; emergence rate; dry matter accumulation，distribution and remobilization; yield
Foundation item： National Key Research and Development Program（2016YFD0300306）; Natural Science Foundation of China for Young Scholars（31601259）; Henan Natural Science Foundation（182300410072）
0 引言
【研究意义】黄淮海地区是我国主要的夏播玉米种植区域，冬小麦—夏玉米轮作是该区域主要的种植方式，目前黄淮海地区95%以上的小麦实现机收，56%左右的夏玉米实现机械播种。秸秆还田是近年来大面积推广的秸秆处理方式，是将作物收获后余留的秸秆直接或堆积腐熟后施入农田（李东升等，2010;安丰华等，2015），实现秸秆资源再利用、改良土壤结构与渗水保水能力、加速生土熟化及提高土壤肥力，最终提高作物产量和水分利用效率（赵亚丽等，2014;Mu et al.，2016）。玉米贴茬免耕直播技术不仅可利用秸秆资源，提高土壤肥力，还解决了黄淮海平原小麦玉米轮作制度中热量资源不足的问题，有利于提高光热资源利用率。但实际生产中，秸秆还田量和留茬高度会影响玉米播种质量和苗期质量（Guérif et al.，2001），播种质量不高、苗不全已成为黄淮海春、夏玉米区制约玉米产量提高的主要因素之一（王崇桃和李少昆，2010;陶静静等，2016）。留茬高度通过调整秸秆覆盖量影响土壤结构，进而影响玉米播种质量、干物质积累和产量形成（高英波等，2015;穆心愿等，2020）。因此，研究留茬高度对夏玉米苗期质量和产量形成的影响，对提高玉米播种质量、苗齐苗壮及增产增效均具有重要意义。【前人研究进展】适宜的留茬高度能提高土壤蓄水保墒效果（张立强等，2006），改善农田小气候（朱自玺等，2000）和土壤结构（吴崇海等，1996），有利于作物的生长发育（刘美卿等，2000;高英波等，2015），进而提高产量和水分利用效率。高留茬处理能降低地温波动范围，增加土壤含水率，提高留茬层内空气湿度，减少无效蒸发（吴崇海等，1996;张立强等，2006）;同时可减少杂草数量，吸引有益生物蚯蚓（刘美卿等，2000）。高英波等（2015）研究表明，高留茬显著降低了从播种到拔节期的农田耗水量，增加夏玉米出苗率和干物质积累量，通过提高玉米粒数而达到增产。关于麦茬高度对玉米产量的影响有学者持不同观点。留茬对夏玉米生长发育的影响主要表现在中后期（张立强等，2006）。有研究表明，低麦茬处理有利于提高玉米的叶面积、光合速率和干物质积累（赵霞，2007;杨春收等，2009）。与高留茬（20 cm）处理相比，低留茬处理（0 cm）可提高玉米苗期质量、苗期叶片叶面积指数和光合速率，提高玉米根际微生物数量和土壤碳通量，最终显著增加产量（赵霞，2007;杨春收等，2009）。与把麦（清茬）处理相比，留茬处理能提高土壤含水率、有机质和速效钾含量，减少碱解氮含量，提高玉米产量;但高留茬（20 cm）处理幼苗长势弱，产量较低留茬处理低（刘美卿等，2000）。【本研究切入点】至今，有关麦茬高度对玉米产量影响效应的研究结果尚存在差异，且多集中在秸秆还田量对玉米出苗和产量的影响，针对秸秆全量还田条件下最适麦茬高度的研究较少。【拟解决的关键问题】在秸秆全量还田、免耕贴茬种肥机播条件下，探讨小麦留茬高度对夏玉米生长发育、干物质积累和产量形成的影响，明确黄淮海地区秸秆还田、免耕贴茬机播区最佳冬小麦留茬高度，为提高冬小麦—夏玉米轮作体系中机械化质量及实现高产高效栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试玉米品种为前期筛选出的宜粒收玉米品种新单68，豫审玉2017023，株型紧凑、抗倒伏、产量高、适宜机械化收获;对照品种为郑单958（国审玉20000009），高产、稳产、优质、多抗、适应性广。
1. 2 试验方法
试验于2019年在河南省新乡市新乡县七里营镇东杨兴村进行。试验地土壤类型为潮土，地势平坦，排灌方便，地力均匀。
试验采用双因素区组设计，设玉米品种（A）和麦茬留茬高度（S）2个因素。玉米品种郑单958和新单68分别用A1和A2表示;麦茬留茬高度设为0、10和30 cm，分别用S1、S2和S3表示。試验地前茬为冬小麦，冬小麦收获后，秸秆全量还田，抛洒均匀。采用机械化种肥同播，播种密度为75000株/ha，行距60 cm，小区面积300 m2，重复3次。基肥为复合肥（N∶P2O5∶K2O为15∶15∶15），用量60 kg/ha，随机播一起施入;大喇叭口期追施尿素（含N 46%）250 kg/ha。6月13日播种，10月5日收获。播种后第3 d浇蒙头水，田间管理按照中高产田进行。
1. 3 测定项目及方法
1. 3. 1 出苗率 出苗后每处理选择代表性样点3个，样点面积20 m2，调查出苗数，每隔2 d调查1次直至出苗数不变为止。
出苗率（%）=实际株数/理论株数×100
1. 3. 2 株高整齐度 在玉米6叶期，调查玉米生理株高，每处理选择代表性样点3个，样点面积20 m2，测定样点所有植株株高，并计算整齐度（Uniformity，U）。
U=[xS]=[xx2-（x）2nn-1]
式中，x为某一性状的测量值，[x]为某一性状的平均值，n为样品数，S为某一性状的标准差。
1. 3. 3 土壤体积含水量 玉米播种后进行灌溉，从播种后14 d（6月27日）开始，每隔3～5 d，直至播种后51 d（8月3日）玉米吐丝期，利用XS1-S型土壤水分测试仪（北京墒信通）测量0～10 cm和10～20 cm土层土壤体积含水量。 1. 3. 4 叶面积指数 分别于玉米6叶期、9叶期、12叶期、15叶期、吐丝期、灌浆期、蜡熟期和成熟期，每处理选择代表性植株10株，在田间采用长宽系数法（滕耀聪等，1992）测量绿叶面积，计算叶面积指数。
1. 3. 5 叶片SPAD值 分别于玉米6叶期、9叶期、12叶期、15叶期和吐丝期，每处理选择代表性植株10株，于吐丝前测量最上部展开叶，吐丝期测量穗位叶，使用SPAD-502叶绿素仪测定叶片SPAD值。
1. 3. 6 干物质积累、分配与转运 分别于玉米6叶期、9叶期、12叶期、15叶期、吐丝期、灌浆期、乳熟期、蜡熟期和成熟期，每小区选取代表性、长势一致植株10株，将地上部植株进行分类。吐丝期前分为茎秆、叶片和茎鞘3个部分，吐丝期分为茎秆、叶片、茎鞘和穗4个部分，吐丝后到成熟期分为茎秆、叶片、茎鞘、苞叶、穗轴和籽粒6个部分。把样品放入烘箱中105 ℃杀青30 min，烘干称干重，计算开花期营养器官干物质转运对籽粒干物质积累贡献率。开花期干物质转运量（kg/ha）=开花期营养器官干物质积累量-成熟期营养器官干物质积累量;开花期干物质转运率（%）=开花期干物质转运量/开花期营养器官干物质积累量×100;开花期干物质转运对籽粒干物质积累贡献率（%）=开花期干物质转运量/成熟期籽粒干物质积累量×100;花后干物质积累量（kg/ha）=成熟期干物质积累量-开花期干物质积累量;花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率（%）=100-开花期干物质转运对籽粒干物质积累贡献率。
1. 3. 7 植株性状、穗部性状和籽粒产量 于开花期，每小区选择代表性植株10株，测量株高、穗位高和地上部第三节间长轴茎粗。
每小区取中间3行20 m进行测产，确定单位面积株数和穗数，按比例取20个果穗考种，测定穗粒数、百粒重、穗长、穗粗和秃尖长，按14%含水率折算籽粒产量。
1. 4 统计分析
利用Excel 2007进行数据整理和作图，以SPSS 23.0进行统计分析，处理间显著性检验采用Duncan’s新复极差法。
2 结果与分析
2. 1 麦茬高度对土壤体积含水量的影响
由图1可看出，除灌溉和降雨（22和40 d）后，不同麦茬高度处理土壤含水量无明显差异外，0～20 cm土层土壤体积含水量均表现为随麦茬高度增加而增加。播种后14～51 d，S1、S2和S3处理5 cm土层土壤体积含水量分别为9.0%～23.5%、12.3%～23.6%和13.3%～24.5%，15 cm土层土壤体积含水量分别为10.4%～21.8%、13.3%～24.6%和13.8%～25.5%。S2和S3处理5 cm土层平均土壤体积含水量分别比S1处理高7.87%和16.60%，15 cm土层平均土壤体积含水量分别比S1处理高15.26%和19.60%。
2. 2 麦茬高度对不同夏玉米品种出苗率和株高整齐度的影响
由表1可看出，麦茬高度显著影响夏玉米出苗率和苗期株高整齐度（P<0.05，下同）。在机械免耕播种后浇蒙头水的条件下，夏玉米出苗率随麦茬高度增加呈显著降低趋势。S2和S3处理比S1处理平均出苗率分别降低3.09%和9.02%。株高整齐度也随麦茬高度增加而显著降低。品种对夏玉米出苗率和株高整齐度的影响未达显著水平（P>0.05，下同）。
2. 3 麦茬高度对不同夏玉米品种叶面积指数的影响
由图2可看出，2个玉米品种的叶面积指数均随生育进程呈先升高后降低的单峰曲线变化趋势，在吐丝期的叶面积指数达最大值。从品种来看，6叶期～吐丝期A2的叶面积指数高于A1，此阶段A2的平均葉面积指数比A1高17.39%;灌浆期～成熟期A2的叶面积指数低于A1，其中，A2在灌浆期、蜡熟期和成熟期的平均叶面积指数分别比A1低3.68%、6.22%和28.86%。A1花后较高的叶面积指数有利于增加光合面积，增加粒重;A2生育后期叶片落黄较早，有利于获得较低的籽粒含水率。从不同麦茬高度处理来看，整个生育期均表现为S3处理叶面积指数最高，S2处理叶面积指数居中，S1处理最低。除蜡熟期和成熟期外，其他时期2个品种S3处理的叶面积指数均显著高于S1处理;整个生育期S1和S2处理分别比S3处理低3.66%～40.18%和2.22%～14.45%。生育前期不同处理间的差异高于生育后期，差异在6叶期最高，S1和S2处理的平均叶面积指数分别比S3处理低40.18%和14.45%;在9叶期和12叶期时分别为29.15%、7.37%和17.71%、5.75%;叶面积指数在吐丝期后差异低于5.00%。
2. 4 麦茬高度对不同夏玉米品种叶片SPAD值的影响
由图3可看出，6叶期～吐丝期，不同处理的玉米叶片SPAD值呈先升高后降低的变化趋势，6叶期最低（35.62～46.82），9叶期达最高值（51.56～58.60）。品种间比较，A2叶片SPAD值较A1高3.47%～16.06%，其中在6叶期差异最明显。不同麦茬高度处理间比较，A1和A2的叶片SPAD值均表现为S1处理最高，S2处理次之，S3处理最低。A1品种S2处理与S1处理的叶片SPAD值差异均未达显著水平，除12叶期和15叶期外，S2处理与S3处理的叶片SPAD值差异也不显著。A2品种除9叶期外，S2处理与S1处理间无显著差异，S2处理与S3处理的叶片SAPD值在6叶期～12叶期间差异显著。
2. 5 麦茬高度对夏玉米干物质积累、分配与转运的影响
2. 5. 1 不同生育时期夏玉米的干物质积累量 由表2可看出，品种和麦茬高度影响夏玉米干物质积累量。整个生育期，相同麦茬高度条件下，A2的干物质积累量显著高于A1，6叶期～15叶期，玉米干物质积累量随麦茬高度增加呈增加趋势;吐丝期后，随麦茬高度增加玉米干物质积累量先升高后降低，在蜡熟期和成熟期，S2处理干物质积累量显著高于S3处理;成熟期，S1处理和S2处理干物质积累量均显著高于S3处理，而S1处理和S2处理间无显著差异。由于S3处理高茬遮阴、保墒和调节地温作用，夏玉米苗期和孕穗期干物质积累量高于S1处理，而随生育期推进和麦茬分解，这种效应越来越小，后期表现为干物质积累量低于S1和S2处理。 2. 5. 2 成熟期夏玉米不同器官干物质积累量及分配率 由表3可知，成熟期时，干物质在茎、叶、鞘、苞叶和籽粒中的积累量表现为A2显著高于A1，A1和A2穗轴间干物质积累量差异不显著。A2干物质向茎、叶和苞叶中的分配率高于A1，但向鞘、轴和籽粒中的分配率低于A1（表4）。随麦茬高度增加，茎、叶和鞘干物质积累量及分配率呈先降低后升高的变化趋势，但籽粒干物质积累量及分配率呈先升高后降的变化低趋势。与S1和S3处理相比，S2处理茎、叶和鞘干物质积累量与干物质向茎、叶、鞘和苞叶分配率均最低。
2. 5. 3 夏玉米营养器官干物质转运及其对籽粒的贡献率 由表5可知，品种和麦茬高度显著影响营养器官花后干物质转运率、开花前后干物质转运和积累对籽粒干物质积累贡献率，而品种和麦茬高度交互效应的影响不显著。品种间比较，A1茎、叶、鞘干物质转运率分别比A2高32.83%、151.77%和58.75%。除茎秆开花期干物质转运对籽粒干物质积累贡献率在品种间无显著差异外，A1叶和鞘的开花期干物质转运对籽粒干物质积累贡献率显著高于A2，分别是A2的2.55和2.01倍。不同麦茬高度间比较，茎、叶、鞘干物质转运率和对籽粒干物质积累贡献率表现为随麦茬高度增加呈先升高后降低的变化趋势。其中，S2处理茎、叶和鞘平均干物质转运率分别比S1和S3处理高30.89%和28.05%;S2处理茎、叶和鞘平均干物质转运对籽粒干物质积累贡献率分别比S1和S3处理高29.47%和24.36%。花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率表现为A1低于A2，并随麦茬高度增加先降低后升高，不同麦茬高度处理间差异显著。
2. 6 麦茬高度对夏玉米植株性状及产量的影响
由表6可知，玉米植株性状、产量和产量构成因素受品种和麦茬高度的共同影响。品种间比较，A1的穗粗和茎粗显著高于A2，秃尖长、株高和穗位高显著低于A2，品种穗长间无显著差异。A2的产量比A1高3.00%，差异未达显著水平，A2较高的产量归因于其较高的穗粒数，但2个品种公顷穗数和百粒重间差异未达显著水平。麦茬高度对穗长和穗粗的影响不显著，对秃尖、株高、穗位高和茎粗的影响达显著水平。随着麦茬高度增加，秃尖降低，株高和穗位高增加，茎粗减小。同时，随麦茬高度增加，公顷穗数降低，穗粒数和百粒重增加，产量表现为先升高后降低趋势，S2处理的产量最高，分别比S1和S3处理高3.94%和3.68%。
3 讨论
麦茬免耕直播是黄淮海地区主要作物种植模式（国家玉米产业技术研发中心，2008）。玉米秸秆和根茬留田可增加土壤微生物量碳含量，增强土壤pH的缓冲性能，改善土壤团聚体结构，有利于土壤氮、磷、钾、铜、锌、铁、锰等养分的释放与调控，为作物生长创造适宜的生态环境（王淑平等，2002）。麦茬高度通过调整秸秆还田量、调节田间小气候和土壤结构影响夏玉米生长发育和产量形成（王秀等，2001;赵霞，2007;国家玉米产业技术研发中心，2008）。与平茬和烧茬处理相比，留茬能降低白天土壤温度和田间蒸发，增加留茬层内空气湿度（王秀等，2001）;旱区玉米田的麦茬能防止阳光直射，减少土壤水分蒸发，起到蓄水保墒的作用，有利于作物的生长（王秀等，2001）。本研究条件下，10和30 cm麦茬高度处理5 cm土层平均土壤体积含水量分别比0 cm麦茬高度处理高7.87%和16.60%，15 cm土层平均土壤体积含水量分别比0 cm麦茬高度处理高15.26%和19.60%，表明高麦茬处理可显著提高0～20 cm土壤含水量，其中对15 cm土层土壤含水量的提高幅度高于5 cm土层。本研究结果与张立强等（2006）、张文颖等（2009）的研究结果一致，即玉米苗期土壤水分受阳光照射和风速影响，麦茬高度越高，其遮陰面积大，降低白天土壤温度;同时降低麦茬小环境内风速，减少土壤水分蒸发，达到蓄水保墒效果。
麦茬高度影响机播夏玉米苗期质量。王启现等（2003）研究认为，与高茬+覆盖处理相比，低茬+覆盖处理可增加玉米幼苗总根条数。杨春收等（2009）研究表明，播种深度、播深整齐度和出苗穴距均匀度、三展叶时玉米叶绿素含量、单株干物质重表现为除茬处理最好;六展叶时，平茬（0 cm）处理玉米的株高、单株叶面积、单株干重和光合速率均表现最优。平茬满足机播夏玉米的播种要求，有利于夏玉米的前期生长。高英波等（2015）研究认为，与麦茬高度15和25 cm相比，35 cm处理提高了夏玉米的出苗率和苗期株高整齐度。本研究结果表明，夏玉米出苗率和苗期株高整齐度随麦茬高度增加呈相反趋势，表现为0 cm最高，30 cm处理最低;随麦茬高度增加，叶片SPAD值呈降低趋势，叶面积指数呈增加趋势，在6叶期时差异最明显，可能是因为玉米苗期株高低于麦茬高度时，接受到光辐射较少（李潮海等，2018），土壤含水量高，玉米植株长势快，株高高，但叶片叶绿素含量低，造成生育前期SPAD值低而叶面积指数较高;而0 cm处理无麦茬遮挡光辐射，有利于叶绿素含量提高;同时，0 cm处理由于较低的土壤含水量，在苗期有“蹲苗”效果，可促进幼苗根系发育（王启现等，2003），表现为株高低、茎粗粗和叶片SPAD值高。
麦茬处理方式影响夏玉米干物质积累和产量。李潮海等（2018）研究表明，3叶期玉米叶面积指数和干物质以除茬处理最好，6叶期平茬处理干物质、叶面积和光合速率优于立茬和除茬，最终平茬处理产量最高。本研究条件下，30 cm麦茬高度处理提高了花前群体玉米干物质，但随生育期推进和麦茬分解，成熟期群体干物质低于0和10 cm处理。成熟期，30 cm麦茬高度处理增加了干物质向茎、叶、鞘中干物质分配，降低了茎、叶、鞘中群体干物质转移率及其对群体籽粒干物质贡献率。王启现等（2003）研究认为，与高茬覆盖相比，低茬覆盖在穗数、百粒重和穗粒数上均有不同程度增加，从而显著增加产量。但也有研究表明，高茬处理通过增加单位面积粒数而增加产量（高英波等，2015）。本研究中，公顷穗数随麦茬高度增加而降低，穗粒数和百粒重随麦茬高度增加而增加，最终表现为10 cm处理产量最高，0和30 cm间产量无显著差异。0 cm处理公顷穗数提高归因于高的出苗率和株高整齐度;机播时，麦茬越高越容易堵播种机排种口，造成漏播，缺苗断垄。高茬处理较高的穗粒数和百粒重归因于花前较高的土壤含水量和花后较高的叶面积指数。 4 結论
在黄淮海秸秆全量还田、贴茬直播浇蒙头水条件下，夏玉米的出苗率、株高整齐度和叶片SPAD值随麦茬高度增加而降低，土壤含水量和叶面积指数随麦茬高度增加而增加，最终表现为干物质积累和产量随麦茬高度增加先升高后降低，不同品种间表现一致。适宜留茬高度（10 cm）有利于提高土壤含水量和苗期质量，维持整个生育期较高的叶面积指数和SPAD值，优化干物质积累和分配特性，进而提高夏玉米籽粒产量。
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（責任编辑 王 晖）
关键词： 夏玉米;麦茬高度;出苗率;干物质积累、分配与转运;产量
中图分类号： S513.047 文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2020）07-1520-09
Abstract：【Objective】Under the condition of no-tillage seeding summer maize with 100% amount of straw returning to field，the optimum wheat stubble height of summer maize suitable for mechanical harvesting grain was explored to improve summer maize seeding quality and grain yield and provide theoretical foundation for promoting mechanization quality and high yield and efficiency planting in winter wheat-summer maize cropping system. 【Method】The new summer maize variety，Xindan 68 and Zhengdan 958 as CK were used as test materials. The effects of wheat stubble height on summer maize seedling quality，canopy characteristics，accumulation，distribution and remobilization of dry matter and gain yield were studied through setting three stubble height treatments（0，10 and 30 cm）. 【Result】The soil moisture content was increased with increasing of wheat stubble height. Compared to 0 cm treatment， the soil moisture in 10 cm treatment at 5 and 15 cm soil layer were 7.87% and 15.26% higher， and in 30 cm treatment at 5 and 15 cm were 16.60% and 19.60% higher. With the increasing of wheat stubble height，the summer maize seedling rate，plant height uniformity，SPAD value of leaf were declined，plant height，ear height increased， stem diameter became thinner， leaf area index increased before anthesis. With increasing of stubble height，summer maize dry matter accumulation on 6-leaf and 9-leaf stage were significantly increased（P<0.05），but the difference among various stubble height treatments was smaller as maize grew. Compared to 0 and 30 cm，the dry matter accumulation and distribution rate of 10 cm in stem，leaf and sheath was declined，but contribution rate of kernel accumulation and distribution rate， dry matter remobilization rate during anthesis to kernel dry matter accumulation were improved. With the increase of stubble height，ear number was declined whereas grain number per ear and 100-grain weight were improved. The yield was first increased and then decreased. The highest yield was obtained in 10 cm treatment，and there was no significant difference in yield between 0 and 30 cm（P>0.05）. Plant height，ear height，SPAD value，dry matter accumulation，contribution rate of dry matter accumulation after anthesis to grain dry matter accumulation and yield of Xindan 68 were higher than Zhengdan 958;the leaf area index at beginning period of growth was high but leaf fell early at mature period. dry matter remobilization rate and grain distribution rate during anthesis of Xindan 68 were lower than Zhengdan 958. 【Conclusion】Wheat stubble height with 10 cm is conducive to maintain high soil moisture，which can improve summer maize seedling rate and plant height uniformity， maintain high leaf area index and SPAD value， improve dry matter accumulation and distribution characteristic， and ultimately improve grain yield. Key words： summer maize; wheat stubble height; emergence rate; dry matter accumulation，distribution and remobilization; yield
Foundation item： National Key Research and Development Program（2016YFD0300306）; Natural Science Foundation of China for Young Scholars（31601259）; Henan Natural Science Foundation（182300410072）
0 引言
【研究意义】黄淮海地区是我国主要的夏播玉米种植区域，冬小麦—夏玉米轮作是该区域主要的种植方式，目前黄淮海地区95%以上的小麦实现机收，56%左右的夏玉米实现机械播种。秸秆还田是近年来大面积推广的秸秆处理方式，是将作物收获后余留的秸秆直接或堆积腐熟后施入农田（李东升等，2010;安丰华等，2015），实现秸秆资源再利用、改良土壤结构与渗水保水能力、加速生土熟化及提高土壤肥力，最终提高作物产量和水分利用效率（赵亚丽等，2014;Mu et al.，2016）。玉米贴茬免耕直播技术不仅可利用秸秆资源，提高土壤肥力，还解决了黄淮海平原小麦玉米轮作制度中热量资源不足的问题，有利于提高光热资源利用率。但实际生产中，秸秆还田量和留茬高度会影响玉米播种质量和苗期质量（Guérif et al.，2001），播种质量不高、苗不全已成为黄淮海春、夏玉米区制约玉米产量提高的主要因素之一（王崇桃和李少昆，2010;陶静静等，2016）。留茬高度通过调整秸秆覆盖量影响土壤结构，进而影响玉米播种质量、干物质积累和产量形成（高英波等，2015;穆心愿等，2020）。因此，研究留茬高度对夏玉米苗期质量和产量形成的影响，对提高玉米播种质量、苗齐苗壮及增产增效均具有重要意义。【前人研究进展】适宜的留茬高度能提高土壤蓄水保墒效果（张立强等，2006），改善农田小气候（朱自玺等，2000）和土壤结构（吴崇海等，1996），有利于作物的生长发育（刘美卿等，2000;高英波等，2015），进而提高产量和水分利用效率。高留茬处理能降低地温波动范围，增加土壤含水率，提高留茬层内空气湿度，减少无效蒸发（吴崇海等，1996;张立强等，2006）;同时可减少杂草数量，吸引有益生物蚯蚓（刘美卿等，2000）。高英波等（2015）研究表明，高留茬显著降低了从播种到拔节期的农田耗水量，增加夏玉米出苗率和干物质积累量，通过提高玉米粒数而达到增产。关于麦茬高度对玉米产量的影响有学者持不同观点。留茬对夏玉米生长发育的影响主要表现在中后期（张立强等，2006）。有研究表明，低麦茬处理有利于提高玉米的叶面积、光合速率和干物质积累（赵霞，2007;杨春收等，2009）。与高留茬（20 cm）处理相比，低留茬处理（0 cm）可提高玉米苗期质量、苗期叶片叶面积指数和光合速率，提高玉米根际微生物数量和土壤碳通量，最终显著增加产量（赵霞，2007;杨春收等，2009）。与把麦（清茬）处理相比，留茬处理能提高土壤含水率、有机质和速效钾含量，减少碱解氮含量，提高玉米产量;但高留茬（20 cm）处理幼苗长势弱，产量较低留茬处理低（刘美卿等，2000）。【本研究切入点】至今，有关麦茬高度对玉米产量影响效应的研究结果尚存在差异，且多集中在秸秆还田量对玉米出苗和产量的影响，针对秸秆全量还田条件下最适麦茬高度的研究较少。【拟解决的关键问题】在秸秆全量还田、免耕贴茬种肥机播条件下，探讨小麦留茬高度对夏玉米生长发育、干物质积累和产量形成的影响，明确黄淮海地区秸秆还田、免耕贴茬机播区最佳冬小麦留茬高度，为提高冬小麦—夏玉米轮作体系中机械化质量及实现高产高效栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试玉米品种为前期筛选出的宜粒收玉米品种新单68，豫审玉2017023，株型紧凑、抗倒伏、产量高、适宜机械化收获;对照品种为郑单958（国审玉20000009），高产、稳产、优质、多抗、适应性广。
1. 2 试验方法
试验于2019年在河南省新乡市新乡县七里营镇东杨兴村进行。试验地土壤类型为潮土，地势平坦，排灌方便，地力均匀。
试验采用双因素区组设计，设玉米品种（A）和麦茬留茬高度（S）2个因素。玉米品种郑单958和新单68分别用A1和A2表示;麦茬留茬高度设为0、10和30 cm，分别用S1、S2和S3表示。試验地前茬为冬小麦，冬小麦收获后，秸秆全量还田，抛洒均匀。采用机械化种肥同播，播种密度为75000株/ha，行距60 cm，小区面积300 m2，重复3次。基肥为复合肥（N∶P2O5∶K2O为15∶15∶15），用量60 kg/ha，随机播一起施入;大喇叭口期追施尿素（含N 46%）250 kg/ha。6月13日播种，10月5日收获。播种后第3 d浇蒙头水，田间管理按照中高产田进行。
1. 3 测定项目及方法
1. 3. 1 出苗率 出苗后每处理选择代表性样点3个，样点面积20 m2，调查出苗数，每隔2 d调查1次直至出苗数不变为止。
出苗率（%）=实际株数/理论株数×100
1. 3. 2 株高整齐度 在玉米6叶期，调查玉米生理株高，每处理选择代表性样点3个，样点面积20 m2，测定样点所有植株株高，并计算整齐度（Uniformity，U）。
U=[xS]=[xx2-（x）2nn-1]
式中，x为某一性状的测量值，[x]为某一性状的平均值，n为样品数，S为某一性状的标准差。
1. 3. 3 土壤体积含水量 玉米播种后进行灌溉，从播种后14 d（6月27日）开始，每隔3～5 d，直至播种后51 d（8月3日）玉米吐丝期，利用XS1-S型土壤水分测试仪（北京墒信通）测量0～10 cm和10～20 cm土层土壤体积含水量。 1. 3. 4 叶面积指数 分别于玉米6叶期、9叶期、12叶期、15叶期、吐丝期、灌浆期、蜡熟期和成熟期，每处理选择代表性植株10株，在田间采用长宽系数法（滕耀聪等，1992）测量绿叶面积，计算叶面积指数。
1. 3. 5 叶片SPAD值 分别于玉米6叶期、9叶期、12叶期、15叶期和吐丝期，每处理选择代表性植株10株，于吐丝前测量最上部展开叶，吐丝期测量穗位叶，使用SPAD-502叶绿素仪测定叶片SPAD值。
1. 3. 6 干物质积累、分配与转运 分别于玉米6叶期、9叶期、12叶期、15叶期、吐丝期、灌浆期、乳熟期、蜡熟期和成熟期，每小区选取代表性、长势一致植株10株，将地上部植株进行分类。吐丝期前分为茎秆、叶片和茎鞘3个部分，吐丝期分为茎秆、叶片、茎鞘和穗4个部分，吐丝后到成熟期分为茎秆、叶片、茎鞘、苞叶、穗轴和籽粒6个部分。把样品放入烘箱中105 ℃杀青30 min，烘干称干重，计算开花期营养器官干物质转运对籽粒干物质积累贡献率。开花期干物质转运量（kg/ha）=开花期营养器官干物质积累量-成熟期营养器官干物质积累量;开花期干物质转运率（%）=开花期干物质转运量/开花期营养器官干物质积累量×100;开花期干物质转运对籽粒干物质积累贡献率（%）=开花期干物质转运量/成熟期籽粒干物质积累量×100;花后干物质积累量（kg/ha）=成熟期干物质积累量-开花期干物质积累量;花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率（%）=100-开花期干物质转运对籽粒干物质积累贡献率。
1. 3. 7 植株性状、穗部性状和籽粒产量 于开花期，每小区选择代表性植株10株，测量株高、穗位高和地上部第三节间长轴茎粗。
每小区取中间3行20 m进行测产，确定单位面积株数和穗数，按比例取20个果穗考种，测定穗粒数、百粒重、穗长、穗粗和秃尖长，按14%含水率折算籽粒产量。
1. 4 统计分析
利用Excel 2007进行数据整理和作图，以SPSS 23.0进行统计分析，处理间显著性检验采用Duncan’s新复极差法。
2 结果与分析
2. 1 麦茬高度对土壤体积含水量的影响
由图1可看出，除灌溉和降雨（22和40 d）后，不同麦茬高度处理土壤含水量无明显差异外，0～20 cm土层土壤体积含水量均表现为随麦茬高度增加而增加。播种后14～51 d，S1、S2和S3处理5 cm土层土壤体积含水量分别为9.0%～23.5%、12.3%～23.6%和13.3%～24.5%，15 cm土层土壤体积含水量分别为10.4%～21.8%、13.3%～24.6%和13.8%～25.5%。S2和S3处理5 cm土层平均土壤体积含水量分别比S1处理高7.87%和16.60%，15 cm土层平均土壤体积含水量分别比S1处理高15.26%和19.60%。
2. 2 麦茬高度对不同夏玉米品种出苗率和株高整齐度的影响
由表1可看出，麦茬高度显著影响夏玉米出苗率和苗期株高整齐度（P<0.05，下同）。在机械免耕播种后浇蒙头水的条件下，夏玉米出苗率随麦茬高度增加呈显著降低趋势。S2和S3处理比S1处理平均出苗率分别降低3.09%和9.02%。株高整齐度也随麦茬高度增加而显著降低。品种对夏玉米出苗率和株高整齐度的影响未达显著水平（P>0.05，下同）。
2. 3 麦茬高度对不同夏玉米品种叶面积指数的影响
由图2可看出，2个玉米品种的叶面积指数均随生育进程呈先升高后降低的单峰曲线变化趋势，在吐丝期的叶面积指数达最大值。从品种来看，6叶期～吐丝期A2的叶面积指数高于A1，此阶段A2的平均葉面积指数比A1高17.39%;灌浆期～成熟期A2的叶面积指数低于A1，其中，A2在灌浆期、蜡熟期和成熟期的平均叶面积指数分别比A1低3.68%、6.22%和28.86%。A1花后较高的叶面积指数有利于增加光合面积，增加粒重;A2生育后期叶片落黄较早，有利于获得较低的籽粒含水率。从不同麦茬高度处理来看，整个生育期均表现为S3处理叶面积指数最高，S2处理叶面积指数居中，S1处理最低。除蜡熟期和成熟期外，其他时期2个品种S3处理的叶面积指数均显著高于S1处理;整个生育期S1和S2处理分别比S3处理低3.66%～40.18%和2.22%～14.45%。生育前期不同处理间的差异高于生育后期，差异在6叶期最高，S1和S2处理的平均叶面积指数分别比S3处理低40.18%和14.45%;在9叶期和12叶期时分别为29.15%、7.37%和17.71%、5.75%;叶面积指数在吐丝期后差异低于5.00%。
2. 4 麦茬高度对不同夏玉米品种叶片SPAD值的影响
由图3可看出，6叶期～吐丝期，不同处理的玉米叶片SPAD值呈先升高后降低的变化趋势，6叶期最低（35.62～46.82），9叶期达最高值（51.56～58.60）。品种间比较，A2叶片SPAD值较A1高3.47%～16.06%，其中在6叶期差异最明显。不同麦茬高度处理间比较，A1和A2的叶片SPAD值均表现为S1处理最高，S2处理次之，S3处理最低。A1品种S2处理与S1处理的叶片SPAD值差异均未达显著水平，除12叶期和15叶期外，S2处理与S3处理的叶片SPAD值差异也不显著。A2品种除9叶期外，S2处理与S1处理间无显著差异，S2处理与S3处理的叶片SAPD值在6叶期～12叶期间差异显著。
2. 5 麦茬高度对夏玉米干物质积累、分配与转运的影响
2. 5. 1 不同生育时期夏玉米的干物质积累量 由表2可看出，品种和麦茬高度影响夏玉米干物质积累量。整个生育期，相同麦茬高度条件下，A2的干物质积累量显著高于A1，6叶期～15叶期，玉米干物质积累量随麦茬高度增加呈增加趋势;吐丝期后，随麦茬高度增加玉米干物质积累量先升高后降低，在蜡熟期和成熟期，S2处理干物质积累量显著高于S3处理;成熟期，S1处理和S2处理干物质积累量均显著高于S3处理，而S1处理和S2处理间无显著差异。由于S3处理高茬遮阴、保墒和调节地温作用，夏玉米苗期和孕穗期干物质积累量高于S1处理，而随生育期推进和麦茬分解，这种效应越来越小，后期表现为干物质积累量低于S1和S2处理。 2. 5. 2 成熟期夏玉米不同器官干物质积累量及分配率 由表3可知，成熟期时，干物质在茎、叶、鞘、苞叶和籽粒中的积累量表现为A2显著高于A1，A1和A2穗轴间干物质积累量差异不显著。A2干物质向茎、叶和苞叶中的分配率高于A1，但向鞘、轴和籽粒中的分配率低于A1（表4）。随麦茬高度增加，茎、叶和鞘干物质积累量及分配率呈先降低后升高的变化趋势，但籽粒干物质积累量及分配率呈先升高后降的变化低趋势。与S1和S3处理相比，S2处理茎、叶和鞘干物质积累量与干物质向茎、叶、鞘和苞叶分配率均最低。
2. 5. 3 夏玉米营养器官干物质转运及其对籽粒的贡献率 由表5可知，品种和麦茬高度显著影响营养器官花后干物质转运率、开花前后干物质转运和积累对籽粒干物质积累贡献率，而品种和麦茬高度交互效应的影响不显著。品种间比较，A1茎、叶、鞘干物质转运率分别比A2高32.83%、151.77%和58.75%。除茎秆开花期干物质转运对籽粒干物质积累贡献率在品种间无显著差异外，A1叶和鞘的开花期干物质转运对籽粒干物质积累贡献率显著高于A2，分别是A2的2.55和2.01倍。不同麦茬高度间比较，茎、叶、鞘干物质转运率和对籽粒干物质积累贡献率表现为随麦茬高度增加呈先升高后降低的变化趋势。其中，S2处理茎、叶和鞘平均干物质转运率分别比S1和S3处理高30.89%和28.05%;S2处理茎、叶和鞘平均干物质转运对籽粒干物质积累贡献率分别比S1和S3处理高29.47%和24.36%。花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率表现为A1低于A2，并随麦茬高度增加先降低后升高，不同麦茬高度处理间差异显著。
2. 6 麦茬高度对夏玉米植株性状及产量的影响
由表6可知，玉米植株性状、产量和产量构成因素受品种和麦茬高度的共同影响。品种间比较，A1的穗粗和茎粗显著高于A2，秃尖长、株高和穗位高显著低于A2，品种穗长间无显著差异。A2的产量比A1高3.00%，差异未达显著水平，A2较高的产量归因于其较高的穗粒数，但2个品种公顷穗数和百粒重间差异未达显著水平。麦茬高度对穗长和穗粗的影响不显著，对秃尖、株高、穗位高和茎粗的影响达显著水平。随着麦茬高度增加，秃尖降低，株高和穗位高增加，茎粗减小。同时，随麦茬高度增加，公顷穗数降低，穗粒数和百粒重增加，产量表现为先升高后降低趋势，S2处理的产量最高，分别比S1和S3处理高3.94%和3.68%。
3 讨论
麦茬免耕直播是黄淮海地区主要作物种植模式（国家玉米产业技术研发中心，2008）。玉米秸秆和根茬留田可增加土壤微生物量碳含量，增强土壤pH的缓冲性能，改善土壤团聚体结构，有利于土壤氮、磷、钾、铜、锌、铁、锰等养分的释放与调控，为作物生长创造适宜的生态环境（王淑平等，2002）。麦茬高度通过调整秸秆还田量、调节田间小气候和土壤结构影响夏玉米生长发育和产量形成（王秀等，2001;赵霞，2007;国家玉米产业技术研发中心，2008）。与平茬和烧茬处理相比，留茬能降低白天土壤温度和田间蒸发，增加留茬层内空气湿度（王秀等，2001）;旱区玉米田的麦茬能防止阳光直射，减少土壤水分蒸发，起到蓄水保墒的作用，有利于作物的生长（王秀等，2001）。本研究条件下，10和30 cm麦茬高度处理5 cm土层平均土壤体积含水量分别比0 cm麦茬高度处理高7.87%和16.60%，15 cm土层平均土壤体积含水量分别比0 cm麦茬高度处理高15.26%和19.60%，表明高麦茬处理可显著提高0～20 cm土壤含水量，其中对15 cm土层土壤含水量的提高幅度高于5 cm土层。本研究结果与张立强等（2006）、张文颖等（2009）的研究结果一致，即玉米苗期土壤水分受阳光照射和风速影响，麦茬高度越高，其遮陰面积大，降低白天土壤温度;同时降低麦茬小环境内风速，减少土壤水分蒸发，达到蓄水保墒效果。
麦茬高度影响机播夏玉米苗期质量。王启现等（2003）研究认为，与高茬+覆盖处理相比，低茬+覆盖处理可增加玉米幼苗总根条数。杨春收等（2009）研究表明，播种深度、播深整齐度和出苗穴距均匀度、三展叶时玉米叶绿素含量、单株干物质重表现为除茬处理最好;六展叶时，平茬（0 cm）处理玉米的株高、单株叶面积、单株干重和光合速率均表现最优。平茬满足机播夏玉米的播种要求，有利于夏玉米的前期生长。高英波等（2015）研究认为，与麦茬高度15和25 cm相比，35 cm处理提高了夏玉米的出苗率和苗期株高整齐度。本研究结果表明，夏玉米出苗率和苗期株高整齐度随麦茬高度增加呈相反趋势，表现为0 cm最高，30 cm处理最低;随麦茬高度增加，叶片SPAD值呈降低趋势，叶面积指数呈增加趋势，在6叶期时差异最明显，可能是因为玉米苗期株高低于麦茬高度时，接受到光辐射较少（李潮海等，2018），土壤含水量高，玉米植株长势快，株高高，但叶片叶绿素含量低，造成生育前期SPAD值低而叶面积指数较高;而0 cm处理无麦茬遮挡光辐射，有利于叶绿素含量提高;同时，0 cm处理由于较低的土壤含水量，在苗期有“蹲苗”效果，可促进幼苗根系发育（王启现等，2003），表现为株高低、茎粗粗和叶片SPAD值高。
麦茬处理方式影响夏玉米干物质积累和产量。李潮海等（2018）研究表明，3叶期玉米叶面积指数和干物质以除茬处理最好，6叶期平茬处理干物质、叶面积和光合速率优于立茬和除茬，最终平茬处理产量最高。本研究条件下，30 cm麦茬高度处理提高了花前群体玉米干物质，但随生育期推进和麦茬分解，成熟期群体干物质低于0和10 cm处理。成熟期，30 cm麦茬高度处理增加了干物质向茎、叶、鞘中干物质分配，降低了茎、叶、鞘中群体干物质转移率及其对群体籽粒干物质贡献率。王启现等（2003）研究认为，与高茬覆盖相比，低茬覆盖在穗数、百粒重和穗粒数上均有不同程度增加，从而显著增加产量。但也有研究表明，高茬处理通过增加单位面积粒数而增加产量（高英波等，2015）。本研究中，公顷穗数随麦茬高度增加而降低，穗粒数和百粒重随麦茬高度增加而增加，最终表现为10 cm处理产量最高，0和30 cm间产量无显著差异。0 cm处理公顷穗数提高归因于高的出苗率和株高整齐度;机播时，麦茬越高越容易堵播种机排种口，造成漏播，缺苗断垄。高茬处理较高的穗粒数和百粒重归因于花前较高的土壤含水量和花后较高的叶面积指数。 4 結论
在黄淮海秸秆全量还田、贴茬直播浇蒙头水条件下，夏玉米的出苗率、株高整齐度和叶片SPAD值随麦茬高度增加而降低，土壤含水量和叶面积指数随麦茬高度增加而增加，最终表现为干物质积累和产量随麦茬高度增加先升高后降低，不同品种间表现一致。适宜留茬高度（10 cm）有利于提高土壤含水量和苗期质量，维持整个生育期较高的叶面积指数和SPAD值，优化干物质积累和分配特性，进而提高夏玉米籽粒产量。
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（責任编辑 王 晖）