玉米属禾本科玉米属，是重要的粮食作物、饲料作物和经济作物之一，广泛种植于热带和温带地区[1]。我国玉米种植历史悠久，分布范围较广，主要种植区域有东北、华北和西南地区等[2]。玉米光合效率较高，属于高产作物，增产潜力较大[3]。作为喜温植物，玉米适宜生长温度在22～30 ℃，在开花散粉期对高温敏感。当温度高于32 ℃，空气相对湿度接近30%，土壤相对湿度低于70%时，雌穗吐丝缓慢，开花间隔时间延长，雄穗花期缩短，花丝、花粉活力降低，易造成秃顶、缺粒[4]。栽培高密植玉米是目前玉米高产的关键措施之一。作为黄淮海夏玉米区，安徽省玉米种植主要集中在淮北地区，其生长期处于高温多雨季节，密植型玉米品种抗逆能力较差，在抽雄吐丝期易受到高温热害影响，进而影响产量。杨先林[5]总结了水肥一体化施肥技术在玉米栽培中的应用效果，该技术在提高玉米产量方面效果显著；耿卫东等[6]结合玉米生产实践，提出适时播种、合理密植和巧施种肥等技术措施。水肥一体化技术为密植型玉米增产提供了新的路径，其优势在于通过提前铺设管道，减轻玉米生长后期的田管压力，有效利用灌溉水中的养分资源，从而提高肥料利用率[7]。本研究使用水肥一体化技术处理高密植玉米，测定其抽雄吐丝期温度，株高、绿叶率等农艺性状，穗粒数、百粒重等经济性状，为水肥一体化技术推广与应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验地位于安徽蚌埠市五河县新集镇新台村（33 °04′ N，117 °76′ E），属于沿淮平原地区，平均海拔15 m。该区域属暖温带半湿润季风气候，四季分明，气候温和，年平均降水量910 mm，年平均日照时数2 085.8 h，降水主要集中在6—8月。前茬作物为小麦，小麦收割后秸秆粉碎还田，玉米播种采用机械免耕条播的方式。
1.2 试验材料
供试品种为密植型玉米品种A、密植型玉米品种B；肥料为有机肥、尿素、钾肥和化控剂。
1.3 试验设计
试验设置4个处理：T1为高密植玉米A使用水肥一体化系统追肥4次；T2为高密植玉米B使用水肥一体化系统追肥4次；T3为高密植玉米B使用水肥一体化系统追肥4次+拔节期化控1次；CK为高密植玉米B使用水肥一体化系统4次等量补水不加肥+常规撒施肥料，具体肥料用量见表1。
表1 各处理组合肥料施用量 (kg) |
| 处理 | 每667 hm2基肥用量 | 追肥时间 （月-日） | 每667 hm2追肥施用量 |
|---|---|---|---|
| T1 | 有机肥3 000+复合肥750 | 07-26 | 尿素5 |
| 08-15 | 尿素5 | ||
| 08-22 | 钾肥2 | ||
| 08-30 | 尿素5 | ||
| T2 | 有机肥3 000+复合肥750 | 07-26 | 尿素5 |
| 08-15 | 尿素5 | ||
| 08-22 | 钾肥2 | ||
| 08-30 | 尿素5 | ||
| T3 | 有机肥3 000+复合肥750 | 07-26 | 尿素5 |
| 08-15 | 尿素5 | ||
| 08-22 | 尿素5+钾肥1 | ||
| 08-30 | 尿素5+钾肥1 | ||
| CK | 有机肥3 000+复合肥750 | 07-26 | 尿素10 |
| 08-22 | 尿素10+钾肥5 | ||
| 08-30 | 复合肥20 |
试验时间为2024年6—9月，6月19日播种。播种时施足量基肥，水源为地表径流水，水肥一体化系统滴灌流速为每小时450 m3/hm2，使用时间2 d/次，各处理等量灌溉，对照组采用撒施追肥。高密植玉米种植密度97 500株/hm2，小区面积25 m2，各处理设置3个重复小区，随机排列，各处理小区田管技术保持一致。
1.4 测定指标与方法
1.4.1 抽雄吐丝期温度
参照张大双等[8]的田间温度测定方法，在玉米冠层悬挂温度计，在抽雄吐丝期记录连续10 d的日最高温度。
1.4.2 农艺性状
参照周旭梅等[9]的测定方法，在玉米处于乳熟至蜡熟期，各小区选取2行中具有代表性的10株，进行株高、绿叶率以及穗位叶L1、穗下位叶L2和穗上位叶L3长和宽的测定。绿叶率计算如式（1） 。
绿叶率（%）＝整株绿叶数/整株叶数×100
1.4.3 经济性状
参照孙联合等[10]的测产方法，采取五点取样法在各小区选取20个成熟玉米果穗，测量穗粒数、百粒重，脱粒自然风干后进行产量测定，折算成公顷产量。
1.5 数据处理
采用Microsoft Excel 2019和SPSS 22.0软件进行数据整理和统计分析。
2 结果与分析
2.1 抽雄吐丝期温度
经过测定，玉米在抽雄吐丝期有连续6 d温度超过32 ℃，高温天气易造成土壤失墒严重。该期间试验地无有效降水，土壤相对湿度较低，持续的高温天气不利于玉米花期生长。在应对高温天气时，水肥一体化可延缓玉米叶片衰老、提高其抗逆能力，减少秃顶、缺粒。
2.2 农艺性状
由表2可知，株高方面，T1、T2和T3的株高均高于CK，其中T1株高最高（223.25 cm），T2次之（220.13 cm），再者是T3（196.60 cm），各处理间株高差异具有统计学意义（P<0.05）。绿叶率方面，各处理玉米的绿叶率均高于CK，其中T2和T3的绿叶率明显大于T1，差异具有统计学意义（P<0.05）。功能叶方面，T2的穗位叶长度最长，CK的L1和L3、T2的L3宽度最宽，T3的功能叶长、宽均最短；T1功能叶长和宽均低于T2和CK，差异具有统计学意义（P<0.05），T2与CK的L2、L3叶长差异无统计学意义（P>0.05）。综合来看，T2（水肥一体化）的玉米农艺性状表现较佳，T3（水肥一体化搭配化控剂使用）不利于株高等指标的生长。
表2 各处理组合的农艺性状表现 |
| 指标 | T1 | T2 | T3 | CK | |
|---|---|---|---|---|---|
| 株高/cm | 223.25 a | 220.13 b | 196.60 c | 177.12 d | |
| 绿叶率/% | 87.50 c | 91.67 b | 93.25 a | 81.43 d | |
| 穗位叶L1 | 长/cm | 82.41 c | 88.43 a | 68.41 d | 85.20 b |
| 宽/cm | 8.32 c | 8.51 b | 7.34 d | 8.66 a | |
| 穗下位叶L2 | 长/cm | 81.91 b | 89.46 a | 72.22 c | 89.41 a |
| 宽/cm | 8.10 c | 8.56 a | 7.62 d | 8.23 b | |
| 穗上位叶L3 | 长/cm | 79.63 c | 83.82 a | 64.60 d | 82.97 a |
| 宽/cm | 8.46 b | 8.64 a | 7.70 c | 8.64 a | |
|
2.3 经济性状
由表3可知，T3的穗粒数最多（565.8粒），T2（473.1粒）次之，CK（325.6粒）最少，各处理间差异具有统计学意义（P<0.05）。T1（32.82 g）百粒重最重，T2（29.39 g）次之，T3（28.21 g）最少，其中T2与CK差异无统计学意义（P>0.05），与T1、T3差异具有统计学意义（P<0.05）。按照有效穗数90 000株/hm2计算，经收获测产，T3（14 220.00 kg/hm2）产量最高，T2（12 577.50 kg/hm2）次之，CK（8 580.00 kg/hm2）产量最低。水肥一体化技术可明显提高玉米产量，但针对不同品种的玉米，其产量表现出差异性，搭配施用化控剂能进一步提高产量。
表3 各处理组合的玉米产量 |
| 指标 | T1 | T2 | T3 | CK |
|---|---|---|---|---|
| 穗粒数/粒 | 401.70 c | 473.10 b | 565.80 a | 325.60 d |
| 百粒重/g | 32.82 a | 29.39 b | 28.21 c | 29.32 b |
| 产量/（kg/hm2） | 11 745.00 | 12 577.50 | 14 220.00 | 8 580.00 |
3 结论与讨论
3.1 水肥一体化对玉米防高温热害的影响
玉米花期遇高温对后期产量影响较大，温度持续高于32 ℃，会缩短玉米开花时间，延迟雌穗吐丝，导致玉米不能正常授粉结实。在高温干燥情况下，玉米花粉活力下降较快，花药散粉1～2 h后，其花粉逐渐失去水分、干枯，直至丧失萌发能力；玉米花丝会加速老化，活力降低，寿命缩短，影响受精结实能力。玉米花期遭受高温，易造成受精不良和籽粒败育，形成秃顶、缺粒，甚至果穗不结实形成空秆，进而导致减产[11]。本试验表明，玉米花期遭遇连续高温天气，造成对照组玉米开花授粉受阻，出现缺粒、秃顶现象；处理组使用水肥一体化设施在高温期间通过滴灌方式追施钾肥，有效减少了高温对玉米的影响，降低了玉米出现秃顶、缺粒的风险。综上，水肥一体化在密植型玉米应对高温天气中可有效提高玉米花粉活力，增加授粉概率，从而保障玉米结实率。
3.2 水肥一体化对玉米农艺性状的影响
本试验表明，T2的玉米株高为220.13 cm，较CK增加了43.01 cm；T2的玉米绿叶率明显高于CK，说明水肥一体化具有延长叶片功能期、增加玉米株高的作用。T2穗位叶长度比CK长，其穗下位叶和穗上位叶与CK无明显差异，水肥一体化在同品种间对叶片形状影响较小。T1的玉米株高为223.25 cm、绿叶率为87.50%，较T2株高增长3.12 cm、绿叶率降低4.17个百分点，功能叶长、宽均低于T2。因此，使用水肥一体化对不同品种玉米性状的影响存在差异。T3株高较T2降低23.53 cm，绿叶率增高1.58个百分点，功能位叶长、宽均小于T2，说明水肥一体化搭配施用化控剂不利于玉米生长。综上，水肥一体化技术通过对玉米根部滴灌送肥，有效提高了肥料的吸收、转化效率和玉米的抗逆能力；在高温干旱环境中，水肥一体化能明显增加株高，有效延缓玉米叶片的衰老时间。使用水肥一体化对不同品种玉米性状的影响存在差异，在同品种间对叶片性状影响较小，说明叶片性状表现主要受品种本身影响。
3.3 水肥一体化对玉米经济性状的影响
受高温影响，对照组的玉米果穗短小，秃顶、缺粒较多，处理组的玉米生长正常且结实率高。产量主要构成主要依靠3个要素为有效穗、穗粒数和百粒重。本试验表明，试验地各处理玉米有效穗数相等，T2穗粒数为473.1粒，较CK增加147.5粒，可能与处理组受高温干旱胁迫影响较小，玉米缺粒、秃顶少有关[12]。T1穗粒数为401.7粒，较T2减少71.4粒，可能与品种差异有关。在粒重方面，对照组的百粒重为29.32 g，与T2无明显差异。说明水肥管理方式对粒重无明显影响。在产量方面，T3的株高、功能叶长、宽均低于其他组合，其玉米产量明显增加，表明其可减少玉米植株茎上部分的生长、提高叶片功能活力。综上，应用水肥一体化能够增强密植型玉米的抗逆能力，使其应对高温干旱天气时能有效提高授粉率和结实率，减少玉米出现秃顶、缺粒情况，具有增产作用。水肥一体化搭配施用化控剂，可明显增加玉米穗粒数，提高产量。
综上，应用水肥一体化能有效提高玉米对肥料的利用率，在减少化肥施用量的同时，具有增产效果[6]。在应对高温天气时，其可延缓玉米叶片衰老、增强植株活力以及提高其抗逆能力，减少秃顶、缺粒。该技术对不同品种密植型玉米性状的影响存在较大差异，与品种A相比，品种B对肥料的利用效率更高，叶片和功能活力也明显增强，产量有所提高，更适合搭配水肥一体化技术推广种植。在玉米拔节期，水肥一体化技术搭配化控剂使用，能减少玉米茎上部分生长发育对土壤养分的消耗，增加养分积累，明显提高玉米产量。密植型玉米栽培技术难点多，株数多易造成土壤养分供应不足，而不当施用化肥等速效肥增产效果并不理想，还可能造成土壤和水源污染。水肥一体化技术可以定时、定量、定位精准施肥，较好地解决了密植型玉米养分供应不足问题，为其高产提供新的施肥方式。