全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(6): 1093−1101 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由山东省现代农业产业技术体系建设专项(SDAIT-01-022-05), 国家粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B09), 国家公益性行业
(农业)科研专项(201203100)和山东省玉米育种与栽培技术企业重点实验室开放课题资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张吉旺, E-mail: jwzhang@sdau.edu.cn, Tel: 0538-8245838
第一作者联系方式: E-mail: bflixia@163.com, Tel: 15966018517
Received(收稿日期): 2013-11-25; Accepted(接受日期): 2014-03-04; Published online(网络出版日期): 2014-04-08.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20140408.0853.006.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.01093
小麦玉米周年生产中耕作对夏玉米产量及抗倒伏能力的影响
李 霞 张吉旺* 任佰朝 范 霞 董树亭 刘 鹏 赵 斌
作物生物学国家重点实验室 / 山东农业大学农学院, 山东泰安 271018
摘 要: 针对黄淮海平原冬小麦夏玉米周年生产的特点, 将冬小麦夏玉米播前耕作统筹结合, 以期为冬小麦夏玉米
周年生产体系耕作方式的改良提供依据。以郑单 958 为试验材料, 设冬小麦播前旋耕夏玉米播前免耕(RN)、冬小麦
播前翻耕夏玉米播前免耕(MN)、冬小麦播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR) 3个处理, 探讨冬小麦夏玉米周年生产条件下
不同耕作方式对夏玉米抗倒伏能力及产量的影响。2 年研究结果表明, MR 处理夏玉米的株高、穗位高增加, MN 与
MR处理的地上第 3茎节变粗, MN处理的地上第 3节间茎粗系数最大。MR与 MN处理间抽雄期的基部茎节穿刺强
度无显著差异, 但较 RN均显著增强, 茎秆皮层厚度和维管束密度及维管束鞘面积较 RN也显著增大, 茎秆伤流速率
较 RN分别提高 60.60%和 46.70%, 茎秆质量显著提高。此外, MN与 MR的根重和根冠比较 RN显著提高, 地上节根
根条数与干重也显著提高。MN与 MR较 RN处理分别增产 26.33%与 39.21%。冬小麦播前翻耕可显著提高夏玉米产
量及抗倒伏能力。
关键词: 夏玉米; 小麦玉米周年耕作; 茎秆形态与结构; 倒伏; 产量
Yield and Lodging Resistance of Summer Maize under Different Winter Wheat-
Summer Maize Tillage Systems
LI Xia, ZHANG Ji-Wang*, REN Bai-Zhao, FAN Xia, DONG Shu-Ting, LIU Peng, and ZHAO Bin
State Key Laboratory of Crop Biology / College of Agronomic Sciences, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China
Abstract: The objective of the study was to explore the effects of different tillage systems in winter wheat-summer maize crop-
ping on yield and lodging resistance of summer maize. Maize hybrid Zhengdan 958 was used as experimental material. Three
tillage treatments were designed, including rotary tillage before winter wheat seeding and no-tillage before maize seeding (RN),
moldboard tillage before winter wheat seeding and no-tillage before maize seeding (MN), and moldboard tillage before winter
wheat seeding and rotary tillage before maize seeding (MR). The results showed that plant height and ear height were higher in
MR than in RN, the third internode diameter of MN and MR was greater than that of RN, and the ratio of length to diameter in
MN was the lowest and the stem diameter coefficients of MN was the highest. Rind penetrometer resistance of summer maize
enhanced at the tasselling stage (VT) and reduced at the milk stage (R3) in the treatment of moldboard tillage before winter wheat
seeding, density of the vascular and area of the vascular bundle were increased, and bleeding sap in stalk increased under MR and
MN. Bleeding sap of stalks under MR and MN was 60.62% and 46.70% greater than under RN respectively. Root and shoot dry
matter, the ratio of root and shoot dry matter, and brace root numbers of summer maize in MN and MR were higher than these in
RN. Grain yield of MR and MN was 26.33% and 39.21% greater than that of RN, respectively. In conclusion, moldboard tillage
before winter wheat seeding has good effects on yield and lodging-resistant capability in summer maize.
Keywords: Summer maize; Tillage systems; Stalk quality; Lodging; Grain yield
黄淮海区域冬小麦夏玉米周年生产条件下, 冬
小麦播前长期免耕或旋耕、夏玉米播前长期免耕的
耕作模式致使土壤养分表层富集 , 耕层变浅 [1], 影
响夏玉米生长发育与形态建成, 由此导致的倒伏使
1094 作 物 学 报 第 40卷


夏玉米减产 5%~20%, 严重时达 70%以上[2], 此外倒
伏还降低籽粒品质, 影响机械化收获[3]。因此, 研究
小麦玉米周年耕作对夏玉米产量及抗倒伏能力的影
响具有重要理论和实践意义。
前人研究表明, 翻耕能够降低土壤容重与土壤
紧实度 , 增加土壤孔隙度 , 提高土壤蓄水能力 [4-6],
利于作物根系生长发育, 进而增强植株从土壤中吸
收养分和水分的能力, 使地上部生长代谢旺盛, 促
进茎秆发育。作物抗倒伏性能与其株高、穗位高、
茎粗等植株形态指标, 茎秆机械组织厚度、维管束
密度及穿刺强度等茎秆质量指标, 以及根系干重、
根冠比及气生根发育等根系质量指标密切相关[7-11]。
目前, 关于玉米倒伏的研究多集中在品种、施肥、
种植密度、秸秆还田和气候变化等方面, 茎秆基部
节间的穿刺强度随群体密度增加呈线性递减 [12-13],
适量增施氮肥可提高茎秆的抗折强度[14], 小麦玉米
秸秆连续全量还田可以显著降低夏玉米倒折率, 提
高籽粒产量[15], 夏玉米生长期内光照不足降低茎秆
抗倒伏性能, 且花前遮阴对田间倒伏率的影响大于
花后遮阴[16], 而关于冬小麦夏玉米周年生产中耕作
方式对夏玉米抗倒伏性能影响的研究鲜见报道。本
研究针对黄淮海平原冬小麦夏玉米周年生产的特点,
将冬小麦夏玉米播前耕作统筹结合, 以两年试验研
究不同耕作方式对夏玉米茎秆穿刺强度、解剖结构、
伤流强度及根系生长的影响, 探讨冬小麦夏玉米一
年两熟种植制度下耕作对夏玉米产量和抗倒伏能力
的影响, 为冬小麦夏玉米周年生产体系耕作方式改
良提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验地点
山东省泰安市马庄镇北苏村(35º59 N, 117º00 E,
海拔 86 m)属典型的冬小麦夏玉米一年两熟种植区,
温带大陆性半湿润季风气候, 年平均气温 13℃, 全
年平均≥0℃的积温 4731℃, 无霜期平均 195 d, 最
长可达 241 d, 最短为 161 d, 年平均降水量 697 mm,
主要分布在 6月至 8月。土壤为黏壤土, 2011年秋季
试验前 0~30 cm耕层土壤平均含: 有机质 15.71 g kg–1、
全氮 1.12 g kg–1、速效磷 46.64 mg kg–1、速效钾
98.15 mg kg–1。
1.2 试验设计
2011—2013 年连续 2个冬小麦夏玉米生长季 ,
设置冬小麦旋耕夏玉米免耕(RN)、冬小麦翻耕夏玉
米免耕(MN)、冬小麦翻耕夏玉米旋耕(MR) 3个处理,
详见表 1, 每处理 3次重复, 随机区组设计。冬小麦
旋耕夏玉米免耕(RN)处理于冬小麦播前玉米秸秆机
械粉碎还田, 撒施化肥后用 1GKN-200 旋耕机(连云
港市华云机械制造有限公司)旋耕 2 遍播种, 旋耕深
度 10 cm, 秸秆和表土形成混合层, 机械播种小麦;
小麦收获后留茬, 采用 2BYF 系列玉米施肥精密播
种机(山东宁联机械制造有限公司)一次性完成播种、
施肥和镇压作业, 地表形成沟、垄背的微地表, 玉米
种、肥料播于垄沟内土壤中; 冬小麦翻耕夏玉米免
耕(MN) 处理于冬小麦播前玉米秸秆机械粉碎还田,
撒施化肥后用铧式犁翻耕 1 遍, 耕深 25 cm, 再用
1GKN-200 旋耕机(连云港市华云机械制造有限公司)
旋耕 1 遍, 旋平后机械播种小麦, 小麦收获后留茬,
采用 2BYF系列玉米施肥精密播种机(山东宁联机械
制造有限公司)一次性完成播种、施肥和镇压作业,
地表形成沟、垄背的微地表, 玉米种、肥料播于垄
沟内土壤中; 冬小麦翻耕夏玉米旋耕(MR) 于冬小
麦播前玉米秸秆机械粉碎还田, 撒施化肥后用铧式
犁翻耕 1遍, 耕深 25 cm, 再用 1GKN-200旋耕机(连
云港市华云机械制造有限公司)旋耕 1 遍, 旋平后机
械播种小麦 , 小麦收获后 , 撒施复合肥后用
1GKN-200 旋耕机(连云港市华云机械制造有限公司)
旋耕 2遍播种, 旋耕深度 10 cm, 秸秆和表土形成混
合层, 机械播种玉米。
以目前我国第一主推品种郑单 958为试验材料,
密度为 67 500株 hm–2, 玉米种植的行距 60 cm, 株
距 24 cm, 分别于 2012年 6月 17日和 2013年 6月
19日播种, 2012年 10月 3日和 2013年 9月 27日收
获。各处理夏玉米季均在耕地前基施 N∶P2O5∶K2O
为 15∶15∶15的农大复合肥 750 kg hm–2, 夏玉米小
喇叭口期后追施 N∶P2O5∶K2O为 35∶5∶5的复合
肥 600 kg hm–2, 折合 N 705 kg hm–2、P2O5 315 kg
hm–2、K2O 315 kg hm–2, 并分别于 2012 年 6 月 17
日、8月 14日、2013年 6月 20日、8月 11日灌水,
以水表控制灌水量。
1.3 测定项目
1.3.1 茎秆形态 于乳熟期在各小区选取长势一
致的代表性植株 10株, 测量植株的株高、穗位高, 计
算穗位系数; 同时测量茎秆地上第 3节节间长、茎粗,
计算长粗比及茎粗系数。
穗位系数=穗位高/株高×100
茎节长粗比=地上第 3 茎节节间长/基部第 3 茎
第 6期 李 霞等: 小麦玉米周年生产中耕作对夏玉米产量及抗倒伏能力的影响 1095


节茎粗×100%
茎粗系数=茎粗/株高×100
1.3.2 茎秆解剖结构 分别于抽雄期、乳熟期在
各小区选取代表性植株 3 株, 取茎秆地上第 3 节中
部约 1.5 cm长节间, 用卡诺固定液固定, 70%乙醇保
存。室内用 Olympus BX51 荧光显微镜摄像系统及
徒手切片法测定茎秆显微结构。观察记录维管束结
构, 包含大小维管束个数(分布于内部薄壁组织间的
维管束为大维管束, 分布于外部厚壁机械组织中的
维管束为小维管束), 并计算维管束密度[17]。
维管束密度=维管束数目/茎秆横截面积
1.3.3 茎秆硬皮穿刺强度 从每个小区连续选取
代表性植株10株, 用浙江托普仪器有限公司生产的
YYD-1型数字式测力仪 , 用0.01 cm2横断面积的测
头, 在茎秆节间中部垂直于茎秆方向匀速缓慢插入,
读取穿透茎秆表皮的最大值。在玉米抽雄期及乳熟
期测定自下而上第2~第7节间的茎秆硬皮穿刺强度。
1.3.4 茎秆伤流速率 分别于抽雄期与乳熟期 ,
在每小区选取长势一致的代表性植株 5株 , 每天
18:00用锋利小刀在距地面 10 cm处快速去除地上部,
套上已称重(W1)的装有脱脂棉的塑料套, 密封, 收
集伤流液 12 h后称重(W2)。
伤流速率(g plant–1 h–1)=(W2−W1)/12 h
1.3.5 根系特征 于抽雄期与乳熟期, 在每小区
选取长势一致的代表性植株 3 株, 以茎秆为圆心,
1/2行距为半径, 挖取 0~30 cm土层根系, 用清水冲
净后, 分别计算节根根层数及根条数, 然后将地上
部及根系于 70℃烘干至恒重, 称重。
1.3.6 产量 玉米成熟后 , 将每小区去除边行 ,
调查群体及倒伏情况, 分别记录群体总株数, 双穗、
空杆、倒伏株数; 随机收获双行中的连续 30 穗, 自
然风干后室内考种, 得穗粒数及千粒重, 计算产量。
倒伏率(%)=倒伏株数/总株数×100
产量(kg hm–2)=有效穗数(ears hm–2)×穗粒数×千
粒重(g)×(1−含水量%)/(1−14%)/106
1.4 数据处理与分析
采用 SPSS 16.0软件分析数据, Duncan’s法多重
比较, SigmaPlot10.0绘图。
2 结果与分析
2.1 植株性状
从表 1可以看出, 不同耕作方式对夏玉米株高、
穗位高、穗位系数、茎粗、茎粗系数等植株性状有
显著影响。MR 处理的株高和穗位高较 MN 显著提
高 2.93%和 2.52%, 较 RN提高 8.04%与 4.47%, MR
与 MN处理的穗位系数有显著差异, MR处理较 MN
提高 4.95%。MR与 MN处理的茎粗较 RN分别提高
7.96%与 7.04%, MR与MN处理间差异不显著, 说明
小麦播前翻耕对夏玉米茎粗的影响大于冬小麦播前
旋耕处理, 玉米播前不同耕作措施对茎粗则无显著
影响。MN与 RN处理间茎粗系数有显著差异且 MN
> RN, RN和MN间长粗比有显著性差异, RN处理较
MN 提高 12.14%, 说明冬小麦播前耕作影响茎粗,
进而影响夏玉米地上第 3 节间长粗比。两年的试验
结果一致。
2.2 茎秆解剖结构
不同耕作方式下, 抽雄和乳熟期夏玉米茎秆的
皮层厚度、维管束密度、维管束鞘面积以及横截面

表 1 不同耕作方式对夏玉米茎秆性状的影响
Table 1 Effects of different tillage treatments on plant agronomic traits of summer maize
年份
Year
处理
Treatment
株高
Plant height
(cm)
穗位
Ear height
(cm)
茎粗
Stem diameter
of the third (cm)
穗位系数
Ear position
coefficients
茎粗系数
Stem diameter
coefficients
地上第 3茎节长
Internode length
of the third (cm)
长粗比
Length to
diameter ratio
2012 RN 251.33 b 110.97 b 2.50 b 44.13 ab 1.00 b 9.83 a 3.98 a
MN 250.33 b 107.30 b 2.68 a 42.87 b 1.07 a 9.43 a 3.55 b
MR 257.67 a 115.93 a 2.70 a 44.99 a 1.05 ab 10.07 a 3.76 ab
2013 RN 255.00 a 110.40 b 2.34 b 43.30 b 0.92 c 7.96 a 3.39 a
MN 250.67 a 110.33 b 2.60 a 43.97 b 1.04 a 6.93 a 2.67 b
MR 252.53 a 114.60 a 2.51 a 45.44 a 1.00 b 8.08 a 3.21 ab
同一列标以不同小写字母的数值在 5%水平差异显著。RN: 小麦播前旋耕玉米播前免耕; MN: 小麦播前翻耕玉米播前免耕; MR:
小麦播前翻耕玉米播前旋耕。
Values within a column followed by a different small letter are significantly different at 5% probability level. RN means rotary tillage
before winter wheat seeding and no-tillage before maize seeding; MN: moldboard tillage before winter wheat seeding and no-tillage before
maize seeding; MR: moldboard tillage before winter wheat seeding and rotary tillage before maize seeding.
1096 作 物 学 报 第 40卷


面积均存在显著差异。在抽雄期, MN处理的茎秆皮
层厚度、第 3 茎节横截面积、小维管束密度、小维
管束鞘面积与大维管束鞘面积均显著高于 RN 处理,
分别高 33.25%、22.57%、13.68%、58.77%和 30.07%,
MR 处理的茎秆皮层厚度、第 3 茎节横截面积、小
维管束密度、小维管束鞘面积与大维管束鞘面积也
均显著高于 RN 处理, 分别高 21.49%、20.55%、
21.05%、80.53%和 42.86%; 在乳熟期, MN处理的茎
秆皮层厚度、第 3茎节横截面积、大维管束密度、
小维管束鞘面积与大维管束鞘面积均显著高于 RN
处理 , 分别高 58.34%、15.00%、14.00%、28.99%
和 38.37%, MR处理的茎秆皮层厚度、第 3茎节横
截面积、大维管束密度、小维管束鞘面积与大维管
束鞘面积也均显著高于 RN, 分别高 54.88%、
11.98%、40.00%、62.70%和 80.95%。2年趋势基本
一致(表 2)。

表 2 不同耕作方式对夏玉米茎秆解剖结构的影响
Table 2 Effects of different tillage treatments on stalk microstructure of summer maize
维管束密度
Vascular bundle density
(mm–2)
维管束鞘的面积
Vascular bundle sheath area
(μm2)
生育时期
Growing stage
处理
Treatment
皮层厚度
Cortex thickness
(μm) 外部 Outer 内部 Inner 外部 Outer 内部 Inner
地上第 3节间
横截面积
Area of the third
internode (mm2)
2012
RN 18.89 c 0.95 b 1.08 a 8290.49 b 5878.88 b 304.31 b
MN 25.18 a 1.08 ab 1.17 a 13162.84 a 7646.85 ab 372.99 a
抽雄期
Tasseling stage
MR 22.95 b 1.15 a 1.12 a 14966.54 a 8398.62 a 366.49 a
RN 14.14 b 1.66 a 0.50 b 7216.07 b 4217.03 c 267.86 b
MN 22.39 a 1.73 a 0.57 ab 9307.84 a 5835.27 b 308.03 a
乳熟期
Milking stage
MR 21.90 a 1.80 a 0.70 a 11740.78 a 7630.73 a 299.96 a
2013
RN 15.24 b 0.77 a 1.52 b 7334.13 b 5257.91 b 212.61 b
MN 21.26 a 0.77 a 1.64 a 10715.48 a 7293.38 a 259.31 a
抽雄期
Tasseling stage
MR 23.52 a 0.77 a 1.65 a 9543.96 a 7453.55 a 254.29 a
RN 17.38 b 0.86 b 1.88 b 7997.35 b 5416.13 b 226.48 b
MN 24.94 a 1.03 a 1.92 a 9983.83 a 7801.02 a 284.01 a
乳熟期
Milking stage
MR 21.24 a 1.06 a 1.91 a 9896.15 a 7757.48 a 269.77 a
同一列标以不同小写字母的数值表示在 5%水平差异显著。缩写同表 1。
Values within a column followed by a different small letter are significantly different at 5% probability level. Abbreviations are the same
as given in Table 1.

2.3 茎秆穿刺强度
从表 3 可以看出, 玉米播前旋耕与小麦播前翻
耕可显著影响抽雄期及乳熟期夏玉米基部节间穿刺
强度, 但对不同茎节影响不同。在抽雄期, MN处理
基部第 2、第 3、第 4和第 5节间穿刺强度比 RN的
分别提高 29.02%、10.69%、12.62%和 9.31%, MR处
理基部第 2、第 3、第 4、第 5 节间穿刺强度比 RN
的分别提高 11.35%、6.69%、8.23%和 4.30%, 第 6
和第 7 节间穿刺强度各处理间无显著差异; 在乳熟
期, RN处理基部第 2、第 3节间穿刺强度比 MN的
分别高 18.78%和 27.38%, 比 MR 的分别高 35.80%
和 32.87%, RN处理基部第 4、第 5、第 6和第 7节
间穿刺强度比MR的分别高 17.51%、14.42%、13.96%
和 9.12%, MN处理基部第 4、第 5、第 6和第 7节间
穿刺强度比 MR的分别高 17.08%、12.31%、15.23%
和 11.40%。与抽雄期相比, 乳熟期 MR 基部节间穿
刺强度减小, MN的不增不减, 而 RN基部节间穿刺
强度增强, 说明在抽雄期 MN 与 MR 处理茎秆质量
高于 RN的, 但在乳熟期 MR的茎秆质量有所下降。
2年试验结果基本一致。
2.4 茎秆伤流速率
玉米播前旋耕与小麦播前翻耕可提高夏玉米茎
秆的伤流速率, 表现为 MR > MN > RN, 且在抽雄
期与乳熟期各处理间差异均达到显著水平。在抽雄
期, MR 处理的茎秆伤流速率比 RN 高 19.67%, MN
处理的茎秆伤流速率比 RN 高 16.93%; 在乳熟期,
MR 处理的茎秆伤流速率比 RN 高 101.57%, MN 处
理的茎秆伤流速率比RN高 76.47%, 说明MR与MN
处理在抽雄期及乳熟期有较发达的维管束结构。2
年试验结果基本一致(图 1)。
第 6期 李 霞等: 小麦玉米周年生产中耕作对夏玉米产量及抗倒伏能力的影响 1097


表 3 不同耕作方式对夏玉米茎秆穿刺强度的影响
Table 3 Effects of different tillage treatments on stalk rind penetrometer resistance of summer maize (N mm2)
基部节间 Bottom internodes 生育时期
Growing stage
处理
Treatment 2 3 4 5 6 7
2012
RN 44.20 c 46.90 b 43.10 b 40.90 b 41.90 a 38.10 a
MN 57.00 a 55.30 a 48.60 a 44.70 a 43.10 a 36.90 a
抽雄期
Tasseling stage
MR 49.20 b 50.10 b 46.70 a 42.70 ab 40.10 a 37.10 a
RN 64.50 a 63.50 a 49.70 a 45.10 a 42.00 a 40.10 a
MN 51.80 b 49.90 b 49.60 a 44.20 a 42.50 a 40.90 a
乳熟期
Milking stage
MR 47.50 b 47.80 b 42.30 b 39.40 b 36.90 b 36.80 b
2013
RN 44.20 c 48.20 b 44.80 a 39.50 b 41.90 a 35.10 a
MN 57.07 a 55.30 a 48.60 a 44.70 a 43.10 a 36.55 a
抽雄期
Tasseling stage
MR 49.20 b 49.30 b 45.20 a 42.00 ab 43.70 a 36.97 a
RN 54.90 a 53.10 a 50.20 a 46.30 a 42.20 a 40.24 a
MN 52.30 ab 50.00 ab 50.10 a 44.30 a 42.70 a 40.95 a
乳熟期
Milking stage
MR 49.60 b 48.80 b 47.50 b 42.80 b 39.50 b 37.10 b
同一列标以不同小写字母的数值表示在 5%水平差异显著。缩写同表 1。
Values within a column followed by a different small letter are significantly different at 5% probability level. Abbreviations are the same
as given in Table 1.


图 1 不同耕作方式对夏玉米茎秆伤流速率的影响
Fig. 1 Effects of different tillage treatments on quantity of bleeding sap in stalk of summer maize
时期 VT和 R3分别代表抽雄期和乳熟期。其他缩写同表 1。
VT: tasselling stage; R3: milking stage. Other abbreviations are the same as given in Table 1.

2.5 根干重与根冠比
从表 4 可以看出, 耕作可显著增加抽雄期和乳
熟期的根重及根冠比。在抽雄期, MN与 MR处理的
根重和根冠比较 RN处理分别提高 55.70%、64.69%
和 40.00%、40.00%; 在乳熟期则分别提高 69.72%、
46.45%和 66.67%、33.33%。与抽雄期相比, 乳熟期
RN、MN 和 MR 处理地上部重分别增加 68.56%、
77.89%和 81.98%, 根冠比分别降低 40.00%、28.57%
和 42.86%; RN与MN根重分别增加 7.14%和 16.79%,
MR处理根重减少 1.01%。说明 MN与 MR处理促进
夏玉米根系生长, 且提高根冠比, 抗倒伏能力好。2
年趋势基本一致。
2.6 地上节根
从表 5 可以看出, 耕作可显著增加抽雄期及乳
熟期夏玉米的地上节根条数、地上节根干重, 可增
加地上节根层数但未达显著性水平。在抽雄期, MN
处理的地上节根条数、地上节根干重与地上节根层
数较 RN 处理分别提高 79.70%、60.60%和 28.76%,
MR 处理的地上节根条数、地上节根干重与地上节
根层数较 RN 处理分别提高 75.01%、62.59%和
1098 作 物 学 报 第 40卷


表 4 不同耕作方式对夏玉米根系干重及根冠比的影响
Table 4 Effects of tillage treatments on root and shoot dry matter and their ratio
抽雄期 Tasseling stage 乳熟期 Milking stage
年份
Year
处理
Treatment
地上部重
Shoot dry matter
(g plant–1)
根重
Root dry matter
(g plant–1)
根冠比
Root/shoot
ratio
地上部重
Shoot dry matter
(g plant–1)
根重
Root dry matter
(g plant–1)
根冠比
Root/shoot
ratio
2012 RN 109.32 c 10.79 b 0.10 b 184.27 c 11.56 c 0.06 c
MN 116.10 b 16.80 a 0.14 a 206.53 b 19.62 a 0.10 a
MR 124.22 a 17.77 a 0.14 a 226.06 a 16.93 b 0.08 b
2013 RN 120.55 c 7.14 b 0.06 b 207.43 b 12.19 b 0.06 b
MN 142.10 a 13.41 a 0.09 a 253.55 a 18.42 a 0.07 a
MR 132.85 b 10.76 a 0.08 a 240.19 a 15.08 b 0.06 b
同一列标以不同小写字母的数值表示在 5%水平差异显著。缩写同表 1。
Values within a column followed by a different small letter are significantly different at 5% probability level. Abbreviations are the same
as given in Table 1.

28.76%; 在乳熟期, MN处理的地上节根条数、地上
节根干重与地上节根层数较 RN 处理分别提高
48.25%、70.68%和 28.76%, MR 处理的地上节根条
数、地上节根干重与地上节根层数较 RN 处理分别
提高 45.88%、45.41%和 28.76%。与抽雄期相比, 乳
熟期 RN、MN和 MR处理地上节根层数无变化, 地
上节根条数分别增加 32.86%、9.57%和 10.72%, RN
和 MN 地上节根干重分别增加 5.26%和 11.87%, MR
处理地上节根干重减少 5.86%。说明 MN和 MR处理
促进夏玉米地上节根发育, 提高玉米抗倒伏能力。
2.7 产量
从表 6 可以看出, 耕作可以显著提高夏玉米产
量, 冬小麦播前翻耕与夏玉米播前旋耕均可提高夏
玉米产量, 2年趋势一致。与 RN处理相比, 2012年
和 2013 年的 MN 处理分别增产 24.19%和 22.04%,
MR 分别增产 36.58%和 22.64%; 与 MN 处理相比,
2012 年和 2013 年的 MR 处理分别增产 9.97%和
0.49%。此外, 耕作对产量构成因素也有影响, 冬小
麦播前翻耕可显著提高夏玉米有效穗数、穗粒数与
千粒重, 夏玉米播前旋耕可显著提高有效穗数与千
粒重。与 RN处理相比, 2012年和 2013年 MN处理
的有效穗数分别提高 4.67%和 3.89%, 千粒重分别提
高 5.52%和 4.85%, 穗粒数分别提高 12.43%和
11.75%, MR处理的有效穗数分别提高 9.89%和
8.49%, 千粒重分别提高 10.02%和 4.21%, 穗粒数分
别提高 12.95%和 8.48%; 与 MN 处理相比, 2012 年
和 2013 年 MR 处理的有效穗数分别提高 4.99%和
4.43%。与 RN 处理相比, 2012 年和 2013 年的 MN
处理倒伏率分别降低 27.65%和 18.06%, MR处理倒
伏率分别降低 20.20%和 16.29%。

表 5 不同耕作方式对夏玉米地上节根的影响
Table 5 Effects of different tillage treatments on the brace root
抽雄期 Tasseling stage 乳熟期 Milking stage
年份
Year
处理
Treatment
地上节根层数
Layers number of
brace root
地上节根条数
number of
brace root
地上节根重量
Brace root weight
(g plant–1)
地上节根层数
Layers number of
brace root
地上节根条数
number of
brace root
地上节根重量
Brace root weight
(g plant–1)
RN 2.33 a 21.33 b 7.03 b 2.33 a 28.33 b 7.40 c
MN 3.00 a 38.33 a 11.29 a 3.00 a 42.00 a 12.63 a
2012
MR 3.00 a 37.33 a 11.43 a 3.00 a 41.33 a 10.76 b
RN 2.33 a 21.33 b 2.73 b 2.67 a 33.00 b 8.30 c
MN 3.00 a 38.33 a 5.24 a 3.00 a 43.67 a 12.60 a
2013
MR 3.00 a 37.33 a 5.76 a 3.00 a 42.33 a 10.96 b
同一列标以不同小写字母的数值表示在 5%水平差异显著。缩写同表 1。
Values within a column followed by a different small letter are significantly different at 5% probability level. Abbreviations are the same
as given in Table 1.
第 6期 李 霞等: 小麦玉米周年生产中耕作对夏玉米产量及抗倒伏能力的影响 1099


表 6 不同耕作方式对夏玉米产量的影响
Table 6 Effects of different tillage treatments on yield and yield components of summer maize
年份
Year
处理
Treatment
产量
Grain yield
(Mg hm–2)
千粒重
1000-kernel
weight (g)
穗粒数
Kernel number
per ear
有效穗数
Actual ears number
per hectare
倒伏率
Lodging percentage
(%)
RN 7.97 c 276 c 510 b 56505 c 5.10 a
MN 10.04 b 292 b 582 a 59145 b 3.69 b
2012
MR 11.04 a 304 a 585 a 62100 a 4.07 b
RN 9.30 b 309 b 519 b 58029 c 28.84 a
MN 11.35 a 324 a 580 a 60289 b 23.64 b
2013
MR 11.40 a 322 a 563 a 62957 a 24.14 b
同一列标以不同小写字母的数值表示在 5%水平差异显著。缩写同表 1。
Values within a column followed by a different small letter are significantly different at 5% probability level. Abbreviations are the same
as given in Table 1.

3 讨论
3.1 小麦玉米周年生产中耕作方式对夏玉米茎
秆抗倒伏能力的影响
黄淮海区域冬小麦夏玉米一年两熟, 前后茬作
物光温利用矛盾突出, 为抢农时往往免耕播种, 形
成了冬小麦播前免耕或旋耕夏玉米播前免耕的耕作
模式。此耕作模式造成土壤紧实、养分表层富集, 作
物根系难以下扎, 夏玉米生长发育受阻, 且夏玉米
生育期正值雨季, 受风雨影响大[18], 倒伏严重。
玉米茎秆承受着地上部各器官的全部重量, 在
玉米抗倒性能中有重要作用[19]。王群瑛等[11]研究指
出, 从植株形态分析茎粗系数大和穗位系数小的植
株具有较高的抗倒伏能力; 从茎秆内在因素分析玉
米茎秆中机械组织发达和维管束数量多与质量高的
具有较高的抗倒伏能力。适宜的耕作方式可以改善
土壤 [20], 促进作物生长发育, 改善植株形态, 提高
茎秆质量。茎秆表皮厚度、维管束的数量和横截面
积、木质部和韧皮部横截面积与倒伏均呈显著的负
相关, 通过深松可调节维管束结构, 降低倒伏[21]。本
研究表明, MN处理基部第 3节间长粗比最小, 茎粗
系数最大, 具有最高的抗倒伏能力; MN与 MR基部
第 3 茎节皮层变厚, 单位面积内维管束数目显著增
加, 维管束鞘横截面积增加。可见, 冬小麦播前翻耕
改善了夏玉米茎秆外部形态和内部显微结构, 有利
于提高夏玉米的抗倒伏能力。茎秆外壁穿刺强度是
衡量茎秆质量的重要指标[21], 抽雄期 MN 与 MR 显
著增强茎秆基部茎节穿刺强度, 提高茎秆质量, 但
对较高茎节的穿刺强度影响较小 , 乳熟期 MN 与
MR 的茎秆穿刺强度降低, 可能与茎秆中营养物质
向生殖器官转移有关。伤流速率反映根系吸收水分
和养分的能力, 根系从土壤中吸收水分与养分可增
强地上部位代谢, 延缓地上部衰老, 增强抗倒伏能
力 [18], 此外, 茎秆横截面伤流速率在一定程度上反
映茎秆内维管束的质量, 横截面伤流速率的快慢取
决于维管束输送效率的高低, 较多的维管束数量、
较大的维管束面积或茎秆横截面积才能保证较大的
单株伤流速率。本研究表明, MN与 MR显著提高了
夏玉米茎秆伤流速率。可见, 玉米播前旋耕与小麦
播前翻耕可改善夏玉米茎秆结构影响茎秆质量, 进
而提高夏玉米的抗倒伏能力。
玉米根系在玉米抗倒性能中也起重要作用。夏
玉米节根粗壮坚韧 , 厚壁组织发达 , 根多量大 , 入
土角度陡, 形如支柱, 能增强根系对地上部的支持
固定能力。根系干重可以反应玉米的抗倒伏能力, 一
般根系发达、根冠比合理的夏玉米抗倒伏能力强[22]。
本研究表明, MN与MR处理有较高的根干重和根冠
比, 且气生根根条数与根重也较高, 有利于提高根
系对地上部的支持固定能力, 进而增强夏玉米的抗
倒伏能力, 倒伏率降低。
3.2 小麦玉米周年生产中耕作方式对夏玉米产
量的影响
不同耕作方式显著影响玉米产量, 史志强等[23]
在山东龙口试验表明, 耙耕秸秆还田比常规翻耕增
产 14.15%, 与旋耕秸秆还田无明显差异, 而免耕秸
秆覆盖减产 11.00%。李明德等[24]指出, 翻耕与免耕
相比, 翻耕能改良土壤物理性状、提高土壤有机质
和氮素含量、提高玉米产量。梁金凤等[25]研究认为,
不同耕作方式和耕作深度对玉米产量影响差异不显
著。前人的研究结果不一致, 且主要集中在玉米播
1100 作 物 学 报 第 40卷


前耕作对玉米产量的影响, 没有将冬小麦与夏玉米
耕作结合。统筹考虑冬小麦与夏玉米播前耕作, 本
研究结果表明, 冬小麦播前翻耕可显著提高夏玉米
有效穗数、穗粒数与千粒重, 夏玉米播前旋耕可显
著提高有效穗数与千粒重, 从而提高夏玉米产量。
MN 处理既提高了夏玉米茎秆质量, 增强抗倒伏能
力, 又能缓解前后茬作物矛盾, 能够显著提高夏玉
米产量。
在实际生产中, 冬小麦播前翻耕夏玉米播前免
耕较目前的冬小麦旋耕夏玉米免耕能提高夏玉米产
量与抗倒伏能力, 又能较冬小麦播前翻耕夏玉米播
前旋耕减少机械耕作次数, 有节本增效的作用。所
以, 统筹考虑冬小麦夏玉米周年生产, 冬小麦播前
翻耕夏玉米播前免耕可实现高产高效。本研究仅为
2年的试验结果, 为更好地推广与应用, 将进行系统
的长期定位试验。
4 结论
冬小麦播前翻耕可降低夏玉米茎粗系数、穗位
系数, 增强抽雄与乳熟期的茎秆穿刺强度和茎秆伤
流速率, 可使茎秆皮层变厚、横截面外部维管束密
度与维管束鞘面积增大; 提高根干重、根冠比及节
根条数, 进而增强抗倒伏能力, 显著提高夏玉米产
量 , MN 和 MR 较 RN 处理分别增产 26.33%和
39.21%。
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