《Agricultural Water Management》：EDAH spraying in alternating two-row strips improves grain yield and resource use efficiency of densely planted maize in arid Northwest China
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在干旱的中国西北地区，密植玉米（Zea mays L.）常因冠层郁蔽导致中下部叶片受光不足、早衰加剧，进而限制产量与资源利用效率。研究人员假设，采用植物生长调节剂EDAH（乙烯利与胺鲜酯复配剂）进行交替双行条带式喷施，可营造异质性冠层，优化光分布，延缓衰老并提
在干旱的中国西北地区，密植玉米（Zea mays L.）常因冠层郁蔽导致中下部叶片受光不足、早衰加剧，进而限制产量与资源利用效率。研究人员假设，采用植物生长调节剂EDAH（乙烯利与胺鲜酯复配剂）进行交替双行条带式喷施，可营造异质性冠层，优化光分布，延缓衰老并提升群体生产力。于2024—2025年在甘肃武威开展田间试验，设置充分灌溉（F，100%ETc）与亏缺灌溉（R，65%ETc）、低密度（DL，93,000株ha?1）与高密度（DH，114,000株ha?1）以及三种喷施处理：全行喷水（S1）、全行喷EDAH（S2）、两行EDAH与两行水交替喷施（S3）。结果表明，S3显著降低了EDAH喷施行的株高与穗位高，增加了茎粗，并使穗位层与下层冠层的光合有效辐射（PAR）截获率分别提高11.7%—18.6%和8.4%—15.3%。S3处理的叶面积指数（LAI）衰减速率减缓，穗位叶净光合速率（Pn）与叶绿素含量（SPAD值）在灌浆后期仍维持较高水平。与S1相比，S3处理两年平均增产8.7%，水分利用效率（WUE）提高7.5%—10.3%，光能利用效率（RUE）提升7.3%—9.1%。上述效应在高密度与亏缺灌溉组合下尤为显著。综上，交替双行条带式EDAH喷施通过塑造异质性冠层结构，优化了光在冠层内的垂直分配，延缓了下层叶片衰老，从而同步提升了密植玉米的产量与资源利用效率，为中国西北干旱区玉米可持续集约化提供了一种可行化控途径。
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一、研究背景与科学问题
玉米是全球最重要的粮食、饲料与生物能源作物之一。在中国，玉米年产量超过2.6亿吨，约占全国粮食总产的39%，是国家粮食安全的战略支柱。然而，自2015年以来，玉米消费年均增速达3.2%，持续超过产量增长，2020年首次出现供需缺口，预计2025年缺口将超过2500万吨。与此同时，退耕还林工程的持续推进与快速城镇化使耕地面积不断缩减，2021年全国玉米种植面积较历史峰值下降5.7%。在此背景下，提高单位面积产量成为协调种植面积减少与需求增长之间的关键路径。
增加种植密度是提升玉米单产的主要手段，研究表明优化密度可使中国主产区玉米增产13%—20%。然而，密度超过阈值后，冠层过度郁闭，中下部叶片光截获严重受限，加速叶片衰老，制约花后同化物积累与籽粒灌浆；同时，植株间对土壤水分与养分的竞争加剧，茎秆变细、机械强度下降，生育后期倒伏风险升高。现有农艺措施如人工去叶、修剪及不同高度品种间作虽能在一定程度上改善光分布，但往往加剧优势株与劣势株之间的不对称竞争，限制群体整体产量与资源利用效率的提升。
植物生长调节剂EDAH（乙烯利与胺鲜酯DA-6复配剂）已在密植玉米生产中得到广泛应用。已有研究证实EDAH可降低株高、增强茎秆强度、促进穗分化并优化生理性状，但以往工作多聚焦于其对茎秆与根系形态及抗倒伏能力的调控，较少关注不同喷施策略如何影响冠层内部光热资源分布，尤其是在不同灌溉制度下的表现。为此，研究人员提出假设：在密植条件下采用交替双行条带式EDAH喷施，可人为营造异质性冠层结构，优化光在冠层内的垂直分配，延缓下层叶片衰老，从而协同提升产量与资源利用效率。
二、研究方法与技术路线
本研究于2024—2025年在中国农业大学石羊河实验站（甘肃武威，37°52′N，102°50′E，海拔1580 m）开展两年田间试验。供试品种为先玉335（Xianyu 335），采用覆膜滴灌栽培。试验为2×2×3三因素随机完全区组设计，设三个区组（重复）。三个因素分别为：灌溉制度（充分灌溉F：100%ETc vs. 亏缺灌溉R：65%ETc）、种植密度（低密度DL：93,000株ha?1 vs. 高密度DH：114,000株ha?1）以及喷施处理（S1：全行喷水；S2：全行喷EDAH 30 mg L?1；S3：两行EDAH与两行水交替喷施，形成E-E-W-W序列）。每小区面积19.5 m2（6.5 m × 3.0 m），共36个小区。喷施于九叶期进行。S3处理内将EDAH喷施行（S3-E）与水喷施行（S3-W）分别采样作为亚样单元。灌溉量基于Penman-Monteith公式计算的参考蒸散量（ETo）与作物系数（Kc）确定，灌溉周期约15天。
三、主要研究结果
1. 交替双行条带式EDAH喷施重塑了植株形态与冠层结构
与全行喷水（S1）相比，S3处理中EDAH喷施行（S3-E）的株高降低6.3%—9.8%，穗位高降低8.1%—12.4%，茎粗增加5.2%—7.6%；而同一小区内的水喷施行（S3-W）株高与茎粗与S1无显著差异，形成了高低交替的波浪形冠层。这种异质性冠层结构增加了冠层的粗糙度与通风透光性。
2. 改善了冠层内光的垂直分布
S3处理显著提高了穗位层（距地面60—100 cm）和下层冠层（距地面0—60 cm）的光合有效辐射（PAR）截获率，分别较S1提高11.7%—18.6%和8.4%—15.3%。上层冠层（距地面100 cm以上）的PAR截获率则略有下降，表明光能从集中于上层向中下层重新分配。
3. 增强了冠层光合性能并延缓了衰老
S3处理的叶面积指数（LAI）在吐丝至灌浆后期的衰减速率显著慢于S1。灌浆后期（吐丝后40天），S3处理穗位叶的净光合速率（Pn）较S1提高12.3%—17.8%，叶绿素含量（SPAD值）提高9.5%—14.1%。这表明下层叶片功能期的延长有利于花后干物质积累。
4. 提升了产量与资源利用效率
与S1相比，S3处理两年平均籽粒产量增加8.7%（其中S3-E行增产11.2%，S3-W行增产6.1%），水分利用效率（WUE）提高7.5%—10.3%，光能利用效率（RUE）提升7.3%—9.1%。上述增效在高密度（DH）与亏缺灌溉（R）组合下最为突出，表明该策略在资源受限条件下具有更大潜力。
四、讨论与结论
讨论部分：研究人员指出，交替双行条带式EDAH喷施的核心优势在于人为制造了冠层的高度异质性。与全行均匀喷施（S2）相比，S3并未追求所有植株形态一致，而是通过让部分植株矮化、另一部分保持正常高度，形成波浪状冠层。这种结构增加了冠层的孔隙度，改善了通风透光条件，使光线能够更深入地穿透到中下层叶片。更重要的是，S3处理中水喷施行（S3-W）由于相邻EDAH喷施行的遮荫减少，其光环境反而得到改善，实现了“优势株让光、劣势株受益”的互补效应，缩小了群体内个体间的资源获取差距。这与传统均匀喷施或单纯增加密度所导致的竞争加剧形成鲜明对比。此外，S3处理在亏缺灌溉条件下的效果更为显著，暗示在水分胁迫环境中，优化光资源分配对补偿水分不足带来的碳同化损失具有重要价值。
结论部分：在中国西北干旱区的密植玉米生产中，交替双行条带式EDAH喷施是一种有效的化学调控策略。该策略通过塑造异质性冠层结构，优化了光在冠层内的垂直分配，延缓了下层叶片衰老，增强了群体光合性能，最终同步提升了籽粒产量、水分利用效率与光能利用效率。这一发现为干旱区玉米可持续集约化提供了理论依据与实践途径。
