白 蕤，李 寧，鐘曼茜，佟金鶴，陳小敏，鄒海平，陳匯林，劉少軍

（1.海南省氣象科學(xué)研究所/海南熱帶農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，海南 海口 570203；2.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101；3.海南大學(xué)園藝園林學(xué)院，海南 ?？?570228）

分期播種對(duì)海南冬種玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

白 蕤1，李 寧2，鐘曼茜3，佟金鶴1，陳小敏1，鄒海平1，陳匯林1，劉少軍1

（1.海南省氣象科學(xué)研究所/海南熱帶農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，海南 ?？?570203；2.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101；3.海南大學(xué)園藝園林學(xué)院，海南 ?？?570228）

為研究不同播期對(duì)海南冬種玉米的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，利用2015年在海南省萬寧市開展的冬種玉米分期播種試驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)年氣象數(shù)據(jù)，探討溫度對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，以確定冬種玉米最佳播期。結(jié)果表明：播期越早，玉米的發(fā)育期越短、株高越高、葉片數(shù)越多、產(chǎn)量越高；播期延后熱量條件差，積溫不足，遭受冷害風(fēng)險(xiǎn)大，產(chǎn)量減少甚至絕產(chǎn)。10℃有效積溫與產(chǎn)量及其構(gòu)成要素有較好的相關(guān)性，當(dāng)10℃有效積溫為1 230℃·d時(shí)，產(chǎn)量最高。分析表明，海南省冬種玉米的適宜播期最遲在11月底之前。研究結(jié)果對(duì)保障海南冬種玉米穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)有著十分重要的意義。

冬種玉米；分期播種試驗(yàn)；溫度；產(chǎn)量

海南島位于熱帶地區(qū)，屬于熱帶季風(fēng)氣候。光熱充足、降水充沛，是我國(guó)發(fā)展熱帶作物的重要基地，具有發(fā)展冬種瓜菜的氣候優(yōu)勢(shì)，并享有“中國(guó)冬季菜籃子”的美譽(yù)［1-2］。2016年，海南冬種瓜菜種植面積為3萬hm2，產(chǎn)量達(dá)684萬t［1］，為保障全國(guó)冬種瓜菜的供應(yīng)做出了巨大貢獻(xiàn)。作為海南冬種瓜菜重要組成部分的冬種玉米，已逐步成為當(dāng)?shù)刂饕慕?jīng)濟(jì)作物。

農(nóng)作物的播種時(shí)間直接關(guān)系到其生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量對(duì)氣候資源的利用程度，關(guān)于玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成及品質(zhì)影響的研究成果頗多［3-6］。播種日期對(duì)玉米的影響是其生長(zhǎng)發(fā)育期間溫度等主要生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果，適宜的播期為玉米實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)發(fā)揮著積極作用［7］。國(guó)內(nèi)關(guān)于玉米播期的研究主要依據(jù)田間試驗(yàn)方法來進(jìn)行，而分期播種技術(shù)是被廣泛采用的研究播期影響手段之一［8-10］，它通過觀察作物在不同播期生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量等對(duì)氣象條件的反應(yīng)，分析作物不同生長(zhǎng)階段氣象要素變化對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，進(jìn)而確定相應(yīng)的氣象指標(biāo)，明確氣象要素與作物關(guān)系的基本規(guī)律［11-14］。

隨著近年來氣候、作物品種和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷變化，以往的作物氣象模式已難以滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)業(yè)務(wù)和作物生態(tài)研究的需求，因此，有必要通過開展分期播種試驗(yàn)，研究在新的氣候和農(nóng)業(yè)形勢(shì)下氣象要素變化與農(nóng)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的關(guān)系，并對(duì)農(nóng)作物最佳播種日期進(jìn)行重新修訂和改進(jìn)，進(jìn)一步明確氣候變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響。為此，于2015年在海南省萬寧市開展了冬種玉米分期播種試驗(yàn)，分析溫度對(duì)冬種玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，以確定海南冬種玉米最佳播期，為當(dāng)?shù)匕踩a(chǎn)、減輕不利氣候因素對(duì)作物產(chǎn)量影響提供參考，對(duì)保障玉米的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)有著十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在海南省萬寧市山根鎮(zhèn)（110.39E，18.8N，海拔39.3 m）的熱帶農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站進(jìn)行。當(dāng)?shù)匾陨降貫橹?，是海南地區(qū)典型的種植冬種玉米的地貌。地處熱帶，屬熱帶季風(fēng)性氣候，具有一定的海洋性氣候特征。全年平均氣溫為24.8℃，最高氣溫38.5℃，最低氣溫6.2℃，年日照為2 097.6 h，年降水量為2 126.2 mm。試驗(yàn)土壤質(zhì)地為沙壤土。

供試玉米品種燕禾金2005為當(dāng)?shù)仵r食甜糯玉米，發(fā)育期100 d左右。

1.2 試驗(yàn)方法

冬種玉米試驗(yàn)采用分期播種法，于2015年11月20日開始播種，每間隔10 d播種一批，共6個(gè)播期，分別以 T1、T2、T3、T4、T5、T6表示。小區(qū)面積20 m×15 m，由南往北一次排列，采用直播方式起畦種植，株、行距為50 cm×60 cm，種植密度為每667m2栽3 000株。施肥和病蟲害防治統(tǒng)一按照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)管理方式進(jìn)行。

1.3 觀測(cè)項(xiàng)目及方法

在每個(gè)分期播種試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)選取20株長(zhǎng)勢(shì)均一的玉米進(jìn)行觀察。觀測(cè)項(xiàng)目包括出苗期、三葉期、拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、開花期、吐絲期、子粒形成期、乳熟期、蠟熟期、完熟期共12個(gè)發(fā)育期的出現(xiàn)始期、普期和末期，分別為進(jìn)入該生育期株數(shù)所占比例的10%、50%和80%；各發(fā)育期葉片數(shù)、株高（在抽雄前為地面到心葉頂部的距離，抽雄后為地面到雄穗頂部的距離）等；玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析包括：穗位高度、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、空桿率、百粒重（風(fēng)干）、籽粒產(chǎn)量（風(fēng)干）、鮮穗產(chǎn)量等。上述觀測(cè)方法嚴(yán)格按照中國(guó)氣象局1993年頒布的《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》執(zhí)行，此外，在玉米播種至成熟期間，觀測(cè)日平均、最低、最高氣溫，日照，降水量等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

以分期播種試驗(yàn)資料為基礎(chǔ)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)求平均，得到葉片數(shù)、株高、生物量和產(chǎn)量等生物觀測(cè)數(shù)據(jù)；分別求算各生長(zhǎng)期的間隔日數(shù)，平均溫度和≥10℃活動(dòng)積溫，采用不同播種期之間的生物觀測(cè)數(shù)據(jù)與氣溫、積溫的對(duì)比分析和統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析方法，分析溫度變化對(duì)冬種玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象條件

溫度是影響玉米生長(zhǎng)發(fā)育的重要生態(tài)因子，它通過影響作物生育期，從而影響光有效輻射截獲率和生長(zhǎng)發(fā)育，最終影響產(chǎn)量［15-16］。為了明確冬種玉米不同發(fā)育期所處的環(huán)境狀況，圖1給出了此次整個(gè)分期播種試驗(yàn)中冬種玉米播種至收獲期間的日平均氣溫、最低氣溫條件。從圖1可以看出，2016年1月23～26日日均溫度低于14℃，日最低氣溫低于12℃。其中，1月24、25日日平均溫度低于10℃，日最低氣溫均低于8℃，其他時(shí)段都未見出現(xiàn)明顯低溫時(shí)段。

圖1 冬種玉米分期播種期間最低溫度和平均溫度

2.2 播期對(duì)冬種玉米發(fā)育期的影響

在2015年1月23～26日觀測(cè)期間，萬寧市遭遇40年一遇的強(qiáng)低溫天氣，大部分地區(qū)降溫至10℃以下，低于玉米生物學(xué)有效溫度。本次低溫來襲時(shí)，2015年11月20日播種的冬種玉米處于抽雄普期，11月30日播種的冬種玉米處于大喇叭口普期，12月10日播種的冬種玉米處于小喇叭口普期，12月20日播種的冬種玉米處于小喇叭口始期，12月30日播種的冬種玉米處于拔節(jié)普期，2016年1月9日播種的冬種玉米處于出苗末期。

研究表明，日平均氣溫≤10℃就會(huì)對(duì)玉米生長(zhǎng)造成明顯的影響，持續(xù)2 d及以上會(huì)對(duì)玉米生長(zhǎng)造成傷害［10］，因此本試驗(yàn)選用日平均氣溫作為參考標(biāo)準(zhǔn)。表1為海南冬種玉米在分期播種期間，從播種開始觀測(cè)的冬種玉米發(fā)育期情況及相應(yīng)間隔發(fā)育期內(nèi)的溫度變化情況。

從不同播期冬種玉米發(fā)育期出現(xiàn)的日期來看，6個(gè)播期從播種開始各發(fā)育期差異較小，但在不同播期遭受低溫后，都相應(yīng)延遲了各自的發(fā)育期；隨日平均溫度的升高，發(fā)育期逐漸縮短。這很可能由于不同播期經(jīng)歷的熱量條件差異所引起的。

2.3 播期對(duì)冬種玉米長(zhǎng)勢(shì)的影響

在相同種植密度條件下，株高和葉片數(shù)可以直接反映不同發(fā)育期玉米長(zhǎng)勢(shì)的優(yōu)劣。從圖2、圖3可以看出，不同播期對(duì)冬種玉米的株高和葉片數(shù)影響很大，在拔節(jié)期前由于溫度適宜，植株生長(zhǎng)較快，不同播期處理差異較小，其中T1和T2處理葉片數(shù)高于其他處理，播期越早株高越高，表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞T6；小喇叭口普期前T2處理葉片數(shù)高于T1，表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T4＞T5＞T6；小喇叭口普期后T3、T4、T5和T6處理的葉片數(shù)差異較小，整體表現(xiàn)為播期越早葉片數(shù)越多，即T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞T6。

試驗(yàn)期間出現(xiàn)的低溫使冬種玉米的株高和葉片數(shù)較前一個(gè)播期顯著偏少，且低溫來襲時(shí)玉米發(fā)育期越靠前，其株高和葉片數(shù)受影響越大，有的玉米甚至長(zhǎng)到一定階段停止生長(zhǎng)。其中以苗期遭受低溫（1月9日播種）的玉米受害最為嚴(yán)重，株高和葉片數(shù)量均比其他播期低，并出現(xiàn)了一定比例的死苗?？梢?，播期延遲后熱量條件差，積溫不足，遭受冷害風(fēng)險(xiǎn)大，玉米長(zhǎng)勢(shì)越差。

表1 冬種玉米不同播期各發(fā)育階段溫度比較

圖2 冬種玉米不同播期的株高

2.4 播期對(duì)冬種玉米產(chǎn)量的影響

決定玉米產(chǎn)量的直接因素是玉米生長(zhǎng)發(fā)育期間的持續(xù)時(shí)間以及這段時(shí)間的熱量條件，在水分基本適宜的條件下，氣溫升高、積溫增加使玉米生長(zhǎng)發(fā)育和灌漿速度加快，生物量增加，從而提高單產(chǎn)［17-19］。大部分學(xué)者對(duì)玉米的研究主要集中在東北地區(qū)，他們大多以10℃作為受害界定溫度［20-22］，因此，本試驗(yàn)選用≥10℃有效積溫作為因子研究其與冬種玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的關(guān)系。

圖3 冬種玉米不同播期的葉片數(shù)

從表2可以看出，隨著播種時(shí)間推遲，產(chǎn)量構(gòu)成要素中的穗位高、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、百粒重逐漸降低；空桿率有增加趨勢(shì)；穗粗表現(xiàn)為先增加后降低。不同播期處理下冬種玉米的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)有明顯差異，玉米的穗位高、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、百粒重表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞T6，其中處理T1最高，與其他處理差異顯著；穗粗表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T4＞T5＞T6；空桿率表現(xiàn)為T6＞T5＞T4＞T3＞T2＞T1。

表2 冬種玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素情況

通過對(duì)不同播期處理下的冬種玉米生育期氣象因子與其產(chǎn)量、品質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明：在不同播期處理下，冬種玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、空桿率、百粒重、籽粒產(chǎn)量與≥10℃有效積溫的相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)分別為0.65、0.79、0.52、0.81、0.62、-0.33、0.46、-0.72，≥ 10℃有效積溫除了與空桿率和籽粒產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)外，其余產(chǎn)量構(gòu)成要素皆成顯著正相關(guān)。其中，空桿率的相關(guān)性較低。

研究表明，有效積溫是影響玉米產(chǎn)量的主要因子，是玉米高產(chǎn)的首要條件［17-18］。本試驗(yàn)以≥10℃有效積溫與冬種玉米籽粒產(chǎn)量進(jìn)行非線性擬合，發(fā)現(xiàn)其符合二次型函數(shù)，即隨著≥10℃有效積溫的增大，產(chǎn)量先逐漸增大，然后逐漸減少。在≥10℃有效積溫為1 230℃·d時(shí)，產(chǎn)量最大（圖4）。

生態(tài)因子對(duì)不同播期、品種、密度下的玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素存在不同程度的影響。圖5是冬種玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)中的穗行數(shù)、空桿率和百粒重與10℃有效積溫的二次型曲線。分析發(fā)現(xiàn)，≥10℃有效積溫與穗行數(shù)、空桿率和百粒重?cái)M合效果較好。當(dāng)≥10℃有效積溫低于1 200℃·d時(shí)穗行數(shù)隨其增大而增大，高于1 200℃·d則穗行數(shù)隨之增大而減??；當(dāng)≥10℃有效積溫低于1 220℃·d時(shí)空稈率最低，且隨著該值的增大和減小空稈率都有所增加；對(duì)于百粒重而言，擬合曲線同樣出現(xiàn)極值，即≥10℃有效積溫低于1 220℃·d時(shí)百粒重最大，大于或小于該值百粒重都有所減?。▓D5）。

圖4 籽粒產(chǎn)量與10℃有效積溫的關(guān)系

3 結(jié)論與討論

玉米高產(chǎn)是栽培措施與生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果，播期是影響玉米產(chǎn)量的重要因素之一，適宜的播種期可以充分利用生長(zhǎng)期內(nèi)的光、溫、水等生態(tài)因子，以充分發(fā)揮當(dāng)?shù)刈匀粭l件和土壤作用［23-24］。

本試驗(yàn)冬種玉米播種至收獲期間，除2016年1月23～26日出現(xiàn)了明顯的低溫時(shí)段，其他時(shí)間段玉米的環(huán)境條件都較適宜。從播種開始各發(fā)育期差異較小，在每個(gè)播期遭受低溫后，都相應(yīng)的延遲了玉米發(fā)育期；而后隨日平均溫度的升高，發(fā)育期時(shí)間逐漸縮短。播期越早玉米株高越高；小喇叭口普期前玉米葉片數(shù)表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T4＞T5＞T6；小喇叭口普期后整體表現(xiàn)為播期越早葉片數(shù)越多。隨著播期推遲，玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素中的穗位高、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、百粒重逐漸降低，空桿率有增加趨勢(shì)，穗粗表現(xiàn)為先增加后降低。研究發(fā)現(xiàn)≥10℃有效積溫與冬種玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成要素之間都有較好的相關(guān)性。用產(chǎn)量構(gòu)成要素（籽粒產(chǎn)量、穗行數(shù)、空桿率和百粒重）與≥10℃有效積溫進(jìn)行非線性擬合，發(fā)現(xiàn)在≥10℃有效積溫為1 230℃·d時(shí)，產(chǎn)量最大。

圖5 穗行數(shù)、空桿率和百粒重與≥10℃有效積溫的關(guān)系

本試驗(yàn)結(jié)果表明，播期延遲后易導(dǎo)致有效積溫不足，熱量條件差，遭受低溫風(fēng)險(xiǎn)大，產(chǎn)量減少甚至絕產(chǎn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，11月20、30日播期較早的冬種玉米生長(zhǎng)發(fā)育狀況、產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量水平較其他播期表現(xiàn)好。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)玉米適當(dāng)早播可以增產(chǎn)，這是由于早播可以為玉米后期干物質(zhì)增長(zhǎng)和長(zhǎng)時(shí)間維持較高的積累速度打下良好的物質(zhì)基礎(chǔ)［25］。另外，早播可以避開低溫對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響。研究表明，玉米苗期遭受低溫最為嚴(yán)重，低溫脅迫使其生長(zhǎng)受到抑制，后期恢復(fù)能力較差，苗期天數(shù)增加，穗期天數(shù)減少，果穗大小、莖稈重、籽粒重和百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量顯著下降［26］。玉米拔節(jié)期受低溫的影響要大于大喇叭口期，低溫不僅使植株株高、生物量及葉面積明顯下降，且導(dǎo)致玉米蒸騰速率降低及光合速率下降［27］。

據(jù)海南省氣象局對(duì)本省歷年低溫災(zāi)害統(tǒng)計(jì)情況顯示［2］，海南低溫一般出現(xiàn)在每年的12月、翌年1月和2月，為避開低溫對(duì)海南冬種玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，海南省冬種玉米的最適播種期應(yīng)在11月底前。

綜上所述，播期對(duì)海南冬種玉米的發(fā)育期、長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量都有較大的影響。在生產(chǎn)上可通過適期早播，增加玉米的有效積溫，以充分利用氣候資源從而達(dá)到提高玉米產(chǎn)量的目的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒記載［1］，海南種植冬種玉米的面積日益擴(kuò)大，本次分期播種試驗(yàn)具有一定的參考意義。

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Effects of sowing by stages on growth and yield of winter maize in Hainan Province

BAI Rui1，LI Ning2，ZHONG Man-xi3，TONG Jin-he1，CHEN Xiao-min1，ZOU Hai-ping1，CHEN Hui-lin1，LIU Shao-jun1
（1. Hainan Institute of Meteorological Science/Hainan Tropical Agrometeorological Experimental Station，Haikou 570203，China ；2. Environment and Plant Protection Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Haikou 571101，China ；3. College of Horticulture and Landscape Architecture，Hainan University，Haikou 570228，China）

In order to study the effects of sowing date on the growth and yield of winter maize in Hainan，the effects of temperature on the growth and yield and the best sowing date for winter maize were discussed by using the winter maize sowing experiment and combining with the meteorological data in Wanning in 2015. The results showed that the earlier sowing date induced shorter growing period of maize，the higher plant height，the higher number of leaves and the higher yield. The heat conditions would be poor and the accumulated temperature would be insufficient due to the delayed sowing time. Moreover，this would induce the higher risk of cold injury and reduce production or even no yield. There was a good correlation between 10℃ effective accumulated temperature and maize yield and its composition elements. When the 10℃ effective accumulated temperature was 1230℃·d，the yield was the largest.The optimal planting date for winter maize should be before the end of November in Hainan Province. These results in the study would be important to ensure stable and high yield of winter maize in Hainan.

winter maize；sowing by stages；temperature；yield

S513.042；S161.2+2

A

1004-874X（2017）08-0007-07

白蕤，李寧，鐘曼茜，等. 分期播種對(duì)海南冬種玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，44（8）：7-13.

2017-05-14

國(guó)家公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)（GYHY201206019）；國(guó)家自然科學(xué)基金（41465005，41265007）；海南省氣象局青年基金（HNQXQN201602）

白蕤（1991-），女，碩士，助理工程師，E-mail：br118@sina.com

陳匯林（1960-），男，高級(jí)工程師，E-mail：chenhl668@163.com

（責(zé)任編輯 鄒移光）