黃 勇，宋 碧*，張榮達，趙慶洪

(1.貴州大學 農學院，貴州 貴陽 550025； 2.貴州省畢節(jié)市農技站，貴州 畢節(jié) 551700； 3.貴州省威寧縣農技站， 貴州 威寧 553100)

播期試驗是常見和重要的試驗，尤其在貴州這種極少灌溉的玉米產區(qū)，掌握好適宜的播種期，對保障和提高收成顯得更加重要。現(xiàn)代植物生理學和作物學研究表明，溫度、光照和水分對植物的生長發(fā)育和形態(tài)建成起著決定性的作用[1-5]。播期主要是通過氣象因子影響玉米的各個生長階段。例如調整播期可使得開花授粉期避開干旱高溫季節(jié)，以免花粉活力受到高溫抑制[6-7]。佟屏亞等[8]的試驗顯示，推遲播期，前期有利于植株營養(yǎng)生長階段的發(fā)育，后期可延長有效灌漿時間，從而提高產量。Reed等[9]的玉米分階段遮光試驗表明，花期和灌漿期光照不足，會導致籽粒產量下降。Sacks和Kucharik[10]的研究表明，對某一玉米品種來說，其某一生育階段所需的有效積溫(GDD)值是不變的。Nielsen等[11]認為，早播使得營養(yǎng)生長期增長，并且很可能灌漿期也增長，因而產量增加。 Andresen等[12]認為，氣候變化導致的諸如生育期變長，夏季氣溫較低和夏季降水較強，可能是美國20世紀中期以來玉米持續(xù)穩(wěn)定增產的一個原因。

可見，以往的研究結果不一致，有的認為遲播可以增產，而有的認為恰好相反。這與栽培措施和地域有關。黔西北地區(qū)是貴州省玉米主產區(qū)，具有氣溫日差較大，輻照強，降雨量較大，無霜期短等特點，使得玉米的種植勢必有別于其他地區(qū)，而關于氣象因素(尤其是逐日氣象條件)對該區(qū)玉米產量影響的相關研究鮮見報道。為此，筆者在該區(qū)開展了玉米播期試驗，旨在通過播期的不同，來考察主要氣象因素對產量及其構成的影響趨勢，以期尋找應對不利氣象條件的對策，并為該地區(qū)玉米種植者選擇適宜播期提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地點及材料

試驗于2016年3～9月在貴州省畢節(jié)市朱昌鎮(zhèn)(27°10′13.30″N，105°17′7.96″E，海拔1598 m)、威寧縣五里崗辦事處(26°56′27.07″N，104°12′49.82″E，海拔2191 m)完成。試驗地肥力中等。供試品種：畢節(jié)為貴卓玉9號，威寧為保玉7號。

1.2 試驗設計

采用單因素隨機區(qū)組設計，設6個播期，畢節(jié)為：①3月25日(S1)，②4月1日(S2)，③4月8日(S3)，④4月15日(S4)，⑤4月22日(S5)，⑥4月29日(S6)；威寧為：①3月27日(S1)，②4月3日(S2)，③4月10日(S3)，④4月17日(S4)，⑤4月24日(S5)，⑥5月1日(S6)。3次重復。小區(qū)面積28.8 m2(8.0 m×3.6 m)。

1.3 栽培管理

采用寬窄行種植，寬行行距0.8 m，窄行行距0.4 m，畢節(jié)密度為52500 株/hm2，威寧為75000 株/hm2。

畢節(jié)基肥用金正大緩釋肥(含42%硝態(tài)氮，氮磷鉀配方26∶8∶8)，用量600 kg/hm2。無追肥。威寧基肥施復合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)600 kg/hm2和有機肥(農家肥)3000 kg/hm2。追肥為尿素，在大喇叭口期施用225 kg/hm2。

1.4 大田測產及室內考種

大田測產：收獲時，記錄每小區(qū)穗數，取代表性10穗作為考種樣品。稱量每小區(qū)果穗總鮮重和樣品鮮重。每小區(qū)產量由小區(qū)鮮重乘以折干率r求得。r按下面公式計算：

式中，W1為10穗樣品果穗鮮重，W2為10穗樣品籽粒含水量為14%時的重量，W3為10穗樣品籽粒考種時重量，單位都為kg；x%為考種時籽粒含水量。

室內考種：風干后測量果穗重，穗長，穗粗，禿頂長，穗粒數，籽粒風干重和千粒重。果穗重與籽粒風干重用0.1 g精度電子臺稱稱量。測千粒重時，取干燥籽粒兩份，充分混合，各數500粒用0.1 g精度電子臺稱稱重，兩者相加即為千粒重(若兩樣品重量相加相差4～5 g以上時，則加稱一份，取相近的兩個數相加)。

1.5 氣象資料及數據分析

氣象數據來源于國家氣象科學數據共享服務平臺的畢節(jié)和威寧兩個站點的數據。其中提供的光照參數是日照時數，輻照度是根據Angstrom提出的輻射公式轉換而來[13]。公式如下：

式中，Rs——日太陽總輻射量，MJ/(m2·d)；

Rmax——日天文輻射量，即晴天太陽輻射量，MJ/(m2·d)；

as、bs——與大氣質量狀況有關的經驗系數，按FAO推薦，取as=0.25，bs=0.50；

n——逐日日照時數，h；

N——逐日可照時數，即最大時長，h。

1.6 影響因素考察

分別將每個階段的氣象因子視為對產量及其構成的一個影響因素，用逐步回歸分析法考察在整個生育期內這些影響因素的綜合作用情況。設產量為Y1，穗粒數為Y2，千粒重為Y3，第一階段至第四階段的有效積溫分別為X11，X12，X13和X14，類似地有，輻照度：X21，X22，X23和X24，以及降雨量：X31，X32，X33和X34，以上X為產量和產量構成變異來源的一部分，另一部分變異來源為：X11X21，X11X31，X21X31，X12X22，X12X32，X22X32，X13X23，X13X33，X23X33，X14X24，X14X34，X24X34，X112，X212，X312，X122，X222，X322，X132，X232，X332，X142，X242，X342。

分別使用Excel 2010、SPSS 19和DPS 7.05進行計算等常規(guī)數據處理以及正態(tài)性檢驗、方差分析和通徑分析等統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同播期對玉米產量及產量構成因素的影響

不同播期玉米的產量見表1。分別對畢節(jié)和威寧的玉米產量與播期的關系進行了多項式擬合(見(1)式和(2)式)，擬合曲線(圖1)皆為開口向下的拋物線，擬合優(yōu)度都達到0.85以上，說明自變量對因變量解釋力高，即播期與產量有顯著關聯(lián)。

畢節(jié)玉米產量隨播期變化的回歸方程：

y=-0.0039x2+0.7179x-25.2780

(1)

R2=0.8662

威寧玉米產量隨播期變化的回歸方程：

y=-0.0018x2+0.3166x-5.9738

(2)

R2=0.9119

表1 玉米不同播期的產量(kg/hm2)Tab.1 Yield of different sowing dates in Bijie and Weining(kg/ha)

圖1 產量隨播期的變化Fig.1 Relationship between sowing date and yield

圖1中畢節(jié)拐點為89.75，威寧為79.25，表明畢節(jié)玉米產量從3月29日(日序89)起即開始出現(xiàn)下降，其變化在3月27日(日序87)到4月10日(日序100)受播期的影響較威寧略小，4月10日后較威寧大，且越來越明顯。擬合值畢節(jié)在3月29日(日序89)達到最大，威寧在3月19日(日序79)，兩者相差10天。

對不同播期的產量及穗粒數和千粒重進行了差異顯著性分析(表2)。畢節(jié)玉米播期間穗粒數和千粒重達極顯著差異，產量達顯著差異。對于穗粒數，6播期極顯著低于2、4播期，5、6播期顯著低于2、4播期，而1、2、3、4播期間差異不顯著。表明隨播期的推遲，1、2、3、4播期穗粒數所受影響不大，至5播期始，狀況急劇變差。對于千粒重，隨播期的推遲，表現(xiàn)越來越差，1、2播期間無顯著差異，但1播期顯著高于3播期。4播期顯著低于1、2播期，5播期極顯著低于1播期。產量上，5播期顯著低于2播期，而6播期比1、2、3、4播期都顯著降低?？偟恼f來，自5播期(4月22日)左右起，畢節(jié)玉米產量和產量構成表現(xiàn)明顯下降的趨勢。

威寧穗粒數6播期極顯著低于1播期，顯著低于2、3播期。千粒重變化情況與畢節(jié)類似。

表2 不同播期的玉米產量及產量構成的差異顯著性Tab.2 Significance analysis of yield and yield components

2.2 全生育期有效積溫、輻照度和降雨量對玉米產量和產量構成的影響

Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗結果表明，穗粒數、千粒重和產量相對于溫度、輻照度和降雨量均服從正態(tài)分布。

對畢節(jié)玉米穗粒數的通徑分析(表3)顯示，生育期內總的有效積溫、輻照度和降雨量與穗粒數的相關系數都近0.6，屬中度相關，但顯著性未達0.05水平，剩余通徑系數高達0.7965，這表明，播期的不同而造成的這三個氣象因素在總量上對穗粒數的影響并不大——這一方面是從氣象因素的總的差異程度來說，另一方面也是從穗粒數這個產量構成因素對于氣象因素的反應靈敏度來說。在威寧方面，生育期內有效積溫、輻照度和降雨量在總量上顯示出與穗粒數高度相關，輻照度的直接作用力最大，降雨量的直接作用雖小，有效積溫甚至顯示出負效應，但是經過輻照度的間接作用，效應都能得到極大提高。剩余通徑系數僅為0.0776，表明影響穗粒數的因素幾乎已完全囊括在內。

對畢節(jié)玉米千粒重的通徑分析(表4)顯示，生育期內總的有效積溫、輻照度和降雨量與千粒重的相關系數都在0.95以上，為顯著性相關。其中有效積溫對千粒重的直接作用效應最大，而通過輻照度起的作用不及通過降雨量起的作用大。降雨量對千粒重的直接作用效應僅次于有效積溫，通過有效積溫的間接作用更是有所加強。輻照度對千粒重的直接作用效應相對不大，但是通過有效積溫和降雨量的間接作用，效應都有所增大。剩余通徑系數僅為0.1948，光、溫、雨對千粒重的影響效應達80%強。對于威寧千粒重，亦和畢節(jié)類似，氣象三因素都達顯著相關性，仍是有效積溫的直接作用效應最大，輻照度和降雨量的直接作用效應雖不大，但是經過有效積溫的間接作用，都有大幅提升。輻照度因通過降雨量有較大的間接作用，從而使得相關系數在三者中還達到了最大。剩余通徑系數為0.2123。

表3 生育期內總的有效積溫、輻照度、降雨量對穗粒數作用的通徑分析Tab.3 Path analysis of effect of total effective accumulated temperature, irradiance and rainfall on grain number

注：表中數字右上角的“*”表明P<0.05，“**”表明P<0.01，下同。

表4 生育期內總的有效積溫、輻照度、降雨量對千粒重作用的通徑分析Tab.4 Path analysis of effect of total effective accumulated temperature, irradiance and rainfall on 1000-grain weight

表5 生育期內總的有效積溫、輻照度、降雨量對產量作用的通徑分析Tab.5 Path analysis of effect of total effective accumulated temperature, irradiance and rainfall on yield

對畢節(jié)玉米產量的通徑分析顯示，與產量的相關系數都在0.8以上，屬高度相關。其中輻照度對產量的直接作用效應最大，遠高出有效積溫和降雨量的直接作用效應，以及通過有效積溫和降雨量的間接作用效應。有效積溫和降雨量對產量的直接作用效應都不大，但是通過輻照度的間接作用，效應都有極大提升。剩余通徑系數較大，達0.5279。氣象因子對威寧產量也呈高度相關性，輻照度的直接作用效應最大，降雨量和有效積溫直接作用效應不大——有效積溫甚至顯示出負效應，但是通過輻照度的間接作用，兩者效應都有極大提高。剩余通徑系數0.3576。表明除生育期內總的有效積溫、輻照度和降雨量外，還有其他的“因素”影響玉米產量。

2.3 生育階段有效積溫、輻照度和降雨量與玉米產量及其構成的相關性

氣象因素在總量上對產量及產量構成的影響，可能會因為不同階段的此消彼長，而掩蓋了階段性的累積效應——即便其在總量上已顯示出高度相關性，因此需要再做一個階段性考察[14]。播期試驗研究通常會以傳統(tǒng)劃分方法(如苗期、拔節(jié)期、吐絲期等)來劃分階段，而事實上，氣象因素的影響并不會到了某個生育階段即倏然而始，也不會因為這個生育階段的結束就戛然而止，而是個連續(xù)的過程[15]。因此這里僅從累積效應的角度來劃分，將不同播期的生育期分別均分為4個階段(若劃分時長太短，則隨機性太大，累積效應太小)，如畢節(jié)第一播期生育期共182天，以45天來均分，則第四階段還余2天，這2天就加到第四階段里。

從分階段的氣象因子與產量和產量構成的相關系數(圖2)來看，畢節(jié)地區(qū)，第一階段和第三階段的輻照度對穗粒數的形成較為重要；有效積溫在第三階段對穗粒數的形成有較大影響；而降雨量并未表現(xiàn)出與穗粒數形成有多大相關性。

對于千粒重，有效積溫和降雨量在第三階段和后期都表現(xiàn)出了極顯著相關性，而輻照度一直對千粒重有較大影響，尤其在第二階段和第四階段都表現(xiàn)出極顯著正相關，在第三階段也表現(xiàn)出顯著正相關。有效積溫和降雨量在營養(yǎng)生長階段對千粒重影響不大，在第一階段還顯示出一定的負相關。

輻照度對產量的影響，也是一直處于較高水平，在第一階段和第三階段都表現(xiàn)出顯著正相關。有效積溫在生殖生長階段對產量影響較大，尤其在第三階段即表現(xiàn)出顯著正相關。降雨量在生殖生長階段對產量有較大影響，但不顯著。

注：數據標記重疊處，數據標簽按 有效積溫-輻照度-降雨量 的順序由高到低排列

圖2 氣象因子與產量及其構成分階段相關系數
Fig.2 Yield and yield components in relation to meteorological factors at different growth stages

威寧地區(qū)，有效積溫對穗粒數在第一階段表現(xiàn)出極顯著負相關，一直到了第三階段才呈極顯著正相關，而在第四階段也呈顯著正相關性。輻照度對穗粒數的影響一直保持在較高水平，第二階段和第三階段更是表現(xiàn)出極顯著正相關，第四階段也有顯著相關性。降雨量對穗粒數的影響不太大，只是在第三階段表現(xiàn)出極顯著正相關。輻照度對千粒重的影響較明顯，在第二階段和第四階段極顯著正相關，第一階段和第三階段顯著正相關。有效積溫在生殖生長階段表現(xiàn)出極顯著正相關。降雨量對千粒重，在營養(yǎng)生長初期表現(xiàn)出顯著負相關，到了第二階段表現(xiàn)出顯著正相關，而第三階段即呈極顯著正相關，后期也呈顯著正相關。

有效積溫對產量在第三階段表現(xiàn)出極顯著正相關，在后期也有顯著正相關性，而在第一階段卻表現(xiàn)出顯著負相關。輻照度對產量的影響也一直保持在較高水平，尤其在第二階段和第三階段表現(xiàn)出極顯著正相關，而在第四階段也呈顯著正相關。降雨量在生殖生長階段對產量的影響較大，尤其在第三階段，具有極顯著正相關性。

2.4 生育階段有效積溫、輻照度和降雨量對玉米產量及其構成的綜合影響

2.4.1階段氣象因子對產量的綜合影響

2.4.1.1 畢節(jié)產量

逐步回歸方程為：

Y1=-164651.3177+422.7418X23+0.0319X212+0.0094X322-0.2798X232

X23、X212、 X322及X232各項與產量偏相關系數t檢驗均達極顯著水平。方程F檢驗達極顯著水平。通徑分析X23和X232的直接作用效應最大。另有方程：

Y1=-0.2798X232+422.7418X23-152181.8983

求得當第三階段輻照度為755.4 MJ/m2，方程有極大值。因通徑分析顯示X212和X322對產量的直接作用都為正效應，此時分別取這兩值在各自階段的最小值和最大值，得到產量范圍為5788.2～9070.8 kg/hm2。

2.4.1.2 威寧產量

逐步回歸方程為：

Y1=-1516.7134-9.6053X21+14.8746X31+0.0374X23X33+0.5006X342

X21、X31、X23X33及X342各項與產量偏相關系數t檢驗均達極顯著水平。得回方程F檢驗達極顯著水平。另有擬合方程：

Y1=0.0232 X232-8.8728 X23+C

式中C=-1516.7134-9.6053X21+14.8746X31+0.5006X342。求得X23=190.8950時有極小值。依本試驗氣象條件，求得產量范圍為4085.6～9673.5 kg/hm2。

2.4.2階段氣象因子對產量構成的綜合影響

2.4.2.1 畢節(jié)穗粒數

逐步回歸方程為：

Y2=309.2639-10.7158X13+5.9850X23+5.1157X24-9.8904X34

各因子偏相關系數均達極顯著水平，方程F檢驗亦達極顯著水平。上式表明，第三、第四階段的輻照度高，第三階段的有效積溫低和第四階段的降雨量小，可使穗粒數增加。

2.4.2.2 威寧穗粒數

逐步回歸方程為：

Y2=63.9716+0.0913X11+0.9145X13+

0.1487X33-0.4133X14

各因子偏相關系數均達極顯著水平，方程F檢驗亦達極顯著水平。通徑分析表明，第三階段的有效積溫直接作用最大。另有與偏相關系數和F檢驗均達極顯著的擬合方程：

Y2=19.0590+0.4489X23

通徑分析顯示，第三階段輻照度有極強的直接正效應。

2.4.2.3 畢節(jié)千粒重

逐步回歸方程為：

Y3=-124.8808+0.2190X13-0.2794X33-0.2912X14+2.5526X34

X33、X14與千粒重的偏相關系數達顯著水平，X13、X34與千粒重的偏相關系數達極顯著水平，方程F檢驗達極顯著水平。通徑分析表明，對千粒重直接作用正效應最大的是第四階段降雨量，其次是第三階段有效積溫。

2.4.2.4 威寧千粒重

逐步回歸方程為：

Y3=-1.6580+0.1457X32+0.1426X23+1.2499X34

X32與千粒重的偏相關系數達顯著水平，X23、X34與千粒重的偏相關系數達極顯著水平，方程F檢驗達極顯著水平。通徑分析表明，第二和第四階段降雨量、第三階段輻照度對千粒重有直接正效應。

3 結論與討論

從產量的擬合曲線(圖1)來看，隨著播期的推遲，產量會逐漸降低。但是從產量的方差分析(表1)來看，1至4播期間并不存在顯著性差異。這反映出在一個較大的播期跨度(3月底到4月中)上，整個生育期的氣象差異對產量的影響并不大。但是5播期和6播期與前面4個播期的顯著性差異，可以作為擬合曲線所反映出的產量在一個更大播期跨度上的衰減趨勢的佐證。這通常解釋為晚播會造成積溫不足。從分階段的相關系數(圖2)來看，除了輻照度一直保持較高的正相關水平，有效積溫(以下簡稱積溫)和降雨量在營養(yǎng)生長前期都不同程度表現(xiàn)出負相關，有些甚至達到極顯著水平。這一方面說明，在營養(yǎng)生長前期，一些氣象條件與最終的產量及其構成的發(fā)展方向并不一致，起了阻礙的作用，但另一方面也存在這樣的可能，即播種后及營養(yǎng)生長前期這個階段較為惡劣的氣象條件，反而可以促成最后的產量形成。所以我們“適時”提前早播，只是每穴須多播幾粒種子。

圖2顯示，積溫和降雨量在生殖生長階段對千粒重的建成影響很大。溫度(積溫)不光可以觸發(fā)一些生理進程，也是生理進程快慢的調節(jié)器，它在促成源流庫物質輸出能力、轉運速度和存儲能力上起關鍵作用。水分本身作為物質因素是千粒重的組成成分，但它也是諸如攜帶和轉運養(yǎng)分等物理、生理過程的重要物質因素。兩者的重要性不言而喻，但要注意這是一種互作效應。比如威寧生殖生長的前期，降雨量的直接作用顯示出一定的負效應(直接通徑系數-0.5060)，但是通過積溫的間接作用，就顯示為正效應，且有大幅提升。而在畢節(jié)的同一階段，積溫的直接作用為負效應(直接通徑系數-0.2630)，而通過降雨量的間接作用，就達到了較大的正效應。受東南沿海夏季臺風的影響，畢節(jié)和威寧在6、7月間會有較大降雨，而均溫相差不大，如果將播期提前至2月底3月初，就不會使得營養(yǎng)生長后期遭遇較多雨水，生殖生長階段雨水卻較少，而使千粒重水平降低。

貴州西部高寒地區(qū)4、5月間遭受的倒春寒和夏季東南沿海臺風造成的大降雨，對時逢苗期和灌漿期的植株來說，都是不能忽視的逆境脅迫。前面在做氣象因素在生育期總量上對產量的通徑分析時提到，剩余通徑系數還較大，表明還有較重要的“因素”未考慮，這“因素”一方面是前面已提及的階段性的此消彼長，另一方面很可能是肥料因素，播期造成種子、幼苗和植株在各相應生育時期氣象條件各異，必定也使得養(yǎng)分在各階段的轉運和利用有所不同。因此肥料因素實際是溫、光、水互作效應中未加考慮的一個重要的互作因素。貴州山區(qū)的玉米種植有灌溉，但是肥料的使用已經十分普及。因此肥料是貴州山區(qū)唯一可主動調控的因素。

結合研究結果，可以根據不同生育階段的生理進程特點和可能遭受的不同氣象脅迫，提前施以相應的適量肥料以促成植株后續(xù)發(fā)育所必須的生理形態(tài)和功能的提前建成，而在一定程度上對抗脅迫。這樣結合播期調整，可以最大地減少氣象因素造成的損失。

從圖2可以看出，輻照度對玉米產量及其構成一直有一個較高水平的影響，尤其在生殖生長階段。貴州西部越往西海拔越高，東西兩地的垂直溫差也大。威寧試驗地比畢節(jié)高600 m，試驗生育期內總積溫就低了近500℃，降雨量小了117 mm，但輻照度幾乎持平，是一個較為穩(wěn)定的因子。所以玉米品種可以考慮選育光依賴型而對溫、水不敏感的品種。

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