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        基于氣候變化下的遼西地區(qū)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量與水熱變化的響應(yīng)研究

        2019-12-27 09:28:09張兵兵呂曉楊璐高全吳航張慧
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2019年23期
        關(guān)鍵詞:春玉米生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)量

        張兵兵 呂曉 楊璐 高全 吳航 張慧

        摘 要:基于分期播種試驗(yàn)引用干燥度指數(shù)作為水熱因子的均一化指標(biāo),對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成對(duì)水熱變化的響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明,隨著播期的推遲,玉米的全生育期呈現(xiàn)顯著縮短的趨勢(shì),平均氣溫對(duì)玉米生長(zhǎng)速率的顯著影響主要表現(xiàn)在出苗及營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段,對(duì)生殖生長(zhǎng)影響較小;干燥度與出苗速率及生殖生長(zhǎng)速率顯著相關(guān),K每上升0.1,出苗速率降低20%,而抽雄至成熟間生長(zhǎng)速率提升23%左右。抽雄—乳熟期的干燥度對(duì)產(chǎn)量的影響最大,玉米各發(fā)育階段K對(duì)產(chǎn)量影響的程度由重至輕依次為:抽雄—乳熟>拔節(jié)—抽雄>出苗—拔節(jié)>乳熟—成熟。

        關(guān)鍵詞:分期播種;水熱關(guān)系;春玉米;生長(zhǎng)發(fā)育;產(chǎn)量

        中圖分類(lèi)號(hào) S513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731(2019)23-0041-02

        播期已成為作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵影響因素[1],適宜的播期對(duì)提高作物干物質(zhì)積累及產(chǎn)量意義重大[2]。作物的生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)積累特征與播期的熱量及水分的供應(yīng)能力密切相關(guān)[3],作物對(duì)水分、熱量資源的利用狀況可以通過(guò)播期的改變而得到有效的改善[4],以此達(dá)到增產(chǎn)的目的。因此,研發(fā)適宜播種期對(duì)挖掘作物增產(chǎn)潛力具有十分重要的意義[5]。

        遼西半干旱地區(qū)是生產(chǎn)玉米的主要地區(qū)[6],玉米播期不合理是制約玉米生長(zhǎng)的要素[7]。本研究通過(guò)適度調(diào)控玉播期的互作效應(yīng)對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)積累特征的響應(yīng)機(jī)理,闡明玉米生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量形成特征的互利增產(chǎn)機(jī)理,以期為提升遼西半干旱地區(qū)玉米高產(chǎn)管理提供技術(shù)支撐。

        1 資料與方法

        1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 于2011—2015年在錦州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站開(kāi)展分期播種試驗(yàn),土質(zhì)為中壤土。供試品種為遼西地區(qū)主栽品種丹玉39,晚熟品種135~145d。試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)播期,即S1(4月10日)、S2(4月20日)、S3(4月30日)、S4(5月10日)、S5(5月20日)、S6(5月30日),共18個(gè)處理。

        1.2 數(shù)據(jù)觀測(cè) 氣象資料來(lái)源于錦州市氣象局,包括玉米生長(zhǎng)期內(nèi)逐日氣象要素(日最高氣溫Timax、日最低氣溫Timin、日降水量Ri),并計(jì)算日平均氣溫(Ti),考慮到代表生物學(xué)意義,Timax極值過(guò)高或Timin極值過(guò)低對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的無(wú)效影響。

        1.3 干燥度 由于試驗(yàn)期間玉米降水量在播期和年際之間差異比較大,引用干燥度指數(shù)k作為作物生長(zhǎng)的水熱均一化指數(shù)[8],k的變化直接反映出在不同播種期下,溫度和水分條件的匹配情況對(duì)玉米各發(fā)育期的影響。

        [k=0.16∑T≥10R]

        式中,k為干燥度;∑T≥10℃為玉米某發(fā)育期內(nèi)日平均氣溫≥10℃期間的活動(dòng)積溫;R為同期降水量。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 水熱條件對(duì)生長(zhǎng)速率的影響

        2.1.1 分期播種的關(guān)鍵發(fā)育期 試驗(yàn)中隨著播期的推遲,玉米的全生育期(播種至成熟)呈現(xiàn)顯著縮短的趨勢(shì),最長(zhǎng)為154d,最短為123d。從玉米的不同發(fā)育階段來(lái)看,出苗階段縮短了3~18d,主要營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段縮短了4~13d,而生殖生長(zhǎng)階段則相對(duì)穩(wěn)定縮短了僅為3~7d。

        2.1.2 氣象條件對(duì)生長(zhǎng)速率的影響 將各階段氣象因子與生長(zhǎng)速率作相關(guān)分析,其中省略了相關(guān)性不顯著的因子,得到表1。

        2.2 不同生長(zhǎng)階段干物質(zhì)增長(zhǎng)與水熱條件的相關(guān)分析 干物質(zhì)變化量的大小與其間≥10℃積溫和0~50cm貯水量顯著相關(guān)。積溫的增長(zhǎng)與玉米干物質(zhì)的增長(zhǎng)呈顯著正相關(guān),但拔節(jié)期之前的積溫對(duì)生物量的影響程度不如生長(zhǎng)中后期的明顯;生長(zhǎng)季的0~50cm土壤貯水量變化基本呈二次曲線,與玉米的生長(zhǎng)規(guī)律基本一致,拔節(jié)—乳熟期玉米蒸騰加劇,需水量增多,相關(guān)性顯著,而乳熟—成熟土壤貯水量對(duì)干物質(zhì)積累的影響較小。

        2.3 水熱因子對(duì)產(chǎn)量的影響 溫度和水分的匹配變化對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育速度、干物質(zhì)積累的影響最終在產(chǎn)量高低上體現(xiàn)出來(lái)。2011—2013年以第3、4播期實(shí)際產(chǎn)量較高,播期間產(chǎn)量在11%~20%;2014和2015年呈顯著下降趨勢(shì),播期間產(chǎn)量在14%~60%。

        3 結(jié)論與討論

        郭春明[9]分析了東北地區(qū)春玉米在全生育期的農(nóng)田蒸散動(dòng)態(tài)變化,得到了春玉米發(fā)育期與蒸散的關(guān)系,徐田軍[10]分析了播種期對(duì)玉米發(fā)育期變化的影響,由此建立了動(dòng)態(tài)模型。本文在分析春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量與水熱因子的相關(guān)規(guī)律后,得到了東北地區(qū)主栽品種春玉米生長(zhǎng)發(fā)育隨氣候變化的動(dòng)態(tài)特征,引用的均一化水熱因子干燥度指數(shù)作為分析因子,在考慮降水的同時(shí),增加了蒸發(fā)量的影響,在分析水熱因子共同作用下對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育及氣象產(chǎn)量的影響有一定優(yōu)勢(shì),具有明顯的生物學(xué)意義,便于從整體上了解水分和熱量對(duì)春玉米生長(zhǎng)特性的規(guī)律。在實(shí)踐中可應(yīng)用于玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的模擬動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、生長(zhǎng)調(diào)控及估產(chǎn)等方面,可為東北地區(qū)春玉米選擇適宜播期提供理論參考。但本文僅針對(duì)有限的試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料初步進(jìn)行了相關(guān)分析,仍需多年的玉米生長(zhǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)支持和完善各影響因子的精確度。

        玉米的出苗速率、各生育階段天數(shù)均隨溫度變化而相應(yīng)變化,早播前期溫度略低,導(dǎo)致生長(zhǎng)速率較慢。在出苗及營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段,平均氣溫對(duì)玉米生長(zhǎng)速率的顯著影響,平均氣溫每升高1℃,出苗速率提升30%,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)速率提升14%~19%,但在生殖生長(zhǎng)階段,平均氣溫對(duì)生長(zhǎng)速率的影響較小,相關(guān)性不顯著。干燥度k與出苗速率及生殖生長(zhǎng)速率顯著相關(guān),干燥度每上升0.1,出苗速率降低20%,而抽雄至成熟間生長(zhǎng)速率提升23%左右;抽雄—乳熟期的干燥度對(duì)產(chǎn)量的影響最大,綜合全生育期的干燥度對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù),I上升0.1,玉米氣象產(chǎn)量下降800kg/hm2左右。

        參考文獻(xiàn)

        [1]于文穎,紀(jì)瑞鵬,馮銳,等.東北地區(qū)玉米生長(zhǎng)發(fā)育特征及其對(duì)熱量的響應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2012,23(5):1295-1302.

        [2]胡昌浩,王忠孝.玉米栽培生理[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1995.

        [3]梁曦彤,陸至遠(yuǎn),李文瑩,等.種植行距對(duì)春玉米干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)及分配規(guī)律的影響[J].玉米科學(xué),2015,23(4):110-116.

        [4]李晶,李文龍,顧萬(wàn)榮,等.不同栽培模式對(duì)春玉米莖稈特性、籽粒灌漿及產(chǎn)量的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,49(8):24-31.

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        [9]郭春明,任景全,張鐵林,等.東北地區(qū)春玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田蒸散量動(dòng)態(tài)變化及其影響因子[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2016,37(4):400-407.

        [10]徐田軍,呂天放,陳傳永,等.播期對(duì)玉米干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)和籽粒灌漿特性的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2016,18(6):112-118.

        (責(zé)編:張 麗)

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