王冬冬,曹品偉,項婷婷,曲輝輝
(1.黑龍江省氣象局機關服務中心,黑龍江哈爾濱 150030;2.七臺河市氣象局,黑龍江七臺河 154600;3.海林市氣象局,黑龍江海林 157100;4.黑龍江省氣象科學研究所,黑龍江哈爾濱 150030)
玉米是重要的谷類糧食作物之一,不僅籽??捎糜谌祟愂秤?、飼養(yǎng)畜禽,莖稈還可用于發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇減少環(huán)境污染。目前,我國玉米播種面積和產(chǎn)量均居首位,黑龍江省玉米產(chǎn)量占全國的15%以上[1],其穩(wěn)定性關系到全國玉米生產(chǎn)大局,對保證國家糧食安全有重要作用。受季風氣候影響,黑龍江省夏季暴雨常伴隨著大風,導致玉米發(fā)生倒伏。倒伏不僅影響株高、葉面積指數(shù)等生育性狀,還對穗長、穗粗、穗粒數(shù)、行粒數(shù)、千粒重和禿尖率等產(chǎn)量性狀造成不良影響,我國因極端天氣而導致的倒伏造成玉米減產(chǎn)10%~24%[2],同時,倒伏導致籽粒品質降低,機械收獲難度加大[3]。明確倒伏對玉米生長發(fā)育影響的敏感時期和程度,可為減少倒伏影響、合理預防倒伏提供有利依據(jù)。
本研究于2013 年作物生長季在七臺河市勃利縣(130°36′E,45°45′N,海拔242.8 m),以當?shù)刂髟杂衩灼贩N嫩單12 為供試材料,采用隨機區(qū)組的設計方式開展田間試驗。
試驗設拔節(jié)期倒伏、抽雄期倒伏、乳熟期倒伏3個處理,無倒伏為對照試驗,每個處理3 次重復。每個小區(qū)面積30 m2,小區(qū)內株距0.2 m,行距0.67 m。
根據(jù)《農業(yè)氣象觀測規(guī)范》相關規(guī)定觀測株高、果穗長及果穗粗。
試驗數(shù)據(jù)處理采用單因素方差分析與隨機區(qū)組方差分析,多重比較采用SSR 法及字母標記法表示多重比較結果[4]。
單因素方差分析法采用Excel 自帶的數(shù)據(jù)分析功能,用于檢驗各處理與對照試驗的差異顯著性。
隨機區(qū)組方差分析用于檢驗各處理之間的差異顯著性。具體方法如下:
2.2.1 劃分變異因素
總變異:9 個區(qū)組株高(果穗長、果穗粗)的差異。按照變異因素可將其劃分為處理間變異:3 個不同時期處理株高(果穗長、果穗粗、)的差異;區(qū)組間變異:3 個區(qū)組間株高(果穗長、果穗粗)的差異;隨機誤差:在總變異剔除處理效應和區(qū)組效應后仍然存在的差異,它是由隨機變異引起的。
2.2.2 計算平方和及自由度
下列各式中,n 為區(qū)組數(shù),k 為重復數(shù)。
誤差平方和SSe=SST-SSt-SSr,
總自由度dfT=nk-1=3×3-1=8,處理自由度dft=k-1=3-1=2,
區(qū)組自由度dfr=n-1=3-1=2,誤差自由度dfe=dfTdft-dfr=8-2-2=4。
進而算得各變異因素的F 值:
2.2.3 F 檢驗
將上述計算結果列于表1,按n1=dft=2,n2=dfe=4,查得F0.05(2,4)=6.95 及F0.01(2,4)=18,與Ft進行比較,檢驗不同時期處理之間差異的顯著性;按n1=dfr=2,n2=dfe=4,查得F0.05(2,4)=6.95 及F0.01(2,4)=18,與Fr進行比較,檢驗區(qū)組效應的顯著性。
表1 玉米倒伏試驗方差分析表
當F≥F0.01時,處理間差異極顯著;當F0.05≤F<F0.01時,處理間差異顯著;當F<F0.05時,處理間差異不顯著。
多重比較為在隨機區(qū)組方差分析基礎上,采用SSR 法及字母標記法表示多重比較結果。按df=4,由Duncan's 新復極差檢驗SSR 值表查得SSR0.05及SSR0.01 值,Sx由下式算得。
將各處理的區(qū)組平均值按照從大到小的順序排列,兩兩差值與LSR0.05及LSR0.01值進行比較,確定處理間的差異顯著性,并以字母標注顯著性及差異,大寫字母表示極顯著差異水平(置信度99%),小寫字母表示顯著差異水平(置信度95%),同一置信水平中不同字母表示存在差異。
從表2 可以看出,拔節(jié)期、抽雄期和乳熟期倒伏分別導致玉米變矮12%、15%和11%。各生育期倒伏與對照試驗比較,F(xiàn) 值均大于F0.01值(21.20),故拔節(jié)期、抽雄期及乳熟期倒伏玉米株高均極顯著低于對照試驗玉米株高,即上述三個時期倒伏均會對玉米株高造成極顯著影響。
表2 玉米不同生育期倒伏對株高影響差異及顯著性檢驗F 值
由表3 可以看出,不同時期倒伏處理 (即處理間)差異顯著,區(qū)組差異不顯著(說明本試驗所選地塊光、溫、水、肥等因子分布比較均勻)。
表3 玉米不同時期倒伏對株高影響方差分析表
根據(jù)多重比較結果(表4)可以看出,乳熟期和拔節(jié)期倒伏的玉米株高無顯著差異,乳熟期倒伏玉米較抽雄期倒伏玉米高約10 cm,差異極顯著,拔節(jié)期倒伏玉米較抽雄期倒伏玉米高約6 cm,差異顯著。乳熟期株高最接近正常生長最大株高,故倒伏后受影響最?。话喂?jié)期倒伏后可以一定程度上恢復直立生長,使倒伏對株高的影響程度減??;抽雄期距離正常生長最大株高尚有一定差距,且倒伏后植株恢復能力變弱,因此倒伏對株高影響最大。
表4 玉米不同時期倒伏對株高影響的差異顯著性檢驗
由表5 可以看出,倒伏影響了玉米植株的光合作用和養(yǎng)分及水分運輸?shù)壬砘顒樱煌瑫r期倒伏均導致果穗長縮短了近1/3,有極顯著改變,可見倒伏對玉米果穗長影響較大。
表5 玉米不同生育期倒伏對果穗長影響差異及顯著性檢驗F 值
從表6 可以看出,不同時期倒伏對玉米穂長的影響無顯著差異。
表6 玉米不同時期倒伏對果穗長影響方差分析表
由表7 可以看出,與對照試驗相比,不同時期倒伏均導致果穗變細14%-15%,且達極顯著水平,可見倒伏對玉米果穗粗有較大影響。但不同時期倒伏玉米果穗粗均為5 cm,即不同時期倒伏對果穗粗的影響無顯著差異。
表7 玉米不同生育期倒伏對果穗粗影響差異及顯著性檢驗F 值
本文基于試驗資料,應用數(shù)理統(tǒng)計方法分析倒伏對玉米生長發(fā)育受倒伏的影響,結果表明:(1)拔節(jié)期、抽雄期和乳熟期倒伏均導致玉米株高變小達極顯著水平,其中影響程度依次為抽雄期>拔節(jié)期>乳熟期;(2) 不同時期倒伏均導致玉米果穗變短、變細,但各生育期之間無明顯區(qū)別。
可見,不同生育期倒伏均會對玉米的生長發(fā)育造成一定程度影響。因此,從氣象角度為決策者和農戶提供可靠建議,可有效減少倒伏對玉米生產(chǎn)的影響。