王志偉

(河南省農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校濮陽(yáng)縣分校河南濮陽(yáng)457100)

玉米在中國(guó)種植面積大、范圍廣，不僅是重要的糧食作物，也是重要的工業(yè)原料和飼料，對(duì)保障國(guó)家糧食安全和滿足市場(chǎng)需求有重要的作用［1］。河南是我國(guó)主要的夏玉米種植區(qū)域，種植制度主要為冬小麥/夏玉米的一年兩熟制［2］。然而，隨著近年來(lái)氣候變暖趨勢(shì)和降水格局的變化，光溫資源緊缺，降水分布不均勻、耕種時(shí)間短，成為限制該地區(qū)玉米生產(chǎn)的主要因素［3］，傳統(tǒng)的夏玉米—冬小麥種植模式受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

播期是影響作物生產(chǎn)最主要的栽培因素之一。適宜的播期是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的必要條件，有助于玉米對(duì)光、溫、水、和土壤等生態(tài)因子綜合利用和配置，從而促進(jìn)玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量［4］。豆攀等［5］對(duì)川中丘區(qū)玉米的研究發(fā)現(xiàn)，早播有利于增加花后干物質(zhì)積累，隨著播種時(shí)間推遲，玉米生育期縮短，干物質(zhì)積累量減少。徐田軍等［6］研究認(rèn)為，黃淮海區(qū)夏播玉米選擇種植中熟或中早熟品種，搶時(shí)早播有利于獲得更高產(chǎn)量。付華等［7］研究表明，隨播期推遲玉米生育期縮短，播期每推遲1 d，生育期縮0.35 d，產(chǎn)量減少0.7%～1.7%，生育期縮短主要表現(xiàn)在出苗至抽雄階段。然而，前人研究多集中在播期對(duì)產(chǎn)量及生育期的影響，關(guān)于產(chǎn)量對(duì)物質(zhì)生產(chǎn)和資源利用相關(guān)性研究較少。，本試驗(yàn)研究夏玉米在氣候變化背景下生育期及產(chǎn)量變化，探究氣候因子與播期變化的內(nèi)在聯(lián)系與機(jī)制，緩解乃至消除氣候變化對(duì)該區(qū)夏玉米生產(chǎn)的消極影響，對(duì)保障河南地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣地概況

試驗(yàn)于2019年在濮陽(yáng)市濮陽(yáng)縣郎中鄉(xiāng)徐寨村（35°50′N，115°11′E）進(jìn)行，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均日照時(shí)間2 400 h，無(wú)霜期220 d。年均降水量582 mm，主要集中在7～9月份。土壤類型為潮土，質(zhì)地中壤土，有機(jī)質(zhì)含量17.54 g/kg，堿解氮含量87.8 mg/kg，速效磷含量43.86 mg/kg，速效鉀82.57 mg/kg。

1.1.2 試材

試驗(yàn)材料選用京農(nóng)科728和鄭單958，分別由北京農(nóng)科院種業(yè)科技有限公司和河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育；氣象數(shù)據(jù)由中國(guó)氣象網(wǎng)提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年進(jìn)行，共設(shè)4個(gè)播期處理，分別為6月1日（T1）、6月8日（T2）、6月15日（T3）和6月23日（T4），播種前施入N 120 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2作基肥，拔節(jié)期追施N 60 kg/hm2，每小區(qū)長(zhǎng)8 m，面積約38.4 m2，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列，種植密度為8.5萬(wàn)株/hm2。夏玉米生長(zhǎng)期間日平均氣溫和降水量見(jiàn)圖1。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

1.2.2.1 生育時(shí)期的調(diào)查

分別記錄玉米在出苗、6展葉、12展葉、抽雄、吐絲和籽粒生理成熟時(shí)的具體日期。

圖1 夏玉米生長(zhǎng)期間日平均氣溫和降水量

1.2.2.2 葉面積和干物質(zhì)積累量

分別在拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期和乳熟期取樣，每個(gè)小區(qū)取玉米植株3株，測(cè)定葉面積、干物質(zhì)重量。葉面積的測(cè)定用長(zhǎng)寬系數(shù)法。

葉面積（cm2）＝長(zhǎng)（cm）×寬（cm）×0.7

葉面積指數(shù)＝單位土地面積葉片總面積/土地面積

分別在拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、乳熟期和完熟期取樣，將植株按莖、葉、穗分開，于105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，進(jìn)行稱重，并計(jì)算花后單株干物質(zhì)積累量和花后單株干物質(zhì)貢獻(xiàn)率。

花后單株干物質(zhì)積累量＝成熟期單株干物質(zhì)積累量－開花期單株干物質(zhì)積累量

花后單株干物質(zhì)貢獻(xiàn)率＝花后單株干物質(zhì)積累量/成熟期單株干物質(zhì)積累量

1.2.2.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

各處理在籽粒生理成熟5 d后進(jìn)行收獲，每個(gè)小區(qū)取試驗(yàn)小區(qū)中間兩行實(shí)收測(cè)產(chǎn)，以14%計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。各處理選取10穗玉米進(jìn)行考種，分別測(cè)定穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重。

1.2.2.4光溫水利用率

光能生產(chǎn)效率＝籽粒產(chǎn)量/單位面積的太陽(yáng)輻射

降水生產(chǎn)效率＝產(chǎn)量/降水量

溫度生產(chǎn)效率＝單位面積籽粒產(chǎn)量/生育期間積溫

光能利用效率（RUE）＝W×H/∑Q×100%

式中，H為每克干物質(zhì)燃燒時(shí)釋放出的熱量，玉米干重?zé)嶂禐?.807×104J/g；W是干物質(zhì)的積累量；∑Q是生育期間的總光照輻射量。

太陽(yáng)總輻射Q＝Q0（a＋bS/S0）

式中，Q0為天文輻射，S為太陽(yáng)實(shí)測(cè)日照時(shí)數(shù)，S0為太陽(yáng)可照時(shí)數(shù)，S/S0為日照百分率，a、b為待定系數(shù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

測(cè)定數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0版軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期玉米的生育時(shí)期

由表1可以看出，玉米生育期均隨播期推遲呈縮短的變化趨勢(shì)，具體到玉米生育期各個(gè)階段則有不同變化。播種到出苗期均為5～6 d；出苗到拔節(jié)期為45～65 d，JNK728為45～52 d，ZD958為50～65 d，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，縮短明顯；吐絲至成熟經(jīng)歷42～45 d，生育進(jìn)程相差較小，JNK728生育期為93～102 d，ZD958為101～113 d，播期推遲，縮短生育期主要是縮短了出苗到吐絲期間的生育進(jìn)程。

2.2 播期對(duì)玉米單株干物質(zhì)積累特性的影響

由表2可知，不同播期在各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量存在差異，在拔節(jié)期，JNK728和ZD958干物質(zhì)T2處理顯著高于T4處理，其他處理間差異不顯著；JNK728在抽雄期、灌漿期、乳熟期和完熟期，隨播期的推遲，干物質(zhì)積累量呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，均是T2處理最高；ZD958隨播期的推遲，干物質(zhì)積累量呈逐漸降低的變化趨勢(shì)，均是T1處理最高?；ê蟾晌镔|(zhì)積累量JNK728表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T4，T2處理顯著高于其它處理，分別比T1、T3和T4高出6.72%、9.24%和14.41%，ZD958表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4，T1處理最高，顯著高于各處理，分 別 比T2、T3和T4高 出4.53%、8.36%和14.81%；JNK728花后干物質(zhì)貢獻(xiàn)率T2處理顯著高于T4處理，高出3.32%，ZD958%；T1處理顯著高于T4處理，高出4.06%。

表1 不同播期玉米的生育時(shí)期

2.3 播期對(duì)玉米葉面積的影響

由圖2可知，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，葉面積指數(shù)呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，在拔節(jié)到抽雄期迅速升高，抽雄期達(dá)到最大值，抽雄期以后逐漸下降。JNK728在拔節(jié)期T2處理最大，顯著高于其它處理，在抽雄期，T1處理最大，灌漿和乳熟期均是T2處理最大，和其它處理差異顯著，成熟期各處理間沒(méi)有顯著差異。ZD958拔節(jié)期T1處理最大，其它處理間沒(méi)有顯著差異；抽雄期、灌漿期和乳熟期表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4，處理間差異均顯著；成熟期各處理間沒(méi)有顯著差異。

2.4 不同播期對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可知，播期對(duì)玉米有效穗數(shù)和穗行數(shù)沒(méi)有顯著影響。JNK728行粒數(shù)T2處理顯著高于T3和T4處理，分別高出7.35%和12.10%，千粒重T1處理最高，分別比T3和T4處理顯著高出3.35%和5.56%，產(chǎn)量高出11.93%和23.52%。ZD958行粒數(shù)T1處理最高，和T2處理差異不顯著，顯著高于T3和T4處理，分別高出8.26%和14.12%，千粒重T2處理分別比T3和T4處理顯著高出5.64%和7.76%，產(chǎn)量表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4，處理間差異均顯著，T1分 別 比T2、T3、T4高 出4.51%、13.51%和30.57%。在同一播期時(shí)，ZD958產(chǎn)量高于JNK728。

表2 播期對(duì)玉米單株干物質(zhì)積累特性的影響

圖2 播期對(duì)玉米葉面積的影響

2.5 不同播期對(duì)玉米資源利用率的影響

由表4可知，不同播期資源利用率存在顯著差異，JNK728光能生產(chǎn)效率表現(xiàn)為T2＞T3＞T4＞T1，T3和T2、T4差異不顯著，其它處理間差異均顯著；光能利用率T2處理最高，降雨生產(chǎn)率表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4，處理間差異均顯著，積溫生產(chǎn)效率表現(xiàn)為T2＞T3＞T4＞T1，T2最高，分別比T1、T3和T4高出13.74%、6.29%和12.53%。ZD958光能生產(chǎn)效率T1、T2和T3處理顯著高于T4，光能利用率和光能生產(chǎn)效率變現(xiàn)相似，降雨生產(chǎn)率T2處理最高，積溫生產(chǎn)率T2處理最高，分別比T3和T4顯著高出3.84%和12.46%。

2.6 玉米產(chǎn)量和光溫水資源及花后干物質(zhì)積累量相關(guān)性分析

由圖3可知，在夏玉米生長(zhǎng)期間，積溫和花后干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量具有極顯著相關(guān)關(guān)系，降雨量和太陽(yáng)總輻射與產(chǎn)量有正相關(guān)關(guān)系，但不顯著。說(shuō)明生長(zhǎng)期間較高的積溫和花后干物質(zhì)積累量有利于產(chǎn)量的形成。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

氣溫和光照是影響生育時(shí)期長(zhǎng)短的主要生態(tài)因子，玉米生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)氣溫的反應(yīng)十分敏感，較高溫度條件下生長(zhǎng)發(fā)育快，全生育期縮短［8］。播期對(duì)全生育期有一定影響，薛慶禹等［9］研究結(jié)果表明，播期每推遲1 d，生育期縮0.2～0.6 d，陳輝云等［10］研究表明，春玉米全生育期隨著播期推遲而縮短，生育期縮短時(shí)間主要體現(xiàn)在出苗至抽雄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段。本研究結(jié)果表明，玉米生育期均隨播期推遲呈縮短的變化趨勢(shì)，主要是縮短了出苗到吐絲期間的生育進(jìn)程，和前人研究結(jié)果一致?？赡苤饕怯捎诓テ谕七t后氣溫升高的原因。

表3 不同播期對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表4 不同播期對(duì)玉米資源利用率的影響

玉米產(chǎn)量主要取決于光合作用的物質(zhì)生產(chǎn)力，增加花后光合產(chǎn)物積累并使之更多地分配到籽粒當(dāng)中是獲得高產(chǎn)的有效途徑［11］。戴明宏等［12］認(rèn)為，生育后期的光合干物質(zhì)量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率在78%～84%，籽粒產(chǎn)量在很大程度上決定于后期的光合生產(chǎn)能力。本研究中，JNK 728花后干物質(zhì)積累量呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，T2處理最高，ZD958呈逐漸降低的變化趨勢(shì)，T1處理最高。因此，在河南地區(qū)JNK728在T2播期（6月8日），ZD958在T1播期（6月1日）能得到較高的干物質(zhì)積累。本研究中，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，葉面積指數(shù)在抽雄期達(dá)到最大值，以后逐漸下降。JNK728在灌漿和乳熟期均是T2處理最大，ZD958抽雄期、灌漿期和乳熟期T1處理最大，說(shuō)明JNK728在T2播期，ZD958在T1播期有利于形成合理的葉面積大小，提高群體產(chǎn)量。

產(chǎn)量的提高主要是通過(guò)群體對(duì)光、溫、水等資源利用效率的提升來(lái)實(shí)現(xiàn)的［13］。馮香詔等［14］研究表明，提前早播處理的光能生產(chǎn)效率、溫度生產(chǎn)效率、水分利用率均高于晚播。本研究結(jié)果表明，JNK728光能生產(chǎn)效率、光能利用率、積溫生產(chǎn)率及產(chǎn)量均在T2處理最高，ZD958在T1處理時(shí)光溫水資源利用率和產(chǎn)量最高，因此，JNK728在T2播期，ZD958在T1播期可提高光、熱、水利用效率，是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的有效途徑。

圖3 產(chǎn)量和光溫水資源及花后干物質(zhì)積累量相關(guān)性分析

3.2 結(jié)論

京農(nóng)科728在6月8日，鄭單958在6月1日播種，葉面積、干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量最大，且產(chǎn)量和生育期間積溫、花后干物質(zhì)積累量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。因此，在河南地區(qū)，早熟玉米播期可在6月8日左右、中晚熟玉米在6月1日左右播種，資源利用效率較高，物質(zhì)生產(chǎn)能力強(qiáng)，能夠充分發(fā)揮產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。