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        播期對(duì)玉米生長(zhǎng)及物質(zhì)生產(chǎn)的影響

        2021-06-07 08:33:36王志偉
        熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)量

        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)。

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