播期對春玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響

播期對春玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響

玉米是世界上三大谷物之一。我國玉米種植面積居世界前列,產(chǎn)量約占世界玉米總產(chǎn)量的1/5。東北地區(qū)玉米生產(chǎn)在我國占有重要地位,該區(qū)玉米產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量的31%,吉林省玉米產(chǎn)量占東北地區(qū)玉米總產(chǎn)量的40%左右。因此,研究栽培管理對吉林省玉米生產(chǎn)的影響,對提高全國的玉米產(chǎn)量有著重要的意義。適宜的播期是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的必要條件之一。在全球氣候變化的背景下,充分利用局地生態(tài)環(huán)境條件趨利避害,將作物的生育期置于有利的氣候條件中,播期的選擇是關(guān)鍵因素。關(guān)于播期對春玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響在華北和西北地區(qū)已有研究[3~7],但當(dāng)前研究播期處理跨度較小,關(guān)于吉林地區(qū)播種期對春玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成影響的系統(tǒng)研究較少。本研究通過分期播種試驗(yàn),探索播期對吉林春玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響,為實(shí)現(xiàn)該地區(qū)春玉米適期播種和高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1氣象、水文試驗(yàn)地位于吉林省梨樹縣(北緯43°19′5.1″,東經(jīng)124°14′55.1″,海拔180m)。多年平均日照時數(shù)為2715h,降雨632mm,≥10℃積溫3317℃·d。試驗(yàn)地地下水埋深9.7m,土壤類型為黑鈣土,速效氮15.6mg/kg,速效鉀198.1mg/kg。1.2施肥及除草方法試驗(yàn)品種為先玉335,設(shè)置5個播期,每個處理3次重復(fù)。播期設(shè)置為2010年4月21日、5月2日、5月13日、5月23日、6月2日,2011年4月20日、4月30日、5月10日、5月20日、6月1日,分別用SE、E、M、L、SL表示;密度設(shè)置為6.75萬株/hm2,行距為60cm;播種前施基肥,施用純氮、五氧化二磷、氧化鉀分別為252、54和54kg/hm2;于拔節(jié)期追肥,追肥量為純氮207kg/hm2。其他管理同一般大田。1.3植株生長指標(biāo)測定氣象數(shù)據(jù)由中國氣象局提供,以臨近氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)地氣象數(shù)據(jù)。觀測出苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、吐絲期、乳熟期、蠟熟期以及完熟期相關(guān)數(shù)據(jù)。測定SE、M和SL處理下春玉米性狀,每重復(fù)從SE處理的三葉期開始,每10d測定1次,苗期取樣10株,苗期以后每處理取2株。株高為從地上部分開始測量到植株最高處的長度;葉面積=長×寬×系數(shù);葉面積指數(shù)=單株葉面積×單位面積內(nèi)株數(shù)/單位面積;植株烘干時先在105℃烘30min殺青,然后在80℃烘干到恒重,稱量地上干物重。成熟后每小區(qū)取中間兩行測產(chǎn),記錄總株數(shù)、有效穗數(shù);另取10穗測定穗粒數(shù)及百粒重(2011年由于試驗(yàn)后期春玉米出現(xiàn)倒伏,產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素缺測)。采用Excel2007進(jìn)行作圖,SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。2結(jié)果與分析2.1單月降水和降水分布2010和2011年4~9月降水量、≥10℃積溫以及累積日照時數(shù)分別為673.5mm和346.9mm、3298.5℃·d和3333.3℃·d、1055h和1181h,相比歷史同期降水量552.5mm、積溫3291.8℃·d、累積日照時數(shù)1457h,2010年屬于多雨年份,但分布不均,7~8月降水占生育期降水的89.9%;2011年降水偏少,但分布相對均勻,積溫則變化不大(圖1)。2.2短0.71.2d播期對生育期的影響在兩年的試驗(yàn)中趨勢表現(xiàn)一致。隨播期推遲生育期呈縮短趨勢,2010年播期每推遲1d全生育期縮短0.5~1d;2011年縮短0.7~1.2d(表1)。同一年份相比較,不同播期春玉米抽雄-成熟期所需天數(shù)受播期影響不大,播種-抽雄期變化更為明顯,生育期隨播期推遲而縮短。春玉米全生育期日數(shù)與生育期平均溫度的關(guān)系如圖2所示,平均溫度每增加1℃,全生育期縮短約16~20d。2011年與2010年相比,由于平均溫度偏低,因此前4個播期的全生育期比2010年更長。最晚播期春玉米生育期較短的原因是2011年9月下旬春玉米遭遇霜凍而提前死亡。2.3最大葉面積指數(shù)葉面積指數(shù)(LAI)表現(xiàn)為自拔節(jié)期開始迅速增加,大喇叭口期以后增勢變緩,至開花期葉面積指數(shù)達(dá)到最大值,此后葉面積指數(shù)逐漸下降,蠟熟期以后春玉米葉面積指數(shù)迅速降低(圖3)。隨播期推遲,達(dá)到最大葉面積指數(shù)所需時間縮短,相對于SE和SL處理,M處理下葉面積指數(shù)維持在較大時期的天數(shù)延長,有利于春玉米光合作用以及干物質(zhì)積累。2010年最大葉面積指數(shù)隨播期推遲呈現(xiàn)出減小的趨勢,SE、M、SL處理的最大葉面積指數(shù)分別為4.66、4.65和4.51;2011年隨播期推遲呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,SE、M、SL處理的最大葉面積指數(shù)分別為5.36、5.61和5.48;但兩年試驗(yàn)結(jié)果差異不顯著。2.4地上干物重的比較兩年試驗(yàn)中,各處理春玉米地上干物質(zhì)積累隨時間的推移均呈“S”型曲線增長。拔節(jié)之前地上干物質(zhì)積累速率比較緩慢,處理之間差異不明顯;拔節(jié)之后地上干物質(zhì)積累速率迅速升高,蠟熟期之后地上干物質(zhì)積累速率均趨于緩慢。地上干物重隨播期的推遲呈降低趨勢。兩年試驗(yàn)中,M與SE處理相比,地上干物重在2010和2011年分別減少10.6%、5.2%;SL與M、SE處理相比,2010和2011年分別減少20.0%、27.5%和23.2%、27.2%,較晚播種不利于春玉米干物質(zhì)積累(圖4)。2.5播種期對春季玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量組成的影響2.5.1玉米產(chǎn)量變化播期對春玉米產(chǎn)量的影響明顯,總體上隨播期推遲春玉米產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢。由表2可知,不同播期間玉米的產(chǎn)量不同,M處理下獲得最大產(chǎn)量,并且與其他處理間產(chǎn)量的差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01),相對于SE、E、L、SL處理增產(chǎn)達(dá)到7.2%、8.4%、9.7%和14.4%。2.5.2灌漿期間溫度對百粒重的影響播期對春玉米百粒重的影響比較明顯,由圖5可知,SE、E和M處理間百粒重的差異不顯著;L和SL處理下春玉米百粒重明顯下降,相對于前三個播期減少達(dá)12.57%和23.76%,并且SL與L處理相比百粒重的下降趨勢也較明顯,達(dá)到12.79%,表明越晚播種春玉米百粒重越低。百粒重取決于玉米灌漿期間積溫的多少。SE、E和M處理下灌漿期間的積溫分別為1352.6℃·d、1325.8℃·d和1293.5℃·d;L和SL處理下分別為1232.5℃·d、1156.7℃·d。當(dāng)積溫處于1293.5℃·d~1352.6℃·d范圍之內(nèi)時,百粒重大小幾乎無差異;當(dāng)積溫≤1232.5℃·d時,百粒重會出現(xiàn)明顯降低。播期對春玉米穗粒數(shù)的影響也比較明顯,播期間差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01)。不同播期穗粒數(shù)由大到小依次為SL、M、L、SE、E處理。穗粒數(shù)取決于雌穗分化的總小花數(shù)、受精的小花數(shù)以及受精后的小花發(fā)育為有效粒數(shù)的數(shù)目,而這一系列過程都可能受到不利環(huán)境因子的影響。春玉米開花-子粒形成期內(nèi)降水量與穗粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明開花-子粒形成期間光照充足、降水少有利于春玉米開花期后小花數(shù)的受精以及受精后的發(fā)育;該期間降水多則春玉米未受精小花數(shù)增加以及受精小花發(fā)育受阻導(dǎo)致子粒敗育。3結(jié)論和討論3.1生育期銜接期玉米播種-拔節(jié)、大朗咯口、開口-蠟熟的生育天數(shù)分析在一定的生態(tài)環(huán)境中,播期是影響玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的栽培因素之一,播期改變會影響玉米不同生育階段光、溫、水條件,對玉米的生長發(fā)育起著顯著的影響。不同研究證明,隨播期推遲玉米生育期縮短。劉明等研究發(fā)現(xiàn),隨著播期推遲,玉米播種-拔節(jié)、拔節(jié)-大喇叭口、開花-蠟熟的生育日數(shù)呈縮短趨勢。羅新民和夏再祥的研究顯示,播期推遲對出苗、抽雄及成熟期影響最大。薛慶禹等研究得出,夏玉米播期平均每推遲1d全生育期縮短0.2~0.6d;從早熟到晚熟品種間生育期縮短表現(xiàn)出加劇的趨勢。馬樹慶等研究證明,正常水分條件下,出苗-成熟期間平均氣溫升高1℃,生長發(fā)育速度提高約14%。國外學(xué)者得出播期推遲生育期縮短的原因是出苗-吐絲的歷期縮短明顯。本研究結(jié)果表明,隨播期推遲生育期縮短,播期每推遲1d,全生育期平均縮短0.8d;播期推遲后春玉米生育前期溫度增高,生長發(fā)育速率加快,播種-抽雄所需日期明顯縮短而抽雄-完熟所需日期變化不大。3.2播期對最大葉面積指數(shù)的影響播期對葉面積指數(shù)及地上干物重的影響研究結(jié)果不一致。劉明等研究表明,隨播期推遲葉面積指數(shù)呈增加趨勢。薛慶禹等研究得出,播種期推遲,夏玉米最大葉面積指數(shù)呈降低趨勢。劉培利等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),生長前期播期對玉米葉面積指數(shù)影響不顯著,至大喇叭口期、吐絲期以后隨播期推遲玉米葉面積指數(shù)呈下降趨勢。本研究發(fā)現(xiàn),播期對葉面積的影響主要是適宜播期可在長時間內(nèi)保持較大葉面積而不出現(xiàn)快速衰亡,有利于春玉米光合作用以及干物質(zhì)積累,對最大葉面積指數(shù)影響不明顯。葉面積指數(shù)的大小與拔節(jié)-吐絲期平均氣溫有關(guān),2010年SE、M與SL處理的平均氣溫分別為23.61℃、23.8℃和23.53℃,2011年則分別為23.63℃、23.92℃和24.35℃,平均氣溫相差在0.09℃~0.43℃范圍,幾乎無差異,因此播期對最大葉面積指數(shù)影響不顯著。不同播期改變了生育期內(nèi)光照、熱量及降水等氣候資源配置,影響作物的生長發(fā)育和干物質(zhì)積累。前人研究認(rèn)為,播期與干物質(zhì)積累呈極顯著負(fù)相關(guān),與本研究結(jié)果一致。兩年試驗(yàn)中,M與SE處理相比,地上干物重在2010和2011年分別減少10.6%和5.2%;SL與M、SE處理相比,2010和2011年減少分別達(dá)20.0%、27.5%和23.2%、27.2%。播期推遲后,隨生育期的縮短,生長季內(nèi)積溫減少,春玉米生物量降低,且越晚播種后期葉片貪青不利于子粒成熟和容易遭受低溫冷害等災(zāi)害,造成干物質(zhì)積累不足。3.3不同播期對玉米產(chǎn)量的影響大量研究表明,隨著播期推遲玉米產(chǎn)量降低。劉明等研究認(rèn)為,播期對產(chǎn)量影響顯著主要是由于穗粒數(shù)受播期影響較大;張寧等研究表明,播期對百粒重影響較大;李向嶺等、羅新民等研究得出,穗粒數(shù)、百粒重均隨播期變化顯著。本研究認(rèn)為,在試驗(yàn)播期范圍內(nèi),產(chǎn)量隨播期推遲呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,播期通過穗粒數(shù)和百粒重來影響產(chǎn)量。穗粒數(shù)與開花-子粒形成期內(nèi)降水量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,期間光照充足、降水少則有利于開花期后小