黑龍江省第3積溫帶地溫變化及玉米播期的確定

祖洪月，周 璇，李 昕，邸 宏，張 林，鄭 紅，王振華*(.東北農(nóng)業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 50030； .黑龍江省氣候中心，黑龍江 哈爾濱 50030)

黑龍江省第3積溫帶地溫變化及玉米播期的確定

祖洪月1，周 璇1，李 昕1，邸 宏1，張 林1，鄭 紅2，王振華1*
(1.東北農(nóng)業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150030； 2.黑龍江省氣候中心，黑龍江 哈爾濱 150030)

黑龍江省第3積溫帶是該省早熟玉米的重要產(chǎn)區(qū)，為確保玉米播種質(zhì)量需要了解該區(qū)4—5月地溫的變化進而確定適宜的播種期。本研究選取拜泉縣、富錦市、訥河市和綏棱縣4個具有代表性的市(縣)，以2004—2013年4—5月5～10 cm土層日平均地溫為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析近10 a該積溫帶播種至出苗期間(4—5月)地溫的變化規(guī)律，同時結(jié)合玉米種子萌發(fā)溫度，確定該積溫帶的播種日期。結(jié)果表明，日平均地溫均隨著時間推進而增長，4月1—8日地溫增長比較穩(wěn)定，4月9—20日地溫波動幅度最大，4月25日至5月1日整體呈現(xiàn)上升趨勢；4地平均地溫穩(wěn)定通過6 ℃、7 ℃、8 ℃、9 ℃、10 ℃的日期分別為4月17日、4月17日、4月18日、4月18日、4月26日，但年際間差異較大；第3積溫帶的最早播種期建議為4月20日，適宜播期為4月27日至5月10日。

黑龍江?。?第3積溫帶； 玉米； 地溫； 播種期

玉米是黑龍江省第一大作物，2014年黑龍江省玉米播種面積達到544.02萬hm2[1]，其中第3積溫帶玉米面積約200 hm2。在早熟春玉米區(qū)，播種至出苗期間的地溫變化和播種時期直接影響種子萌發(fā)和田間出苗率，進而影響作物的生育進程和產(chǎn)量[2]。研究表明，平均氣溫每升高1 ℃，出苗率可以提高17%[3]。Bollero等[4]研究發(fā)現(xiàn)，早春較高的土壤溫度能線性地增加玉米產(chǎn)量。馮偉等[5]設(shè)置不同播期試驗表明，適宜早播玉米空稈率下降，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量增加，增產(chǎn)明顯。孫亞玲[6]研究表明，隨播期的推遲，玉米生育進程加快，穗分化和籽粒灌漿時間縮短，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量降低，經(jīng)濟系數(shù)、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運對籽粒的貢獻率均呈下降趨勢，從而導致減產(chǎn)。Cirilo等[7]利用雜交種DK636進行播期試驗發(fā)現(xiàn)，延遲播期會減少千粒質(zhì)量；與早播相比，延遲播期降低灌漿效率，縮短灌漿有效時間，以致灌漿期間光能利用率低，植物生長速度較慢。Namakka等[8]利用2個極早熟玉米品種(95TZEE-W和95TZEE-Y)設(shè)置6月末、7月中旬和7月末3個播種日期進行試驗，結(jié)果表明，隨著播期的延遲，玉米穗長、穗粗減小，產(chǎn)量明顯降低。

前人研究表明，在適宜條件下，溫度<5 ℃時玉米種子不能發(fā)芽，6～7 ℃時開始發(fā)芽，但發(fā)芽極慢，易霉爛[9]。Lovato等[10]發(fā)現(xiàn)，5 ℃是病原菌活躍的溫度，種子易受到侵染。一般將5～10 cm土層的地溫穩(wěn)定在8～10 ℃作為春玉米合適播期開始的標準。過早播種易粉籽缺苗，在黑龍江第3積溫帶還容易感染玉米絲黑穗病，且苗期植株生長緩慢；過晚播種，營養(yǎng)生長階段植株生長較快，生殖生長較慢，甚至不能正常成熟[11-12]。目前，關(guān)于玉米播種期的研究多集中于播期與玉米種子發(fā)芽、種子發(fā)育及玉米產(chǎn)量之間的關(guān)系[3,13-14]，但關(guān)于黑龍江第3積溫帶4—5月播種期間地溫變化與玉米播種期關(guān)系的研究尚未見報道。為此，本研究依據(jù)該區(qū)域具有代表性的4個市(縣)2004—2013年4—5月5～10 cm土層日平均地溫的觀測數(shù)據(jù)，分析近10 a該積溫帶播種至出苗期間地溫的變化規(guī)律，同時結(jié)合玉米萌發(fā)溫度，確定該積溫帶的適宜播種日期，旨在為黑龍江省第3積溫帶玉米生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 資料的搜集與整理

本研究采用的地溫數(shù)據(jù)資料來源于黑龍江省氣候中心，包括黑龍江省第3積溫帶有代表性的4個市(縣)地面氣象觀測點所記錄的2004—2013年4—5月5～10 cm日平均地溫。4個市(縣)分別為拜泉縣(47.62°N、126.07°E)、富錦市(47.25°N、132.03°E)、訥河市(48.48°N、124.85°E)、綏棱縣(47.22°N、127.12°E)。將地溫數(shù)據(jù)資料按日期、地點和年份分別進行整理，以4地平均地溫代表黑龍江省第3積溫帶地溫，用于地溫變化趨勢分析和年際間變化分析。

1.2 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010軟件，以4個市(縣)10 a 4—5月的日期為自變量，以日平均地溫為因變量，分別做出4地地溫以及4地平均地溫的日期-溫度曲線圖；分別以6 ℃、7 ℃、8 ℃、9 ℃、10 ℃為界限溫度，利用5日滑動平均法[15]，在任意連續(xù)5 d的日平均溫度平均值大于或等于某界限溫度的最長一段時期內(nèi)，在第1個5 d中挑選最先一個日平均溫度大于或等于某界限溫度的日期，即為4地地溫以及4地平均地溫穩(wěn)定通過6 ℃、7 ℃、8 ℃、9 ℃、10 ℃的日期，進而分析該積溫帶穩(wěn)定通過6～10 ℃日期年際間的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑龍江省第3積溫帶4—5月日平均地溫的變化趨勢

從圖1可見，黑龍江省第3積溫帶日平均地溫隨著時間推進波動增長，4月1—8日地溫增長比較穩(wěn)定，曲線波動幅度相對較小，此階段日平均地溫為4.76 ℃，訥河市地溫曲線明顯高于平均地溫曲線，富錦市地溫曲線明顯低于平均地溫曲線；4月9—20日曲線波動幅度最大，此階段日平均地溫為6.98 ℃，4月15日有1個降溫點，然后地溫明顯回升，19日達到峰值，該時間段地溫變化異常；4月25日至5月1日整體呈現(xiàn)上升趨勢，其間日平均地溫為12.04 ℃，訥河市明顯高于其他3個市(縣)；5月1日以后，訥河市與其他3市(縣)地溫差距仍很明顯，而拜泉縣地溫則轉(zhuǎn)而略低于其他3個市(縣)，各市(縣)地溫隨時間推進逐漸升高，5月日平均地溫高達17.87 ℃?？傮w來看，訥河市地溫曲線略高于其他市(縣)曲線，富錦市與綏棱縣平均曲線比較接近，拜泉縣地溫由5月1日開始，低于4地平均地溫曲線。

從表1可見，第3積溫帶4地平均地溫穩(wěn)定通過6 ℃、7 ℃、8 ℃、9 ℃、10 ℃的日期分別為4月17日、4月17日、4月18日、4月18日、4月26日。4地地溫穩(wěn)定通過6 ℃的日期為4月4—17日，差異較大；穩(wěn)定通過7 ℃的日期為4月16—17日；穩(wěn)定通過8 ℃的日期為4月17—18日；穩(wěn)定通過9 ℃日期為4月18—26日，其中富錦市和訥河市為4月18日，綏棱縣和拜泉縣在4月26日地溫才穩(wěn)定通過9 ℃；除訥河市4月18日地溫就已穩(wěn)定通過10 ℃以外，其他3市(縣)穩(wěn)定通過10 ℃的日期為4月26—27日。進一步分析可見，綏棱縣和拜泉縣穩(wěn)定通過一定溫度的日期比較接近，且穩(wěn)定通過9 ℃的日期比富錦市和訥河市偏晚；訥河市穩(wěn)定通過一定溫度的日期則比其他3市(縣)偏早，穩(wěn)定通過6 ℃的日期比綏棱縣早13 d，穩(wěn)定通過10 ℃的日期比拜泉縣早9 d。

圖1 黑龍江省第3積溫帶2004—2013年4—5月地溫變化

表1 黑龍江省第3積溫帶2004—2013年日平均地溫穩(wěn)定通過6～10 ℃的日期 月-日

2.2 第3積溫帶地溫穩(wěn)定通過6～10 ℃日期年際間的變化

年際間穩(wěn)定通過一定溫度的日期見表2，從中可見，地溫穩(wěn)定通過6 ℃的時間為4月1—20日，其中2008、2011、2012年較早，為4月1日、3日、7日，多數(shù)年份在4月18日左右；穩(wěn)定通過7 ℃的時間為4月8—25日，多數(shù)年份在21日前后；穩(wěn)定通過8 ℃的時間為4月9日至5月3日，多數(shù)年份在4月22日左右；穩(wěn)定通過9 ℃的時間為4月13日至5月10日，多數(shù)年份在4月25日左右；穩(wěn)定通過10 ℃的時間為4月23日至5月10日，多數(shù)年份在4月29日左右，說明年際間穩(wěn)定通過一定溫度的日期差距較大。同時，同一年內(nèi)，穩(wěn)定通過不同溫度的日期間差異也較大，如2012年地溫增長較快，地溫穩(wěn)定通過6～10 ℃的日期為4月7—29日，日期跨度較大；2013年地溫增長較慢，地溫穩(wěn)定通過6～10 ℃的日期為4月20—26日，日期跨度小，進一步說明年際間地溫變化較大。

表2 黑龍江省第3積溫帶近10 a日平均地溫穩(wěn)定通過6～10 ℃的日期 月-日

3 結(jié)論與討論

溫度是影響玉米種子萌發(fā)最重要的影響因子之一，也是確定玉米播期的一個重要生態(tài)因子，地溫和播期共同制約玉米的生育進程和產(chǎn)量。黑龍江省春秋兩季短，升溫、降溫速度快，活動積溫嚴重不足。北方春玉米播種期確定主要依據(jù)播種時地溫和土壤墑情[16]。但在溫度適宜條件下，墑情的好壞只影響種子發(fā)芽和出苗時間，對播期的影響不大。因此，本研究只考慮地溫這一因子，沒有考慮土壤墑情。

研究表明，玉米適時早播可以增產(chǎn)，玉米種子一般在6～7 ℃時即可發(fā)芽，但發(fā)芽極為緩慢，玉米種子發(fā)芽時間較長，容易受土壤中有害微生物的侵染而霉爛，引起爛種缺苗。本研究以地溫穩(wěn)定通過6 ℃的日期作為玉米的最早播期，通過5日滑動平均法獲得10 a平均地溫穩(wěn)定通過6 ℃的日期在4月17日，在極暖年(2011、2012年)，4月3日左右地溫就穩(wěn)定通過6 ℃。通過對10 a黑龍江省第3積溫帶地溫的變化分析發(fā)現(xiàn)，4月9—20日曲線波動幅度最大，此階段日平均地溫為6.98 ℃，4月15日有1個降溫點，溫度為4.42 ℃，然后地溫明顯回升，19日達到峰值，溫度為10.56 ℃，考慮到這種現(xiàn)象僅發(fā)生在個別年份，多數(shù)在4月18日左右地溫可穩(wěn)定通過6 ℃，且過早播種種子發(fā)芽速度較慢，種子萌動時間長，出苗并不會提早，活力低的種子還有不發(fā)芽出現(xiàn)粉種現(xiàn)象的風險，而且在北方春玉米區(qū)極易感染絲黑穗病。因此，建議黑龍江省第3積溫帶的最早播種期應為4月20日。

多數(shù)研究者認為，地溫穩(wěn)定通過8 ℃的日期為玉米播種適宜日期，穩(wěn)定通過10 ℃的日期為最佳播期[17-19]，從本研究的結(jié)果看，4地平均地溫穩(wěn)定通過8 ℃的日期為4月18日，除個別年部分偏晚，如2004年，有7 a是4月21—27日(2004、2005、2006、2007、2010、2011、2013年)；4地平均地溫穩(wěn)定通過10 ℃的日期為4月26日，除個別年部分偏晚，如2004、2005、2010年分別為5月7日、10日、8日，其余均在4月23—29日，所以建議黑龍江省第3積溫帶的最佳播種期應為4月29日以后。同時考慮到播期過晚，存在浪費積溫等問題，因此，建議黑龍江省第3積溫帶的適宜播期為4月27日至5月10日，這與過去研究者建議的4月30日至5月10日基本一致[11]。

[1] 徐博韜．2014年黑龍江省玉米市場分析報告[J]．黑龍江糧食，2015(5)：31-33．

[2] 朱英華．不同播期對玉米品種生育進程和產(chǎn)量潛力的影響[D]．長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學，2003．

[3] 王琪，馬樹慶，郭建平，等．溫度對玉米生長和產(chǎn)量的影響[J]．生態(tài)學雜志，2009，28(2)：255-260．

[4] Bollero G A，Bullock D G，Hollinger S E．Soil temperature and planting date effects on corn yield，leaf area and plant development[J]．Agronomy Journal，1996，88(3)：385-390．

[5] 馮偉，楊軍芳，周曉芬，等．播期對冀西山區(qū)旱地玉米產(chǎn)量的影響[J]．河北農(nóng)業(yè)科學，2012，16(5)：5-7，64．

[6] 孫亞玲．播期對新疆高產(chǎn)(>15 000 kg/hm2)春玉米雌雄分化及產(chǎn)量的影響[D]．石河子：石河子大學，2014．

[7] Cirilo A G，Andrade F H．Sowing date and kernel weight in maize[J]．Crop Science，1996，36(2)：325-331．

[8] Namakka A，I U Abubakar，Sadik I A，etal．Effect of sowing date and nitrogen level on yield and yield components of two extra early maize varieties(ZeamaysL．)in Sudan savanna of Nigeria[J]．ARPN Journal of Agricultural and Biological Science，2008，3(2)：1-5．

[9] 孫樹文．玉米播種期的確定與產(chǎn)量的關(guān)系[J]．農(nóng)村實用科技信息，2011(5)：8．

[10] Lovato A，Noli E，Lovato A F．The relationship between three cold test temperatures， accelerated ageing test and field emergence of maize seed[J]．Seed Science & Technology，2005，33(1)：249-253．

[11] 李少昆，王振華，高增貴，等．北方春玉米田間種植手冊[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011．

[12] 于維學．積溫對玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量形成初探[J]．哈爾濱師范大學自然科學學報，1990(2)：92-95．

[13] 王廷利．播期、密度對魯東地區(qū)玉米主要性狀及產(chǎn)量的影響[J]．農(nóng)業(yè)科技通訊，2014(3)：72-75．

[14] 董紅芬，李洪，李愛軍，等．玉米播期推遲與生長發(fā)育、有效積溫關(guān)系研究[J]．玉米科學，2012，20(5)：97-101．

[15] 王樹廷．關(guān)于日平均氣溫穩(wěn)定通過各級界限溫度初終日期的統(tǒng)計方法[J]．氣象，1982(6)：29-30.

[16] 陳立亭，孫玉亭．黑龍江省氣候與農(nóng)業(yè)[M]．北京：氣象出版社，1999：1-5．

[17] 陳書文．寒地農(nóng)業(yè)實用技術(shù)[M]．黑龍江：北方農(nóng)業(yè)出版社，2009．

[18] 余松烈．作物栽培學[M]．重慶：重慶出版社，2001．

[19] 劉京寶．中國北方玉米栽培[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社，2012．

Changes of Earth Temperature in Third Accumulated Temperature Zone and Determination of Maize Sowing Time in Heilongjiang Province

ZU Hongyue1,ZHOU Xuan1,LI Xin,DI Hong1,ZHANG Lin1,ZHENG Hong2,WANG Zhenhua1*
(1.Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China; 2.Climate Centre of Heilongjiang Province,Harbin 150030,China)

The third accumulated temperature zone was an important early-matured maize region in Heilongjiang province.In order to ensure the maize sowing quality,we need to know the changes of earth temperature in this area and to determine the suitable sowing date from April to May.This study analyzed the changes of earth temperature of 5—10 cm soil layer of four representative cities and counties in third accumulated temperature zone in Heilongjiang province from April to May during 2004 to 2013.The sowing time in this area was defined considering maize seed germination temperature.The results showed that daily average earth temperature increased in the fluctuations over time.It increased steadily from 1stto 8thin April,a great fluctuation from 9thto 20thin April,and it showed a general upward trend from April 25thto May 1st .The earth temperature steadily reached 6 ℃,7 ℃,8 ℃,9 ℃ and 10 ℃ on 17th,17th,18th,18thand 26thin April respectively,but the date varied largely in different years.We suggested that the earliest maize sowing time was April 20th,the suitable sowing date was from April 27thto May 10th.

Heilongjiang province; third accumulated temperature zone; maize; earth temperature; sowing date

2015-10-23

國家糧食豐產(chǎn)科技工程項目(2011BAD16B11-01SF04)；黑龍江省科技攻關(guān)項目(GA12B101-02)

祖洪月(1990-)，女，黑龍江哈爾濱人，在讀碩士研究生，研究方向：玉米遺傳育種。 E-mail:zuhongyue@163.com

*通訊作者：王振華(1965-)，男，黑龍江海倫人，教授，博士，主要從事玉米遺傳育種和分子生物學研究。 E-mail:zhenhuawang_2006@163.com

S513

A

1004-3268(2016)04-0023-04