基于分期播種的海南冬種玉米寒害和宜播期研究

王 斌，鐘曼茜，白 蕤，李 寧，錢 昆，劉少軍，陳匯林（.海南省氣象科學(xué)研究所/海南熱帶農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，海南 ?？?5700；.海南大學(xué)園藝園林學(xué)院，海南 ?？?5708；.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 海口 570）

基于分期播種的海南冬種玉米寒害和宜播期研究

王 斌1，鐘曼茜2，白 蕤1，李 寧3，錢 昆1，劉少軍1，陳匯林1
（1.海南省氣象科學(xué)研究所/海南熱帶農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，海南 ?？?570203；2.海南大學(xué)園藝園林學(xué)院，海南 ?？?570228；3.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101）

基于在海南萬寧開展的冬種玉米（Zea mays L.）分期播種試驗(yàn)，通過自然條件下一次罕見低溫對(duì)不同生育期玉米影響的調(diào)查，得出玉米苗期寒害發(fā)生的判定因子，以此對(duì)海南歷史氣溫?cái)?shù)據(jù)（1961—2015年）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探究低溫寒害發(fā)生的時(shí)空規(guī)律以及冬種玉米適宜播期的時(shí)間選擇。結(jié)果表明，日平均氣溫≤10℃會(huì)對(duì)玉米生長造成明顯的影響，葉片出現(xiàn)枯黃，生育進(jìn)程減緩，以苗期受害最為嚴(yán)重，持續(xù)2 d及以上可作為玉米苗期寒害判定因子。儋州、白沙和瓊中低溫寒害出現(xiàn)頻次最高，臨高、澄邁、屯昌、定安和海口次之，以上地區(qū)不推薦冬季種植玉米；五指山、昌江、瓊海和文昌低溫寒害較少，較適宜冬種玉米栽植，可選擇10月下旬至11月下旬播種；萬寧、東方和樂東低溫寒害極少發(fā)生，最適宜冬種玉米栽植，但最晚播期不宜超過12月下旬。綜合而言，11月中下旬可作為海南冬種玉米最適宜播期，能有效躲避苗期寒害影響，本研究結(jié)果對(duì)海南冬種玉米高產(chǎn)栽培具有一定參考價(jià)值。

冬種玉米；低溫；寒害；分期播種；宜播期

王斌，鐘曼茜，白蕤，等. 基于分期播種的海南冬種玉米寒害和宜播期研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（8）：27-32.

玉米是喜溫短日照作物，近年來在海南種植面積日益擴(kuò)大，已逐漸成為當(dāng)?shù)刂饕慕?jīng)濟(jì)和糧食作物，海南也是中國重要的冬種玉米生產(chǎn)地和南繁育種基地［1-2］。海南玉米種植從飼料玉米發(fā)展到鮮食甜糯玉米，種植季節(jié)一年四季均適宜，但以冬種最為普遍［2-3］，可作為反季節(jié)瓜菜供應(yīng)，發(fā)展前景良好。玉米生育期要求較高的溫度，生物學(xué)有效溫度一般為10℃以上，種子發(fā)芽到幼苗階段為低溫敏感期［4-5］。海南熱量條件充足，年平均氣溫為23.1～27.0℃，冬季易受北方冷空氣影響出現(xiàn)強(qiáng)降溫天氣，1月平均氣溫為18.8℃，最低可達(dá)到8℃以下［6］，低溫對(duì)處于播種出苗的玉米影響較大，選擇適宜播期避開出苗階段低溫影響對(duì)于農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)意義重大。

目前的海南低溫研究主要針對(duì)橡膠、胡椒等熱帶作物［7-9］，沒有涉及冬種玉米的低溫寒害，而玉米在海南大宗作物中所占比重逐年上升，因此研究低溫對(duì)其生長發(fā)育的影響有助于當(dāng)?shù)赜衩自耘嗟臑?zāi)害防控。分期播種試驗(yàn)?zāi)苁雇粴庀髼l件與作物的多個(gè)生育期相遇，是研究適宜播期和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)界定的常用方法［10］。本研究基于大田分期播種試驗(yàn)，通過自然條件下一場罕見低溫影響，分析玉米不同生育期的災(zāi)損程度，并基于海南歷史氣溫資料統(tǒng)計(jì)分析了低溫發(fā)生的時(shí)空規(guī)律，以此來探究冬種玉米的適宜種植區(qū)域和適宜播期，以期為中國熱帶地區(qū)玉米高產(chǎn)栽培提供一定參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試玉米品種為燕禾金2005，為鮮食甜糯玉米。

1.2試驗(yàn)方法

玉米分期播種試驗(yàn)在海南萬寧市山根鎮(zhèn)的熱帶農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站內(nèi)（18°59′N，110°26′E）進(jìn)行，土壤質(zhì)地為沙壤土。2015年11月20日開始播種玉米，每間隔10 d播種一批，日期分別為11月20日、11月30日、12月10日、12月20日、12月30日、1月9日。每期玉米試驗(yàn)區(qū)為20 m×15 m，由南往北依次排列，起畦種植，采用直播方式，栽培密度為每667 m23 000株。根據(jù)習(xí)慣種植模式統(tǒng)一進(jìn)行水肥管理和病蟲害防治。

1.3調(diào)查項(xiàng)目及方法

海南省于1月23～26日遭遇強(qiáng)低溫天氣，大部分地區(qū)降溫至10℃以下，低于玉米生物學(xué)有效溫度，萬寧出現(xiàn)40年一遇的低溫。低溫來臨之前于2016年1月20日對(duì)每個(gè)分期播種試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)選取20株長勢均一的玉米觀測株高、葉齡及生育期，并進(jìn)行標(biāo)記，低溫過后于1月30日采用同樣方法進(jìn)行觀測，前后觀測日數(shù)間隔10 d。株高在抽雄前為地面到心葉頂部的距離，抽雄后為地面到雄穗頂部的距離。葉齡即為玉米長出的總?cè)~片數(shù)。玉米生育期觀測標(biāo)準(zhǔn)按照中國氣象局1993年頒布的《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》進(jìn)行，分為始期、普期和末期，分別為進(jìn)入該生育期株數(shù)所占比例的10%、50%和80%。

低溫后針對(duì)玉米的死苗率和受害率進(jìn)行大田普查，以20株玉米為一個(gè)樣方，每個(gè)播種期選取5個(gè)樣方進(jìn)行普查。死苗率為死亡株數(shù)占樣方株數(shù)的百分比。單片葉枯黃面積比例占20%以上計(jì)為一片受害葉，單株受害葉所占總?cè)~片數(shù)的百分比計(jì)為受害率，20株玉米取其平均值作為該樣方代表值。最后，由5個(gè)樣方的平均值確定該播期的死苗率和受害率。

1.4 數(shù)據(jù)及處理

玉米分期播種氣象數(shù)據(jù)來自海南熱帶農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站內(nèi)的自動(dòng)氣象站，海南歷史氣象數(shù)據(jù)來自海南省氣象信息中心，包括18個(gè)市縣國家氣象基本站1961—2015年的逐日平均氣溫。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 18.0軟件進(jìn)行計(jì)算和方差分析，以LSD分級(jí)法進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1低溫對(duì)海南冬季分期播種玉米的影響

從玉米分期播種試驗(yàn)地1月下旬的日平均氣溫和最低氣溫（圖1）可以看出，20～22日平均氣溫在22℃以上，強(qiáng)冷空氣來襲后氣溫驟降，其中23～26日最低氣溫低于10℃，24、25日平均氣溫低于10℃，分別為8.5、9.1℃，為受寒最嚴(yán)重的時(shí)間段，27～30日平均氣溫逐步回升到20℃左右。因此，這次強(qiáng)降溫可認(rèn)為是一次典型的低溫災(zāi)害過程。

圖1　日平均氣度和最低氣溫變化

1月20、30日大田調(diào)查和災(zāi)害普查結(jié)果見表2和表3。玉米分期播種生育期跨度為出苗期到抽雄開花期，1月9日播種的玉米處于出苗到三葉階段，11月20日播種的玉米則已經(jīng)抽雄開花。不同播種日期的玉米株高和葉齡均具有顯著差異，株高變化范圍為4.1～175.3 cm，葉齡為1.4～16.2片葉，播期越早，株高和葉齡越大。

受低溫寒害后，以苗期的玉米受災(zāi)最嚴(yán)重，植株受害率為46.7%，顯著高于其他播期，死苗率達(dá)到10.3%；拔節(jié)期的玉米次之，受害率為26.4%，無死苗；處于喇叭口期的玉米受害率顯著降低，播期為12月10、20日的受害率分別為5.4%、9.3%；處于抽雄開花期的玉米受害率統(tǒng)計(jì)不顯著，雖然葉片出現(xiàn)少量青黃，但所占葉片面積不超過20%，因此受害率計(jì)為零，但低溫會(huì)對(duì)抽穗授粉產(chǎn)生一定影響，本文暫不討論。

表1　低溫前后玉米生長性狀調(diào)查

表2　低溫寒害玉米受害癥狀

玉米分期播種間隔10 d，田間調(diào)查日期間隔10 d，前后不同播期對(duì)應(yīng)的生長日序一致（例如，1月20日調(diào)查的播期12月30日的玉米生長天數(shù)為21 d，1月30日調(diào)查的播期1月9日玉米也為21 d），對(duì)二者進(jìn)行比較分析來簡單評(píng)估寒害對(duì)玉米生長的影響，從表2可以看出，1月9日播種的玉米在21 d后株高同比減少18.1 cm，葉齡減少2片，生育期仍停留在三葉期，而12月20日播種的玉米在21 d處于拔節(jié)末期，說明低溫嚴(yán)重阻礙了苗期玉米的生長發(fā)育；其余播期的株高減少8～16.5 cm，葉齡減少0.6～1.6片，生育期均出現(xiàn)一定延遲。

播期為11月20日和30日的玉米受低溫影響最小，玉米苗期遭受低溫冷害的損傷最大，因此可認(rèn)為隨著播期提前，玉米株高和葉齡越大，長勢強(qiáng)健，低溫對(duì)其影響程度減輕，海南冬種玉米播期選擇應(yīng)避開苗期低溫寒害。

2.2海南歷史低溫時(shí)空分布及冬種玉米宜播期選擇

低溫對(duì)作物的影響是一個(gè)持續(xù)過程，日最低氣溫為當(dāng)日出現(xiàn)的氣溫最低值，可能只持續(xù)很短時(shí)間，不能反映一天整體氣溫的情況，因此選擇平均氣溫作為參考標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)大田分期播種試驗(yàn)結(jié)果，日平均氣溫≤10℃會(huì)對(duì)玉米生長造成明顯的影響，持續(xù)2 d及以上會(huì)對(duì)苗期玉米造成傷害，因此把日平均氣溫≤10℃持續(xù)2 d及以上定義為一次玉米苗期寒害，將海南省18個(gè)市縣1961—2015年平均氣溫≤10℃的日數(shù)分布規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，結(jié)果見表3。

陵水、保亭和三亞未出現(xiàn)日平均氣溫≤10℃的天數(shù)，主要進(jìn)行玉米南繁育種，暫不考慮在內(nèi)。其余各市縣低溫日期分布主要集中在12月中旬到次年2月下旬，中位數(shù)日期為1月中下旬。其中以儋州、白沙和瓊中低溫出現(xiàn)頻次最高，達(dá)到100次以上，苗期寒害出現(xiàn)頻次為24～27次；其余依次為臨高、澄邁、屯昌、定安和?？?，低溫出現(xiàn)頻次為45～75次，苗期寒害出現(xiàn)頻次為12～22次。以上市縣日平均氣溫最低為6℃（儋州），日最低氣溫可達(dá)-1.4℃（白沙），最長持續(xù)日數(shù)變化范圍為4～7 d。因此，海南的西北部、北部和中部地區(qū)歷史遭遇低溫次數(shù)最為頻繁，平均每年遭遇1次以上，苗期寒害2～3年遭遇一次。五指山、昌江、瓊海和文昌低溫出現(xiàn)頻次為12～24次，苗期寒害出現(xiàn)頻次為3～6次，日平均氣溫最低為7.3℃（瓊海），日最低氣溫可達(dá)0.5℃（五指山），最長持續(xù)日數(shù)為2～5 d。海南的東北部、西部和中南部地區(qū)遭受低溫次數(shù)較少，平均2～3年遭遇一次，苗期寒害很少發(fā)生。而萬寧、東方和樂東低溫出現(xiàn)頻次為2～7次，苗期寒害出現(xiàn)頻次為0～2次，日平均氣溫最低為8.7℃（東方），日最低氣溫可達(dá)1.1℃（樂東），最長持續(xù)日數(shù)為1～2 d，海南的西南部和東部地區(qū)極少遭遇強(qiáng)低溫天氣，苗期寒害罕有發(fā)生。

海南冬種玉米從播種、出苗和三葉期一般持續(xù)12～20 d，適宜播期主要考慮苗期避開低溫影響，根據(jù)分期播種試驗(yàn)和低溫統(tǒng)計(jì)結(jié)果，11月中下旬為海南冬種玉米最適宜的播期。西北部、北部和中部地區(qū)易受低溫影響，播期可適當(dāng)提前，最早可選擇10月中旬，最晚不宜超過11月下旬；東北部、西部和中南部地區(qū)較少遭遇低溫，較適宜冬種玉米栽植，播期可以選擇10月下旬到11月下旬；西南部和東部地區(qū)由于遭受低溫的概率極低，最適宜冬種玉米栽植，但最晚播期不宜超過12月下旬。

3　結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，日平均氣溫≤10℃對(duì)海南冬種玉米的影響較大，不同生育期遭受低溫所表現(xiàn)出的受害程度不一致，以苗期最為嚴(yán)重，葉片受害枯黃率最高，且出現(xiàn)一定比例的死苗。拔節(jié)期和喇叭口期枯黃率低于苗期，不出現(xiàn)死苗，抽雄開花期植株不表現(xiàn)出明顯的葉片枯黃現(xiàn)象。低溫寒害可分為延遲型、障礙型和混合型［11］，玉米不同播期遭受低溫后同日序株高和葉齡均有所減少，生育進(jìn)程減緩，可看出低溫對(duì)玉米的生長產(chǎn)生了延遲效果。而處于抽雄開花期的玉米極有可能同時(shí)遭受了障礙型寒害，引起雄蕊不育，授粉不良［12］。

研究表明，低溫會(huì)降低玉米種子的出苗率，增大土壤病原菌侵入風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致種子腐爛，以及幼苗生理功能受阻，代謝效率下降，出現(xiàn)爛苗死苗［13-17］。苗期是受低溫影響較為顯著的階段，一旦出現(xiàn)爛種死苗情況，將嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量，本研究中1月9日播種的玉米在苗期遭受低溫死苗率達(dá)到10.3%?；跒?zāi)害調(diào)查結(jié)果，本文初步選取日平均氣溫≤10℃持續(xù)2 d及以上作為苗期寒害發(fā)生的判斷因子，這與前人對(duì)東北地區(qū)玉米低溫研究中以10℃作為受害界定溫度類似［4-5，16］。有研究認(rèn)為，東北地區(qū)玉米苗期日平均氣溫≤10℃持續(xù)3～4 d，可發(fā)生爛種或死苗，持續(xù)5～6 d死苗率可達(dá)30%～40%［17］。本試驗(yàn)在日平均氣溫≤10℃持續(xù)2 d的條件下觀測到了玉米死苗情況，這可能因?yàn)樵跓釒У貐^(qū)，冷空氣來襲前通常氣溫較高（1月20～22日平均氣溫在22℃以上），冷空氣來襲后氣溫驟降至10℃以下，前后降溫幅度較大，幼苗缺少前期抗寒鍛煉，受低溫影響損害更大。

表3　1961—2015年海南日平均氣溫≤10℃分布規(guī)律

通過對(duì)歷史氣象數(shù)據(jù)的匯總統(tǒng)計(jì)，儋州、白沙和瓊中低溫寒害出現(xiàn)頻次最高，臨高、澄邁、屯昌、定安和?？诖沃?，以上地區(qū)不推薦冬季種植玉米，如若種植適宜播期應(yīng)在10月中旬到11月下旬，雖避開了苗期寒害，但極有可能在開花期或乳熟期遭遇寒害，不利于授粉灌漿，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。五指山、昌江、瓊海和文昌低溫寒害較少，較適宜冬種玉米栽植，可選擇10月下旬到11月下旬播種。萬寧、東方和樂東低溫寒害極少發(fā)生，最適宜冬種玉米栽植，但最晚播期不宜超過12月下旬，以避開1月中下旬可能出現(xiàn)的低溫。綜上所述，11月中下旬可作為海南冬種玉米的最佳播期。目前，樂東、東方、昌江冬季玉米種植面積較大，并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，萬寧和瓊海等地以農(nóng)戶小面積種植為主［18］，未來玉米種植的前景十分廣闊。本試驗(yàn)結(jié)合分期播種試驗(yàn)和一次罕見低溫災(zāi)害調(diào)查結(jié)果，初步得出玉米苗期寒害的界定指標(biāo)，并以此選擇海南冬種玉米宜播期，具有一定的實(shí)際參考價(jià)值。但寒害對(duì)玉米整個(gè)生育期均有影響，今后仍需收集更多寒害數(shù)據(jù)加以補(bǔ)充，進(jìn)一步完善玉米各生育期寒害指標(biāo)界定和等級(jí)分類。

［1］ 邢寶龍，李育才，劉根科，等. 海南島玉米南繁關(guān)鍵技術(shù)研究［J］. 玉米科學(xué)，2006，14（S1）：26-27.

［2］ 陳仁利，周鐵烽. 海南省甜玉米產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的探討［J］. 福建熱作科技，2007，32（2）：36-38.

［3］ 韓俊. 對(duì)開發(fā)海南島甜玉米生產(chǎn)可行性的探討［J］. 海南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1989，5 （1）：63-68.

［4］ 馮玉香，曹永華，程延年. 玉米的熱量指標(biāo)［J］.中國農(nóng)業(yè)氣象，1981（1）：21-24.

［5］ 王培娟，梁宏，李韓君，等. 氣候變暖對(duì)東北三省春玉米發(fā)育期及種植布局的影響［J］. 資源科學(xué)，2011，33（10）：1976-1983.

［6］ 鄒海平，張京紅，陳小敏，等. 海南島農(nóng)業(yè)氣候資源的時(shí)空變化特征［J］. 中國農(nóng)業(yè)氣象，2015，36（4）：417-427.

［7］ 高新生，李維國，黃華孫，等. 海南中西部橡膠主栽品種寒害適應(yīng)性調(diào)查［J］. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（11）：14-16.

［8］ 劉少軍，周廣勝，房世波. 1961—2010年中國橡膠寒害的時(shí)空分布特征［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2015，34（5）：1282-1288.

［9］ 王燦，楊建峰，陳小敏，等. 基于因子分析的胡椒寒害氣象等級(jí)研究［J］. 熱帶作物學(xué)報(bào)，2015，36（12）：2171-2178.

［10］ 馬樹慶，王琪，羅新蘭. 基于分期播種的氣候變化對(duì)東北地區(qū)玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（5）：2131-2139.

［11］ 孫玉亭，王書裕，楊永岐. 東北地區(qū)作物冷害的研究［J］. 氣象學(xué)報(bào)，1983，41（3）：313-321.

［12］ 陳靖，蘇永秀. 冬玉米抽雄吐絲期低溫冷害指標(biāo)探討［J］. 中國農(nóng)業(yè)氣象，1995，16（3）：27-30.

［13］ 胡海軍，王志斌，陳鳳玉，等. 玉米冷害生理機(jī)制研究進(jìn)展［J］. 玉米科學(xué)，2009，17（2）：149-152.

［14］ 關(guān)賢交，歐陽西榮. 玉米低溫冷害研究進(jìn)展［J］. 作物研究，2004，5（S1）：353-357.

［15］ 王丹，高麗輝，張超，等. 低溫對(duì)玉米苗期生長的影響及抗逆栽培措施［J］. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（4）：60-63.

［16］ 梁榮欣，沈能展. 低溫冷害氣象型的初步研究［J］. 氣象，1982（2）：26-27.

［17］ 楊若子. 東北地區(qū)玉米低溫冷害指標(biāo)及其風(fēng)險(xiǎn)研究［D］. 北京：中國氣象科學(xué)研究院，2012.

［18］ 海南省統(tǒng)計(jì)局. 海南統(tǒng)計(jì)年鑒［M］. 北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2014.

（責(zé)任編輯 鄒移光）

Research on suitable sowing date and chilling injury of winter maize in Hainan based on sowing by stages

WANG Bin1，ZHONG Man-xi2，BAI Rui1，LI Ning3，QIAN Kun1，LIU Shao-jun1，CHEN Hui-lin1
（1 Hainan Institute of Meteorological Science /Hainan Tropical Agrometeorological Experimental Station，Haikou 570203，China；2.College of Horticulture and Landscape Architecture，Hainan University，Haikou 570228，China；3 Institute of Environment and Plant Protection，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Haikou 571101，China）

Based on the field experiment of sowing by stages in Wanning，Hainan province，the effects and injury of a rare low temperature on winter maize（Zea mays L.） growth were observed，the index for chilling injury was summarized preliminary，then the temporal-spatial distribution of maize chilling injury in Hainan was analyzed by using historical temperature data （1961-2015），and the suitable sowing date for winter maize was discussed. The results showed that significant damage existed when daily mean temperature was under 10℃，leaves withered，plant growth and development delayed，especially for seedling stage. Daily mean temperature below 10℃ for 2 days or more can be an indicator for maize seedling chilling injury. The frequency of chilling injury in Danzhou，Baisha andQiongzhong was the highest，followed by Lingao，Chengmai，Tunchang，Ding’an and Haikou，the areas mentioned above were not recommended to plant winter maize. The frequency of chilling injury in Wuzhishan，Changjiang，Qionghai and Wenchang was low relatively，the suitable sowing date could be selected between late October and late November. Chilling injury rarely happened in Wanning，Dongfang and Ledong，these areas were most suitable for planting winter maize，and the sowing stage was no later than December. Then，middle and late November can be the most appropriate period for winter maize sowing in Hainan，which was meaningful for maize high yield cultivation and avoiding chilling injury.

winter maize；low temperature；chilling injury；sowing by stages；suitable sowing date

S513

A

1004-874X（2016）08-0027-06

2016-03-04

海南省氣象局青年基金HNQXQN201504；國家公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)（GYHY201206019）；國家自然科學(xué)基金（41465005，41265007）

王斌（1989-），男，工程師，E-mail：wangbin.world@163.com

陳匯林（1960-），男，高級(jí)工程師，E-mai：chenhl668@163.com