播期對(duì)哈爾濱地區(qū)玉米生長(zhǎng)狀況及產(chǎn)量的影響

張志國(guó)，楊曉強(qiáng)，代云超，劉 丹，高永剛，孫守軍，朱建華

（1黑龍江省氣象科學(xué)研究所，哈爾濱150030；2黑龍江省木蘭縣氣象局，黑龍江木蘭151900）

0 引言

玉米是中國(guó)主要糧食作物，在中國(guó)糧食生產(chǎn)與糧食安全中占有重要地位。玉米是黑龍江省的主要農(nóng)作物，其播種面積位居黑龍江省糧食作物播種面積的第二位，總產(chǎn)量約占全省糧食總產(chǎn)量的40%。因此，優(yōu)質(zhì)高效的玉米生產(chǎn)關(guān)系到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)民的增收，并關(guān)系國(guó)家糧食生產(chǎn)和糧食安全。玉米品質(zhì)及產(chǎn)量受生態(tài)環(huán)境（光照、溫度、水和土壤等）和栽培措施（密度、播種期、收獲期和肥料等）的影響較大[1]，適宜的播期是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的必要條件[2-3]。玉米栽培環(huán)境中的光照、溫度、水等氣候環(huán)境因素可通過播期適當(dāng)調(diào)節(jié)，適時(shí)播期可充分利用光、溫、水等氣候資源，增加干物質(zhì)積累，為玉米高產(chǎn)提供物質(zhì)基礎(chǔ)[4-6]。目前，研究不同播期對(duì)作物產(chǎn)量影響的方法主要采用分期播種試驗(yàn)法[7-9]、作物生長(zhǎng)模型法[10-13]、最佳季節(jié)法[14-15]等。作物模型法具有較強(qiáng)的機(jī)理性[16]，最佳季節(jié)法也需要進(jìn)一步改進(jìn)[15]，這2種方法相對(duì)復(fù)雜，分期播種試驗(yàn)法具有直觀的優(yōu)點(diǎn)，盡管外推性不足，但其結(jié)果能夠反映一個(gè)地區(qū)試驗(yàn)?zāi)攴莸臓顩r。

目前，不同播期對(duì)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[17-18]、干物質(zhì)積累的影響[3,19-20]、生育期的影響[1,21-22]、生長(zhǎng)狀況的影響[23-24]等已有較多研究報(bào)道，相關(guān)研究成果對(duì)玉米優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。然而，不同播期的玉米生長(zhǎng)發(fā)育過程中氣象條件存在明顯差異，而且由于各品種特性和生產(chǎn)區(qū)域不同，其研究結(jié)果不盡一致[25-26]。因此，筆者結(jié)合哈爾濱地區(qū)生產(chǎn)實(shí)際，采用分期播種試驗(yàn)法，針對(duì)性的設(shè)計(jì)3個(gè)播期，探討松嫩平原哈爾濱地區(qū)主栽玉米品種在不同播期下的生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量，尋求適宜播期，以期為本地區(qū)玉米的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)在哈爾濱市阿城區(qū)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)觀測(cè)場(chǎng)，供試玉米品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘宏育29’，試驗(yàn)時(shí)間為2015年，處理3個(gè)播期（T1為4月25日，T2為5月6日，T3為5月11日）和2次重復(fù)，其中T2處理與當(dāng)?shù)赜衩撞シN日期相近。T1、T2和T3處理每個(gè)播期播種面積為1170m2，機(jī)械起壟直播，當(dāng)?shù)夭シN密度（56767株/hm2），肥料為磷酸二銨與復(fù)合肥(1:2)，施肥量525 kg/hm2，播種后無(wú)灌溉，自然降水，常規(guī)管理。玉米出苗后各生育期間光、溫、降水等氣象條件與常年相似，無(wú)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生，有代表性。

1.2 觀測(cè)內(nèi)容

遵循《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》，玉米生育期觀測(cè)為出苗、三葉、七葉、拔節(jié)、大喇叭、抽雄、乳熟、成熟，3個(gè)處理各主要發(fā)育期取樣5株測(cè)量株高、葉面積指數(shù)、干物重、生長(zhǎng)率，進(jìn)入成熟期各處理取樣40株測(cè)定果穗長(zhǎng)、果穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、籽粒與莖稈比。同期逐日氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)等氣象資料來(lái)源于哈爾濱市氣象觀測(cè)站。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)及繪圖比較等方法，分析比較不同播期的生育期日數(shù)、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累與分配、生長(zhǎng)率、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)等差異，及其不同播期溫、光、水等氣候因素的協(xié)同配合情況，以此為基礎(chǔ)，確定哈爾濱地區(qū)玉米適宜播期。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期對(duì)玉米生育期與株高、葉面積指數(shù)的影響

不同播期下的溫、光、水等氣候資源對(duì)玉米生育期日數(shù)有一定的影響，但對(duì)株高、葉面積指數(shù)的影響不大。不同播期生育期日數(shù)存在差異，隨播種期推遲玉米生育進(jìn)程加快（見表1），T1、T2和T3處理玉米全生育期日數(shù)分別為156、147和142天，T1、T2處理較T3處理生育期日數(shù)分別增加14天和5天。不同播期處理中各生育期的差異主要在播種—出苗期，其中T1處理較T2、T3處理播種—出苗日數(shù)晚9～10天，這是因?yàn)橛衩譚1處理的播種—出苗期土壤濕度較低，4月下旬種子所在的土壤10 cm深度相對(duì)濕度僅為47%，盡管溫、光條件較好，但土壤干旱，致使T1處理的種子萌發(fā)較晚，出苗期推遲。盡管適時(shí)早播可延長(zhǎng)玉米生育期日數(shù)，但在充分利用氣溫、光照、降水等氣候資源的原則下，適時(shí)早播應(yīng)考慮土壤水分問題或春季第一場(chǎng)透雨問題。

表1 不同播期玉米生育期與株高

不同播期玉米主要生育期的株高、葉面積指數(shù)差異不明顯（圖略），主要是由于隨播期推遲玉米生長(zhǎng)前期所處環(huán)境氣溫高，水分充足，中期生長(zhǎng)迅速，葉片發(fā)育良好，致使對(duì)不同播期玉米的株高和葉面積的影響不大，但其后期的干物質(zhì)積累與分配對(duì)產(chǎn)量差異產(chǎn)生重要影響。

2.2 不同播期對(duì)玉米干物質(zhì)積累與分配的影響

干物質(zhì)的積累及其分配是玉米產(chǎn)量形成的重要基礎(chǔ)。玉米全生育期干物重呈S型曲線形式增長(zhǎng)，其快速增長(zhǎng)期在拔節(jié)—乳熟期，其次在乳熟—成熟期。不同播期干物質(zhì)積累在抽雄—成熟期差異明顯，T1、T2處理的干物質(zhì)積累量明顯高于T3處理，T1、T2處理的在抽雄—成熟期干物質(zhì)積累量分別為902.8 g/m2和938.2 g/m2，與T3處理相比干物質(zhì)積累增加量分別為251.6 g/m2和353.4 g/m2，即此生育時(shí)段干物重增加量分別為2516 kg/hm2和3534 kg/hm2（圖1A）。在玉米各播期干物質(zhì)分配方面，不同播期干物質(zhì)在莖分配和果實(shí)分配上存在差異，其中，T1、T2處理的莖分配在抽雄期前高于T3處理，抽雄—成熟期低于T3處理，表明T1、T2處理的氣溫、降水及日照條件有利于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期干物質(zhì)積累基礎(chǔ)高（圖1B）；而T1、T2處理的生殖生長(zhǎng)期（抽雄—成熟期）莖分配低于T3處理，生殖生長(zhǎng)期干物質(zhì)積累向果實(shí)轉(zhuǎn)移量增大（圖1C），有利于產(chǎn)量的形成。因此，玉米適時(shí)早播營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)基礎(chǔ)好，生殖生長(zhǎng)期干物質(zhì)積累量增大明顯且向果實(shí)轉(zhuǎn)移率高，有利于提高產(chǎn)量。

圖1 不同播期玉米干物質(zhì)積累與分配

2.3 不同播期對(duì)玉米生長(zhǎng)率的影響

不同播期處理的玉米生長(zhǎng)率(CGR)存在差異（圖2），CGR在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的大喇叭期、生殖生長(zhǎng)期的乳熟期—成熟期存在明顯差異，T1、T2和T3處理的大喇叭期的 CGR 分別為 40.2 g/(m2·d)、35.2 g/(m2·d)和29.9 g/(m2·d)，乳熟期的 CGR 分別為 25.3 g/(m2·d)、26.2 g/(m2·d)和 18.1 g/(m2·d)，成熟期的 CGR分別為5.1 g/(m2·d)、5.4 g/(m2·d)和 8.4 g/(m2·d)。其中，T1、T2處理的大喇叭期、乳熟期的玉米CGR高于T3處理，表明T1、T2處理的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)旺盛，乳熟期玉米籽粒灌漿效率高，有利于產(chǎn)量形成；T1、T2處理的成熟期玉米CGR低于T3處理，表明T1、T2處理的成熟期成熟度高，葉片衰老加快，生長(zhǎng)速率降低，同時(shí)玉米籽粒脫水加快，有利于成熟收獲。

圖2 不同播期玉米生長(zhǎng)率

2.4 不同播期對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

不同播期處理的玉米產(chǎn)量存在差異（表2）。T1、T2和T3處理的果實(shí)中的果穗長(zhǎng)、果穗粗、禿尖比差異相對(duì)較小，但3種處理播期下的株子粒重、百粒重、理論產(chǎn)量差異明顯，顯現(xiàn)不同播期下玉米產(chǎn)量的高低差異，相比較而言，T2處理產(chǎn)量最高，依次為T1處理和T3處理；其中，T1、T2和T3處理播期理論產(chǎn)量分別為1054.86、1173.54、1011.35 g/m2，即 10548.6、11735.4、10113.5 kg/hm2，T1、T2處理與 T3處理相比理論產(chǎn)量分別增加435.1 kg/hm2和1621.9 kg/hm2。因此，適時(shí)早播可充分利用光、溫、水等氣候資源，顯著增加玉米產(chǎn)量，其中尤以T2處理增產(chǎn)作用顯著。

表2 不同播期玉米產(chǎn)量構(gòu)成

3 討論

（1）在特定的生態(tài)環(huán)境中，播種期是調(diào)節(jié)玉米生育期內(nèi)氣象因子的重要手段，適宜播期是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的必要條件。本文試驗(yàn)中，T1、T2處理播期全生育期日數(shù)延長(zhǎng)，隨播種期推遲玉米生育進(jìn)程加快，這與董紅芬等[22]研究結(jié)果一致。T1、T2處理在抽雄—成熟期干物質(zhì)積累量明顯高于T3處理，其干物重增加量分別為2516 kg/hm2和 3534 kg/hm2；T1、T2處理的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期干物質(zhì)積累基礎(chǔ)較高，而生殖生長(zhǎng)期干物質(zhì)積累向果實(shí)轉(zhuǎn)移量增大，生長(zhǎng)率高，籽粒生長(zhǎng)加快，干物質(zhì)增重明顯。故而不同播期處理的玉米產(chǎn)量存在差異，T2處理產(chǎn)量最高，依次為T1處理和T3處理；其中T1、T2和T3處理的理論產(chǎn)量分別為10548.6、11735.4、10113.5 kg/hm2，T1、T2處理與T3處理相比理論產(chǎn)量分別增加為435.1 kg/hm2和1621.9 kg/hm2，其中尤以T2處理溫、光、水等氣候資源利用率最優(yōu)，增產(chǎn)作用顯著。因此，適時(shí)播種的玉米有利于提高干物質(zhì)的積累及在籽粒中的分配，提高玉米產(chǎn)量，這與李向嶺等[3]、孔德胤等[19]、王曉群等[20]研究結(jié)果一致。

隨著播期推遲玉米生長(zhǎng)前期所處環(huán)境氣溫高，水分充足，中期生長(zhǎng)迅速，葉片發(fā)育良好，不同播期玉米主要生育期的株高、葉面積指數(shù)差異不明顯，這與劉戰(zhàn)東等[23]夏玉米分期播種研究結(jié)果存在差異?？赡艿脑颍阂皇枪枮I地區(qū)春玉米和河南夏玉米生育期氣象條件差異較大；二是夏玉米某些播期過晚，生育期縮短，光照積溫不足所致；三是受本試驗(yàn)沒有繼續(xù)增加過晚播期的影響。因此，播期對(duì)春玉米主要生育期株高、葉面積指數(shù)差異的相關(guān)研究還需要繼續(xù)增加過晚播期。

（2）由于不同播期的玉米生長(zhǎng)發(fā)育過程中氣象條件存在明顯差異，而且各品種特性和生產(chǎn)區(qū)域不同，其研究結(jié)果不盡一致[25-26]，因而本試驗(yàn)利用當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘宏育29’，采用具有直觀優(yōu)點(diǎn)的分期播種試驗(yàn)法，分析播期對(duì)哈爾濱地區(qū)玉米生長(zhǎng)狀況及產(chǎn)量的影響，是對(duì)相關(guān)研究成果的重要補(bǔ)充，其結(jié)果能夠反映本地區(qū)試驗(yàn)?zāi)攴莸臓顩r，有一定的理論意義并可為當(dāng)?shù)赜衩邹r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供參考。

（3）由于分期播種試驗(yàn)法存在外推性不足，本試驗(yàn)初步研究結(jié)果適用于哈爾濱地區(qū)。然而，玉米生育狀況和產(chǎn)量的變化還受到品種遺傳、社會(huì)經(jīng)濟(jì)投入、栽培管理等綜合因素的影響。因此，還需進(jìn)一步的綜合研究。

4 結(jié)論

試驗(yàn)的3個(gè)播期處理中，T1、T2處理與T3處理相比，T1、T2處理生育期日數(shù)分別延長(zhǎng)14天和5天，在抽雄—成熟期干物質(zhì)積累分別增加2516 kg/hm2和3534 kg/hm2，干物質(zhì)分配及生長(zhǎng)率明顯提高，干物質(zhì)積累向果實(shí)轉(zhuǎn)移量增大，其產(chǎn)量分別增加435.1 kg/hm2和1621.9 kg/hm2；其中T2處理溫、光、水等氣候資源利用率最優(yōu)，增產(chǎn)作用顯著。因此，適宜播期可充分利用溫、光、水等氣候資源，延長(zhǎng)玉米生育期日數(shù)，促進(jìn)玉米生長(zhǎng)發(fā)育，有利于提高干物質(zhì)的積累及在籽粒中的分配，提高玉米產(chǎn)量。本實(shí)驗(yàn)確定的哈爾濱地區(qū)玉米適宜播期是5月4日—5月6日。同時(shí)，適播期還應(yīng)考慮春季土壤水分問題或春季第一場(chǎng)透雨問題，以充分利用溫、光、水等氣候資源，促進(jìn)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)。

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