基于氣候變化特征的廣西春玉米播期研究

黃開(kāi)健 黃愛(ài)花 莫潤(rùn)秀 廖金秀 韋新興 翟瑞寧 鄒成林 鄭德波 譚華 韋秀清

摘要：【目的】基于廣西氣候變化特征，研究不同播期對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀的影響，確定最佳播期并選擇合適的品種基因型，為提高廣西春玉米產(chǎn)量潛力提供理論依據(jù)?！痉椒ā?017年以玉米早熟品種青青700及晚熟品種華優(yōu)168為試驗(yàn)材料，設(shè)8個(gè)不同播期（2月7日、2月14日、2月21日、2月28日、3月7日、3月14日、3月21日和3月28日）處理，觀測(cè)收集玉米生育期內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)，記載玉米各生育時(shí)期，并測(cè)量玉米株高、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素?！窘Y(jié)果】2月低溫少雨，玉米出苗較慢，平均需17.3 d；3月適溫多雨，玉米出苗較快，平均需13.5 d。隨播期延遲，玉米生育期縮短，播期每延遲7.0 d，生育期平均縮短3.9 d，生育期縮短主要表現(xiàn)在出苗至抽雄階段。早熟品種青青700的籽粒產(chǎn)量隨播期延遲先升后降，最高值出現(xiàn)在2月28日播期處理；晚熟品種華優(yōu)168在3月21日前的不同播期籽粒產(chǎn)量變化不明顯，但晚于3月21日播種其籽粒產(chǎn)量顯著下降（P<0.05）。播期對(duì)玉米株高、出籽率、百粒重、穗粒數(shù)存在不同程度的影響?！窘Y(jié)論】氣溫、光照時(shí)數(shù)和降雨量是影響春玉米出苗與生長(zhǎng)發(fā)育的主要因素；隨播期延遲，生育期內(nèi)日平均氣溫升高，光照時(shí)數(shù)減少，導(dǎo)致玉米生育期縮短，且早熟品種產(chǎn)量受播期影響程度大于晚熟品種。廣西春玉米最適宜播期為2月中旬至3月上旬，晚熟品種適宜播期可延長(zhǎng)至3月中旬。

關(guān)鍵詞： 春玉米；播期；生長(zhǎng)發(fā)育；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)： S513.042 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2018）07-1304-07

0 引言

【研究意義】玉米在廣西是僅次于水稻的第二大糧食作物，占糧食種植面積的16%，占糧食總產(chǎn)的11%。廣西氣候、生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，作物多靠雨養(yǎng)，干旱、低溫寡照和強(qiáng)降雨天氣是影響該地區(qū)玉米正常生長(zhǎng)發(fā)育及高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要限制因素。實(shí)際生產(chǎn)中，玉米播種期常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，而不同播期玉米所處的溫度、光照、降雨量等氣候因素不同，即使土壤特性及其他管理措施相同，不同播期條件下玉米的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量也會(huì)表現(xiàn)出顯著差異（薛慶禹等，2012）。不同熟期品種對(duì)外界環(huán)境的溫度、光照、水分等氣象條件的反應(yīng)不同，而造成不同品種生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成明顯差異（Dahmardeh and Dahmardeh，2010）。廣西全年雨水充沛但分布不均，全年有效積溫和光照均能滿足玉米一年兩熟或三熟耕作制度的需要。因此，探索玉米播期、品種熟期對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響，對(duì)廣西春玉米高產(chǎn)高效生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】關(guān)于播期對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響，薛慶禹等（2012）研究表明，華北平原夏玉米的生育期隨播期推遲而縮短，從早熟到晚熟品種生育期縮短表現(xiàn)出加劇趨勢(shì)；鐘昌松等（2016）研究表明，隨播期推遲，廣西春玉米的生育期縮短，主要體現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期縮短，且產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均呈下降趨勢(shì)；魏雯雯等（2017）研究表明，吉林省玉米主栽品種通單258、華科425和農(nóng)華106的生育期均隨播期推遲不同程度地出現(xiàn)縮短趨勢(shì)，百粒重和產(chǎn)量也有所下降；羅新蘭等（2017）研究表明，玉米各生長(zhǎng)發(fā)育期與相應(yīng)期間的溫度存在負(fù)相關(guān)性，吐絲至成熟階段持續(xù)時(shí)間隨播期的延后而延長(zhǎng)；陳辰等（2017）研究表明，隨播期推遲，山東夏玉米生育期縮短，播期每推遲1 d，生育期縮短0.35 d，生育期縮短主要表現(xiàn)在出苗至抽雄階段，產(chǎn)量、百粒重和穗粒數(shù)隨播期推遲而下降；任麗偉和申?。?017）研究表明，浚單玉米系列品種的生育期隨播種推遲而縮短，每推遲10.0 d播種，生育期平均縮短6.5 d，玉米的穗長(zhǎng)、穗粗、莖粗和產(chǎn)量隨播期推遲而下降?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】春玉米占廣西玉米種植面積的75%以上，合理選擇播期是實(shí)現(xiàn)廣西春玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要栽培手段，但目前基于氣候變化研究不同播期對(duì)廣西春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量影響的報(bào)道較少。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】基于廣西氣候變化特征，探討不同播期對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響，確定廣西春玉米生產(chǎn)最佳播期，選擇適合的品種基因型，為提高春玉米高產(chǎn)潛力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為早熟品種青青700和晚熟品種華優(yōu)168，分別由廣西青青農(nóng)業(yè)科技有限公司和廣西南寧華優(yōu)種子有限公司提供。

1. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年2～7月在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院南寧市明陽(yáng)基地進(jìn)行。分期播種原則以廣西玉米區(qū)域試驗(yàn)點(diǎn)南寧明陽(yáng)近3年的玉米平均播種期為常規(guī)播種期，在不影響雙季玉米種植條件下的適宜播種期前后，根據(jù)氣候變化特征和播種前后的天氣狀況開(kāi)展分期播種。南寧市明陽(yáng)區(qū)試點(diǎn)2014～2016年玉米平均播種期為2月28日。玉米第1播期為2月7日，最晚播期（第8播期）為3月28日，期間每隔7 d播1期，共播8期，即2月7日、2月14日、2月21日、2月28日、3月7日、3月14日、3月21日和3月28日各播種1次。每期播種2個(gè)不同熟期品種青青700和華優(yōu)168，設(shè)2次重復(fù)，小區(qū)為4行區(qū)，行長(zhǎng)4.5 m，行距0.7 m，種植密度5.4萬(wàn)株/ha，播種時(shí)基肥每公頃施復(fù)合肥（15∶15∶15）300 kg，苗肥每公頃施用尿素150 kg+復(fù)合肥（15∶15∶15）75 kg，大喇叭口期攻苞肥每公頃施用復(fù)合肥（15∶15∶15）375 kg，其他栽培管理措施同大田生產(chǎn)。

1. 3 調(diào)查項(xiàng)目與方法

玉米生育期間觀測(cè)記載玉米播種期、拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期和成熟期，并在成熟期測(cè)量株高和穗位高。成熟后每小區(qū)收獲中間2行玉米果穗稱重，曬干脫粒折算產(chǎn)量。另外，每小區(qū)取10果穗考種，測(cè)定穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重和出籽率。試驗(yàn)期間氣象數(shù)據(jù)由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所明陽(yáng)基地氣象觀測(cè)站提供。

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行整理，采用DPS 9.50進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 廣西春玉米生育期內(nèi)的氣候條件

廣西春玉米生育期主要集中在2月～7月上旬。由圖1可知，生育期內(nèi)日平均氣溫呈逐漸升高趨勢(shì)，2～4月氣溫一般在12.0～25.0 ℃，5～7月多在25.0～30.0 ℃；春玉米生育期內(nèi)降水量分布不均，表現(xiàn)為前中期降水量少，后期降水量多；日照時(shí)數(shù)除3月外均在5 h以上。其中，3月出現(xiàn)陰雨寡照的天數(shù)較多，降水量明顯高于2月和4月，日均溫多低于20.0 ℃，日照時(shí)數(shù)多低于5 h。廣西春玉米生育期內(nèi)氣候條件整體表現(xiàn)為前期低溫少雨，中后期高溫多雨，因此玉米前期生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，中后期生長(zhǎng)較快，成熟也快。

2. 2 不同播期的溫度和降水量對(duì)春玉米出苗時(shí)間的影響

春玉米播期以日平均氣溫穩(wěn)定在10.0 ℃以上為界限溫度，8個(gè)不同播期的日常溫度均在適宜播種氣溫范圍內(nèi)，說(shuō)明玉米播種時(shí)的溫度條件可滿足春玉米正常播種。但由表1可知，不同播期玉米播種至出苗天數(shù)存在差異，2月7日、2月14日和2月21日3個(gè)播期內(nèi)從播種至出苗期間的日平均氣溫16.2～17.0 ℃，降水量1.2～7.2 mm，屬于低溫少雨，從播種至出苗需17.0～18.0 d；2月28日播期處理的日平均氣溫和降水量略有升高，出苗天數(shù)縮短至16.0 d；3月7日、3月14日、3月21日和3月28日4個(gè)播期處理播種至出苗的日平均氣溫、0～10 cm地表溫度和降水量明顯高于前4個(gè)播期，屬于適溫多雨，有利用于玉米出苗，從播種至出苗平均需13.0～14.0 d。說(shuō)明春玉米播種后出苗的快慢與氣溫、地表溫度和降水量密切相關(guān)，2月播種低溫少雨，玉米出苗時(shí)間慢，平均需17.3 d；3月播種溫度回升，雨量增加，出苗時(shí)間相對(duì)較快，平均需13.5 d。

2. 3 不同播期對(duì)春玉米生育進(jìn)程的影響

2. 3. 1 不同播期春玉米生育期天數(shù)及其與氣候因子的相關(guān)性分析 玉米的生長(zhǎng)發(fā)育需經(jīng)歷苗期、拔節(jié)孕穗期、抽雄開(kāi)花期和灌漿成熟期等營(yíng)養(yǎng)生殖階段，全生育期下限溫度為6.0～10.0 ℃，上限溫度為40.0～42.0 ℃，苗期至成熟期的適宜生長(zhǎng)溫度為22.0～31.0 ℃（郭慶法等，2004；劉文海等，2015）。由表2可知，兩個(gè)玉米品種不同播期生育期內(nèi)的日平均氣溫為23.7～26.6 ℃，均在玉米生長(zhǎng)發(fā)育的適宜溫度范圍內(nèi)；相關(guān)性分析結(jié)果表明，生育期天數(shù)與日平均氣溫呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01，下同），與光照時(shí)數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明春玉米隨播期延遲，生育期內(nèi)的日平均氣溫升高，光照時(shí)數(shù)減少，生育期縮短。早熟品種青青700生育期內(nèi)有效積溫隨播種推遲而減少，且不同播期的生育期天數(shù)與有效積溫呈顯著正相關(guān)（P<0.05，下同），說(shuō)明早熟玉米品種早播，生育期天數(shù)增多，需要的有效積溫也增加。晚熟品種華優(yōu)168不同播期的生育期天數(shù)與有效積溫的相關(guān)性未達(dá)顯著水平（P>0.05，下同），說(shuō)明晚熟品種不同播期的生育期天數(shù)與有效積溫的關(guān)系不明顯，可能與該晚熟品種的遺傳特性有一定關(guān)系。兩個(gè)品種不同播期的生育期天數(shù)與降水量的相關(guān)性均未達(dá)顯著水平。

2. 3. 2 不同播期春玉米生育進(jìn)程的變化 由表3可知，從第1播期（2月7日）至第8播期（3月28日），早熟品種青青700全育期天數(shù)由114.0 d變?yōu)?6.0 d，共縮短28.0 d，其中出苗至抽雄期天數(shù)由70.0 d變?yōu)?8.0 d，縮短22.0 d，占生育期縮短天數(shù)的78.6%；抽雄至成熟由44.0 d變?yōu)?8.0 d，縮短6.0 d，占生育期縮短天數(shù)的21.4%。中晚熟品種華優(yōu)168全育期天數(shù)由118.0 d變?yōu)?2.0 d，共縮短26.0 d，其中出苗至抽雄期天數(shù)由73.0 d變?yōu)?1.0 d，縮短22.0 d，占生育期縮短天數(shù)的84.6%；抽雄至成熟由45.0 d變?yōu)?1.0 d，縮短4.0 d，占生育期縮短天數(shù)的15.4%。以上變化表明不同熟期玉米品種的生育期均隨播期的延遲而縮短，每延遲7.0 d播種，生育期平均縮短3.9 d；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，平均占生育期縮短天數(shù)的81.6%，可能與日平均溫度升高有關(guān)。

2. 4 不同播期對(duì)春玉米株高、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2. 4. 1 對(duì)春玉米株高的影響 由圖2可看出，青青700和華優(yōu)168的株高均隨播期的延遲呈先增高、中間波動(dòng)、最后平穩(wěn)下降的趨勢(shì)，株高最大值分別出現(xiàn)在3月14日和2月14日播期處理，出現(xiàn)平穩(wěn)下降的拐點(diǎn)在3月14日播期處理。青青700在2月7日、3月28日播期處理與其他播期處理株高的差異達(dá)極顯著或顯著水平，2月28日處理與2月14日、3月14日播期處理的株高差異達(dá)顯著性。華優(yōu)168在2月7日、2月21日、3月21日、3月28日4個(gè)播期處理間的株高差異不顯著，均低于其他播期處理。說(shuō)明不同播期對(duì)玉米株高存在著不同程度的影響，以2月28日常規(guī)播種期為基點(diǎn)，早播14.0 d或晚播20.0 d以上的玉米株高均呈降低趨勢(shì)。

2. 4. 2 對(duì)春玉米籽粒產(chǎn)量的影響 由圖3可知，早熟品種青青700玉米籽粒產(chǎn)量變化是隨播期的延遲呈先波動(dòng)上升后持續(xù)下降的變化趨勢(shì)，最高產(chǎn)量出現(xiàn)在2月28日播期處理，最低產(chǎn)量在3月28日播期處理，最高和最低產(chǎn)量差異達(dá)極顯著水平，說(shuō)明早熟青青700適宜播期為2月7日至3月21日。晚熟品種華優(yōu)168不同播期的玉米籽粒產(chǎn)量變化比較平穩(wěn)，最高產(chǎn)量出現(xiàn)在3月21日播期處理；最低產(chǎn)量在3月28日播期處理，且與其他播期處理的產(chǎn)量差異達(dá)極顯著或顯著水平，說(shuō)明晚熟品種華優(yōu)168播期最遲不能超過(guò)3月21日，否則產(chǎn)量下降較明顯。由此看出，早熟品種產(chǎn)量受播期影響程度大于晚熟品種。因此，廣西春玉米的最適宜播期為2月中旬至3月上旬，晚熟品種適宜播期可延長(zhǎng)至3月中旬。

2. 4. 3 對(duì)春玉米出籽率的影響 由圖4可知，早熟品種青青700的果穗出籽率隨播期的延遲先下降后回升，最高值出現(xiàn)在2月7日播期處理，最低值出現(xiàn)在2月28日播期處理，二者差異極顯著，說(shuō)明以2月28日為常規(guī)播種期，早播和晚播能提高早熟品種出籽率。晚熟品種華優(yōu)168的果穗出籽率隨播期的延遲總體上呈降低趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在2月7日播期處理，最低值出現(xiàn)在3月28日播期處理且與其他播期處理差異極顯著，說(shuō)明晚播不利于晚熟品種出籽率的提高。

2. 4. 4 對(duì)春玉米百粒重的影響 由圖5可知，青青700和華優(yōu)168的百粒重總體上均隨播期的延遲呈下降趨勢(shì)，且2月4個(gè)播期處理與3月4個(gè)播期處理百粒重的差異達(dá)顯著或極顯著水平，說(shuō)明早播對(duì)提高玉米粒重有促進(jìn)作用。

2. 4. 5 對(duì)春玉米穗粒數(shù)的影響 由圖6可知，早熟品種青青700的穗粒數(shù)隨播期延遲先上升后趨于穩(wěn)定，最低值出現(xiàn)在2月7日播期處理，與其他播期差異極顯著；最高值出現(xiàn)在2月28日播期處理，與2月7日、2月14日、2月21日、3月14日、3月21日播期處理差異極顯著。晚熟品種華優(yōu)168的穗粒數(shù)最高值出現(xiàn)在2月28日播期處理，與其他播期處理差異顯著或極顯著，3月各播期處理間穗粒數(shù)差異均不顯著。由此看出，不同播期對(duì)春玉米穗粒數(shù)存在不同程度的影響，且在2月上旬前播種的玉米穗粒數(shù)偏低，3月播種的玉米穗粒數(shù)比2月播種的多，說(shuō)明3月播種更有利于增加玉米穗粒數(shù)。

3 討論

春玉米生長(zhǎng)發(fā)育受品種遺傳特征和氣候環(huán)境條件影響顯著，不同播期下玉米的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量表現(xiàn)出明顯差異。廣西春玉米生育期內(nèi)氣候變化特征為前期低溫少雨，中后期高溫多雨，玉米前期生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，中后期生長(zhǎng)發(fā)育較快、易熟快。本研究發(fā)現(xiàn)，春玉米播種出苗快慢與氣溫、地溫和降水量密切相關(guān)，2月播種時(shí)低溫少雨，玉米出苗時(shí)間慢，平均需17.3 d；3月播種時(shí)溫度回升，雨量增加，玉米出苗時(shí)間相對(duì)較快，平均需13.5 d，說(shuō)明播期對(duì)春玉米的出苗影響明顯，早播出苗慢，晚播出苗快，對(duì)合理安排春玉米播期提供了參考依據(jù)。

本研究結(jié)果表明，隨播期延遲，春玉米的生育期縮短，播期每推遲7.0 d，生育期平均縮短3.9 d。與陳辰等（2017）、任麗偉和申?。?017）、魏雯雯等（2017）的研究結(jié)果一致，可能與日平均氣溫升高有關(guān)。本研究中生育期縮短的時(shí)間主要體現(xiàn)在從出苗至抽雄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，抽雄至成熟的生殖生長(zhǎng)階段縮短時(shí)間較少，與鐘昌松等（2016）、陳辰等（2017）的研究結(jié)果基本一致，但本研究中出苗至抽雄階段縮短天數(shù)占生育期縮短總天數(shù)的比例較高，達(dá)81.6%，而陳辰等（2017）的研究結(jié)果為66.7%，可能與試驗(yàn)地（山東和廣西）的溫度、光照等氣象因素存在差異有關(guān)。溫度是驅(qū)動(dòng)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的主要因子，生育期縮短的主要原因是生育期內(nèi)溫度和光照的變化。

株高是反映玉米植株生長(zhǎng)發(fā)育狀況的重要指標(biāo)，播期對(duì)玉米株高存在不同程度的影響。本研究結(jié)果表明，株高隨播期的延遲先增高、中間波動(dòng)、最后平穩(wěn)下降。播期對(duì)株高有明顯影響，以2月28日為常規(guī)播期，株高最低值出現(xiàn)在最早播期2月7日和最晚播期3月28日，與最高值差異極顯著?？赡苁怯捎谧钤绮テ谟衩酌缙谔幱诘蜏貭顟B(tài)，最晚播期玉米苗期遭遇4月春旱，造成玉米蹲苗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，株高生長(zhǎng)受抑制所致。

已有研究表明，播期對(duì)玉米的產(chǎn)量和穗部性狀均有顯著影響。薛慶禹等（2012）研究表明，玉米產(chǎn)量隨播期推遲呈降低趨勢(shì)，其中晚熟品種的產(chǎn)量降幅大于早熟品種；胡樹(shù)平等（2015）研究認(rèn)為，春玉米的產(chǎn)量和千粒重隨播期推遲均有下降趨勢(shì)，且差異顯著；鐘昌松等（2016）研究表明，玉米的產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒重和出籽率均隨播期的推遲呈降低趨勢(shì)，且播期間差異達(dá)顯著或極顯著水平。本研究結(jié)果顯示，早熟品種青青700的籽粒產(chǎn)量隨播期的延遲先升后降，最高值出現(xiàn)在2月28日播期處理，之后籽粒產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)；晚熟品種華優(yōu)168在3月21日前的不同播期籽粒產(chǎn)量變化不明顯，晚于3月21日播種則籽粒產(chǎn)量顯著降低。說(shuō)明早熟玉米品種產(chǎn)量受播期影響的程度大于晚熟品種，與薛慶禹等（2012）的研究結(jié)果存在差異。播期對(duì)出籽率、百粒重和穗粒數(shù)的影響差異顯著或極顯著，百粒重隨播期延遲而下降，與鐘昌松等（2016）的研究結(jié)果一致。晚熟品種出籽率隨播期延遲而下降，而早熟品種出籽率較大值出現(xiàn)在早播和晚播處理，可能與品種遺傳性對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性調(diào)節(jié)有關(guān)。早熟品種穗粒數(shù)隨播期的延遲先升后趨于平穩(wěn)，晚熟品種播期延遲至3月后，各播種期處理間穗粒數(shù)差異均不顯著，可能由晚熟品種對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較早熟品種強(qiáng)所致。

4 結(jié)論

氣溫、光照時(shí)數(shù)和降雨量是影響春玉米出苗與生長(zhǎng)發(fā)育的主要因子。隨播期延遲，日平均氣溫升高，光照時(shí)數(shù)減少，導(dǎo)致春玉米生育期縮短，且早熟品種產(chǎn)量受播期影響程度大于晚熟品種。廣西春玉米的最適宜播期為2月中旬至3月上旬，晚熟品種適宜播期可延長(zhǎng)至3月中旬。

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（責(zé)任編輯 王 暉）