極端凍害對新疆春玉米苗期的影響

賀夢婕，陳江魯，楊京京

（1.奇臺縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆 奇臺 831800；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所）

霜凍是新疆天山北坡春季經(jīng)常發(fā)生的自然災(zāi)害之一[1]。由于全球變暖造成極端天氣頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響著當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以低溫霜凍為例，首先玉米受到凍害后體內(nèi)表現(xiàn)為細(xì)胞膜透性受到破壞，使細(xì)胞內(nèi)充滿許多囊狀小泡，嚴(yán)重時(shí)細(xì)胞壁斷裂，細(xì)胞器殘?bào)w充斥在細(xì)胞間隙中[2-5]。其次低溫降低了玉米苗期葉綠素及其它指標(biāo)的含量，對玉米的生長產(chǎn)生很大的影響[6]。最后外在表現(xiàn)為玉米總根數(shù)減少、縮短變粗，出現(xiàn)畸形，主根長、株高、地下及地上干物質(zhì)含量均顯著下降，同時(shí)種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率都明顯下降[5，7]。前人研究多集中在室內(nèi)，主要研究方向?yàn)橛衩资軆黾?xì)胞內(nèi)在機(jī)理，對玉米全生育期進(jìn)程、農(nóng)藝性狀、考種測產(chǎn)的全方位綜合研究較少。為適應(yīng)氣候變化，盡早掌握玉米苗期凍害后外在農(nóng)藝特性，為科學(xué)調(diào)整當(dāng)?shù)赜衩撞シN期提供理論依據(jù)。2018年4月玉米苗期出現(xiàn)突發(fā)性凍害，對奇臺農(nóng)場二分場一隊(duì)、四隊(duì)28塊玉米田塊進(jìn)行調(diào)查，并對個別試驗(yàn)田定點(diǎn)系統(tǒng)跟蹤調(diào)查取樣，調(diào)查春播玉米苗期受凍害程度、災(zāi)后生長發(fā)育規(guī)律及其對產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的影響。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查材料

2018年5月18日，對奇臺農(nóng)場二分場四隊(duì)28塊玉米田塊進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查作物主要為常規(guī)玉米、糯玉米、爆裂玉米以及當(dāng)?shù)刂髟猿Ｒ?guī)玉米品種KWS9384。調(diào)查內(nèi)容主要包括播種質(zhì)量和出苗情況。

表1 玉米凍害分級標(biāo)準(zhǔn)

圖1 2018年氣溫與近10年（4～6月）氣溫關(guān)系

1.2 調(diào)查地點(diǎn)

奇臺農(nóng)場二分場（43°50′41″N，89°46′01″E），海拔1021m，太陽總輻射量≥546.3KJ/cm2，年均≥10 ℃積溫3 000～3 200 ℃，無霜期130～156 d，年日照時(shí)數(shù)2 840h。年均降雨量269.4mm。

1.3 調(diào)查方法

根據(jù)《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T88－2008：作物霜凍害等級》標(biāo)準(zhǔn)，在參考凍害標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際玉米苗期受凍害程度進(jìn)行分級（表1）。對奇臺農(nóng)場二分場28塊玉米田塊進(jìn)行調(diào)查。每個農(nóng)戶隨機(jī)選取3個樣點(diǎn)，每個樣點(diǎn)選擇1膜10 m長，調(diào)查已出苗數(shù)、死苗數(shù)、存活苗數(shù)等。凍死率為單位面積內(nèi)凍死的數(shù)量。出苗率為單位穴數(shù)內(nèi)，地面所有苗數(shù)所占比例[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫情況

奇臺農(nóng)場2004—2018年苗期溫度較低，2018年4～6月份氣溫與2008—2017平均氣溫差異較大，表現(xiàn)為突發(fā)性（圖1）。2006年、2008年、2010年及2014年4月份平均氣溫甚至不能滿足作物生長的需要，其余年份4月平均溫度也僅僅滿足生長需要（表2）。2018年4月份月平均氣溫為10.4 ℃，5月份為13.7℃，其中4月份＜10 ℃的有13 d，4月4日最低溫度為0 ℃，5月份＜10℃的天數(shù)有7d，5月7日溫度最低，為3.6 ℃。奇臺農(nóng)場二分場苗期常集中在4月20日至5月10日之間，在2004年到2018年的15年間發(fā)生凍害的概率為86.7%，苗期＜10 ℃的天數(shù)在5d以上的年份占40%，大多數(shù)年份經(jīng)常出現(xiàn)凍害，致使玉米苗期均出現(xiàn)不同程度的損害。

2.2 凍害對不同播種時(shí)期的同一玉米品種苗期的影響

從調(diào)查結(jié)果來看，此次共調(diào)查28戶，大田玉米12戶，糯玉米13戶，爆裂玉米3戶，大田玉米品種KWS9384為當(dāng)?shù)刂髟缘挠衩灼贩N。播種時(shí)間從3月26日至4月10日的玉米品種，均受到不同程度的凍害，隨著播種時(shí)間的延長受凍害程度呈拋物線趨勢（表3），但早期播種的玉米品種較晚期播種的受凍程度高。其原因可能為早期播種玉米受凍時(shí)植株個體強(qiáng)壯，中期播種玉米受凍時(shí)植株脆弱即受凍害程度嚴(yán)重，晚期播種玉米受凍時(shí)剛出地表，凍后可快速恢復(fù)。建議大田玉米適當(dāng)晚播。晉糯205為當(dāng)?shù)刂髟缘呐从衩灼贩N，隨著播種時(shí)間的延長，受凍害程度呈增加的趨勢。

表2 奇臺農(nóng)場二分場玉米苗期溫度及凍害發(fā)生次數(shù)

表3 同一玉米品種不同播種時(shí)間苗期受凍害情況

2.3 凍害對不同玉米品種苗期的影響

不同玉米品種苗期受凍害程度有顯著差異，受凍害程度總體表現(xiàn)為：糯玉米＞爆裂玉米＞大田玉米；（表3）。大田玉米受凍害程度最嚴(yán)重，凍死率最高，達(dá)70%；部分玉米品種苗期凍死率分別為21.6%和17.6%，種植密度分別為5821株/667m2和6 710株/667 m2。其余大田玉米，凍死率低于10%，建議對連續(xù)缺苗處補(bǔ)種即可。爆裂玉米凍死率最高可達(dá)18.9%，種植密度為4345株/667m2；其余種植密度均大于4 500株/667m2，糯玉米凍死率最高為13.6%，實(shí)際種植密度為3668株/667m2，其余玉米品種凍死率超過10%的農(nóng)戶，其種植密度均在4 000株/667m2以上。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，大田玉米、糯玉米和爆裂玉米的實(shí)際種植密度分別在5 500株/667 m2、4 000株/667m2和4500株/667m2以上，通過加強(qiáng)田間管理，可以獲得較高產(chǎn)量（表4）。

表4 玉米品種受凍害情況調(diào)查

表5 玉米不同播種時(shí)期和生育狀態(tài)時(shí)受凍害情況

2.4 凍害對不同播種深度玉米苗期的影響

凍害對不同播深玉米苗期的影響表現(xiàn)為，播深越深受凍則輕，反之受凍則重。播種深度小于4cm時(shí)受凍，播種深度在4～5cm 時(shí)凍死率大于5%，播種深度大于5cm時(shí)凍死率小于5%。春季霜凍受海拔和地形影響較大。原因可能為由于播種深度適合，土體充當(dāng)了保溫層的作用，發(fā)生凍害時(shí)玉米生長點(diǎn)沒有受到傷害或傷害較小，而播種較淺的生長點(diǎn)受害嚴(yán)重（表4）。凍害對滴水出苗玉米的影響表現(xiàn)為，播種后滴水出苗的玉米受凍害較輕。其原因可能為滴水出苗后，由于水的比熱容較大，受到凍害時(shí)需要放出大量的熱，所以幼苗受凍害較小。

2.5 凍害對玉米生育時(shí)期的影響

玉米受到凍害與當(dāng)時(shí)的生長發(fā)育時(shí)期密切相關(guān)，不同時(shí)期即使凍害程度相當(dāng)，對后期影響也不同。玉米可見葉達(dá)4～6葉時(shí)受凍，此時(shí)植株葉片多、個體壯，抵御凍害能力強(qiáng)。3葉1心玉米受凍時(shí)狀態(tài)相同，但凍死率和出苗率均有較大差異。KWS9384為當(dāng)?shù)卦缡煊衩?，受凍時(shí)為3葉1心，但受凍程度不同，進(jìn)行跟蹤調(diào)查（表5）。同一時(shí)期凍死率差別的原因分析，首先是播種的深度，土層在受凍時(shí)充當(dāng)保溫層的作用，其次是是否進(jìn)行滴水出苗，受凍時(shí)水進(jìn)行物理變化，凝固放熱，對植株起到了保護(hù)作用。再有可能就是種子內(nèi)在特性與種子存貯年限，生長過程中胚乳的消耗等。

3 結(jié)論與討論

2018年奇臺農(nóng)場KWS9384苗期均受到不同程度的凍害，隨著播種時(shí)間的延長受凍害程度呈拋物線趨勢。針對突發(fā)凍害建議大田玉米適當(dāng)晚播，對缺苗嚴(yán)重大田玉米，應(yīng)補(bǔ)種早熟品種。針對持續(xù)低溫時(shí)期，田間管理以提高地溫，加速玉米恢復(fù)正常生長為主，未進(jìn)行中耕的，抓緊時(shí)間進(jìn)行中耕，要求中耕深度在10～13cm；已進(jìn)行過第一次中耕的，需進(jìn)行第二次中耕，耕深在10～15cm；對未進(jìn)行滴水出苗地塊或土壤水分不足地塊，可滴水5～10m3/667m2并帶磷酸二氫鉀2kg/667m2，以提苗。雜草防治，對雜草較多田塊立刻除草，中耕并結(jié)合化除[8]。應(yīng)根據(jù)玉米品種特性適期早播，糯玉米、爆裂玉米不宜早播。KWS9384在奇臺農(nóng)場相對于其它大田玉米品種在適當(dāng)播期內(nèi)適宜晚播。在受到凍害時(shí)，不同玉米品種K+的滲出率不一，玉米品種的抗凍能力不一[9-10]。

不同玉米品種受凍害程度有顯著差異，總體上糯玉米受凍害程度重于爆裂玉米重于大田玉米。凍傷后玉米植株更容易被各種病菌侵染，在玉米恢復(fù)生長后進(jìn)行一次真菌防治，主要對黑穗和瘤黑粉病進(jìn)行防治[11]。播種深度越淺的玉米受凍越重，播種后滴水出苗的玉米受凍害較輕。播種深度方面，玉米以4～5 cm為宜，早播玉米不宜淺播（不能低于4cm），晚播玉米可淺播（3cm）。提高播種質(zhì)量較為關(guān)鍵，2018年播種未覆土的受凍最重。不同農(nóng)戶間出苗率差異較大，相同玉米品種出苗率有90%以上的，也有不足80%的，播種質(zhì)量包括整地質(zhì)量還需進(jìn)一步提高。滴水出苗的相對受凍較輕。因此，采取滴水出苗技術(shù)措施是獲得苗全苗勻的重要技術(shù)措施。