播期對冀東地區(qū)春玉米產(chǎn)量及灌漿特性的影響

王健　郝茹雪　于青松　姚丹丹　韓金玲　楊晴　周印富　王文頗

摘要：以春玉米品種京農(nóng)科728和MC812為試材，設(shè)置4個播期，測定各產(chǎn)量構(gòu)成因素、灌漿參數(shù)及產(chǎn)量，研究冀東地區(qū)不同播期對春玉米產(chǎn)量及籽粒灌漿特性的影響。結(jié)果表明：京農(nóng)科728在5月11—21日播種可獲得高產(chǎn)，MC812在5月11日播種產(chǎn)量最高，能夠充分協(xié)調(diào)各產(chǎn)量構(gòu)成因素間的關(guān)系，發(fā)揮最大產(chǎn)量潛力。玉米的粒質(zhì)量呈“慢-快-慢”的“S”形變化趨勢，籽粒灌漿速率呈單峰曲線。籽粒百粒質(zhì)量與灌漿速率呈二次相關(guān)，與脫水速率呈負(fù)相關(guān)，隨著百粒質(zhì)量的增加表現(xiàn)出前期急劇脫水，后期逐漸變慢。因此，5月11—21日播種，可充分發(fā)揮品種的生產(chǎn)潛力，并充分利用最大灌漿速率階段的水、肥、光、熱資源，實(shí)現(xiàn)籽粒干物質(zhì)的積累，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冀東地區(qū)春玉米的高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：冀東;春玉米;播期;產(chǎn)量構(gòu)成因素;灌漿速率;脫水速率

中圖分類號： S513.04文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）09-0147-05

長期以來，人們通過傳統(tǒng)育種、分子輔助育種和栽培措施等多種方式來提高玉米的產(chǎn)量與品質(zhì)[1]。如何利用栽培技術(shù)手段在充分利用環(huán)境條件（光照、溫度、水和土壤等）的同時最大限度地發(fā)揮品種的生產(chǎn)潛力是生產(chǎn)中長期關(guān)注的命題[2]。不同的品種都有適合自身生長的地域，也有適宜的播種時期[3]。適宜的播期不僅為玉米的生長發(fā)育創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境條件，也有利于玉米在產(chǎn)量形成關(guān)鍵期避開主要病害的高發(fā)期，提高自身的抗逆性，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)[4-6]。大量研究表明，隨著播期的推遲，玉米的全生育期縮短，適時早播有利于玉米的生長發(fā)育[7-8]。孫亞玲等研究表明，適時早播可延長干物質(zhì)積累時間，提高灌漿后期的溫度，有利于生育后期干物質(zhì)的積累與分配[9];李紹長等研究認(rèn)為，同一生態(tài)區(qū)，播期主要是通過灌漿期溫度和灌漿持續(xù)期來影響玉米粒質(zhì)量，不同生態(tài)區(qū)，分期播種對籽粒灌漿的影響不同[10];武文明等通過播期對灌漿漸增期、快增期和緩增期灌漿速率的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)播期主要是通過漸增期灌漿速率及灌漿期持續(xù)期來影響粒質(zhì)量的，漸增期灌漿速率快，灌漿期持續(xù)期長，則玉米粒質(zhì)量較大[11]。

目前，關(guān)于播期對玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量形成及籽粒品質(zhì)影響等方面的研究已經(jīng)廣為報道。然而，由于不同生態(tài)區(qū)的氣候條件、同一生態(tài)區(qū)不同時期的氣象條件均存在明顯差異，其研究結(jié)果不盡相同。因此，本研究結(jié)合冀東地區(qū)的生產(chǎn)實(shí)際，采用分期播種的試驗(yàn)方法，針對性地設(shè)置4個播期水平，研究冀東地區(qū)主栽玉米品種在不同播期下的產(chǎn)量和灌漿特性，確定冀東地區(qū)適宜播期，旨在為該地區(qū)玉米生產(chǎn)提供指導(dǎo)意見。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年在河北省秦皇島市昌黎縣龍家店試驗(yàn)田（118°45′E、39°25′N）進(jìn)行，試驗(yàn)土壤類型為中壤土，試驗(yàn)前測定土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，有機(jī)質(zhì)含量為21.54 g/kg，堿解氮含量為134.67 mg/kg，速效磷含量為10.58 mg/kg，速效鉀含量為85.02 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，播期為主區(qū)，品種為副區(qū)。播期設(shè)置4個水平，分別為5月1日、5月11日、5月21日、5月31日;試驗(yàn)品種2個，分別為京農(nóng)科728和MC812;種植密度9萬株/hm2，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，機(jī)械化播種，田間管理同當(dāng)?shù)厣a(chǎn)田相同。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 生育期和植株基本特性的調(diào)查

調(diào)查記載播種期、出苗期、6葉展、拔節(jié)期、12葉展、大喇叭口期、抽雄期、吐絲期、成熟期。在玉米吐絲散粉后灌漿期調(diào)查株高、穗位高。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的測定

在玉米成熟期每小區(qū)各選取3個樣點(diǎn)進(jìn)行測產(chǎn)。每個樣點(diǎn)2行區(qū)，行長3 m。測定樣點(diǎn)中的總株數(shù)、空稈數(shù)和雙穗株數(shù);并在每個樣點(diǎn)中連續(xù)取20個果穗進(jìn)行室內(nèi)考種。測定穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗長、穗粗、禿尖長度、軸粗和千粒質(zhì)量，并最終計(jì)算產(chǎn)量。

1.3.3 灌漿參數(shù)測定

在玉米吐絲期選取長勢均勻一致的植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，自吐絲5 d后開始取樣，每隔7 d從掛牌植株中選取有代表性的植株進(jìn)行取樣直至成熟。每個處理各取3個果穗，并從中部取100粒，迅速測定籽粒鮮質(zhì)量。在105 ℃烘箱中殺青30 min后，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，測定不同播期條件下的最終百粒質(zhì)量，并計(jì)算出籽粒含水量。以開花后天數(shù)（d）為自變量，每隔7 d測得的百粒質(zhì)量為因變量（W），用Logistic方程擬合玉米籽粒增質(zhì)量動態(tài)[11-12]，W=K/（1+ae-bt） 擬合玉米籽粒灌漿過程，計(jì)算相應(yīng)的灌漿參數(shù)。式中：K為終極生長量;a為初值參數(shù);b為生長速率參數(shù)。最大灌漿速率出現(xiàn)的時間Tmax=ln（a/b）;灌漿速率最大時的生長量Wmax=K/2;最大灌漿速率Rmax=（b×Wmax）（1-Wmax/K）;平均灌漿速率R=K/T;灌漿活躍期p（大約完成總積累量的90%）=6/b[13]。

籽粒含水率=[籽粒鮮質(zhì)量（g）-籽粒干質(zhì)量（g）]/籽粒鮮質(zhì)量（g）×100%;

籽粒灌漿速率=[后一次籽粒干質(zhì)量（g）-前一次籽粒干質(zhì)量（g）]/2次取樣相隔天數(shù)（d）×100%;

籽粒脫水速率=[前一次籽粒含水率（%）-后一次籽粒含水率（%）]/2次取樣相隔天數(shù)（d）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量

由表1可知，京農(nóng)科728在5月21日播種產(chǎn)量達(dá)到最大值，為10 946.25 kg/hm2，較5月1日播種的高出23.93%，差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）;較5月11日和5月31日播種的產(chǎn)量分別高出 6.92% 和5.45%，差異未達(dá)到顯著水平（P>0.05）。MC812在5月11日播種產(chǎn)量達(dá)到最大值，為 10 908.30 kg/hm2，較5月1日、5月21日和5月31日播種產(chǎn)量分別高出13.48%、6.58%和15.91%，差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）。結(jié)果表明，京農(nóng)科728的最適播種時間應(yīng)在5月11—31日，MC812的最適播種時間應(yīng)在5月11日前后。

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素

由表2可知，京農(nóng)科728在5月11日播種的穗行數(shù)較5月21日和5月31日播種的分別低4.58%和2.74%;行粒數(shù)較5月21日和5月31日播種的分別低15.22%和15.46%，差異達(dá)到顯著水平（P<0.05），但5月11日播種的千粒質(zhì)量較5月21日和5月31日播種的高，分別高出18.23%和13.04%，差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）。穗長、穗粗、禿尖長、軸粗也均達(dá)到了顯著差異（P<0.05）。說明在5月11—31日播種，京農(nóng)科728可以通過協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的關(guān)系而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn);在5月11日播種，MC812的各產(chǎn)量構(gòu)成因素間通過相互協(xié)調(diào)，從而也可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

2.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性分析

由表3可知，播期對玉米的穗行數(shù)、行粒數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.771 3、0.853 0，分別呈顯著和極顯著正相關(guān)，而播期對玉米千粒質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)為-0.916 4，呈極顯著負(fù)相關(guān)，其余各產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量對播期的相關(guān)系數(shù)均未達(dá)到顯著水平。說明適當(dāng)早播可有效提高玉米粒質(zhì)量，晚播將導(dǎo)致玉米粒質(zhì)量降低從而影響玉米產(chǎn)量。

2.4 籽粒灌漿速率

由圖1和圖2可知，籽粒灌漿期間百粒質(zhì)量呈“慢—快—慢”的“S”形變化趨勢，籽粒灌漿速率呈先升后降的單峰變化。5月11—31日播種，京農(nóng)科728達(dá)到最大灌漿速率;5月1日播種，MC812達(dá)到最大灌漿速率。對京農(nóng)科728不同播期到達(dá)最大灌漿速率的時間進(jìn)行排序：5月31日>5月11日>5月1日>5月21日。對MC812不同播期到達(dá)最大灌漿速率的時間進(jìn)行排序：5月1日>5月31日>5月11日>5月21日。京農(nóng)科728和MC812不同播期的最大灌漿速率一般出現(xiàn)在吐絲后24 d左右。

2.5 籽粒灌漿參數(shù)

由表4、表5可知，利用Logistic方程可較好地模擬不同播期下京農(nóng)科728和MC812這2個品種的籽粒灌漿過程，決定系數(shù)介于0.974～0.996之間，并運(yùn)用適合性χ2測驗(yàn)，進(jìn)行擬合優(yōu)度測驗(yàn)，得到χ2<χ20.05，表明其擬合過程較好，因此可以將Logistic方程用于對未來值的預(yù)測。由表4可知，京農(nóng)科728以5月31日播種的最大灌漿速率（Rmax）最大，灌漿持續(xù)時間（Tmax）最短;以5月21日播種的Rmax最小，Tmax較短，活躍灌漿期（p）達(dá)到最長;MC812以在5月11日播種的產(chǎn)量達(dá)到了最大值，Rmax較大，Tmax最短，p也隨之下降。2個品種在5月11—21日播種的總體趨勢為灌漿速率越大，灌漿的時間以及灌漿的活躍期就呈現(xiàn)出與之相反的趨勢。同時將整個灌漿過程分為3個階段，分別為漸增期（T1）、快增期（T2）和緩增期（T3），對其相應(yīng)的灌漿速率進(jìn)行排序?yàn)镽2>R3>R1，可以看出漸增期的灌漿速率最小，因此提高粒質(zhì)量關(guān)鍵要把握好漸增期的灌漿速率及持續(xù)時間。

2.6 百粒質(zhì)量與灌漿速率的相關(guān)性分析

由圖3可知，利用二次多項(xiàng)式方程y=a+bx+cx2對不同播期的百粒質(zhì)量和灌漿速率的相關(guān)性進(jìn)行擬合，結(jié)果表明2個品種的百粒質(zhì)量和灌漿速率均呈二次相關(guān)，京農(nóng)科728的決定系數(shù)r2在0.886 3～0.972 5之間，MC812的決定系數(shù)r2在0.779 4～0.996 2之間。京農(nóng)科728在5月1日、11日、21日和31日播種的百粒質(zhì)量分別為21.505、19.080、19.537、

20.556 g時達(dá)到各播期的最大灌漿速率值，最大灌漿速率分別為 1.734、2.032、1.514、2.088 g/（百粒·d）;MC812的百粒質(zhì)量分別為20.056、20.821、17.753、19.079 g時灌漿速率達(dá)到最大值，分別為2.026、1.640、1.626、1.808 g/（百粒·d）。

2.7 百粒質(zhì)量與脫水速率的相關(guān)性分析

由圖4可知，2個品種不同播期的百粒質(zhì)量和脫水速率均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著百粒質(zhì)量的增加，脫水速率呈現(xiàn)下降趨勢。京農(nóng)科728的決定系數(shù)r2在0.090 3～0.883 1之間，MC812的決定系數(shù)r2在0.047 3～0.858 2之間。灌漿前期京農(nóng)科728和MC812的脫水速率均呈急速下降趨勢，當(dāng)京農(nóng)科728在4個播期的百粒質(zhì)量達(dá)到21.505、19.080、19.537、20.556 g，MC812的百粒質(zhì)量達(dá)到20.056、20.821、17.753、19.079 g時，籽粒后期的脫水速率趨于緩慢下降。

2.8 株高和穗位高

對不同播期的株高和穗位高進(jìn)行比較（圖5）發(fā)現(xiàn)，隨著播種時間的延遲，各品種的株高呈升高的趨勢。京農(nóng)科在5月31日播種的株高較5月1日、5月11日和5月21日播種的分別增加35.06%、7.37%、12.15%，差異達(dá)到顯著水平。MC812在5月31日播種的株高較5月1日、5月11日和5月21日播種的分別增加22.87%、6.74%、8.90%，差異達(dá)到顯著水平。因此播期晚，品種株高增加可能是造成品種后期倒伏的重要原因。

對不同播期的穗位高進(jìn)行比較（圖6）發(fā)現(xiàn)，京農(nóng)科728在5月31日播種的穗位高較5月1日、11日和21日播種的分別增加47.92%、23.95%和40.91%，差異達(dá)到顯著水平。MC812在5月31日播種的穗位高較5月1日、5月11日和5月21日播種的分別增加31.99%、9.11%和9.80%，差異達(dá)到顯著水平。

3 結(jié)論與討論

玉米生育期內(nèi)的光、溫、水等主要?dú)庀笠蛩嘏c玉米的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成密切相關(guān)[14-16]。不同時期的氣象條件存在明顯差異，顯著影響著玉米生長發(fā)育的進(jìn)程。因此，把握好播種期是充分利用水、肥、光、熱資源，協(xié)調(diào)好群體與個體關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的關(guān)鍵。本研究表明，冀東地區(qū)2個主栽春玉米品種在5月11—21日為最佳播種時期，能夠充分利用氣象條件，發(fā)揮品種的生產(chǎn)潛力。在此期間播種可充分協(xié)調(diào)各產(chǎn)量構(gòu)成因素間的關(guān)系，使品種發(fā)揮最大的產(chǎn)量潛力[17-18]。相關(guān)性分析表明，播期與穗行數(shù)、行粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與千粒質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。表明在處理播期與玉米的產(chǎn)量關(guān)系時，處理好產(chǎn)量構(gòu)成因素間的關(guān)系是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的重要原因。

玉米的粒質(zhì)量主要受灌漿速率及灌漿持續(xù)期的影響[19-21]。本研究表明，玉米的粒質(zhì)量呈“慢—快—慢”的“S”形變化趨勢，籽粒灌漿速率呈單峰曲線，最大灌漿速率一般出現(xiàn)在吐絲后24 d左右。不同播期的脫水速率隨百粒質(zhì)量的升高逐漸呈現(xiàn)出下降趨勢，前期急劇脫水，后期脫水速率變慢。為此，應(yīng)充分把握住最大灌漿速率階段，給予充足的肥水條件，并注意后期脫水階段時應(yīng)盡量避開陰天多雨天氣，確保充足的光照條件是播期選擇、發(fā)揮品種生產(chǎn)潛力的重要因素。

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