張兵兵 呂曉 楊璐 高全 吳航 張慧
摘 要:基于分期播種試驗引用干燥度指數(shù)作為水熱因子的均一化指標,對春玉米生長發(fā)育及產量形成對水熱變化的響應機制進行了分析研究。結果表明,隨著播期的推遲,玉米的全生育期呈現(xiàn)顯著縮短的趨勢,平均氣溫對玉米生長速率的顯著影響主要表現(xiàn)在出苗及營養(yǎng)生長階段,對生殖生長影響較小;干燥度與出苗速率及生殖生長速率顯著相關,K每上升0.1,出苗速率降低20%,而抽雄至成熟間生長速率提升23%左右。抽雄—乳熟期的干燥度對產量的影響最大,玉米各發(fā)育階段K對產量影響的程度由重至輕依次為:抽雄—乳熟>拔節(jié)—抽雄>出苗—拔節(jié)>乳熟—成熟。
關鍵詞:分期播種;水熱關系;春玉米;生長發(fā)育;產量
中圖分類號 S513文獻標識碼 A文章編號 1007-7731(2019)23-0041-02
播期已成為作物生長的關鍵影響因素[1],適宜的播期對提高作物干物質積累及產量意義重大[2]。作物的生長發(fā)育、干物質積累特征與播期的熱量及水分的供應能力密切相關[3],作物對水分、熱量資源的利用狀況可以通過播期的改變而得到有效的改善[4],以此達到增產的目的。因此,研發(fā)適宜播種期對挖掘作物增產潛力具有十分重要的意義[5]。
遼西半干旱地區(qū)是生產玉米的主要地區(qū)[6],玉米播期不合理是制約玉米生長的要素[7]。本研究通過適度調控玉播期的互作效應對玉米生長發(fā)育、干物質積累特征的響應機理,闡明玉米生長發(fā)育、干物質積累、產量形成特征的互利增產機理,以期為提升遼西半干旱地區(qū)玉米高產管理提供技術支撐。
1 資料與方法
1.1 試驗設計 于2011—2015年在錦州農業(yè)氣象試驗站開展分期播種試驗,土質為中壤土。供試品種為遼西地區(qū)主栽品種丹玉39,晚熟品種135~145d。試驗設置6個播期,即S1(4月10日)、S2(4月20日)、S3(4月30日)、S4(5月10日)、S5(5月20日)、S6(5月30日),共18個處理。
1.2 數(shù)據(jù)觀測 氣象資料來源于錦州市氣象局,包括玉米生長期內逐日氣象要素(日最高氣溫Timax、日最低氣溫Timin、日降水量Ri),并計算日平均氣溫(Ti),考慮到代表生物學意義,Timax極值過高或Timin極值過低對玉米生長發(fā)育的無效影響。
1.3 干燥度 由于試驗期間玉米降水量在播期和年際之間差異比較大,引用干燥度指數(shù)k作為作物生長的水熱均一化指數(shù)[8],k的變化直接反映出在不同播種期下,溫度和水分條件的匹配情況對玉米各發(fā)育期的影響。
[k=0.16∑T≥10R]
式中,k為干燥度;∑T≥10℃為玉米某發(fā)育期內日平均氣溫≥10℃期間的活動積溫;R為同期降水量。
2 結果與分析
2.1 水熱條件對生長速率的影響
2.1.1 分期播種的關鍵發(fā)育期 試驗中隨著播期的推遲,玉米的全生育期(播種至成熟)呈現(xiàn)顯著縮短的趨勢,最長為154d,最短為123d。從玉米的不同發(fā)育階段來看,出苗階段縮短了3~18d,主要營養(yǎng)生長階段縮短了4~13d,而生殖生長階段則相對穩(wěn)定縮短了僅為3~7d。
2.1.2 氣象條件對生長速率的影響 將各階段氣象因子與生長速率作相關分析,其中省略了相關性不顯著的因子,得到表1。
2.2 不同生長階段干物質增長與水熱條件的相關分析 干物質變化量的大小與其間≥10℃積溫和0~50cm貯水量顯著相關。積溫的增長與玉米干物質的增長呈顯著正相關,但拔節(jié)期之前的積溫對生物量的影響程度不如生長中后期的明顯;生長季的0~50cm土壤貯水量變化基本呈二次曲線,與玉米的生長規(guī)律基本一致,拔節(jié)—乳熟期玉米蒸騰加劇,需水量增多,相關性顯著,而乳熟—成熟土壤貯水量對干物質積累的影響較小。
2.3 水熱因子對產量的影響 溫度和水分的匹配變化對玉米生長發(fā)育速度、干物質積累的影響最終在產量高低上體現(xiàn)出來。2011—2013年以第3、4播期實際產量較高,播期間產量在11%~20%;2014和2015年呈顯著下降趨勢,播期間產量在14%~60%。
3 結論與討論
郭春明[9]分析了東北地區(qū)春玉米在全生育期的農田蒸散動態(tài)變化,得到了春玉米發(fā)育期與蒸散的關系,徐田軍[10]分析了播種期對玉米發(fā)育期變化的影響,由此建立了動態(tài)模型。本文在分析春玉米生長發(fā)育及產量與水熱因子的相關規(guī)律后,得到了東北地區(qū)主栽品種春玉米生長發(fā)育隨氣候變化的動態(tài)特征,引用的均一化水熱因子干燥度指數(shù)作為分析因子,在考慮降水的同時,增加了蒸發(fā)量的影響,在分析水熱因子共同作用下對生長發(fā)育及氣象產量的影響有一定優(yōu)勢,具有明顯的生物學意義,便于從整體上了解水分和熱量對春玉米生長特性的規(guī)律。在實踐中可應用于玉米生長發(fā)育及產量形成的模擬動態(tài)監(jiān)測、生長調控及估產等方面,可為東北地區(qū)春玉米選擇適宜播期提供理論參考。但本文僅針對有限的試驗數(shù)據(jù)資料初步進行了相關分析,仍需多年的玉米生長觀測數(shù)據(jù)來支持和完善各影響因子的精確度。
玉米的出苗速率、各生育階段天數(shù)均隨溫度變化而相應變化,早播前期溫度略低,導致生長速率較慢。在出苗及營養(yǎng)生長階段,平均氣溫對玉米生長速率的顯著影響,平均氣溫每升高1℃,出苗速率提升30%,營養(yǎng)生長速率提升14%~19%,但在生殖生長階段,平均氣溫對生長速率的影響較小,相關性不顯著。干燥度k與出苗速率及生殖生長速率顯著相關,干燥度每上升0.1,出苗速率降低20%,而抽雄至成熟間生長速率提升23%左右;抽雄—乳熟期的干燥度對產量的影響最大,綜合全生育期的干燥度對產量的相關系數(shù),I上升0.1,玉米氣象產量下降800kg/hm2左右。
參考文獻
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(責編:張 麗)