黃淮海地區(qū)不同播期夏玉米籽粒脫水過程和產(chǎn)量形成的比較*

鄒俊麗，崔兆韻，徐 祎，朱 霞

黃淮海地區(qū)不同播期夏玉米籽粒脫水過程和產(chǎn)量形成的比較*

鄒俊麗1,2，崔兆韻2**，徐 祎2，朱 霞2

（1. 山東省氣象防災減災重點實驗室，濟南 250031；2. 泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗站，泰安 271000）

以“浚單29”夏玉米為試驗材料，于2014年和2015年在山東泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗站進行3個播期的播種試驗，3個播期分別為6月5日（M?10處理）、6月15日（M處理）和6月25日（M+10處理），分析播期對夏玉米生育階段、籽粒脫水過程和干物質(zhì)積累以及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：隨著播期的推遲，夏玉米全生育期持續(xù)時間縮短，其中抽雄?成熟期的變化幅度最大，M?10處理較M和M+10處理縮短了7～10d。提前播期（M?10）下，夏玉米的籽粒含水率、籽粒干物重均高于晚播，生理成熟前早播的夏玉米比晚播處理脫水慢，而生理成熟后早播的夏玉米比晚播脫水快。不同播期使夏玉米處于不同的氣象條件下，顯著影響了產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。與當?shù)爻Ｄ暾２テ冢?月15日）相比，播期提前（M?10處理）增加夏玉米百粒重和收獲指數(shù)，減少禿尖比；與晚播（6月25日）相比，提前播期下夏玉米穗粒數(shù)顯著提高4.5%（2014年）和7.8%（2015年），百粒重顯著提高12.3%（2014年）和16.8%（2015年），禿尖比顯著降低21.4%（2014年）和12.5%（2015年），可見，播期越晚，產(chǎn)量越低。因此，夏玉米“浚單29”在黃淮海地區(qū)可以適當早播，而播種過遲容易導致生育期延后，易遭遇低溫，嚴重影響產(chǎn)量。

夏玉米；播期；干物質(zhì)積累；籽粒脫水速率；產(chǎn)量

玉米（）是世界上種植最廣泛的三大作物之一，是重要的糧食、飼料和經(jīng)濟兼用作物。玉米種植面積和產(chǎn)量居秋糧作物之首，其總產(chǎn)量占中國糧食總產(chǎn)量的35%以上[1]，近年來玉米總產(chǎn)增加對中國糧食增產(chǎn)的貢獻率達56%以上[2]，其產(chǎn)量的高低直接影響國家糧食安全和玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。黃淮海地區(qū)是中國夏玉米主要種植區(qū)，其播種面積和產(chǎn)量約占中國的40%[3]。然而，該地區(qū)全年降水量不足且時空分布不均，隨著全球氣候變暖，極端天氣和氣候事件發(fā)生頻率和強度亦呈增大增強趨勢[4]；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因其對氣候條件特殊的依賴性，氣候資源的變化必然對夏玉米安全生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響[5]。

夏玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)不僅取決于品種更替和栽培措施優(yōu)化等因子，還與播期的適宜程度密切相關(guān)。有關(guān)播期對夏玉米生長發(fā)育特性及產(chǎn)量的影響，前人做了大量研究。李向嶺等[6]認為氣象因子對不同夏玉米產(chǎn)量性能指標的影響作用不同，吐絲后有效積溫主要影響平均葉面積指數(shù)和平均凈同化率，生育期日平均氣溫主要影響生長天數(shù)；降水量和日照時數(shù)主要影響穗粒數(shù)和千粒重。劉戰(zhàn)東等[7]研究發(fā)現(xiàn)夏玉米產(chǎn)量隨播期推遲而下降，造成產(chǎn)量降低的主要原因是百粒重降低，穗粒數(shù)減少，而早播延長生育期且使籽粒灌漿充分，明顯提高產(chǎn)量[8?9]。夏玉米收獲期籽粒含水率是影響產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素，主要取決于籽粒干物質(zhì)積累速率、生理成熟前后籽粒含水率和脫水速率，受遺傳因素和后期環(huán)境因素互作調(diào)控[10?12]。Brooking等[13]在不同播期試驗研究中發(fā)現(xiàn)生理成熟前玉米籽粒就有脫水現(xiàn)象，氣象因子對該脫水過程無顯著影響；但在生理成熟后，籽粒脫水速率與環(huán)境水分的飽和虧缺程度高度相關(guān)。也有學者認為玉米灌漿后期籽粒脫水速率與溫度相關(guān)的氣象因子及平均日照時數(shù)呈顯著正相關(guān)，即高溫會加快脫水[14]。武文明等[15]通過建立不同熟期夏玉米品種吐絲后有效積溫與籽粒含水率預測模型，研究表明中熟品種適時早播和早熟品種晚播均能實現(xiàn)夏玉米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

黃淮海玉米區(qū)主要是冬小麥?夏玉米一年兩熟的種植制度，水熱資源限制和收獲作業(yè)時間短嚴重制約著夏玉米安全生產(chǎn)[16]。鑒于此，本研究選擇根據(jù)黃淮海地區(qū)玉米生產(chǎn)需求進行育種的“浚單29”玉米品種為試驗材料，在該地區(qū)開展夏玉米分期播種試驗，探索改變播期所引起的氣象條件變異對夏玉米發(fā)育期、籽粒干物質(zhì)積累、籽粒脫水過程及產(chǎn)量等的影響，以期明確該區(qū)域夏玉米生理成熟前后籽粒脫水變化特征和產(chǎn)量形成規(guī)律，指導當?shù)叵挠衩咨a(chǎn)、改善栽培管理措施并選育脫水快的玉米品種，為保障糧食安全提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

分期播種試驗于2014年和2015年在山東省泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗站（117°09′E，36°10′N）進行，當?shù)貙贉貛Т箨懶园霛駶櫦撅L氣候，年平均氣溫13.0℃，年平均日照時數(shù)約2200h，年平均降水量680mm。供試玉米品種為國審永優(yōu)系列玉米“浚單29”，該品種根據(jù)黃淮海地區(qū)玉米生產(chǎn)需求進行育種，具有良好的抗病性和抗逆性，且豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性好[17]。試驗期間無重大氣象災害和病蟲害發(fā)生。

以當?shù)爻Ｄ晷←湷墒炱谕七t3～5d為夏玉米正常播期（6月15日），設置比正常播期提前10d（6月5日）、正常播期（6月15日）和比正常播期推遲10d（6月25日）共3個播期，分別記作M?10、M和M+10處理。夏玉米播種密度與當?shù)剞r(nóng)田保持一致，行距0.6m，株距0.28m，每小區(qū)6行，每行21穴，每穴播2粒。播種時施用撒可富復合肥（N-P2O5-K2O含量15-15-15），施肥量450kg·hm?2，并適當灌溉確保玉米正常出苗。在玉米七葉期前完成間定苗，無雙株，空穴處補苗；同時確定相鄰長勢均勻一致的2行標記為計產(chǎn)行（避開邊行），采樣及土壤濕度觀測等避開邊行和計產(chǎn)行，產(chǎn)量要素測定在計產(chǎn)行進行。每個播期設4個重復，共12個小區(qū)，采用隨機區(qū)組排列，每個小區(qū)單做田埂，小區(qū)面積為 6m×3.6m。試驗地前茬作物為冬小麥，實行小麥秸稈還田，耕層0-20cm土壤質(zhì)地為砂壤土，土壤類型為褐土，土壤容重1.51g·cm?3，田間持水量和凋萎系數(shù)分別為19.5%和5.6%。在夏玉米生長期間，田間管理全部按照當?shù)馗弋a(chǎn)栽培方式進行，確保滿足玉米生長的需求。

1.2 測定項目

1.2.1 氣象要素觀測

1.2.2 發(fā)育期觀測

夏玉米播種后及時觀測并記錄主要生育期時間，包括出苗期、三葉期、七葉期、拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期、成熟期（即玉米籽粒達到生理成熟）和收獲期，每個生育時期的判定以田間50%以上植株表現(xiàn)出該生育時期形態(tài)特征為標志，各生育期形態(tài)劃分標準見表1。

1.2.3籽粒干物質(zhì)積累和含水率測定

夏玉米吐絲后35d開始直至收獲期間，每5d取一次樣，在成熟期和收獲期加密取樣。取樣時選擇各小區(qū)代表性好的果穗2穗，每穗十字交叉（如穗行數(shù)為16行，則取第1、5、9和13行），各取1行共計4行，數(shù)取粒數(shù)后將籽粒放入鋁盒，稱其鮮重，105℃殺青30min后，維持70～80℃烘烤至恒重，稱其干重。

式中，MA為籽粒含水率（%），DMW為籽粒干物質(zhì)積累量（即百粒重，g），W1為籽粒鮮重（g），W2為籽粒干重（g），m為粒數(shù)。

每個月通過門診、上門等形式對兩組患者安排一次隨訪，分析記錄患者的服藥以及血糖監(jiān)測的情況，統(tǒng)計治療6、12個月后的依從性；每3個月對患者空腹血糖、餐后2 h血糖、血脂、糖化血紅蛋白測定，比較血糖控制水平。

1.2.4 籽粒脫水速率

式中，BR為生理成熟前籽粒脫水速率（百分點·d?1），AR為生理成熟后籽粒脫水速率（百分點·d?1），MA1為吐絲后35d時籽粒含水率（%），MA2為成熟期籽粒含水率（%），MA3為收獲期籽粒含水率（g），X為兩次取樣間隔天數(shù)（d）。

1.2.5 產(chǎn)量要素測定

在玉米收獲期從計產(chǎn)行的植株中隨機選擇10株對產(chǎn)量結(jié)構(gòu)要素進行分析，包括穗粒數(shù)、禿尖比、百粒重、收獲指數(shù)及產(chǎn)量等。上述指標的觀測方法嚴格按照《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》執(zhí)行。

表1 夏玉米主要生育期的形態(tài)劃分

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2015和SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析并繪制圖表，用Duncan檢驗進行多重比較（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期夏玉米生育進程及各生育期水熱條件比較

2.1.1 生育期

由圖1和表2可見，兩年試驗過程中均發(fā)現(xiàn)，由于播期不同造成“浚單29”夏玉米的生育期出現(xiàn)一定差異，三個播期的出苗日期相差7～13d，表明播種越早后續(xù)相應的生育期出現(xiàn)也越早，進入灌漿成熟的時間也越早，反之越晚。但由于各階段氣象條件不一致，所以造成各生育期以及全生育期持續(xù)天數(shù)明顯不同。其中，多數(shù)生育期因持續(xù)天數(shù)較短并沒有表現(xiàn)出明顯規(guī)律，以抽雄?吐絲期為例，M?10、M和M+10分別為4d、4d、6d（2014年）和3d、4d、3d（2015年）。因此，將夏玉米的生長期大體分為營養(yǎng)生長階段（播種?拔節(jié)）、營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長階段（拔節(jié)?抽雄）和生殖生長階段（抽雄?成熟）3個生育階段（圖1）。在不同播期處理下播種?拔節(jié)期持續(xù)天數(shù)差異不明顯；而拔節(jié)?抽雄期持續(xù)天數(shù)的表現(xiàn)各處理則明顯不同，2014年M?10、M和M+10播期處理分別為17d、16d和21d，2015年分別為21d、19d和20d，均表現(xiàn)為持續(xù)天數(shù)隨播期推遲呈先減少后增加的態(tài)勢；M?10和M處理抽雄?成熟期持續(xù)天數(shù)差異不明顯，而播種較晚的M+10處理持續(xù)天數(shù)較M處理縮短10d（2014年）、8d（2015年），顯著影響了夏玉米籽粒灌漿和脫水的進程。由此可見，正常播期提前或推遲10d會給“浚單29”夏玉米的生育進程帶來一定影響，提前播種會使其各生育階段相應提前，而推遲播種會使整個生育期縮短，特別是玉米的生殖生長階段。

圖1 不同播期夏玉米生育期持續(xù)時間的比較

2.1.2 氣溫

圖2（2014年）和圖3（2015年）給出了分期試驗過程中玉米播種-收獲期間各生育期最高氣溫、最低氣溫和積溫的變化。從圖中可以看出，試驗期間隨著玉米生育進程的推進，氣溫呈先升高后下降的趨勢，均未出現(xiàn)氣溫過低的情況，但不同播期各生育期氣溫變化差異較大。2014年M?10、M、M+10處理氣溫分別在抽雄期、抽雄期和拔節(jié)期開始下降，至玉米收獲期M+10處理較M?10處理的最高氣溫和最低氣溫分別下降3.7℃和5.5℃；2015年M?10、M、M+10處理氣溫分別在吐絲期、抽雄期和抽雄期開始下降，至玉米收獲期M+10處理較M?10處理的最高氣溫和最低氣溫分別下降2.1℃和5.5℃。根據(jù)各生育期的積溫情況對比來看，播種?拔節(jié)期，兩年試驗中不同播期處理間積溫的差異均不明顯。拔節(jié)?抽雄期，2014年M+10處理較M?10、M處理的積溫增加76.7℃·d、106.2℃·d，而2015年各處理間無顯著差異。抽雄?成熟期，正值玉米生殖生長階段，兩年試驗不同播期處理的積溫在抽雄?吐絲期及吐絲?乳熟期變化幅度均在10%左右，而推遲播期的M+10處理在乳熟?成熟期積溫顯著低于M?10和M處理，2014年分別減少377.6℃·d、276.6℃·d，2015年則分別減少202.8℃·d、105.0℃·d。成熟?收獲期，此時玉米處于凈脫水階段，2014年M?10處理積溫較M、M+10處理分別增加36.3℃·d、25.5℃·d，而2015年M?10處理積溫較M、M+10處理分別增加48.2℃·d、21.8℃·d。

表2 不同播期夏玉米生育期觀測結(jié)果（月?日）

圖2 2014年不同播期夏玉米各生育期氣溫比較

注：GS1-GS9分別代表播種期、出苗期、七葉期、拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期、乳熟期、成熟期和收獲期。下同。

Note：GS1-GS9 represent sowing, emergence, seedling, seven-leaf, jointing, tasseling, silking, milky, mature and harvest stage, respectively. The same as below.

圖3 2015年不同播期夏玉米各生育期氣溫比較

2.1.3 水分

作物生長所需要的另外一個條件就是充足的水分供應，圖4（2014年）和圖5（2015年）給出了分期播種試驗過程中玉米播種?收獲期間各生育期相對濕度和降水量的變化。從圖中可以看出，試驗期間玉米大多數(shù)生育期內(nèi)的相對濕度較穩(wěn)定，保持在60%以上，僅2015年M?10處理播種?七葉期和M處理播種?出苗期的相對濕度較低，甚至達到50%以下。2014年M?10處理相對濕度隨玉米生育進程的推進表現(xiàn)為波動升高的趨勢，至成熟期達到峰值，而M和M+10處理相對濕度的變化較為平穩(wěn)，至玉米收獲期較M?10處理相對濕度分別下降6.9個和6.8個百分點。2015年各播期處理相對濕度隨玉米生育進程的推進呈先升高后下降的趨勢，分別在乳熟期、吐絲期和乳熟期開始下降，至玉米收獲期M+10處理較M?10和M處理的相對濕度分別下降16.9個百分點和14.5個百分點。玉米全生育期內(nèi)，2014年M?10、M、M+10處理總降水量為334.0mm、332.4mm和310.6mm，2015年分別為317.3mm、304.5mm和270.7mm，可見，不同處理間總降水量基本持平，但播期的變化使各處理不同生育階段降水分布特征存在一定差異。2014年M?10處理成熟期降水最多，達120.6mm，抽雄期次之，達93.1mm；M處理成熟期降水最多，達142.8mm，而吐絲期和乳熟期的降水偏少，僅有13.5mm、15.2mm；M+10處理成熟期降水最多，達100.4mm，七葉期次之，達80.3mm。2015年M?10處理乳熟期降水最多，高達157.1mm，占全生育期降水總量的49.5%；M處理抽雄期、吐絲期和乳熟期的降水量分別為85.1mm、64.1mm和73.8mm，3個生育期降水總量占全生育期的72.4%；M+10處理抽雄期正值M?10處理的乳熟期，兩者降水量基本一致，占全生育期降水總量的53.3%，而M+10處理七葉期、吐絲期和收獲期降水明顯偏少，均不足1.0mm。

圖4 2014年不同播期夏玉米各生育期降水量和空氣相對濕度比較

圖5 2015年不同播期夏玉米各生育期降水量和空氣相對濕度比較

2.2 不同播期籽粒脫水進程比較

2.2.1 籽粒干物質(zhì)積累過程

由圖6可見，兩年試驗中，不同播期“浚單29”夏玉米的籽粒含水率均有一定差異，各播期籽粒含水率隨著灌漿進程的推進均表現(xiàn)出緩慢下降趨勢。吐絲后35d，播期較晚的M+10處理籽粒含水率均低于前兩個播期，2014年各播期處理間無顯著差異，2015年M+10處理籽粒含水率較M?10處理顯著下降2.9個百分點（P<0.05）。吐絲后40d，2014年M+10處理籽粒含水率與M?10和M處理相比，分別下降2.7個百分點、2.5個百分點，均達顯著水平（P<0.05）；2015年各處理間無顯著差異。吐絲后45d，M處理籽粒含水率均表現(xiàn)為最大值，與M?10處理（2015年）和M+10處理（2014年、2015年）均有顯著差異（P<0.05），分別下降0.7個、3.3個和3.6個百分點。吐絲后50d，M+10處理籽粒含水率仍低于早播（M?10）和正常播種（M）處理，2014年分別下降4.0個和1.9個百分點，2015年分別下降1.9個和2.2個百分點。

由圖7可見，兩年試驗中，不同播期夏玉米籽粒干物質(zhì)積累量（百粒重）隨著灌漿進程的推進均表現(xiàn)為升高趨勢。吐絲后35d，2014年播期較晚的M+10處理百粒重與M?10、M處理相比，分別顯著下降18.7%、16.3%（P<0.05）；2015年M+10處理百粒重與M處理無顯著差異，但比M?10處理高14.5%，二者差異顯著（P<0.05）。吐絲后40d，M+10處理百粒重分別為24.3g（2014年）、21.6g（2015年），均顯著低于早播的M+10處理（P<0.05）。吐絲后45d，兩年試驗均表現(xiàn)為早播10d（M?10）處理的百粒重最高，2014年各播期無顯著差異，2015年M?10處理百粒重比M、M?10處理分別高11.5%、11.6%，差異均達顯著水平（P<0.05）。吐絲后50d，M?10和M處理間無顯著差異，而M+10處理百粒重仍顯著低于M處理（P<0.05），下降幅度分別為12.1%（2014年）、14.2%（2015年）?？傮w來說，推遲播種會顯著降低“浚單29”夏玉米籽粒含水率和籽粒干物質(zhì)積累量，這可能是由于推遲播種減少了玉米灌漿時間，使其提前進入成熟階段。

圖6 不同播期夏玉米吐絲后籽粒含水率比較

注：小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性。圖中短線表示均方差。下同。

Note: Lowercases indicate the significance difference among treatments at 0.05 level. The bar indicates SD. The same as below.

圖7 不同播期夏玉米吐絲后籽粒干物質(zhì)積累過程比較

2.2.2 籽粒脫水速率

由圖8可知，兩年試驗中，不同播期夏玉米生理前后籽粒脫水速率變化差異較大。具體表現(xiàn)為，提前播期處理（M?10）對玉米生理成熟前后籽粒脫水速率影響較小，推遲播期（M+10）對生理成熟前后的籽粒脫水速率影響較大。生理成熟前籽粒脫水速率以M+10處理最大，與M?10、M處理相比差異顯著（P<0.05），較M處理分別升高0.18個百分點（2014年）和0.24個百分點（2015年）；生理成熟后籽粒脫水速率以M+10處理最小，與M?10、M處理相比差異顯著（P<0.05），較M處理分別降低0.13個百分點（2014年）和0.09個百分點（2015年）。從籽粒脫水快慢看，兩年試驗各播期處理在生理成熟前籽粒脫水均快于生理成熟后，且生理成熟前早播的夏玉米要比晚播的脫水慢，而生理成熟后早播的夏玉米比晚播的脫水快。

2.2.3 最終籽粒產(chǎn)量

由表3可見，播期改變對夏玉米產(chǎn)量影響顯著，2015年以M處理產(chǎn)量最高，為12423.7kg·hm?2，顯著高于M+10處理的9277.1kg·hm?2（2014年）、9981.3kg·hm?2（2015年）（P<0.05）；兩年試驗中，M?10處理與M處理產(chǎn)量均無顯著差異。分析產(chǎn)量構(gòu)成因素可以發(fā)現(xiàn)，穗粒數(shù)總體表現(xiàn)為M處理>M?10處理>M+10處理，M+10處理穗粒數(shù)較M處理分別下降5.6%（2014年）、13.3%（2015年），均達到顯著水平（P<0.05）；M?10處理穗粒數(shù)僅在2015年與M處理相比差異顯著（P<0.05），下降了6.5%。3個播期禿尖比變化幅度在4.3～5.5個百分點，M+10處理禿尖比均表現(xiàn)為最大，其中2015年播期間無顯著差異；但不同播期夏玉米的收獲指數(shù)和百粒重均有一定差異。M?10處理收獲指數(shù)最高，為0.59，分別較M和M+10處理顯著升高7.8%、9.6%（P<0.05）。百粒重也以M-10處理最高，與M處理相比差異不顯著，但分別較M+10處理顯著升高12.3%（2014年，P<0.05）、16.8%（2015年，P<0.05）。綜合來看，不同播期間“浚單29”夏玉米產(chǎn)量的差異主要是百粒重及穗粒數(shù)不同所致，推遲播種10d對最終籽粒產(chǎn)量的影響要遠遠大于提前播種10d。

圖8 不同播期夏玉米生理成熟前（BPM）/后（APM）籽粒平均脫水速率比較

注：BPM、APM分別代表生理成熟前和生理成熟后。

Note：BPM and APM represent before and after physiological maturation, respectively.

表3 不同播期夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較（平均值±均方差）

注：-表示2014年缺測夏玉米收獲指數(shù)。同列小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性。

Note：- represents the harvest index of summer maize in 2014 without measurement. Lowercases in the same row indicate the difference significance among treatments at 0.05 level.

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

水熱資源是影響夏玉米生長發(fā)育的主要生態(tài)因子，研究指出播期提前有利于夏玉米延長生育進程及籽粒灌漿時間，而推遲播期會使全生育期持續(xù)時間呈規(guī)律性的縮短[18]。本試驗中播期推遲10d使“浚單29”夏玉米全生育期縮短，不同生育階段中抽雄?成熟期縮短幅度最大，兩年試驗中相對于M處理縮短了8～10d。這主要是由兩方面因素造成的，一方面是晚播使玉米抽雄較晚，所需積溫減少使該生育階段縮短[19]，另一方面是生育后期溫度開始下降，輻射減少，籽粒灌漿進程減緩甚至停止使玉米提前成熟[20]。眾多研究[7,18]表明，提前播種對生育期有顯著影響，而本研究由于早播10d（M?10）與正常播期（M）夏玉米在生長發(fā)育期間溫度、積溫、降水等生態(tài)條件差異不大，因此，這兩個播期的全生育期持續(xù)時間相對一致。

玉米籽粒脫水速率直接影響籽粒生長發(fā)育過程中的含水率，生理成熟前籽粒脫水的動力主要來源于干物質(zhì)的積累，生理成熟后是一個主要受環(huán)境因素調(diào)控的物理過程[21]。玉米籽粒發(fā)育早期主要進行活躍的細胞分裂與增大，含水率迅速升高，基本維持在80%～90%[21]；此后籽粒開始快速灌漿，伴隨著籽粒進行生理脫水干物質(zhì)迅速積累，最終籽粒質(zhì)量和體積達到最大[22]，隨后籽粒進入凈脫水階段直至生理成熟；成熟后的脫水過程中干重基本保持穩(wěn)定，但含水率持續(xù)下降[23?24]，通常認為籽粒含水率在20%～40%[25?27]。本研究結(jié)果表明，不同播期夏玉米籽粒含水率和干物質(zhì)積累有很大差異。隨著籽粒灌漿進程的推進，淀粉、蛋白質(zhì)、油脂等生物大分子合成產(chǎn)物不斷充實籽粒，水分則不斷被消耗和替代[28]，各播期處理籽粒含水率在吐絲35d后呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，籽粒干物質(zhì)積累量呈不斷升高的趨勢，其中M?10和M處理的籽粒干物質(zhì)積累量較M+10處理均有不同程度升高，且在2015年試驗中達到顯著水平（P<0.05），可見播期推遲不利于夏玉米籽粒灌漿進程，早播和正常播期的籽粒灌漿速率均快于晚播的M+10處理。對比不同播期在該階段的水熱條件可知，播期推遲處理降水量和氣溫均明顯低于其他兩個播期處理，李超等[29]指出灌漿前期一定范圍內(nèi)溫度偏高、輻射增大有利于籽粒灌漿速率的提高，而后期低溫，輻射及降水減少顯著縮短玉米灌漿時間，降低其灌漿速率。從籽粒脫水快慢看，各播期處理在生理成熟前籽粒脫水均快于生理成熟后，且生理成熟前早播的夏玉米要比晚播的脫水慢，而生理成熟后早播的夏玉米比晚播的脫水快，這一研究結(jié)果與黃兆福研究結(jié)論一致[30]。眾多研究表明，在生理成熟前灌漿進程加快籽粒脫水速率加快[14]，而在生理成熟后籽粒脫水速率與灌漿速率成正比，即灌漿歷時越短，后期籽粒脫水越快[31]。本研究中M?10處理在推遲播期后抽雄?成熟期持續(xù)時間縮短，即籽粒灌漿時間縮短，此時推遲播期的籽粒脫水速率顯著高于早播和正常播期。玉米生理成熟后環(huán)境條件對籽粒脫水的影響顯著，譚福忠等[32]認為生理成熟后隨著相對濕度的下降，脫水速率呈升高趨勢；曹鐘洋等[14]認為高溫會加快脫水，而降水則會減緩玉米籽粒脫水速率。對比不同播期在收獲期的水熱條件可知，氣溫的變異是M+10處理生理成熟后脫水速率顯著低于M?10和M處理的主要原因。

玉米產(chǎn)量由玉米品種本身的遺傳特性和環(huán)境條件共同決定，不同播期使夏玉米處于不同的氣象條件下，改變各生育期的持續(xù)時間，影響了群體光合生產(chǎn)和籽粒脫水進程，決定最終產(chǎn)量的形成。播期提前有利于提高受精花數(shù)和有效粒數(shù)，減少籽粒敗育率和禿尖長，其中穗粒數(shù)受環(huán)境條件影響變化幅度最為顯著[18]。Lucas等[33]認為，播期推遲將會對產(chǎn)量構(gòu)成因素均產(chǎn)生負面影響，表現(xiàn)為穗粒數(shù)、籽粒重和收獲指數(shù)下降，從而導致產(chǎn)量降低。本研究表明，與正常播期（M）相比，早播（6月5日）穗粒數(shù)、禿尖比下降，百粒重、收獲指數(shù)升高，在產(chǎn)量方面2014年表現(xiàn)為升高，2015年則表現(xiàn)為下降；晚播（6月25日）禿尖比升高，穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量均顯著下降，可見播期越晚，產(chǎn)量越低[15,33]。夏玉米拔節(jié)?抽雄期是營養(yǎng)生長和生殖生長并進的時期，是雄穗和雌穗分化和形成的關(guān)鍵時期，該階段降水量增多能夠增加穗粒數(shù)和籽粒重，禿尖比會減小，而日照時數(shù)增加促進光合產(chǎn)物的合成，有利于雌穗的發(fā)育，從而影響產(chǎn)量的形成。夏玉米開花散粉期降水偏多、日照偏少時，花粉易吸水膨脹而喪失活力，影響授粉造成籽粒敗育；隨后進入籽粒灌漿期，降水偏多會導致氣溫下降，灌漿速率降低從而降低籽粒重和穗粒數(shù)，產(chǎn)量顯著減少[6,18]。對比不同播期在生殖生長階段的水熱條件可知，M?10處理在2014年抽雄期降水量高于正常播期，因此百粒重增加、禿尖比減少，導致產(chǎn)量小幅度升高；而在2015年M?10處理乳熟期降水量顯著高于正常播期，因此，穗粒數(shù)受降水影響較大，導致產(chǎn)量下降。相比于正常播期，2014年M+10處理抽雄期及灌漿后期降水偏少，而2015年抽雄期降水偏多、籽粒灌漿期降水偏少且氣溫下降，因此推遲播期的穗粒數(shù)、百粒重均顯著下降，導致產(chǎn)量顯著下降。值得注意的是，播期變化通過改變氣象條件直接影響玉米最終產(chǎn)量的形成，同時影響著玉米籽粒脫水進程，收獲期籽粒含水率也是決定產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素。當前普遍認為黃淮海地區(qū)夏玉米收獲期適宜的籽粒含水率應在28%以下[16,25]，能夠有效降低機械收獲的籽粒破碎率和籽粒烘干成本。本研究中，生理成熟前早播的夏玉米要比晚播的脫水慢，但早播的灌漿時間和速率均顯著高于晚播，有利于籽粒內(nèi)干物質(zhì)充分積累，百粒重顯著增加[18]；生理成熟后早播夏玉米的籽粒脫水速率較快，使其收獲時具有較低的含水率。

綜上可見，夏玉米“浚單29”在黃淮海地區(qū)可以適當早播，早播不僅能夠使生育期提前，玉米生育前期處于較適宜的氣溫和降水條件下，充分延緩地上部生長和根系下扎，加強營養(yǎng)生長，還能讓籽粒灌漿期處于較優(yōu)越的水熱條件；而播種過遲容易導致生育期延后，易遭遇低溫，嚴重影響產(chǎn)量。

3.2 結(jié)論

（1）播期推遲會縮短夏玉米抽雄?成熟期持續(xù)時間，影響籽粒灌漿進程，顯著降低了籽粒干物質(zhì)積累量；生理成熟前早播的夏玉米要比晚播的脫水慢，而生理成熟后早播的夏玉米比晚播的脫水快。

（2）播期推遲顯著降低穗粒數(shù)、百粒重和收獲指數(shù)，增加禿尖比，導致夏玉米的產(chǎn)量顯著降低。

（3）夏玉米“浚單29”在黃淮海地區(qū)可以適當早播，不僅生育期提前，確保夏玉米充分營養(yǎng)生長，還能讓籽粒灌漿期處于較優(yōu)越的光熱條件；而播種過遲容易導致生育期延后，易遭遇低溫，嚴重影響產(chǎn)量。

[1] 李宗新,王良,劉樹堂,等.冬小麥?夏玉米周年水肥高效利用[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2020,53(21):26-34.

Li Z X,Wang L,Liu S T,et al.Annual high efficiency utilization of water and fertilizer of a wheat-maize double cropping system[J].Scientia Agricultura Sinica,2020,53(21): 4333-4341.(in Chinese)

[2] 封志明,孫通,楊艷昭.2003-2013年中國糧食增產(chǎn)格局及其貢獻因素研究[J].自然資源學報,2016,31(6):895-907.

Feng Z M,Sun T,Yang Y Z.Study on the spatiotemporal patterns and contribution factors of China’s grain output increase during 2003-2013[J].Journal of Natural Resources, 2016,31(6):895-907.(in Chinese)

[3] 成林,劉榮花.夏玉米生長中后期連陰雨災害指標研究[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2014,35(2):221-227.

Cheng L,Liu R H.Disaster index of continuous overcast and rainy day during mid and late growth period of summer maize[J].Chinese Journal of Agrometeorology, 2014,35(2):21-227.(in Chinese)

[4] Stocker T F,Qin D,et al.The physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[R]. IPCC,2013.

[5] 湯緒,楊續(xù)超,田展,等.氣候變化對中國農(nóng)業(yè)氣候資源的影響[J].資源科學,2011,33(10):1962-1968.

Tang X,Yang X C,Tian Z.Impacts of climate change on agro-climate resources in China[J].Resource Science,2011, 33(10):1962-1968.(in Chinese)

[6] 李向嶺,李從鋒,侯玉虹,等.不同播期夏玉米產(chǎn)量性能動態(tài)指標及其生態(tài)效應[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2012,45(6): 1074-1083.

Li X L,Li C F,Hou Y H,et al.Dynamic characteristics of summer maize yield performance in different planting dates and its effect of ecological factors[J].Scientia Agricultura Sinica,2012,45(6):1074-1083.(in Chinese)

[7] 劉戰(zhàn)東,肖俊夫,南紀琴,等.播期對夏玉米生育期、形態(tài)指標及產(chǎn)量的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2010,19(6):91-94.

Liu Z D,Xiao J F,Nan J Q,et al.Effect of sowing date on growth stages,morphological index and yield of summer maize[J].Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2010,19(6):91-94.(in Chinese)

[8] 李言照,劉光亮.光溫因子與玉米產(chǎn)量的關(guān)系[ J].西北農(nóng)業(yè)學報,2001,10(2):67-70.

Li Y Z,Liu G L.The relationship of light and temperature factor and yield maize[J].Acta Agriculturae Boreali- occidentalis Sinica,2001,10(2):67-70.(in Chinese)

[9] 李言照,東先旺.光溫因子對玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素值的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2002,10(2):86-89.

Li Y Z,Dong X W.Effects of light and temperature factors on yield and its components in maize[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2002,10(2):86-89.(in Chinese)

[10] Magari R,Kang M S,Zhang Y.Sample size for evaluating field ear moisture loss rate in maize[J].Maydica,1996, 41(1):19-24.

[11] 張林,王振華,金益,等.玉米收獲期含水量的配合力分析[J].西南農(nóng)業(yè)學報,2005(5):32-35.

Zhang L,Wang Z H,Jin Y,et al.Combining ability analysis of water content in harvest stage in corn[J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2005(5):32-35.(in Chinese)

[12] 王克如,李少昆.玉米籽粒脫水速率影響因素分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2017,50(11):2027-2035.

Wang K R,Li S K.Analysis of influencing factors on kernel dehydration rate of maize hybrids[J].Scientia Agricultura Sinica,2017,50(11):2027- 2035.(in Chinese)

[13] Brooking I R.Maize ear moisture during grain-filling,and its relation to physiological maturity and grain-drying[J]. Field Crop Research,1990,23(1):55-67.

[14] 曹鐘洋,湯彬,郭歡樂,等.長江中游南部春玉米子粒不同階段脫水規(guī)律研究[J].玉米科學,2019,135(5):91-98.

Cao Z Y,Tang B,Guo H L,et al.Study on the grain dehydration regularity of spring maize in the South area of middle reaches of Yangtze river[J].Journal of Maize Sciences,2019,135(5):91-98.(in Chinese)

[15] 武文明,陳洪儉,張林,等.淮北平原宜子粒機收夏玉米品種的播期與收獲期分析[J].玉米科學,2020,28(5):124-130.

Wu W M,Chen H J,Zhang L,et al.Establishment of planting and harvesting dates of summer maize suitable for mechanical harvesting in Huaibei plain[J].Journal of Maize Sciences,2020,28(5):124-130.(in Chinese)

[16] 謝瑞芝,雷曉鵬,王克如,等.黃淮海夏玉米子粒機械收獲研究初報[J].作物雜志,2014(2):76-79.

Xie R Z,Lei X P,Wang K R,et al.Research on corn mechanically harvesting grain quality in Huanghuaihai plain[J].Crops,2014(2):76-79.(in Chinese)

[17] 王良發(fā),張守林,孫永霞,等.超高產(chǎn)玉米‘浚單29’選育的創(chuàng)新思路[J].農(nóng)學學報,2019,9(1):7-10.

Wang L F,Zhang S L,Sun Y X,et al.Selection and breeding of super-high yield maize ‘Jundan 29’[J].Journal of Agriculture,2019,9(1):7-10.(in Chinese)

[18] 張寧.播期與收獲期對夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量影響的研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學,2009.

Zhang N.Effects of sowing date and harvesting date on growth and yield corn[D].Baoding:Agricultural University of Hebei,2009.(in Chinese)

[19] 羅新蘭,安娟,劉新安,等.東北三省玉米生育熱量指標與品種熟型分布研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報,2000,31(4): 318-323.

Luo X L,An J,Liu X A,et al.Heat index of maize growth and development,and distribution of variety types[J]. Journal of Shenyang Agricultural University,2000,31(4): 318-323.(in Chinese)

[20] Sun H Y,Zhang X Y,Chen S Y,et al.Effects of harvest and sowing time on the performance of the rotation of winter wheat-summer maize in the North China Plain[J]. Industrial Crops & Products,2007,25(3):239-247.

[21] 馮東升,高樹仁,楊克軍.解析玉米籽粒脫水的動力問題[J].中國種業(yè),2017(10):35-36.

Feng D S,Gao S R,Yang K J.Analysis of the dynamic problem of corn grain dehydration[J].China Seed Industry, 2017(10):35-36.(in Chinese)

[22] Maiorano A,Fanchini D,Donatelli M.Moisture,a process- based model of moisture content in developing maize kernels[J].European Journal of Agronomy,2014,59:86-95.

[23] Lucas B,Mark E W.Predicting maize kernel sink capacity early in development[J].Field Crops Research,2005, 95(2): 223-233.

[24] Roger W E,Fred W R.Corn kernel weight and grain yield stability during post-maturity drydown[J].Journal of Production Agriculture,1999,12(2):300-305.

[25] 李璐璐,王克如,謝瑞芝,等.玉米生理成熟后田間脫水期間的籽粒重量與含水率變化[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2017, 50(11):2052-2060.

Li L L,Wang K R,Xie R Z,et al.Corn kernel weight and moisture content after physiological maturity in field[J]. Scientia Agricultura Sinica,2017,50(11):2052-2060.(in Chinese)

[26] Ma B L,Dwyer L M.Maize kernel moisture,carbon and nitrogen concentrations from silking to physiological maturity[J].Canadian Journal of Plant Science,2001,81(2): 225-232.(in Chinese)

[27] 楊國航,張春原,孫世賢,等.夏玉米子粒收獲期判定方法研究[J].作物雜志,2006(5):11-13.

Yang G H,Zhang C Y,Sun S X,et al.Study on the harvest date of summer maize[J].Crops,2006(5): 11-13.(in Chinese)

[28] 付江鵬,賀正,賈彪,等.水肥一體化施氮水平對玉米籽粒灌漿和脫水過程的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2019,40(12): 772-782.

Fu J P,He Z,Jia B,et al.Effect of integrated fertilization level of water and fertilizer on maize grain filling and dehydration process[J].Chinese Journal of Agrometeorology, 2019,40(12):772-782.(in Chinese)

[29] 李超,張加慧,郭棟,等.氣象因子對寒地玉米籽粒灌漿進程的影響[J].生態(tài)學雜志,2020,39(9):2974-2983.

Li C,Zhang J H,Guo D,et al.Effect of meteorological factors on grain filling process of maize in cold region[J]. Chinese Journal of Ecology,2020,39(9):2974-2983.(in Chinese)

[30] 黃兆福.遼河流域玉米籽粒脫水特征及收獲期預測[D].石河子大學,2019.

Huang Z F. Characteristics of maize seed dehydration and its effect on harvest quality in Liaohe River Basin[D].Shihezi University,2019.(in Chinese)

[31] 李淑芳,張春宵,路明,等.玉米籽粒自然脫水速率研究進展[J].分子植物育種,2014,12(4):825-829.

Li S F,Zhang C X,Lu M,et al.Research development of kernel dehydration rate in maize[J].Molecular Plant Breeding,2014,12(4):825-829.(in Chinese)

[32] 譚福忠,韓翠波,鄒雙利,等.極早熟玉米品種籽粒脫水特性的初步研究[J].中國農(nóng)學通報,2008,24(7):161-168.

Tan F Z,Han C B,Zou S L,et al.Elementary study on kernel dry-down traits in earliest-maturity maize hybrid[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin,2008,24(7):161- 168.(in Chinese)

[33] Lucas E B, Juan P M, Anibal C,et al.Maize grain yield components and source-sink relationship as affected by the delay in sowing date[J].Field Crops Research,2016,198: 215-225.

Comparison of Grain Dehydration Process and Yield Formation for Summer Maize under Different Sowing Dates in Huanghuaihai Plain

ZOU Jun-li1,2, CUI Zhao-yun2, XU Yi2, ZHU Xia2

（1. Key Laboratory for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong，Jinan 250031, China；2. Taian Agrometeorological Experiment Station, Taian 271000）

To reveal the impacts of sowing date on growth stage, grain dehydration process, dry matter accumulation and yield of summer maize, an experiment with three sowing dates was conducted at the agrometeorological experimental station of Taian in Shandong province in 2014 and 2015, in which the summer maize variety of Jundan 29 was used. The three sowing dates were June 5 (denoted as M?10), June 15 (denoted as M) and June 25 (denoted as M+10). The results showed that under the delay of sowing date (M+10), the duration of the summer maize at the whole growth period was shortened. Among them, the duration change from tasseling to maturity period was the largest, which was 7?10 days shorter than that of M and M+10. The water content and dry matter accumulation in kernels in summer maize of M?10 were higher than those of M+10. The grain dehydration rate of early sowing before physiological maturity was slower than that of late sowing, while that of early sowing after physiological maturity was faster than that of late sowing. The yield and yield structure factors of summer maize were significantly affected by different sowing dates under different meteorological conditions. Compared with the normal sowing date (June 15) of local summer maize, early sowing date (M?10) could increase the 100-grain weight and harvest index of summer maize, and reduce the bald point ratio. Compared with late sowing date (June 25), the grains per spike of summer maize under early sowing was significantly increased by 4.5% (2014) and 7.8% (2015) respectively. The 100-grain weight under early sowing was significantly increased by 12.3% (2014) and 16.8% (2015), and the bare tip ratio was significantly decreased by 21.4% (2014) and 12.5% (2015). It could be seen that the later the sowing date, the lower the yield. As a result, summer maize of Jundan 29 could be sown appropriately early in Huanghuaihai plain. Later sowing might easily lead to the delay of growth period and the occurrence of low temperature, which seriously affected the yield.

Summer maize; Sowing date; Dry matter accumulation; Grain dehydration process; Yield

10.3969/j.issn.1000-6362.2022.02.003

鄒俊麗,崔兆韻,徐祎,等.黃淮海地區(qū)不同播期夏玉米籽粒脫水過程和產(chǎn)量形成的比較[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2022,43(2):112-123

收稿日期：2021?05?11

公益性行業(yè)（氣象）科研專項（GYHY201406026）；“十三五”山東重大氣象工程項目［魯發(fā)改農(nóng)經(jīng)（2017）97號］；山東省農(nóng)業(yè)重大應用技術(shù)創(chuàng)新課題“山東省玉米病蟲害綠色防控技術(shù)研究與應用”（2015GNC111007）

通訊作者：崔兆韻，高級工程師，研究方向為應用氣象，E-mail：tansz54827@126.com

鄒俊麗， E-mail：xiaozou_2004@163.com