分期播種對海南冬種玉米生長發育和產量的影響

白 蕤，李 寧，鐘曼茜，佟金鶴，陳小敏，鄒海平，陳匯林，劉少軍

（1.海南省氣象科學研究所/海南熱帶農業氣象試驗站，海南 海口 570203；2.中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所，海南 海口 571101；3.海南大學園藝園林學院，海南 海口 570228）

分期播種對海南冬種玉米生長發育和產量的影響

白 蕤1，李 寧2，鐘曼茜3，佟金鶴1，陳小敏1，鄒海平1，陳匯林1，劉少軍1

（1.海南省氣象科學研究所/海南熱帶農業氣象試驗站，海南 海口 570203；2.中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所，海南 海口 571101；3.海南大學園藝園林學院，海南 海口 570228）

為研究不同播期對海南冬種玉米的生長發育和產量的影響，利用2015年在海南省萬寧市開展的冬種玉米分期播種試驗，結合當年氣象數據，探討溫度對其生長發育和產量的影響，以確定冬種玉米最佳播期。結果表明：播期越早，玉米的發育期越短、株高越高、葉片數越多、產量越高；播期延后熱量條件差，積溫不足，遭受冷害風險大，產量減少甚至絕產。10℃有效積溫與產量及其構成要素有較好的相關性，當10℃有效積溫為1 230℃·d時，產量最高。分析表明，海南省冬種玉米的適宜播期最遲在11月底之前。研究結果對保障海南冬種玉米穩產、高產有著十分重要的意義。

冬種玉米；分期播種試驗；溫度；產量

海南島位于熱帶地區，屬于熱帶季風氣候。光熱充足、降水充沛，是我國發展熱帶作物的重要基地，具有發展冬種瓜菜的氣候優勢，并享有“中國冬季菜籃子”的美譽［1-2］。2016年，海南冬種瓜菜種植面積為3萬hm2，產量達684萬t［1］，為保障全國冬種瓜菜的供應做出了巨大貢獻。作為海南冬種瓜菜重要組成部分的冬種玉米，已逐步成為當地主要的經濟作物。

農作物的播種時間直接關系到其生長狀況和產量對氣候資源的利用程度，關于玉米生長發育、產量形成及品質影響的研究成果頗多［3-6］。播種日期對玉米的影響是其生長發育期間溫度等主要生態因子綜合作用的結果，適宜的播期為玉米實現高產發揮著積極作用［7］。國內關于玉米播期的研究主要依據田間試驗方法來進行，而分期播種技術是被廣泛采用的研究播期影響手段之一［8-10］，它通過觀察作物在不同播期生長發育和產量等對氣象條件的反應，分析作物不同生長階段氣象要素變化對其生長發育和產量的影響，進而確定相應的氣象指標，明確氣象要素與作物關系的基本規律［11-14］。

隨著近年來氣候、作物品種和農業生產技術的不斷變化，以往的作物氣象模式已難以滿足當前農業生產管理、農業氣象服務業務和作物生態研究的需求，因此，有必要通過開展分期播種試驗，研究在新的氣候和農業形勢下氣象要素變化與農作物生長和產量的關系，并對農作物最佳播種日期進行重新修訂和改進，進一步明確氣候變化對農作物生長和產量的影響。為此，于2015年在海南省萬寧市開展了冬種玉米分期播種試驗，分析溫度對冬種玉米生長發育和產量的影響，以確定海南冬種玉米最佳播期，為當地安全生產、減輕不利氣候因素對作物產量影響提供參考，對保障玉米的穩產、高產有著十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在海南省萬寧市山根鎮（110.39E，18.8N，海拔39.3 m）的熱帶農業氣象試驗站進行。當地以山地為主，是海南地區典型的種植冬種玉米的地貌。地處熱帶，屬熱帶季風性氣候，具有一定的海洋性氣候特征。全年平均氣溫為24.8℃，最高氣溫38.5℃，最低氣溫6.2℃，年日照為2 097.6 h，年降水量為2 126.2 mm。試驗土壤質地為沙壤土。

供試玉米品種燕禾金2005為當地鮮食甜糯玉米，發育期100 d左右。

1.2 試驗方法

冬種玉米試驗采用分期播種法，于2015年11月20日開始播種，每間隔10 d播種一批，共6個播期，分別以 T1、T2、T3、T4、T5、T6表示。小區面積20 m×15 m，由南往北一次排列，采用直播方式起畦種植，株、行距為50 cm×60 cm，種植密度為每667m2栽3 000株。施肥和病蟲害防治統一按照當地生產管理方式進行。

1.3 觀測項目及方法

在每個分期播種試驗區隨機選取20株長勢均一的玉米進行觀察。觀測項目包括出苗期、三葉期、拔節期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、開花期、吐絲期、子粒形成期、乳熟期、蠟熟期、完熟期共12個發育期的出現始期、普期和末期，分別為進入該生育期株數所占比例的10%、50%和80%；各發育期葉片數、株高（在抽雄前為地面到心葉頂部的距離，抽雄后為地面到雄穗頂部的距離）等；玉米產量結構分析包括：穗位高度、穗長、穗粗、穗行數、空桿率、百粒重（風干）、籽粒產量（風干）、鮮穗產量等。上述觀測方法嚴格按照中國氣象局1993年頒布的《農業氣象觀測規范》執行，此外，在玉米播種至成熟期間，觀測日平均、最低、最高氣溫，日照，降水量等。

1.4 數據處理

以分期播種試驗資料為基礎，對觀測數據求平均，得到葉片數、株高、生物量和產量等生物觀測數據；分別求算各生長期的間隔日數，平均溫度和≥10℃活動積溫，采用不同播種期之間的生物觀測數據與氣溫、積溫的對比分析和統計相關分析方法，分析溫度變化對冬種玉米生長和產量的影響規律。

2 結果與分析

2.1 氣象條件

溫度是影響玉米生長發育的重要生態因子，它通過影響作物生育期，從而影響光有效輻射截獲率和生長發育，最終影響產量［15-16］。為了明確冬種玉米不同發育期所處的環境狀況，圖1給出了此次整個分期播種試驗中冬種玉米播種至收獲期間的日平均氣溫、最低氣溫條件。從圖1可以看出，2016年1月23～26日日均溫度低于14℃，日最低氣溫低于12℃。其中，1月24、25日日平均溫度低于10℃，日最低氣溫均低于8℃，其他時段都未見出現明顯低溫時段。

圖1 冬種玉米分期播種期間最低溫度和平均溫度

2.2 播期對冬種玉米發育期的影響

在2015年1月23～26日觀測期間，萬寧市遭遇40年一遇的強低溫天氣，大部分地區降溫至10℃以下，低于玉米生物學有效溫度。本次低溫來襲時，2015年11月20日播種的冬種玉米處于抽雄普期，11月30日播種的冬種玉米處于大喇叭口普期，12月10日播種的冬種玉米處于小喇叭口普期，12月20日播種的冬種玉米處于小喇叭口始期，12月30日播種的冬種玉米處于拔節普期，2016年1月9日播種的冬種玉米處于出苗末期。

研究表明，日平均氣溫≤10℃就會對玉米生長造成明顯的影響，持續2 d及以上會對玉米生長造成傷害［10］，因此本試驗選用日平均氣溫作為參考標準。表1為海南冬種玉米在分期播種期間，從播種開始觀測的冬種玉米發育期情況及相應間隔發育期內的溫度變化情況。

從不同播期冬種玉米發育期出現的日期來看，6個播期從播種開始各發育期差異較小，但在不同播期遭受低溫后，都相應延遲了各自的發育期；隨日平均溫度的升高，發育期逐漸縮短。這很可能由于不同播期經歷的熱量條件差異所引起的。

2.3 播期對冬種玉米長勢的影響

在相同種植密度條件下，株高和葉片數可以直接反映不同發育期玉米長勢的優劣。從圖2、圖3可以看出，不同播期對冬種玉米的株高和葉片數影響很大，在拔節期前由于溫度適宜，植株生長較快，不同播期處理差異較小，其中T1和T2處理葉片數高于其他處理，播期越早株高越高，表現為T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞T6；小喇叭口普期前T2處理葉片數高于T1，表現為T2＞T1＞T3＞T4＞T5＞T6；小喇叭口普期后T3、T4、T5和T6處理的葉片數差異較小，整體表現為播期越早葉片數越多，即T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞T6。

試驗期間出現的低溫使冬種玉米的株高和葉片數較前一個播期顯著偏少，且低溫來襲時玉米發育期越靠前，其株高和葉片數受影響越大，有的玉米甚至長到一定階段停止生長。其中以苗期遭受低溫（1月9日播種）的玉米受害最為嚴重，株高和葉片數量均比其他播期低，并出現了一定比例的死苗。可見，播期延遲后熱量條件差，積溫不足，遭受冷害風險大，玉米長勢越差。

表1 冬種玉米不同播期各發育階段溫度比較

圖2 冬種玉米不同播期的株高

2.4 播期對冬種玉米產量的影響

決定玉米產量的直接因素是玉米生長發育期間的持續時間以及這段時間的熱量條件，在水分基本適宜的條件下，氣溫升高、積溫增加使玉米生長發育和灌漿速度加快，生物量增加，從而提高單產［17-19］。大部分學者對玉米的研究主要集中在東北地區，他們大多以10℃作為受害界定溫度［20-22］，因此，本試驗選用≥10℃有效積溫作為因子研究其與冬種玉米產量及其構成要素的關系。

圖3 冬種玉米不同播期的葉片數

從表2可以看出，隨著播種時間推遲，產量構成要素中的穗位高、穗長、穗行數、百粒重逐漸降低；空桿率有增加趨勢；穗粗表現為先增加后降低。不同播期處理下冬種玉米的產量結構有明顯差異，玉米的穗位高、穗長、穗行數、百粒重表現為T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞T6，其中處理T1最高，與其他處理差異顯著；穗粗表現為T2＞T1＞T3＞T4＞T5＞T6；空桿率表現為T6＞T5＞T4＞T3＞T2＞T1。

表2 冬種玉米產量構成要素情況

通過對不同播期處理下的冬種玉米生育期氣象因子與其產量、品質的關系進行相關分析，結果表明：在不同播期處理下，冬種玉米產量構成要素穗位高、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、空桿率、百粒重、籽粒產量與≥10℃有效積溫的相關性較好，相關系數分別為0.65、0.79、0.52、0.81、0.62、-0.33、0.46、-0.72，≥ 10℃有效積溫除了與空桿率和籽粒產量呈負相關外，其余產量構成要素皆成顯著正相關。其中，空桿率的相關性較低。

研究表明，有效積溫是影響玉米產量的主要因子，是玉米高產的首要條件［17-18］。本試驗以≥10℃有效積溫與冬種玉米籽粒產量進行非線性擬合，發現其符合二次型函數，即隨著≥10℃有效積溫的增大，產量先逐漸增大，然后逐漸減少。在≥10℃有效積溫為1 230℃·d時，產量最大（圖4）。

生態因子對不同播期、品種、密度下的玉米產量構成要素存在不同程度的影響。圖5是冬種玉米產量結構中的穗行數、空桿率和百粒重與10℃有效積溫的二次型曲線。分析發現，≥10℃有效積溫與穗行數、空桿率和百粒重擬合效果較好。當≥10℃有效積溫低于1 200℃·d時穗行數隨其增大而增大，高于1 200℃·d則穗行數隨之增大而減小；當≥10℃有效積溫低于1 220℃·d時空稈率最低，且隨著該值的增大和減小空稈率都有所增加；對于百粒重而言，擬合曲線同樣出現極值，即≥10℃有效積溫低于1 220℃·d時百粒重最大，大于或小于該值百粒重都有所減小（圖5）。

圖4 籽粒產量與10℃有效積溫的關系

3 結論與討論

玉米高產是栽培措施與生態因子綜合作用的結果，播期是影響玉米產量的重要因素之一，適宜的播種期可以充分利用生長期內的光、溫、水等生態因子，以充分發揮當地自然條件和土壤作用［23-24］。

本試驗冬種玉米播種至收獲期間，除2016年1月23～26日出現了明顯的低溫時段，其他時間段玉米的環境條件都較適宜。從播種開始各發育期差異較小，在每個播期遭受低溫后，都相應的延遲了玉米發育期；而后隨日平均溫度的升高，發育期時間逐漸縮短。播期越早玉米株高越高；小喇叭口普期前玉米葉片數表現為T2＞T1＞T3＞T4＞T5＞T6；小喇叭口普期后整體表現為播期越早葉片數越多。隨著播期推遲，玉米產量構成要素中的穗位高、穗長、穗行數、百粒重逐漸降低，空桿率有增加趨勢，穗粗表現為先增加后降低。研究發現≥10℃有效積溫與冬種玉米產量及其構成要素之間都有較好的相關性。用產量構成要素（籽粒產量、穗行數、空桿率和百粒重）與≥10℃有效積溫進行非線性擬合，發現在≥10℃有效積溫為1 230℃·d時，產量最大。

圖5 穗行數、空桿率和百粒重與≥10℃有效積溫的關系

本試驗結果表明，播期延遲后易導致有效積溫不足，熱量條件差，遭受低溫風險大，產量減少甚至絕產。試驗發現，11月20、30日播期較早的冬種玉米生長發育狀況、產量構成因素和產量水平較其他播期表現好。有學者研究發現玉米適當早播可以增產，這是由于早播可以為玉米后期干物質增長和長時間維持較高的積累速度打下良好的物質基礎［25］。另外，早播可以避開低溫對玉米生長發育和產量的影響。研究表明，玉米苗期遭受低溫最為嚴重，低溫脅迫使其生長受到抑制，后期恢復能力較差，苗期天數增加，穗期天數減少，果穗大小、莖稈重、籽粒重和百粒重等產量構成因素和產量顯著下降［26］。玉米拔節期受低溫的影響要大于大喇叭口期，低溫不僅使植株株高、生物量及葉面積明顯下降，且導致玉米蒸騰速率降低及光合速率下降［27］。

據海南省氣象局對本省歷年低溫災害統計情況顯示［2］，海南低溫一般出現在每年的12月、翌年1月和2月，為避開低溫對海南冬種玉米生長和產量的影響，海南省冬種玉米的最適播種期應在11月底前。

綜上所述，播期對海南冬種玉米的發育期、長勢和產量都有較大的影響。在生產上可通過適期早播，增加玉米的有效積溫，以充分利用氣候資源從而達到提高玉米產量的目的。根據統計年鑒記載［1］，海南種植冬種玉米的面積日益擴大，本次分期播種試驗具有一定的參考意義。

［1］ 海南省統計局. 海南省統計年鑒［M］. 北京：中國統計出版社，2016.

［2］ 王春乙. 海南氣候［M］. 北京：氣象出版社，2014：75-78.

［3］ 劉明，陶洪斌，王璞，等. 播期對春玉米生長發育與產量形成的影響［J］. 中國生態農業學報，2009，17（1）：18- 23 .

［4］ 曹慶軍，楊粉團，陳喜鳳，等. 播期對吉林省中部春玉米生長發育、產量及品質的影響［J］.玉米科學，2013，21（5）：71-75.

［5］ 王小春，楊文鈺，龔江洪，等. 播期對不同株型玉米灌漿特性的影響［J］. 作物雜志，2009（2）：55-57.

［6］ 張寧，杜雄，江東嶺，等. 播期對夏玉米生長發育及產量影響的研究［J］. 河北農業大學學報，2009，32（5）：7-11 .

［7］ 劉培利，劉紹棣，東先旺，等. 高產夏玉米與播期的關系［J］. 玉米科學，1993，1（1）：23-26 .

［8］ 孫玉亭，孫孟梅. 溫度對玉米生長和發育綜合影響的評價模型［J］. 資源科學，1999，34（1）：63-70.

［9］ 馬樹慶，王琪，羅新蘭. 基于分期播種的氣候變化對東北地區玉米生長發育和產量的影響［J］. 生態學報，2008，28（5）：2131-2139.

［10］ 王斌，鐘曼茜，白蕤，等. 基于分期播種的海南冬種玉米寒害和宜播期研究［J］. 廣東農業科學，2016，43（8）：27-32.

［11］ 孫玉亭，趙洪凱. 玉米冷害及冷害指標鑒定［J］. 農業氣象，1980（1）：39-44.

［12］ 何維勛，曹永華．玉米展開葉增加速率與溫度和葉齡的關系［J］. 中國農業氣象，1990，11（3）：30-33.

［13］ 王琪，馬樹慶，郭建平，等. 溫度對玉米生長和產量的影響［J］. 生態學雜志，2009，28（2）：255-260.

［14］ 馬樹慶，王琪，王春乙，等. 東北地區玉米低溫冷害氣候和經濟損失風險分區［J］. 地理研究，2008，27（5）：1169-1177.

［15］ Allison J C S，Daynard T B. Effect of change in time of flowering induced by altering photoperiod or temperature，on attributes related to yield in maize［J］. Crop Science，1979，1：1-14.

［16］ 李明，楊克軍，劉鋼. 寒地高產玉米產量構成因子分析［J］. 東北農業大學學報，2005，36（5）：553-555.

［17］ 張安邦. 夏玉米主要農藝性狀與產最之間的關系［J］. 玉米科學，1993（2）：19-23.

［18］ 張石寶，李樹云，胡麗華，等. 播種季節對玉米生長發育及干物質生產和分配的影響［J］. 云南植物研究，2001，23（2）：243-250.

［19］ 李向嶺，李從峰，侯玉虹，等. 不同播期夏玉米產量性能動態指標及其生態效應［J］. 中國農業科學，2012，45（6）：1074-1083.

［20］ 馮玉香，曹永華，程延年. 玉米的熱量指標［J］.中國農業氣象，1981（1）：21-24．

［21］ 王培娟，梁宏，李韓君，等. 氣候變暖對東北三省春玉米發育期及種植布局的影響［J］. 資源科學，2011，33（10）：1976-1983.

［22］ 梁欣榮，沈能展. 低溫冷害氣象型的初步研究［J］. 氣象，1982（2）：26-27.

［23］ Mehdi D. Effects of sowing date on the growth and yield of maize cultivars（Zea mays L.）and the growth temperature requirements. African Journal of Biotechnology［J］. Africam Journal of Biotechnology，2012，11（61）：12450-12453.

［24］ 聶居超，李鳳海，史振聲，等. 播期對不同玉米品種產量的影響［J］. 雜糧作物，2010，30（4）：275- 278.

［25］ 呂新，白萍，張偉，等. 不同播期對玉米干物質積累的影響及分析［J］. 石河子大學學報（自然科學版），2004，22（4）：285-288.

［26］ 于文穎，馮銳，紀瑞鵬，等. 苗期低溫脅迫對玉米生長發育及其產量的影響［J］. 干旱地區農業研究，2013，31（5）：220-225.

［27］ 馮銳，武晉文，紀瑞鵬，等. 低溫脅迫下春玉米生長參數及產量的影響分析［J］. 干旱地區農業研究，2013，31（1）：183-187.

Effects of sowing by stages on growth and yield of winter maize in Hainan Province

BAI Rui1，LI Ning2，ZHONG Man-xi3，TONG Jin-he1，CHEN Xiao-min1，ZOU Hai-ping1，CHEN Hui-lin1，LIU Shao-jun1
（1. Hainan Institute of Meteorological Science/Hainan Tropical Agrometeorological Experimental Station，Haikou 570203，China ；2. Environment and Plant Protection Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Haikou 571101，China ；3. College of Horticulture and Landscape Architecture，Hainan University，Haikou 570228，China）

In order to study the effects of sowing date on the growth and yield of winter maize in Hainan，the effects of temperature on the growth and yield and the best sowing date for winter maize were discussed by using the winter maize sowing experiment and combining with the meteorological data in Wanning in 2015. The results showed that the earlier sowing date induced shorter growing period of maize，the higher plant height，the higher number of leaves and the higher yield. The heat conditions would be poor and the accumulated temperature would be insufficient due to the delayed sowing time. Moreover，this would induce the higher risk of cold injury and reduce production or even no yield. There was a good correlation between 10℃ effective accumulated temperature and maize yield and its composition elements. When the 10℃ effective accumulated temperature was 1230℃·d，the yield was the largest.The optimal planting date for winter maize should be before the end of November in Hainan Province. These results in the study would be important to ensure stable and high yield of winter maize in Hainan.

winter maize；sowing by stages；temperature；yield

S513.042；S161.2+2

A

1004-874X（2017）08-0007-07

白蕤，李寧，鐘曼茜，等. 分期播種對海南冬種玉米生長發育和產量的影響［J］.廣東農業科學，2017，44（8）：7-13.

2017-05-14

國家公益性行業（氣象）科研專項（GYHY201206019）；國家自然科學基金（41465005，41265007）；海南省氣象局青年基金（HNQXQN201602）

白蕤（1991-），女，碩士，助理工程師，E-mail：br118@sina.com

陳匯林（1960-），男，高級工程師，E-mail：chenhl668@163.com

（責任編輯 鄒移光）