播期對夏玉米生長、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

摘 要： 為研究豫北平原玉米的適宜播期，選取當(dāng)?shù)卮蠓秶N植品種鄭單958 為供試品種，比較播期推遲（5 月31 日、6 月10 日、6 月20 日和6 月30 日）對玉米生長發(fā)育的氣象條件、葉面積指數(shù)、光合特性、產(chǎn)量形成和籽粒品質(zhì)的影響，以期為玉米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供參考和指導(dǎo)。研究結(jié)果表明，隨著播期的推遲，花期高溫和花期連陰雨的發(fā)生率降低；葉面積指數(shù)和光合勢呈現(xiàn)先升后降的趨勢，B3 處理葉面積指數(shù)和光合勢較大。B1、B2 和B3 處理玉米產(chǎn)量差異性不大，B4 處理與其他播期相比產(chǎn)量下降極顯著。B3 處理玉米的氨基酸、蛋白質(zhì)、淀粉等含量均較高，因此，為保證玉米有充足的光合效率，達(dá)到較高的產(chǎn)量和優(yōu)質(zhì)的籽粒品質(zhì)，鄭單958 播期最晚可推遲至6 月20 日。

關(guān)鍵詞：夏玉米；播期；光合勢；產(chǎn)量；籽粒品質(zhì)

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）03-0047-06

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.03.009

0 引言

作物生產(chǎn)是一個群體生產(chǎn)過程，生物產(chǎn)量的95%左右來自光合作用，是決定作物生長發(fā)育的重要指標(biāo)，也是形成產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)[1-2]。所以研究作物群體與光因子的相互作用是探明作物高產(chǎn)機(jī)理的重要基礎(chǔ)。播期為影響作物生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)特性的重要因素之一，適宜的播期能夠充分利用光因子，使其與作物生長特性相匹配[3]。在一定的生態(tài)環(huán)境中，影響作物干物質(zhì)積累及產(chǎn)量最主要的栽培因素是播期的影響[4]。播種太早或者太晚都可能會因?yàn)閬碜杂诃h(huán)境方面的不利因素而導(dǎo)致產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降，適宜的播期是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、高品質(zhì)的必要條件[5-7]。因此研究播期與玉米生長狀況、光合特性、玉米籽粒的關(guān)系對于實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)及高品質(zhì)具有重要意義[8]。

目前，已經(jīng)有許多研究人員對播期進(jìn)行了大量相關(guān)研究。李文科等[9] 以玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量為切入點(diǎn)，探討了春玉米生長發(fā)育與氣候條件的關(guān)系。肖瑋鈺等[10]為了確定夏玉米的適宜播期，針對夏玉米抽雄期高溫?zé)岷桶喂?jié)?抽雄期干旱指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)不同播期的災(zāi)害風(fēng)險。劉佳鴻等[11] 主要分析農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害及產(chǎn)量的變化特征，從優(yōu)化氣候資源分配和規(guī)避農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的角度提出黃淮海夏玉米的適宜播期。陳靜等[12] 探討了不同播期和品種對產(chǎn)量和有效積溫的影響。當(dāng)前的研究多側(cè)重于分析生態(tài)因子對產(chǎn)量構(gòu)成及產(chǎn)量的影響等方面，對光合性能與產(chǎn)量及品質(zhì)的關(guān)系缺乏系統(tǒng)研究。本研究選用豫北地區(qū)玉米推廣品種，在河南省鶴壁市進(jìn)行分期播種試驗(yàn)。以當(dāng)?shù)爻Ｄ甏筇飳?shí)際播種期為界，共設(shè)置4 個播期，測定4 個播期夏玉米的生長動態(tài)、葉面積指數(shù)、光合特性、產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)等，通過探討不同播期對玉米生長的影響，旨在探究播期對夏玉米的光合特性、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期尋求當(dāng)?shù)刈钸m宜的播期，為夏玉米高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效栽培提供實(shí)踐參考，從而為其生產(chǎn)上的推廣和應(yīng)用提供理論依據(jù)[13]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2019—2020 年在鶴壁市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地位于太行山東麓向華北平原過渡地帶，屬暖溫帶半濕潤型季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.3～14.7 °C，有效積溫（≥10 °C）3 649.6 和 3 474.7 °C·d。2018 和2019 年6—10 月降水量分別為384.6 和393.8 mm，日照時數(shù)分別為968.3 和827.2 h。土壤為黏土，前茬作物為冬小麥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)品種為鄭單958，以當(dāng)?shù)卮筇锊テ跒閷φ眨蚯巴?0 d 為1 期，向后推10 d 為1 期，共設(shè)4 期。播期為5 月31 日（ B1 處理） 、正常播種期6 月10 日（B2 處理）、6 月20 日（B3 處理）和6 月30 日（B4處理）。行距70 cm、株距20 cm、播種深度5 cm、播種量2 粒/穴、每小區(qū)約種植228 株及群體約6.9 萬株/hm2。田間管理措施與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理措施一致，保證玉米不受水分因素和病蟲害影響。

1.3 項(xiàng)目測定及方法

1.3.1 葉面積指數(shù)及光合參數(shù)測定

玉米關(guān)鍵生育期（七葉、拔節(jié)、抽穗、乳熟、成熟），采用Li-2200c 測定玉米葉片葉面積指數(shù)。

1.3.2 光合勢計(jì)算

光合勢（leaf area duration，LAD）按式（1）計(jì)算。

1.3.3 產(chǎn)量構(gòu)成和產(chǎn)量測定

測定項(xiàng)目包括果穗粗、果穗長、雙穗率、株籽粒數(shù)、百粒質(zhì)量和產(chǎn)量等。在每個小區(qū)連續(xù)取5 株，測量果穗粗、果穗長、雙穗率，脫粒后數(shù)出總粒數(shù)并求取株籽粒數(shù)，晾曬風(fēng)干后稱取百粒質(zhì)量。

1.3.4 籽粒品質(zhì)測定

玉米成熟收獲、籽粒正常晾曬風(fēng)干后，每個播期編號提交2 kg 籽粒，統(tǒng)一進(jìn)行玉米品質(zhì)測定。品質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目主要包括賴氨酸、蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉和粗纖維等。

1.3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2020 和SPSS.19 進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同播期夏玉米生育期內(nèi)氣候資源變化特征

由表1 可知，2019—2020 年，夏玉米生育期內(nèi)日照時數(shù)和活動積溫隨播期推遲呈下降趨勢，降水量無明顯變化趨勢[11]。

玉米開花期對高溫最為敏感，當(dāng)氣溫持續(xù)高于34 °C 時，花粉數(shù)量減少，并且受害程度隨溫度升高和持續(xù)時間延長而加劇[14-15]。花期陰雨會使玉米雄穗不能正常開花，影響授粉受精過程，導(dǎo)致缺粒和禿頂，2019—2020 年玉米抽雄至成熟時期日最高、最低溫度和降水量如圖1 所示[16]。隨著播期的推遲，花期高溫和花期連陰雨的發(fā)生率降低，如圖2 所示。

2.2 不同播期對玉米生長發(fā)育的影響

2.2.1 不同播期對玉米葉面積指數(shù)的影響

不同播期處理?xiàng)l件下夏玉米葉面積指數(shù)的差異如圖3 所示。由圖3 可知，不同播期夏玉米葉面積指數(shù)的變化規(guī)律基本一致，隨著生育進(jìn)程，葉面積指數(shù)呈現(xiàn)先升后降的趨勢。拔節(jié)至抽穗期葉面積指數(shù)增加迅速，抽穗期達(dá)到最大。抽穗期后植株進(jìn)入以果穗為中心的生殖生長階段，葉面積指數(shù)高更益于產(chǎn)生更多的光合有機(jī)物運(yùn)向籽粒。2019 年抽穗期B3 處理的葉面積指數(shù)最大，達(dá)到4.64；2020 年抽穗期B3 處理的葉面積指數(shù)最大，達(dá)到5.03。在同一生育期中，不同播期處理的葉面積指數(shù)也呈現(xiàn)先升后降的趨勢。在玉米拔節(jié)、抽穗和乳熟期，B1～B3 處理的葉面積指數(shù)與B4 處理相比有顯著性差異。拔節(jié)期?乳熟期，B2 和B3 處理的葉面積指數(shù)均較大，不同播期的兩年平均葉面積指數(shù)表現(xiàn)為B3gt;B2gt;B1gt;B4 處理。說明B2 和B3 處理有利于鄭單958 的葉片生長。適宜的播期能形成較高葉面積指數(shù)，選取適當(dāng)播期是增加葉面積指數(shù)的重要途徑。為保證夏玉米有較高的葉面積指數(shù)，適宜播種時間應(yīng)該為6月中上旬前后。

2.2.2 不同播期對玉米光合特性的影響

光合勢是衡量群體光合潛力的重要指標(biāo)[17]。不同播期對夏玉米光合勢的影響如圖4 所示。由圖4 可知，夏玉米光合勢整體變化趨勢一致，隨著玉米生長，LAD 逐漸增大，在抽雄?乳熟期達(dá)到最大。比較不同播期處理的影響，相較于B4 處理，其他播期處理葉片LAD 均較高。比較不同播期抽雄?乳熟期穗位葉LAD，B3 處理最高，相較于B1、B2 和B4 處理兩年平均增加4.6%、10.1% 和16.2%。B3 處理能顯著提高LAD。

2.3 不同播期對玉米產(chǎn)量形成和籽粒品質(zhì)的影響

2.3.1 產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素

2019—2020 年不同播期處理對玉米的產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成的影響如圖5 所示。播種時間對玉米產(chǎn)量的影響達(dá)極顯著水平。隨著播期的推遲，玉米產(chǎn)量總體呈現(xiàn)降低趨勢，B4 處理與其他播期處理相比差異性極顯著。不同年份不同播期處理有差異。2019 年B2 處理產(chǎn)量最高，與B2 處理相比，B1、B3 和B4 處理產(chǎn)量分別降低3.9%、8.6% 和24.8%；2020 年B1 處理產(chǎn)量最高，與B1 相比，B2、B3 和B4 處理產(chǎn)量分別降低11.6%、4.8%和19%。播期處理對玉米果穗長、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量的影響均達(dá)到顯著水平。不同播期處理的穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量的變化趨勢同產(chǎn)量變化趨勢一致。果穗長呈逐漸減小趨勢，與B1 處理相比，B2、B3 和B4 處理兩年平均果穗長分別減少4.7%、9.5% 和14 %。不同播期處理對玉米果穗粗的影響不顯著。

2.3.2 籽粒品質(zhì)

玉米籽粒品質(zhì)性狀主要包括氨基酸、蛋白質(zhì)和淀粉等。蛋白質(zhì)中第1 限制性氨基酸是賴氨酸，它是評價玉米營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)，淀粉是玉米中碳水化合物的主要貯藏形式[18-21]。由表2 可知，播期對鄭單958 籽粒蛋白質(zhì)、賴氨酸和精氨酸等含量影響顯著，不同播期處理的玉米籽粒脂肪、粗纖維、淀粉含量影響不顯著。2019—2020 年夏玉米籽粒淀粉、蛋白質(zhì)、賴氨酸和精氨酸含量兩年平均含量表現(xiàn)為B3 處理高于B1、B2 和B4 處理。這可能是因?yàn)锽3 處理的夏玉米灌漿發(fā)生在8 月中下旬之后，日較差較大，夜間呼吸消耗少，營養(yǎng)物質(zhì)積累多，利于籽粒品質(zhì)形成，尤其是利于蛋白質(zhì)、賴氨酸、精氨酸的積累。溫度低于15 °C 玉米將停止灌漿，B4 處理的夏玉米灌漿期發(fā)生9 月上旬之后，雖然日溫較差較大，但9 月下旬以后夜間溫度過低，影響籽粒營養(yǎng)物質(zhì)和干物質(zhì)生產(chǎn)積累[22]。所以適宜的播期對玉米籽粒品質(zhì)的保持和提高具有積極的作用，為保證玉米籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量均最優(yōu)，鄭單958 最晚播期不宜超過B3 處理的時間。與其他研究比較，本研究與前人的研究結(jié)果大體趨勢一致，但在籽粒品質(zhì)的變化趨勢上稍有差異，推測與品種和種植方式的選擇，以及不同地區(qū)的環(huán)境有關(guān)。為保證夏玉米高產(chǎn)，適宜播期為6 月10—20 日，與劉佳鴻等[11] 的研究一致。

3 結(jié)束語

特定的氣候決定了玉米的適宜播期，最晚播期的確定要綜合考慮生育期內(nèi)光、溫、水等因素。本研究發(fā)現(xiàn)，2019—2020 年，高溫?zé)岷瓦B陰雨等主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害B3 和B4 處理發(fā)生頻率最低。

播期處理通過影響玉米積溫、葉面積指數(shù)和光合速率，最終對產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)造成影響。適宜的播期能形成較高葉面積指數(shù)，選取適當(dāng)播期是增加葉面積指數(shù)的重要途徑。本研究中，隨著玉米播期的推遲，葉面積指數(shù)和光合勢呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢，B3 處理葉面積指數(shù)和光合勢達(dá)到最大，究其原因是適當(dāng)晚播雨熱同期，可提高玉米的葉面積指數(shù)，提高了葉片的光合能力，為其生長打下良好的基礎(chǔ)。隨著播期推遲，B1～B3 處理玉米產(chǎn)量差異性不大，B4 處理與其他播期相比產(chǎn)量下降極顯著。另外，B3 處理下夏玉米籽粒的脂肪、蛋白質(zhì)、賴氨酸和精氨酸含量均高于其他處理，B3 處理有利于玉米籽粒中營養(yǎng)成分含量的提高。綜上所述，為保證鄭單958 在豫北地區(qū)內(nèi)具有高籽粒品質(zhì)，最晚播期可以延遲至6 月20 日。

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