不同播期對(duì)農(nóng)牧交錯(cuò)帶春油菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的影響

不同播期對(duì)農(nóng)牧交錯(cuò)帶春油菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的影響

中國(guó)的油茶分為冬季油菜和冬季油蔬菜。受山東南、河北南部、山西南部、陜西中部和甘肅東南部的限制，南部是冬季的油菜區(qū)，北部是春天的油菜區(qū)。春葵是中國(guó)北方寒冷和干燥地區(qū)的主要石油出版物之一。北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶處于亞洲季風(fēng)的尾閭,是東部農(nóng)耕區(qū)與西部草原牧區(qū)相連接的半干旱生態(tài)過(guò)渡帶,該區(qū)域降水主要集中于6-8月,年際間降水變率很大,是對(duì)氣候變化響應(yīng)最為敏感的區(qū)域之一,氣候波動(dòng)和變化對(duì)農(nóng)牧交錯(cuò)帶農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)廣泛影響。分期播種試驗(yàn)可以分析不同氣象條件對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響,已被廣泛用于作物適宜播種期的選擇。關(guān)于不同播期對(duì)油菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響也有不少報(bào)道,如王國(guó)槐等研究表明,早播可以增加油菜冬前的生育時(shí)間,以分化出更多主莖葉數(shù),也可為多發(fā)分枝奠定基礎(chǔ)。廖桂平等研究也發(fā)現(xiàn),冬前光溫資源可以促進(jìn)早播油菜冬發(fā),以建立強(qiáng)大的營(yíng)養(yǎng)體,為形成更多更大的分枝奠定基礎(chǔ),而晚播油菜由于氣溫下降,根系吸收能力較弱,無(wú)法形成較大的營(yíng)養(yǎng)體,只能通過(guò)加大種植密度增加主莖數(shù)以獲得高產(chǎn)。趙繼獻(xiàn)等研究表明,播期對(duì)甘藍(lán)型雜交油菜群體干物質(zhì)量產(chǎn)生極顯著影響,播期與施肥量的交互作用對(duì)群體干物質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。但楊俊龍通過(guò)多因子栽培試驗(yàn)研究表明,不論是在土壤肥力較高還是較低的地區(qū),播期對(duì)渭北旱原甘藍(lán)型油菜產(chǎn)量的影響均不明顯。朱艷等基于油菜播栽方案動(dòng)態(tài)知識(shí)模型分析后認(rèn)為,春油菜適宜播期主要由決策點(diǎn)的氣候條件決定,越冬期結(jié)束后氣溫等于春油菜的生物學(xué)起點(diǎn)溫度1℃的日期為春油菜的適宜播期。張惠玲等對(duì)甘肅省油菜生態(tài)氣候適應(yīng)性分析認(rèn)為,冬油菜以氣溫16～18℃時(shí)為最佳播期,既可避免播種過(guò)早使苗期生長(zhǎng)過(guò)旺,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗過(guò)多,又可避免冬前抽苔而不能安全越冬;春油菜以日平均氣溫穩(wěn)定通過(guò)5℃日期為最佳播期,既可避免早、晚霜凍危害,又能使苗期處在適溫范圍內(nèi),花序和花芽分化充分,花朵數(shù)、角果數(shù)和有效分枝數(shù)增多,產(chǎn)量提高。目前關(guān)于播期對(duì)油菜生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究多集中在冬油菜品種,而有關(guān)不同播期對(duì)春油菜生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成和水分利用效率影響的系統(tǒng)研究卻鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)以農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū)春油菜為研究對(duì)象,探索播期改變對(duì)其生育期、形態(tài)指標(biāo)、產(chǎn)量形成和水分利用效率的影響,為農(nóng)牧交錯(cuò)帶春油菜適期播種和高產(chǎn)栽培提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1古武川縣氣候條件試驗(yàn)于2010年在農(nóng)業(yè)部呼和浩特農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站(41°06′N(xiāo),111°28′E,海拔1756m)進(jìn)行。該試驗(yàn)站地處內(nèi)蒙古武川縣,屬干旱半干旱大陸性氣候,年平均氣溫2.7℃,0℃以上年積溫平均為2578.5℃,多年平均降雨量為350mm,降水主要集中在7-8月份,占整個(gè)生長(zhǎng)季的80%左右,年蒸發(fā)量約是降水量的5倍多,無(wú)霜期105d左右,年日照時(shí)數(shù)2955h,年總輻射6100MJ/m2,年平均風(fēng)速3m/s,土壤以栗鈣土為主。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和市場(chǎng)需要,內(nèi)蒙古武川縣主要農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu),由1995年以前的“麥類(lèi)作物為主”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤榜R鈴薯、油料為主”。1.2樣品采集和測(cè)定指標(biāo)供試品種為當(dāng)?shù)卮河筒酥髟云贩N“大黃油菜”,采用分期播種方法,共設(shè)置超早播(04-28)、早播(05-08)、中播(05-18)、晚播(05-28)和超晚播(06-08)5個(gè)播期。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3個(gè)重復(fù)。小區(qū)面積24m2(4m×6m),南北行向,共15個(gè)小區(qū),總面積360m2,種植密度為15萬(wàn)株/hm2,采用穴播方式。播前一次施入氮35kg/hm2,磷6kg/hm2,鉀23kg/hm2,其余時(shí)間不再做追肥處理。試驗(yàn)期間,為保證試驗(yàn)區(qū)內(nèi)春油菜能正常出苗及安全完成整個(gè)生育期進(jìn)程,分別于06-01(13.1mm)、06-28(38.2mm)和07-26(42.4mm)進(jìn)行人工補(bǔ)水。采用平行觀測(cè)的方法,記錄春油菜出苗期、開(kāi)花期、綠熟期和成熟期;自出苗后開(kāi)始取樣,每小區(qū)取樣5株,超早播在06-11,06-26,07-19,07-26,08-10和08-25取樣,早播在06-11,06-26,07-27,08-10,08-27和09-05取樣,中播在06-20,07-23,08-05,08-20和09-21取樣,晚播在06-25,07-20,08-09,08-24和09-21取樣,超晚播在07-18,07-30,08-15、08-30和09-24取樣。取樣時(shí)間盡量安排在清晨或傍晚,選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的地塊,將1m2內(nèi)油菜連根取出,拿回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定株高、鮮質(zhì)量。葉面積用便攜式葉面積儀(LI-3000C)測(cè)定,將樣品植株上所有葉片(除去發(fā)黃枯死葉片)逐一展開(kāi)平鋪到葉面積儀上測(cè)定總?cè)~面積,換算成葉面積指數(shù)。然后分器官將根、莖稈、葉片、角果等各部分裝袋,于干燥箱105℃殺青30min后,80℃烘干至恒質(zhì)量,稱(chēng)干物質(zhì)量。本研究中地上部干物質(zhì)量包括莖稈、葉片和角果。成熟期在長(zhǎng)勢(shì)均勻的地段取3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)收獲1m2,測(cè)定角果數(shù)、角果質(zhì)量,折算成產(chǎn)量。播前和收獲時(shí),土壤水分含量用土鉆法分別在播種前一天和收獲前一天清晨日出前測(cè)定,測(cè)定深度為0～5,5～10,10～20,20～30,…,90～100cm,取樣后將土樣拿回實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)濕土質(zhì)量,烘干后及時(shí)稱(chēng)干土質(zhì)量。土壤水分貯存量是指一定深度或厚度的土壤中含水量的多少,以水層的深度(mm)計(jì)算,計(jì)算公式為:V=R×H×W,(1)W=(Mw-Md)/(Md-Mb)。(2)式中:V為土壤水分貯存量(mm),R為土壤體積質(zhì)量(g/cm3),H為土層厚度(cm),W為土壤質(zhì)量含水量(%),Mw為濕土質(zhì)量,Md為干土質(zhì)量,Mb為鋁盒質(zhì)量。作物田間耗水量按照農(nóng)田水分平衡公式計(jì)算:ΔW=P+I+G-ET-R-D。(3)式中:ΔW為土壤水分在某段時(shí)間內(nèi)的變化值,P為降水量(mm),I為灌溉量(mm),G為毛管上升水量(mm),ET為作物田間耗水量(mm),R為徑流量(mm),D為滲漏量(mm)。由于試驗(yàn)區(qū)土壤以旱坡地為主,土層淺薄,因此計(jì)算時(shí)可以忽略毛管上升水量G和滲漏量D。試驗(yàn)期間,僅在土壤濕度下降到接近凋萎點(diǎn)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水,灌溉量I換算成同期降雨量。試驗(yàn)區(qū)為雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū),強(qiáng)降雨次數(shù)不多,且每次降水過(guò)程的降水量不大,基本上保留在試驗(yàn)區(qū)土壤中,故徑流量R亦可忽略不計(jì)。因此本試驗(yàn)中農(nóng)田水分平衡公式可簡(jiǎn)化為ΔW=P-ET,則ET=P±ΔW。(4)即作物某段時(shí)間內(nèi)耗水量等于該時(shí)段內(nèi)降水量與土壤含水量的變化值之和。作物水分利用效率計(jì)算公式:式中:Y為作物產(chǎn)量;ET為作物整個(gè)生育期內(nèi)耗水量。生育期內(nèi)氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于武川縣氣象局,主要觀測(cè)項(xiàng)目包括降水量(mm)和氣溫(℃)。1.3處理數(shù)據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)用EXCEL2003和DPSv7.05進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析,并用LSD法進(jìn)行差異顯著性多重比較。2結(jié)果與分析2.1春從苯磺酸收縮期春要求2010年5個(gè)播期下春油菜生育期內(nèi)氣溫和降水量的變化見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn),隨播期推遲,春油菜播種至出苗期間氣溫升高,降水量(含人工補(bǔ)水量)明顯增加;出苗至開(kāi)花期間氣溫逐漸升高,超早播和早播處理降水量較多(64.2～67.8mm),中播、晚播和超晚播處理降水量略偏少(48.9～58.4mm);開(kāi)花至成熟期間氣溫下降,而降水量有所增加。2.2干旱和超晚播期播種-出苗時(shí)間比較由表2可知,春油菜生育期隨播期推遲而縮短,播期每推遲10d,生育期縮短4～7d。隨播期推遲,春油菜播種至出苗期間氣溫升高,但土壤持續(xù)干旱,晚播和超晚播在06-01(13.1mm)和06-28(38.2mm)人工補(bǔ)水后才開(kāi)始陸續(xù)出苗,各播期處理播種-出苗時(shí)間差異不顯著(21～22d)。05-18后播種,隨播期推遲,氣溫上升迅速,春油菜出苗至開(kāi)花時(shí)間明顯縮短,超晚播僅需28d。隨播期推遲,春油菜營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和生殖生長(zhǎng)期均縮短,生殖生長(zhǎng)期在全生育期中所占比例增加,超早播最低為48.09%,晚播和超晚播較高,分別為54.70%和54.55%。2.3不同開(kāi)花期對(duì)春植物生物特性的影響2.3.1其他播期處理從圖1(a)可以看出,不同播期春油菜株高表現(xiàn)出“緩慢增加-快速增加-穩(wěn)定”的變化趨勢(shì),隨播期推遲株高增加。超早播和早播春油菜株高在綠熟后10～15d逐漸穩(wěn)定,但由于生育期內(nèi)僅出現(xiàn)約246mm降水,且65%左右的降水集中在綠熟至成熟階段,生育期結(jié)束時(shí)株高遠(yuǎn)低于其他播期處理。中播和晚播生育期內(nèi)降水達(dá)到260～270mm,超晚播生育期內(nèi)降水達(dá)300mm,綠熟至成熟階段出現(xiàn)50mm左右降水(約占整個(gè)生育期降水總量的20%左右),生育期結(jié)束時(shí)中播和晚播株高均為120cm,超晚播株高達(dá)到133cm。由圖1(b)可以看出,春油菜最大葉面積指數(shù)隨播期推遲而增加,超早播和超晚播最大葉面積指數(shù)分別為0.51和0.96。出苗至綠熟階段是葉片發(fā)育的重要時(shí)期,最大葉面積指數(shù)與該階段內(nèi)降水相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.69,與出苗至開(kāi)花期間氣溫相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.92。播種過(guò)早,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期內(nèi)氣溫偏低(18～20℃),水分不足(75mm左右),葉片擴(kuò)展定型的關(guān)鍵時(shí)期(綠熟期后7～10d)恰逢7月中下旬的高溫時(shí)段(22～24℃),蒸騰加劇對(duì)葉片發(fā)育不利;5月中旬后播種,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期水熱條件適宜,綠熟期處在8月中下旬(17～20℃),避開(kāi)了高溫時(shí)段,葉片長(zhǎng)勢(shì)好。2.3.2設(shè)施聯(lián)通對(duì)春1年生全播、晚播、綠熟至花播期水勢(shì)隨時(shí)間的變化從圖2(a)可以看出,春油菜地上部干物質(zhì)量在播期間差異顯著,生育期結(jié)束時(shí),超早播地上部干物質(zhì)積累最少,為21.8g/株,晚播和超晚播則分別達(dá)到38.3和39.9g/株。出苗至開(kāi)花階段氣溫隨播期推遲而升高,油菜地上部干物質(zhì)積累速率加快,開(kāi)花至綠熟階段氣溫(19～21℃)基本適宜春油菜生長(zhǎng)需求,但降水量在播期間差異明顯,超早播和早播僅出現(xiàn)10.7和7.2mm降水,中播、晚播和超晚播同期降水量達(dá)到47～146mm,地上部干物質(zhì)量與出苗至開(kāi)花階段日平均氣溫和開(kāi)花至綠熟階段降水量相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.95和0.92。05-18之前播種的春油菜,綠熟至成熟期間降水集中(136～163mm),根系早衰,氣溫偏高(18～19℃)對(duì)同化物積累不利。由圖2(b)可以看出,播期變化對(duì)春油菜地上部同化物在器官間分配影響顯著,隨播期推遲,莖稈干質(zhì)量占地上部干物質(zhì)量比例減少(晚播最少為29.5%),角果干質(zhì)量占地上部干物質(zhì)量比例隨播期推遲增加(晚播最高為70.5%),但若播期推遲到06-08,春油菜生育后期氣溫迅速下降,根部和莖稈中積累的同化產(chǎn)物無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)移到角果中,角果干質(zhì)量占地上部干物質(zhì)量比例大幅下降(41.8%),莖稈干質(zhì)量占地上部干物質(zhì)量比例反而增加(50.7%)。2.4超晚播期罪犯豐產(chǎn)情況由表3可以看出,春油菜單株角果數(shù)隨播期推遲而增加,04-28-05-18期間播種單株角果數(shù)差異不顯著,但顯著低于05-28后播種;05-28后播種,晚播單株角果數(shù)比中播顯著增加,但晚播和超晚播間無(wú)顯著差異。研究發(fā)現(xiàn),單株角果數(shù)與開(kāi)花至綠熟階段≥10℃積溫和降水量的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.84和0.95。春油菜產(chǎn)量隨播期推遲而增加,超早播最低為1353.9kg/hm2,晚播最高為2502.5kg/hm2,增產(chǎn)幅度達(dá)到84.8%,但超晚播比晚播減產(chǎn)23.8%,達(dá)顯著水平,收獲時(shí)僅1906.5kg/hm2。在年型和品種一致的情況下,5月下旬是農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū)春油菜播種的分水嶺,05-28之前播種,每推遲1d,增產(chǎn)效果平均約為38.3kg/(hm2·d);05-28之后播種,每推遲1d,平均減產(chǎn)59.6kg/(hm2·d)。試驗(yàn)站2010-04-28-05-08降雨不足,加上早春時(shí)節(jié)土壤蒸發(fā)劇烈,早播時(shí)土壤水分含量?jī)H119.9mm。隨著溫度升高,土壤消融,加上05-08-05-18出現(xiàn)15.1mm降水,中播時(shí)土壤含水量達(dá)到187.8mm。播期變化對(duì)春油菜水分利用效率影響顯著,超早播水分利用效率最低,為4.7kg/(hm2·mm),5月份播種的油菜水分利用效率顯著較高,晚播最高達(dá)到9.8kg/(hm2·mm),但是6月份播種的油菜水分利用效率再次降低,原因在于2010-06僅出現(xiàn)3個(gè)降雨日(其中06-01(13.1mm)和06-28(38.2mm)均為人工補(bǔ)水),雖然整個(gè)生育期內(nèi)降水量達(dá)到299.5mm,但降水不均,土壤長(zhǎng)期處于缺水狀態(tài),水分利用效率僅為6.8kg/(hm2·mm)。3春要求播期結(jié)果及分析本研究中,4月下旬至5月下旬期間播種的春油菜均能正常成熟,隨播期推遲,春油菜生長(zhǎng)速率加快,生育期縮短,生殖生長(zhǎng)期相對(duì)延長(zhǎng),但出苗時(shí)間在播期間差異不顯著,比王芳2009年試驗(yàn)結(jié)果普遍延長(zhǎng)10d左右,原因在于2010年降水偏少,春油菜播種后土壤極度干旱,出苗時(shí)間明顯延長(zhǎng)。本研究中,播期調(diào)整對(duì)春油菜干物質(zhì)積累影響顯著,5月下旬播種的春油菜產(chǎn)量較高,早播處理營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)前期氣溫偏低,生育期內(nèi)降水不足且多集中在綠熟至成熟階段,水熱分配與生長(zhǎng)不同步,地上部干物質(zhì)積累較少,角果發(fā)育和種子成熟也受到影響。若播期推遲到6月份,角果數(shù)雖然增加,