播期對(duì)高產(chǎn)玉米群體籽粒灌漿特征的影響

播期對(duì)高產(chǎn)玉米群體籽粒灌漿特征的影響

囊腫是玉米粒產(chǎn)量形成的重要過(guò)程。適宜期種可以有效利用光水條件，避免春季晚霜、夏季高溫干燥和秋季早霜的風(fēng)險(xiǎn)，提高粒重。這是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的保證。研究播期對(duì)玉米灌漿特征的影響對(duì)于揭示高產(chǎn)形成機(jī)制、確定適宜播期具有重要意義。目前,關(guān)于玉米籽粒灌漿方面的研究甚多,一般認(rèn)為籽粒灌漿特征與品種特性、環(huán)境條件、栽培措施(密度、肥水、種植方式等)密切相關(guān),如李紹長(zhǎng)等在新疆玉米產(chǎn)區(qū)圍繞不同品種籽粒灌漿生理特性開(kāi)展的研究;張俊鵬等圍繞不同水分和覆蓋處理對(duì)夏玉米籽粒灌漿影響的研究。María等利用播種日期和種植群體不同來(lái)改變單株植物光合有效輻射截獲量,認(rèn)為吐絲前的環(huán)境決定了籽粒潛在建成數(shù)量,吐絲后的條件和雜交種本身的特性決定了固定的有效穗粒數(shù)。Cirilo等研究認(rèn)為在溫帶地區(qū),播種日期決定玉米籽粒灌漿期間的生長(zhǎng)環(huán)境,推遲種植日期,個(gè)體粒重降低。但以往研究主要是在15000kg/hm2以下產(chǎn)量水平開(kāi)展的,并且多側(cè)重于在植株個(gè)體水平研究果穗粒重的動(dòng)態(tài)變化,而對(duì)群體籽粒灌漿的研究報(bào)道較少。新疆獨(dú)特的光熱資源和灌溉條件有利于玉米大面積高產(chǎn),本團(tuán)隊(duì)近年圍繞新疆玉米高產(chǎn)機(jī)制開(kāi)展了系統(tǒng)研究,并連續(xù)多次創(chuàng)造全國(guó)玉米最高單產(chǎn)紀(jì)錄。本文重點(diǎn)報(bào)道不同播期對(duì)高產(chǎn)玉米(15000kg/hm2)群體籽粒灌漿特征的影響,為新疆玉米持續(xù)高產(chǎn)提供依據(jù)。1材料和方法1.1師97團(tuán)和昌吉奇臺(tái)總場(chǎng)試驗(yàn)分別設(shè)在新疆伊犁的新疆兵團(tuán)第三師71團(tuán)(2011年)和昌吉奇臺(tái)總場(chǎng)(2011、2012年)。各試驗(yàn)點(diǎn)經(jīng)緯度及光熱資源見(jiàn)表1。1.2奇臺(tái)總場(chǎng)試點(diǎn)試驗(yàn)為統(tǒng)一設(shè)計(jì),種植品種為鄭單958,由北京德農(nóng)種業(yè)公司統(tǒng)一供種。2011年71團(tuán)試點(diǎn)設(shè)置4個(gè)播期處理(04-01、04-10、04-20、04-30);奇臺(tái)總場(chǎng)試點(diǎn)2011年設(shè)置3個(gè)播期(04-17、04-27、05-07);2012設(shè)置4個(gè)播期(04-10、04-20、04-30、05-10)。小區(qū)寬10.8m,長(zhǎng)12m。隨機(jī)區(qū)組排列,重復(fù)三次。采用50cm+70cm寬窄行、地膜覆蓋種植,種植密度12萬(wàn)株/hm2,按高產(chǎn)模式栽培。1.3產(chǎn)量測(cè)定與考種籽粒取樣方法:于玉米吐絲期選擇抽絲長(zhǎng)度一致、生長(zhǎng)健壯的植株掛牌標(biāo)記。每處理標(biāo)記28株。自吐絲后第17天開(kāi)始直至生理成熟,每隔10天取一次樣。每次每處理取3穗。非受精籽粒在計(jì)數(shù)空粒率后剔除,每穗分上、中、下3個(gè)部位(各占1/3)脫粒,各取100粒,然后在105℃下殺青30min,再將其調(diào)至80℃烘干至恒重,稱(chēng)百粒干重。產(chǎn)量測(cè)定與考種:在生理成熟期,每個(gè)播期處理除去邊行兩行及兩端各1m,取中間14行10m長(zhǎng),進(jìn)行田間綜合性狀調(diào)查。計(jì)數(shù)收獲株數(shù)和果穗數(shù),各小區(qū)隨機(jī)取20穗進(jìn)行室內(nèi)考種。測(cè)定單穗行粒數(shù)、穗粗、穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng);人工脫粒后稱(chēng)取果穗重、穗粒重、軸重等,并計(jì)算出籽率。用PM-8188型谷物水分測(cè)定儀測(cè)定籽粒含水率,按14.0%含水量計(jì)算產(chǎn)量。根據(jù)單位面積株數(shù)、穗粒數(shù)計(jì)算單位面積穗粒數(shù)。再根據(jù)每次取樣時(shí)期的百粒干重和單位面積穗粒數(shù)計(jì)算群體粒重(g/m2)。1.4灌漿過(guò)程劃分以單位面積籽粒重為依變量,吐絲后的天數(shù)為自變量,用Logistic方程W=A/(1+Be-Kt)擬合單位面積籽粒灌漿動(dòng)態(tài),參照朱慶森等和柯福來(lái)等的方法計(jì)算得到單位面積即群體籽粒灌漿特征參數(shù)。式中W為群體籽粒重(g/m2),A為理論單位面積粒重最大值(g/m2),t為吐絲后天數(shù)(以吐絲當(dāng)天為0d計(jì),d),B、K為待定參數(shù)。對(duì)Logistic方程求一階導(dǎo)數(shù),可得群體籽粒灌漿速率(G)方程,即G=dw/dt=AKBe-kt/(1+Be-kt)2,并導(dǎo)出以下次級(jí)參數(shù):1)群體籽粒最大灌漿速率(GRmax)(g/d·m2)和到達(dá)最大灌漿速率時(shí)的時(shí)間(Tmax)(d):Tmax=lnB/K,將Tmax代入灌漿速率方程即得GRmax;2)群體籽粒平均灌漿速率(GRmean)(g/d·m2)和活躍灌漿期(D)(群體籽粒增重較快的時(shí)期)(d):GRmean=AK/6,D=A/GRmean;3)灌漿過(guò)程細(xì)分。求Logistic對(duì)t的二階導(dǎo)數(shù),可得G曲線(xiàn)上的2個(gè)拐點(diǎn)t1(d)和t2(d),其中t1=-ln((4+SQRT(12))/B)/K,t2=-ln((4-SQRT(12))/B)/K,假定粒重達(dá)A的99%時(shí)為實(shí)際灌漿終止期t3(d),則t3=-ln[(100/99-1)/B]/K。由此可以將灌漿過(guò)程劃分成3個(gè)階段,分別為灌漿前期(粒重漸增期)T1(d)=t1;灌漿中期(線(xiàn)性灌漿期)T2(d)=t2-t1;灌漿后期(粒重緩增期)T3(d)=t3-t2,相應(yīng)群體籽粒平均灌漿速率分別為MGR1(g/d·m2)、MGR2(g/d·m2)、MGR3(g/d·m2)。設(shè)t1、t2、t3對(duì)應(yīng)的單位面積籽粒重為W1(g/m2)、W2(g/m2)、W3(g/m2),則MGR1=W1/T1,MGR2=W2/T2,MGR3=W3/T3。采用Excel2003和SPSSStatistics16軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,用CurveExpert1.3擬合方程參數(shù)。2結(jié)果與分析2.1年與最晚播期產(chǎn)量檢測(cè)2年3點(diǎn)次結(jié)果(表1)表明,除2011年71團(tuán)4月20日和4月30日2個(gè)播期外,其余各播期處理單產(chǎn)均達(dá)到15000kg/hm2以上。其中,2011年度71團(tuán)試驗(yàn)點(diǎn)以第2播期(4月10日)產(chǎn)量最高,為16695.6kg/hm2,第3播期(4月20日)產(chǎn)量最低為14108.55kg/hm2;奇臺(tái)試驗(yàn)點(diǎn)2011年以第1播期(4月17日)產(chǎn)量最高,為18586.65kg/hm2,較最晚播期(5月7日)最低單產(chǎn)高出19.84%;2012年以第1播期(4月10日)產(chǎn)量最高,為19467.62kg/hm2,較最晚播期(5月10日)最低單產(chǎn)高出14.26%。由此可見(jiàn),在新疆奇臺(tái)和伊犁新源地區(qū)適期早播(4月10-17日)有利于玉米高產(chǎn)。2.2群體灌漿期特征參數(shù)玉米群體籽粒灌漿過(guò)程可用Logistic曲線(xiàn)進(jìn)行擬合,結(jié)果(圖2)表明,不同播期處理間群體籽粒灌漿速率表現(xiàn)出較大的差異,且在灌漿過(guò)程的前期(達(dá)最大灌漿速率前)這種差異由小逐漸變大,至最大灌漿速率時(shí)達(dá)較大,之后,差異又逐漸變小。對(duì)群體籽粒灌漿特征參數(shù)的分析結(jié)果(表2)表明,隨播期推遲,由吐絲至最大群體籽粒灌漿速率的天數(shù)(Tmax)有所延長(zhǎng),37.2~48.83d;群體最大灌漿速率(Gmax)和平均灌漿速率(Gmean)呈降低趨勢(shì),變化幅度為36.87~63.79(g/d·m2)和21.71~42.53(g/d·m2);活躍灌漿期(D)無(wú)明顯變化規(guī)律。說(shuō)明適期早播主要通過(guò)快速進(jìn)入線(xiàn)性灌漿期,提高最大灌漿速率和平均灌漿速率來(lái)實(shí)現(xiàn)穗粒數(shù)、群體粒重的增加。進(jìn)一步分析播期對(duì)群體籽粒灌漿不同階段特征參數(shù)的影響,結(jié)果(表3)表明,各試驗(yàn)點(diǎn)均表現(xiàn)為隨播期推遲,漸增期、線(xiàn)性灌漿期和緩增期的灌漿速率均呈下降的趨勢(shì)。各處理均以線(xiàn)性灌漿期(T2)最短,為20.14-26.87d,以線(xiàn)性灌漿期的灌漿速率(MGR2)最大28.56~55.93(g/d·m2)。其中,71團(tuán)試點(diǎn)各播期均表現(xiàn)為粒重緩增期(T3)最長(zhǎng),為30.3-37.22d,粒重漸增期(T1)次之,且有隨播期推遲而延長(zhǎng)的趨勢(shì);奇臺(tái)試點(diǎn)則是粒重漸增期(T1)最長(zhǎng),28.23-34.63d,緩增期(T2)次之。說(shuō)明播期對(duì)群體籽粒灌漿整個(gè)過(guò)程的灌漿速率均產(chǎn)生影響,而對(duì)灌漿不同階段持續(xù)時(shí)間的影響無(wú)明顯規(guī)律。3不同時(shí)期和不同早播期對(duì)玉米籽粒灌漿率的影響品種、生態(tài)環(huán)境和栽培耕作技術(shù)是影響玉米產(chǎn)量的主要因素,通過(guò)改變播期可調(diào)節(jié)光熱水資源使玉米生長(zhǎng)發(fā)育處于最有利的氣候條件下實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。Cirilo等研究認(rèn)為在溫帶地區(qū),播種日期決定玉米籽粒灌漿期間的生長(zhǎng)環(huán)境,推遲種植日期,個(gè)體粒重降低。本研究結(jié)果表明,隨播期推遲玉米單產(chǎn)總體呈下降趨勢(shì),與Cirilo等及馬國(guó)勝等的研究結(jié)果一致,但不同于劉明等和R[yan等15]的結(jié)果,可能與試驗(yàn)點(diǎn)具體生態(tài)條件的不同有關(guān)。大量研究表明當(dāng)日均溫度低于15℃時(shí)籽粒基本停止灌漿,因此,玉米籽粒灌漿過(guò)程對(duì)氣溫高低反應(yīng)更為敏感。前人研究表明,新疆年際間氣候變化大,適宜播期的確定較困難。早播高產(chǎn)但易受終霜凍害影響,晚播穩(wěn)產(chǎn),但易受早霜影響成熟,導(dǎo)致減產(chǎn)。本研究2年3點(diǎn)次的結(jié)果表明,適期早播總體有利于高產(chǎn),但不同地點(diǎn)、不同年份間適宜播期不同。本研究結(jié)果表明,隨播期推遲,灌漿進(jìn)程變慢,灌漿速率下降,與李紹長(zhǎng)等在石河子的研究結(jié)果相似;研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),晚播降低群體籽粒灌漿速率,但對(duì)有效灌漿期的長(zhǎng)短影響不明顯,與Cirilo等認(rèn)為晚播降低了籽粒有效灌漿速率,縮短了有效灌漿期的研究結(jié)果有所不同,這可能與所處地區(qū)、品種及生育期等不同有關(guān)。播期對(duì)群體籽粒最大灌漿速率和平均灌漿速率影響最大,這與黃智鴻等的觀點(diǎn)一致。本研究認(rèn)為,縮短開(kāi)始到最大灌漿速率的時(shí)間,增加最大灌漿速率和平均灌漿速率能有效提高玉米產(chǎn)量。本文研究認(rèn)為,粒重漸增期、線(xiàn)性灌漿期和緩增期的群體籽粒平均灌漿速率持續(xù)時(shí)間是影響產(chǎn)量的主要灌漿特征參數(shù),尤其是線(xiàn)性灌漿期和緩增期的群體籽粒平均灌漿速率對(duì)產(chǎn)量影響更大。早播,通過(guò)縮短漸增期灌漿持續(xù)時(shí)間,快速進(jìn)入線(xiàn)性灌漿期,有利于增大群體籽粒潛在庫(kù)容;通過(guò)增加線(xiàn)性灌漿期和緩增期的灌