播期對高產(chǎn)玉米群體籽粒灌漿特征的影響

播期對高產(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，提高粒重。這是實現(xiàn)高產(chǎn)的保證。研究播期對玉米灌漿特征的影響對于揭示高產(chǎn)形成機制、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展的研究;張俊鵬等圍繞不同水分和覆蓋處理對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改變單株植物光合有效輻射截獲量,認為吐絲前的環(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等研究認為在溫帶地區(qū),播種日期決定玉米籽粒灌漿期間的生長環(huán)境,推遲種植日期,個體粒重降低。但以往研究主要是在15000kg/hm2以下產(chǎn)量水平開展的,并且多側(cè)重于在植株個體水平研究果穗粒重的動態(tài)變化,而對群體籽粒灌漿的研究報道較少。新疆獨特的光熱資源和灌溉條件有利于玉米大面積高產(chǎn),本團隊近年圍繞新疆玉米高產(chǎn)機制開展了系統(tǒng)研究,并連續(xù)多次創(chuàng)造全國玉米最高單產(chǎn)紀錄。本文重點報道不同播期對高產(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團和昌吉奇臺總場試驗分別設(shè)在新疆伊犁的新疆兵團第三師71團(2011年)和昌吉奇臺總場(2011、2012年)。各試驗點經(jīng)緯度及光熱資源見表1。1.2奇臺總場試點試驗為統(tǒng)一設(shè)計,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團試點設(shè)置4個播期處理(04-01、04-10、04-20、04-30);奇臺總場試點2011年設(shè)置3個播期(04-17、04-27、05-07);2012設(shè)置4個播期(04-10、04-20、04-30、05-10)。小區(qū)寬10.8m,長12m。隨機區(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12萬株/hm2,按高產(chǎn)模式栽培。1.3產(chǎn)量測定與考種籽粒取樣方法:于玉米吐絲期選擇抽絲長度一致、生長健壯的植株掛牌標記。每處理標記28株。自吐絲后第17天開始直至生理成熟,每隔10天取一次樣。每次每處理取3穗。非受精籽粒在計數(shù)空粒率后剔除,每穗分上、中、下3個部位(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,稱百粒干重。產(chǎn)量測定與考種:在生理成熟期,每個播期處理除去邊行兩行及兩端各1m,取中間14行10m長,進行田間綜合性狀調(diào)查。計數(shù)收獲株數(shù)和果穗數(shù),各小區(qū)隨機取20穗進行室內(nèi)考種。測定單穗行粒數(shù)、穗粗、穗長、禿尖長;人工脫粒后稱取果穗重、穗粒重、軸重等,并計算出籽率。用PM-8188型谷物水分測定儀測定籽粒含水率,按14.0%含水量計算產(chǎn)量。根據(jù)單位面積株數(shù)、穗粒數(shù)計算單位面積穗粒數(shù)。再根據(jù)每次取樣時期的百粒干重和單位面積穗粒數(shù)計算群體粒重(g/m2)。1.4灌漿過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態(tài),參照朱慶森等和柯福來等的方法計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,d),B、K為待定參數(shù)。對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)出以下次級參數(shù):1)群體籽粒最大灌漿速率(GRmax)(g/d·m2)和到達最大灌漿速率時的時間(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期)(d):GRmean=AK/6,D=A/GRmean;3)灌漿過程細分。求Logistic對t的二階導(dǎo)數(shù),可得G曲線上的2個拐點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A的99%時為實際灌漿終止期t3(d),則t3=-ln[(100/99-1)/B]/K。由此可以將灌漿過程劃分成3個階段,分別為灌漿前期(粒重漸增期)T1(d)=t1;灌漿中期(線性灌漿期)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2年3點次結(jié)果(表1)表明,除2011年71團4月20日和4月30日2個播期外,其余各播期處理單產(chǎn)均達到15000kg/hm2以上。其中,2011年度71團試驗點以第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;奇臺試驗點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,在新疆奇臺和伊犁新源地區(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程可用Logistic曲線進行擬合,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,且在灌漿過程的前期(達最大灌漿速率前)這種差異由小逐漸變大,至最大灌漿速率時達較大,之后,差異又逐漸變小。對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,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,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)無明顯變化規(guī)律。說明適期早播主要通過快速進入線性灌漿期,提高最大灌漿速率和平均灌漿速率來實現(xiàn)穗粒數(shù)、群體粒重的增加。進一步分析播期對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,各試驗點均表現(xiàn)為隨播期推遲,漸增期、線性灌漿期和緩增期的灌漿速率均呈下降的趨勢。各處理均以線性灌漿期(T2)最短,為20.14-26.87d,以線性灌漿期的灌漿速率(MGR2)最大28.56~55.93(g/d·m2)。其中,71團試點各播期均表現(xiàn)為粒重緩增期(T3)最長,為30.3-37.22d,粒重漸增期(T1)次之,且有隨播期推遲而延長的趨勢;奇臺試點則是粒重漸增期(T1)最長,28.23-34.63d,緩增期(T2)次之。說明播期對群體籽粒灌漿整個過程的灌漿速率均產(chǎn)生影響,而對灌漿不同階段持續(xù)時間的影響無明顯規(guī)律。3不同時期和不同早播期對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,通過改變播期可調(diào)節(jié)光熱水資源使玉米生長發(fā)育處于最有利的氣候條件下實現(xiàn)高產(chǎn)。Cirilo等研究認為在溫帶地區(qū),播種日期決定玉米籽粒灌漿期間的生長環(huán)境,推遲種植日期,個體粒重降低。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,與Cirilo等及馬國勝等的研究結(jié)果一致,但不同于劉明等和R[yan等15]的結(jié)果,可能與試驗點具體生態(tài)條件的不同有關(guān)。大量研究表明當(dāng)日均溫度低于15℃時籽?；就Ｖ构酀{,因此,玉米籽粒灌漿過程對氣溫高低反應(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點次的結(jié)果表明,適期早播總體有利于高產(chǎn),但不同地點、不同年份間適宜播期不同。本研究結(jié)果表明,隨播期推遲,灌漿進程變慢,灌漿速率下降,與李紹長等在石河子的研究結(jié)果相似;研究同時發(fā)現(xiàn),晚播降低群體籽粒灌漿速率,但對有效灌漿期的長短影響不明顯,與Cirilo等認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一致。本研究認為,縮短開始到最大灌漿速率的時間,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。本文研究認為,粒重漸增期、線性灌漿期和緩增期的群體籽粒平均灌漿速率持續(xù)時間是影響產(chǎn)量的主要灌漿特征參數(shù),尤其是線性灌漿期和緩增期的群體籽粒平均灌漿速率對產(chǎn)量影響更大。早播,通過縮短漸增期灌漿持續(xù)時間,快速進入線性灌漿期,有利于增大群體籽粒潛在庫容;通過增加線性灌漿期和緩增期的灌