基于分期播种的海南冬种玉米寒害和宜播期研究

王 斌，钟曼茜，白 蕤，李 宁，钱 昆，刘少军，陈汇林（.海南省气象科学研究所/海南热带农业气象试验站，海南 海口 5700；.海南大学园艺园林学院，海南 海口 5708；.中国热带农业科学研究院环境与植物保护研究所，海南 海口 570）

基于分期播种的海南冬种玉米寒害和宜播期研究

王 斌1，钟曼茜2，白 蕤1，李 宁3，钱 昆1，刘少军1，陈汇林1
（1.海南省气象科学研究所/海南热带农业气象试验站，海南 海口 570203；2.海南大学园艺园林学院，海南 海口 570228；3.中国热带农业科学研究院环境与植物保护研究所，海南 海口 571101）

基于在海南万宁开展的冬种玉米（Zea mays L.）分期播种试验，通过自然条件下一次罕见低温对不同生育期玉米影响的调查，得出玉米苗期寒害发生的判定因子，以此对海南历史气温数据（1961—2015年）进行统计分析，探究低温寒害发生的时空规律以及冬种玉米适宜播期的时间选择。结果表明，日平均气温≤10℃会对玉米生长造成明显的影响，叶片出现枯黄，生育进程减缓，以苗期受害最为严重，持续2 d及以上可作为玉米苗期寒害判定因子。儋州、白沙和琼中低温寒害出现频次最高，临高、澄迈、屯昌、定安和海口次之，以上地区不推荐冬季种植玉米；五指山、昌江、琼海和文昌低温寒害较少，较适宜冬种玉米栽植，可选择10月下旬至11月下旬播种；万宁、东方和乐东低温寒害极少发生，最适宜冬种玉米栽植，但最晚播期不宜超过12月下旬。综合而言，11月中下旬可作为海南冬种玉米最适宜播期，能有效躲避苗期寒害影响，本研究结果对海南冬种玉米高产栽培具有一定参考价值。

冬种玉米；低温；寒害；分期播种；宜播期

王斌，钟曼茜，白蕤，等. 基于分期播种的海南冬种玉米寒害和宜播期研究［J］.广东农业科学，2016，43（8）：27-32.

玉米是喜温短日照作物，近年来在海南种植面积日益扩大，已逐渐成为当地主要的经济和粮食作物，海南也是中国重要的冬种玉米生产地和南繁育种基地［1-2］。海南玉米种植从饲料玉米发展到鲜食甜糯玉米，种植季节一年四季均适宜，但以冬种最为普遍［2-3］，可作为反季节瓜菜供应，发展前景良好。玉米生育期要求较高的温度，生物学有效温度一般为10℃以上，种子发芽到幼苗阶段为低温敏感期［4-5］。海南热量条件充足，年平均气温为23.1～27.0℃，冬季易受北方冷空气影响出现强降温天气，1月平均气温为18.8℃，最低可达到8℃以下［6］，低温对处于播种出苗的玉米影响较大，选择适宜播期避开出苗阶段低温影响对于农业防灾减灾意义重大。

目前的海南低温研究主要针对橡胶、胡椒等热带作物［7-9］，没有涉及冬种玉米的低温寒害，而玉米在海南大宗作物中所占比重逐年上升，因此研究低温对其生长发育的影响有助于当地玉米栽培的灾害防控。分期播种试验能使同一气象条件与作物的多个生育期相遇，是研究适宜播期和农业气象灾害指标界定的常用方法［10］。本研究基于大田分期播种试验，通过自然条件下一场罕见低温影响，分析玉米不同生育期的灾损程度，并基于海南历史气温资料统计分析了低温发生的时空规律，以此来探究冬种玉米的适宜种植区域和适宜播期，以期为中国热带地区玉米高产栽培提供一定参考依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试玉米品种为燕禾金2005，为鲜食甜糯玉米。

1.2试验方法

玉米分期播种试验在海南万宁市山根镇的热带农业气象试验站内（18°59′N，110°26′E）进行，土壤质地为沙壤土。2015年11月20日开始播种玉米，每间隔10 d播种一批，日期分别为11月20日、11月30日、12月10日、12月20日、12月30日、1月9日。每期玉米试验区为20 m×15 m，由南往北依次排列，起畦种植，采用直播方式，栽培密度为每667 m23 000株。根据习惯种植模式统一进行水肥管理和病虫害防治。

1.3调查项目及方法

海南省于1月23～26日遭遇强低温天气，大部分地区降温至10℃以下，低于玉米生物学有效温度，万宁出现40年一遇的低温。低温来临之前于2016年1月20日对每个分期播种试验区随机选取20株长势均一的玉米观测株高、叶龄及生育期，并进行标记，低温过后于1月30日采用同样方法进行观测，前后观测日数间隔10 d。株高在抽雄前为地面到心叶顶部的距离，抽雄后为地面到雄穗顶部的距离。叶龄即为玉米长出的总叶片数。玉米生育期观测标准按照中国气象局1993年颁布的《农业气象观测规范》进行，分为始期、普期和末期，分别为进入该生育期株数所占比例的10%、50%和80%。

低温后针对玉米的死苗率和受害率进行大田普查，以20株玉米为一个样方，每个播种期选取5个样方进行普查。死苗率为死亡株数占样方株数的百分比。单片叶枯黄面积比例占20%以上计为一片受害叶，单株受害叶所占总叶片数的百分比计为受害率，20株玉米取其平均值作为该样方代表值。最后，由5个样方的平均值确定该播期的死苗率和受害率。

1.4 数据及处理

玉米分期播种气象数据来自海南热带农业气象试验站内的自动气象站，海南历史气象数据来自海南省气象信息中心，包括18个市县国家气象基本站1961—2015年的逐日平均气温。

试验数据采用Excel 2007和SPSS 18.0软件进行计算和方差分析，以LSD分级法进行多重比较。

2　结果与分析

2.1低温对海南冬季分期播种玉米的影响

从玉米分期播种试验地1月下旬的日平均气温和最低气温（图1）可以看出，20～22日平均气温在22℃以上，强冷空气来袭后气温骤降，其中23～26日最低气温低于10℃，24、25日平均气温低于10℃，分别为8.5、9.1℃，为受寒最严重的时间段，27～30日平均气温逐步回升到20℃左右。因此，这次强降温可认为是一次典型的低温灾害过程。

图1　日平均气度和最低气温变化

1月20、30日大田调查和灾害普查结果见表2和表3。玉米分期播种生育期跨度为出苗期到抽雄开花期，1月9日播种的玉米处于出苗到三叶阶段，11月20日播种的玉米则已经抽雄开花。不同播种日期的玉米株高和叶龄均具有显著差异，株高变化范围为4.1～175.3 cm，叶龄为1.4～16.2片叶，播期越早，株高和叶龄越大。

受低温寒害后，以苗期的玉米受灾最严重，植株受害率为46.7%，显著高于其他播期，死苗率达到10.3%；拔节期的玉米次之，受害率为26.4%，无死苗；处于喇叭口期的玉米受害率显著降低，播期为12月10、20日的受害率分别为5.4%、9.3%；处于抽雄开花期的玉米受害率统计不显著，虽然叶片出现少量青黄，但所占叶片面积不超过20%，因此受害率计为零，但低温会对抽穗授粉产生一定影响，本文暂不讨论。

表1　低温前后玉米生长性状调查

表2　低温寒害玉米受害症状

玉米分期播种间隔10 d，田间调查日期间隔10 d，前后不同播期对应的生长日序一致（例如，1月20日调查的播期12月30日的玉米生长天数为21 d，1月30日调查的播期1月9日玉米也为21 d），对二者进行比较分析来简单评估寒害对玉米生长的影响，从表2可以看出，1月9日播种的玉米在21 d后株高同比减少18.1 cm，叶龄减少2片，生育期仍停留在三叶期，而12月20日播种的玉米在21 d处于拔节末期，说明低温严重阻碍了苗期玉米的生长发育；其余播期的株高减少8～16.5 cm，叶龄减少0.6～1.6片，生育期均出现一定延迟。

播期为11月20日和30日的玉米受低温影响最小，玉米苗期遭受低温冷害的损伤最大，因此可认为随着播期提前，玉米株高和叶龄越大，长势强健，低温对其影响程度减轻，海南冬种玉米播期选择应避开苗期低温寒害。

2.2海南历史低温时空分布及冬种玉米宜播期选择

低温对作物的影响是一个持续过程，日最低气温为当日出现的气温最低值，可能只持续很短时间，不能反映一天整体气温的情况，因此选择平均气温作为参考标准。根据大田分期播种试验结果，日平均气温≤10℃会对玉米生长造成明显的影响，持续2 d及以上会对苗期玉米造成伤害，因此把日平均气温≤10℃持续2 d及以上定义为一次玉米苗期寒害，将海南省18个市县1961—2015年平均气温≤10℃的日数分布规律进行统计汇总，结果见表3。

陵水、保亭和三亚未出现日平均气温≤10℃的天数，主要进行玉米南繁育种，暂不考虑在内。其余各市县低温日期分布主要集中在12月中旬到次年2月下旬，中位数日期为1月中下旬。其中以儋州、白沙和琼中低温出现频次最高，达到100次以上，苗期寒害出现频次为24～27次；其余依次为临高、澄迈、屯昌、定安和海口，低温出现频次为45～75次，苗期寒害出现频次为12～22次。以上市县日平均气温最低为6℃（儋州），日最低气温可达-1.4℃（白沙），最长持续日数变化范围为4～7 d。因此，海南的西北部、北部和中部地区历史遭遇低温次数最为频繁，平均每年遭遇1次以上，苗期寒害2～3年遭遇一次。五指山、昌江、琼海和文昌低温出现频次为12～24次，苗期寒害出现频次为3～6次，日平均气温最低为7.3℃（琼海），日最低气温可达0.5℃（五指山），最长持续日数为2～5 d。海南的东北部、西部和中南部地区遭受低温次数较少，平均2～3年遭遇一次，苗期寒害很少发生。而万宁、东方和乐东低温出现频次为2～7次，苗期寒害出现频次为0～2次，日平均气温最低为8.7℃（东方），日最低气温可达1.1℃（乐东），最长持续日数为1～2 d，海南的西南部和东部地区极少遭遇强低温天气，苗期寒害罕有发生。

海南冬种玉米从播种、出苗和三叶期一般持续12～20 d，适宜播期主要考虑苗期避开低温影响，根据分期播种试验和低温统计结果，11月中下旬为海南冬种玉米最适宜的播期。西北部、北部和中部地区易受低温影响，播期可适当提前，最早可选择10月中旬，最晚不宜超过11月下旬；东北部、西部和中南部地区较少遭遇低温，较适宜冬种玉米栽植，播期可以选择10月下旬到11月下旬；西南部和东部地区由于遭受低温的概率极低，最适宜冬种玉米栽植，但最晚播期不宜超过12月下旬。

3　结论与讨论

本试验结果表明，日平均气温≤10℃对海南冬种玉米的影响较大，不同生育期遭受低温所表现出的受害程度不一致，以苗期最为严重，叶片受害枯黄率最高，且出现一定比例的死苗。拔节期和喇叭口期枯黄率低于苗期，不出现死苗，抽雄开花期植株不表现出明显的叶片枯黄现象。低温寒害可分为延迟型、障碍型和混合型［11］，玉米不同播期遭受低温后同日序株高和叶龄均有所减少，生育进程减缓，可看出低温对玉米的生长产生了延迟效果。而处于抽雄开花期的玉米极有可能同时遭受了障碍型寒害，引起雄蕊不育，授粉不良［12］。

研究表明，低温会降低玉米种子的出苗率，增大土壤病原菌侵入风险，导致种子腐烂，以及幼苗生理功能受阻，代谢效率下降，出现烂苗死苗［13-17］。苗期是受低温影响较为显著的阶段，一旦出现烂种死苗情况，将严重影响玉米产量，本研究中1月9日播种的玉米在苗期遭受低温死苗率达到10.3%。基于灾害调查结果，本文初步选取日平均气温≤10℃持续2 d及以上作为苗期寒害发生的判断因子，这与前人对东北地区玉米低温研究中以10℃作为受害界定温度类似［4-5，16］。有研究认为，东北地区玉米苗期日平均气温≤10℃持续3～4 d，可发生烂种或死苗，持续5～6 d死苗率可达30%～40%［17］。本试验在日平均气温≤10℃持续2 d的条件下观测到了玉米死苗情况，这可能因为在热带地区，冷空气来袭前通常气温较高（1月20～22日平均气温在22℃以上），冷空气来袭后气温骤降至10℃以下，前后降温幅度较大，幼苗缺少前期抗寒锻炼，受低温影响损害更大。

表3　1961—2015年海南日平均气温≤10℃分布规律

通过对历史气象数据的汇总统计，儋州、白沙和琼中低温寒害出现频次最高，临高、澄迈、屯昌、定安和海口次之，以上地区不推荐冬季种植玉米，如若种植适宜播期应在10月中旬到11月下旬，虽避开了苗期寒害，但极有可能在开花期或乳熟期遭遇寒害，不利于授粉灌浆，导致产量降低。五指山、昌江、琼海和文昌低温寒害较少，较适宜冬种玉米栽植，可选择10月下旬到11月下旬播种。万宁、东方和乐东低温寒害极少发生，最适宜冬种玉米栽植，但最晚播期不宜超过12月下旬，以避开1月中下旬可能出现的低温。综上所述，11月中下旬可作为海南冬种玉米的最佳播期。目前，乐东、东方、昌江冬季玉米种植面积较大，并实现了商业化，万宁和琼海等地以农户小面积种植为主［18］，未来玉米种植的前景十分广阔。本试验结合分期播种试验和一次罕见低温灾害调查结果，初步得出玉米苗期寒害的界定指标，并以此选择海南冬种玉米宜播期，具有一定的实际参考价值。但寒害对玉米整个生育期均有影响，今后仍需收集更多寒害数据加以补充，进一步完善玉米各生育期寒害指标界定和等级分类。

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（责任编辑 邹移光）

Research on suitable sowing date and chilling injury of winter maize in Hainan based on sowing by stages

WANG Bin1，ZHONG Man-xi2，BAI Rui1，LI Ning3，QIAN Kun1，LIU Shao-jun1，CHEN Hui-lin1
（1 Hainan Institute of Meteorological Science /Hainan Tropical Agrometeorological Experimental Station，Haikou 570203，China；2.College of Horticulture and Landscape Architecture，Hainan University，Haikou 570228，China；3 Institute of Environment and Plant Protection，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Haikou 571101，China）

Based on the field experiment of sowing by stages in Wanning，Hainan province，the effects and injury of a rare low temperature on winter maize（Zea mays L.） growth were observed，the index for chilling injury was summarized preliminary，then the temporal-spatial distribution of maize chilling injury in Hainan was analyzed by using historical temperature data （1961-2015），and the suitable sowing date for winter maize was discussed. The results showed that significant damage existed when daily mean temperature was under 10℃，leaves withered，plant growth and development delayed，especially for seedling stage. Daily mean temperature below 10℃ for 2 days or more can be an indicator for maize seedling chilling injury. The frequency of chilling injury in Danzhou，Baisha andQiongzhong was the highest，followed by Lingao，Chengmai，Tunchang，Ding’an and Haikou，the areas mentioned above were not recommended to plant winter maize. The frequency of chilling injury in Wuzhishan，Changjiang，Qionghai and Wenchang was low relatively，the suitable sowing date could be selected between late October and late November. Chilling injury rarely happened in Wanning，Dongfang and Ledong，these areas were most suitable for planting winter maize，and the sowing stage was no later than December. Then，middle and late November can be the most appropriate period for winter maize sowing in Hainan，which was meaningful for maize high yield cultivation and avoiding chilling injury.

winter maize；low temperature；chilling injury；sowing by stages；suitable sowing date

S513

A

1004-874X（2016）08-0027-06

2016-03-04

海南省气象局青年基金HNQXQN201504；国家公益性行业（气象）科研专项（GYHY201206019）；国家自然科学基金（41465005，41265007）

王斌（1989-），男，工程师，E-mail：wangbin.world@163.com

陈汇林（1960-），男，高级工程师，E-mai：chenhl668@163.com