黄淮南部玉米产量对气候生态条件的响应

安盼盼 明 博 董朋飞 张 秒 黄大召 赵亚丽,2,* 李潮海,2,*



黄淮南部玉米产量对气候生态条件的响应

安盼盼1明 博3董朋飞1张 秒1黄大召1赵亚丽1,2,*李潮海1,2,*

1河南农业大学农学院, 河南郑州 450002;2河南粮食作物协同创新中心 / 省部共建小麦玉米作物国家重点实验室, 河南郑州 450002;3中国农业科学院作物科学研究所, 北京 100081

针对近年来黄淮南部气候条件和耕作制度变化, 2015—2016年在河南农业大学科教园区以该区主推品种郑单958为材料, 采用分期播种方法, 研究玉米产量对气候生态条件的响应, 探讨气候因子与玉米产量的关系。结果表明, 由于年际间、播期间气候因子的差异, 玉米产量差异显著, 大体表现为春播产量高于夏播, 且夏播产量随播种时间的推迟而显著降低。随着播期的推迟, 玉米苗期日均温逐渐升高, 粒期日均温逐渐降低, 有效积温减少, 生育期缩短。试验设定密度下, 百粒重对产量的贡献大于穗粒数, 而影响百粒重和穗粒数的主要气候因子是全生育期有效积温和粒期有效积温。影响玉米产量的主要气候因子是苗期气温日较差(= 0.696*)和日均温(=-0.638*)、粒期有效积温(= 0.822**)和日均温(= 0.723**)、生育期有效积温(= 0.843**)。因此, 生产上, 春播玉米播期由传统的4月15日左右推迟至5月1日左右, 可减少花期阴雨和高温热害影响, 表现出较好的丰产稳产性。夏播玉米在麦收后抢时早播, 不仅可争取更多积温, 还可使玉米苗期处于较低日均温、粒期处于较高日均温的有利温度条件下, 同时为推迟收获期和机械粒收创造条件。

玉米; 播期; 产量; 气候因子

黄淮海农作区属温带大陆性季风气候, 是我国气候变化敏感区之一, 该区耕地占全国的1/6, 是中国重要的农业生产基地[1]。该区玉米播种面积占全国32.0%, 产量占全国32.9%[2]。近年来受气候变化影响, 黄淮南部夏玉米抽雄散粉期常遇到高温干旱或阴雨寡照天气, 对果穗授粉结实造成不良影响[3-6],大幅度降低了玉米的产量。气候条件直接影响农作物的生长发育和产量[7], 玉米高产不仅取决于品种更替和栽培措施优化, 也与光、热、水等气候因子适宜匹配密切相关[8], 适应和充分利用当地气候资源, 才能趋利避害最大程度地获得高产[9]。很多学者针对当地气候条件, 通过分期播种试验引起玉米生育期气候条件变化, 研究其对玉米产量的影响, 发现生育期有效积温是影响产量最关键的气候生态因子[10-14], 生育期内气温日较差的增大促进粒重的增加, 提高产量[15], 开花期降水影响籽粒发育, 减少穗粒数进而降低产量[16-17]。适当增加抽雄至成熟阶段的有效积温和日均温, 可增大百粒重提高产量[18-21], 花粒期光照的增多通过增加干物质积累量显著提高玉米的产量[22]。

IPCC第5次评估报告指出, 19世纪以来, 全球平均地表温度呈上升趋势, 1901—2012年, 全球陆地温度上升了0.9°C[2]。黄淮南部气候生态条件也随之发生了很大变化[23-26], 该地区气温整体呈上升趋势, 年均气温增加的同时, 日照时数呈降低趋势, 年均降水量无明显变化[27]。同时随着机械化生产的发展, 该区耕作制度也发生了很大变化, 玉米由过去麦垄套种为主改为麦后直播, 播种期随之延后10 d左右。关于黄淮南部气候生态条件和耕作制度变化, 玉米产量如何响应鲜有报道, 这方面研究对应对耕作制度变化, 实现玉米高产稳产有重要意义。本研究基于田间分期播种分析气候生态条件对玉米产量及其构成因素的影响, 揭示影响该区域玉米产量的主要气候因子, 为探索黄淮南部玉米高产稳产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验处理与设计

2015—2016年在河南农业大学科教园区, 选用郑单958 (ZD958), 设S1(4/15)、S2(4/30)、S3(5/15)、S4(5/30)、S5(6/14)、S6(6/29)、S7(7/14) 7个播期, 分别在8/12—8/15、8/19—8/23、8/30—9/4、9/11—9/16、9/22—9/29、10/9—10/16、10/18—10/23收获。种植密度为67 500株 hm–2, 随机区组设计, 3次重复, 小区面积21.8 m2(6.0 m×3.6 m), 6行区, 行距0.6 m。播种前精选种子, 精细整地, 施肥量为纯氮225 kg hm–2、P2O5120 kg hm–2、K2O 50 kg hm–2, 磷肥(过磷酸钙, P2O514%)、钾肥(氯化钾, K2O 60%)作底肥, 氮肥(尿素, 全氮46.4%)分期使用(底肥40%、大喇叭口期追施60%), 播后及时灌水。在三叶期定苗至设计密度, 于大喇叭口期用辛硫磷颗粒剂丢心防治玉米螟。整个生育期间遇旱及时灌水, 其他栽培管理措施同一般高产玉米田。

1.2 生育期与气象条件

试验期间气象条件和不同播期玉米生育进程分别见图1和图2。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 玉米产量及其构成 S1~S6生理成熟时收获(乳线消失、黑层形成), S7在气温低于16°C时收获(未达生理成熟)。取每小区中间两行玉米果穗, 脱粒后称重, 测含水量, 按含水量14%折算成公顷产量; 从每小区随机取10个果穗, 考察穗行数、行粒数和百粒重。

1.3.2 生育时期 人工记录播种、出苗、拔节、抽雄、吐丝和完熟的日期。

1.3.3 气象数据 日最高气温、日最低气温、日均气温、日降水量和日照时数等气象数据来自“中国气象科学数据共享服务网”的“中国地面气象资料日值数据集”郑州站(站点编号57083, 34°48′N, 113°36′E)[28]。生育期内有效积温(growing-degree days, GDD)采用以下公式[29]计算。

图1 2015年和2016年玉米生育期日均温度和有效降水量

ADT: 日均温度; DEP: 有效降水量.

ADT: average daily temperature; DEP: daily effective precipitation.

图2 2015年和2016年不同播期玉米生育进程

SS: 苗期; SFS: 穗期; AMS: 粒期; S1(4/15)、S2(4/30)、S3(5/15)、S4(5/30)、S5(6/14)、S6(6/29)、S7(7/14)分别表示第1至第7播期。

SS: seedling stage; SFS: spike formation stage; AMS: anthesis to maturity stage; S1(4/15), S2(4/30), S3(5/15), S4(5/30), S5(6/14), S6(6/29), and S7(7/14) are the different sowing dates from the first to the seventh, respectively.

式中,为生育期内某个时间段,是从播种到成熟的天数;max和min为第天的日最高气温和日最低气温, 玉米生理基础温度base= 10°C, 玉米生理上限温度ut=35°C; 当minut时max=ut。

1.3.4 气象灾害 高温热害即玉米全生育期日最高气温≥35°C持续5 d或以上的高温天气[30]; 花期阴雨即7月下旬到8月中旬夏玉米孕穗、抽雄及开花吐丝时期, 总雨量大于200 mm或8月上旬的雨量大于100 mm[31]。本文在计算春玉米花期阴雨灾害时亦借鉴花后10 d雨量大于100 mm的指标。灾害概率采用下式[30]计算:

=/×100% (2)

式中,为年次概率,为统计时段某灾害出现的总年数,为统计时段年数。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2003软件计算数据, SPSS19.0进行方差分析、通径分析和相关性分析。采用单因素方差分析(One-Way ANOVA), 选用Duncan检测各组均数的多重比较。使用SPSS线性逐步回归实现通径分析, 运用程序“Analyze- Regression-Linear”获得直接通径系数(线性回归方程的标准系数)和相关系数(直接、间接通径系数之和), 任一自变量对因变量的间接通径系数=相关系数×直接通径系数[32]。分析相关性应用Pearson方法, SigmaPlot 12.5 软件绘制图表。

2 结果与分析

2.1 45年来黄淮南部玉米生长季气候变化及试验年份气候特征

通过45年来前10年(1970—1979年)和后10年(2005—2014年)逐月气象数据均值对比分析(表1), 试验点所在区域1970—1979年、2005—2014年4月至10月份的平均有效积温分别为2548.0°C d、2814.5°C d, 平均气温分别为21.5°C、22.9°C, 2005— 2014年4月至10月份的平均有效积温和平均温度分别较1970—1979年增高10.5%、6.5%; 1970—1979年、2005—2014年4月至10月份的平均日照时数分别为1525.8 h、1150.6 h, 平均气温日较差分别为11.3°C、9.7°C, 2005—2014年4月至10月份的平均日照时数和平均气温日较差分别较1970—1979年同期减少24.6%和12.4%; 降水量相差不大。由此得出, 与20世纪70年代相比, 黄淮南部玉米生长季气候增暖明显, 日照时数明显减少, 气温日较差明显减小, 而降水量变化不大。

表1显示, 该地区降雨主要集中于7、8、9月份, 3个月累计降雨量占玉米生长季的71.8%。4月份和10月份降水较少且年际间波动较大。试验年份与该地区常年(试验开始前10年的气候数据均值, 下同)气象资料相比, 4月至10月份的日照时数偏多, 常年4月至10月份日照时数为1150.6 h, 2015年、2016年同期日照时数分别为1183.4 h、1213.0 h, 分别比常年同期增加2.9%和5.4%, 2016年7月份和9月份日照时数明显增多, 较常年同期增加34.9%、38.5%; 2015年、2016年4月至10月份的有效积温和月均温分别为2774.0°C d和2940.9°C d、22.7°C和23.6°C, 2015年接近常年, 2016年比常年同期高4.5%和3.1%, 9月份积温增加较多, 较常年同期增多23.2%; 2015、2016年降雨量总体变化不大, 但分布出现较大变化, 10月份雨量明显增多, 2015年、2016年10月份的降水量较常年同期高257.9%、556.2%; 4月至10月份气温日较差与该地区常年无太大差异。表明试验年份2015年为常年气候, 2016年为高温、多日照、多雨气候。

表1 1970–1979、2005–2016年4月至10月的气候条件

DSD: daily sunshine duration; GDD: growing degree-days; ADT: average daily temperature; ADTR: average daily temperature range; EP: effective precipitation.

2.2 播期对玉米产量及产量构成的影响

由表2可知, 年份间和播期处理间差异均达极显著水平; 在互作效应水平上, 年份×播期差异也达极显著水平。

表2 年际间不同播期对玉米产量的方差分析

**表示差异在0.01水平显著。

**means significant difference at the 0.01 probability level.

年际间随播期推迟所引起的产量变化趋势不同(图3-A, B), 2015年呈先升高后降低的趋势(<0.05); 2016年, 呈显著下降趋势(<0.05)。两年不同播期玉米产量均在S4之后显著下降。常年气候的2015年播期间产量变化范围为1.4%~68.7%; 高温年份的2016年S1~S7播期间产量变化范围为4.3%~82.7%, 7月下旬—9月上旬日均最高温达33.0°C, 较2015年同期高5.2%, 由于高温逼熟, S1~S7平均产量较2015年降低7.9%。

黄淮南部为冬小麦夏玉米两熟种植区, 夏玉米一般在6月10日左右播种, 以接近常年播期的S5为对照, 比较2年各个播期处理的玉米产量、穗粒数和百粒重平均值(2016年S3遭遇花期阴雨灾害, 分析时除外)表明, S3、S1、S2、S4产量分别增高11.2%、11.0%、10.6%、7.8%, S6、S7产量分别降低8.6%、35.9% (图3-A, B); S3、S1、S2、S4穗粒数分别增多6.3%、5.9%、7.3%、4.6%, S6、S7穗粒数分别减少4.2%、11.9% (图3-C, D); S3、S1、S2、S4百粒重分别增加6.5%、5.9%、4.6%、6.8%, S6、S7百粒重分别降低7.7%、21.7% (图3-E, F)。

花后10 d是穗粒数的关键决定期, 此阶段的气候条件对玉米穗粒数和产量影响极大。黄淮南部主要气象灾害如表3所示, 花期高温、花期阴雨灾害均会导致授粉不良, 结实性下降。2015年S1抽雄散粉期降水量104.5 mm, 造成花期阴雨灾害, 产量、穗粒数分别较2016年同期减少4.7%、3.3%; 2016年S3抽雄散粉期降水量157.3 mm, 造成花期阴雨灾害, 籽粒形成期又遭遇高温热害(2016年7月22日至26日连续5 d日均温超过35.0°C), 导致籽粒败育, 严重影响了穗粒数和粒重, 高温对粒重的影响主要表现在籽粒灌浆期缩短, 较2015年缩短了7.3%, 导致该播期穗粒数和粒重分别较2015年同期减少12.0%和12.8%, 产量较2015年同期降低18.6%; 2016年S4抽雄散粉期遭遇高温热害, 导致穗粒数较2015年同期减少9.5%, 产量降低12.4%。表明花期降水量少, 光照充足, 温度适中, 有利于玉米开花授粉结实, 提高玉米产量。S1、S2、S5、S6、S7 年际间产量变异系数为3.4%、3.4%、6.0%、7.0%、4.1%, 而S3、S4年际间产量变异系数达14.5%、9.4%。S1花期一般在6月中下旬, S2一般在7月初, S3一般在7月中旬, 结合表3, S1、S3花期阴雨、高温热害灾害发生的概率高于S2, 虽然S1、S2、S3均能显著提高玉米籽粒产量, 但S2丰产稳产性能更好, 因此, 在黄淮南部种植春玉米时, 5月1日左右是高产稳产的适宜播种期。

由于2年不同播期的收获穗数差异很小, 仅将产量和穗粒数与百粒重2个产量构成因素作线性拟合, 回归方程为= 12.61+312.12-7490.9,= 283.9**(<0.01), 方程达极显著水平, 其中1为穗粒数,2为百粒重,1、2回归系数均达到极显著水平(<0.01), 决定系数2= 0.936。通径结果显示, 直接正效应为百粒重(0.659)>穗粒数(0.333), 穗粒数和百粒重的相关性极高(0.893), 穗粒数通过百粒重对产量有较大的间接正效应(0.588), 因而穗粒数与产量显著正相关(0.921)。说明在本试验条件下, 百粒重对产量的贡献大于穗粒数。

2.3 全生育期气候因子对玉米产量的影响

试验中各处理田间管理措施基本一致, 而播期间的产量在两年的趋势不同, 这与年际气候因子变化有关。

由表4可知, 年际间不同播期处理气候因子变异最大的是降水量, S1~S7年际间变异系数变化范围为6.9%~36.0%, 日照时数、有效积温、日均温、日较差S1~S7年际间变异系数变化范围分别为2.1%~13.6%、0.1%~3.5%、0.6%~5.3%和0~10.3%。

图3 不同播期玉米产量及产量构成因素

柱上不同字母表示不同处理差异在0.05水平显著; S1(4/15)、S2(4/30)、S3(5/15)、S4(5/30)、S5(6/14)、S6(6/29)、S7(7/14)分别表示第1至第7播期。

Different letters on bars represent significant difference between different treatments at the 0.05 probability level; S1(4/15), S2(4/30), S3(5/15), S4(5/30), S5(6/14), S6(6/29), and S7(7/14) are the different sowing dates from the first to the seventh, respectively.

表3 1970–2016年黄淮南部主要气象灾害发生概率

将全生育期气候因子和产量作线性拟合, 回归方程为= 9.92-8142.1,= 29.6**(<0.01), 方程达极显著水平, 其中2为有效积温,2的回归系数达极显著水平(<0.01), 决定系数2=0.711。全生育期气候因子与产量相关分析, 有效积温与产量极显著正相关(0.843), 说明有效积温是影响玉米产量的关键气候因子。由表4可知, S1~S3的积温变化幅度为4.8~22.2°C d, 变化幅度很小, 而S4~S7的积温变化幅度却高达69.6~361.0°C d。春播S1~S3、早夏播S4生育期的积温均能满足玉米生理成熟积温需求, 夏播S5~S7积温是限制玉米高产的关键气候因子, 因此为了获得较高的产量, 黄淮南部夏播玉米应抢时早播, 争取更多积温。

表4 不同播期玉米全生育期气候因子

缩写同表1。S1(4/15)、S2(4/30)、S3(5/15)、S4(5/30)、S5(6/14)、S6(6/29)、S7(7/14)分别表示第1至第7播期。

Abbreviations are the same as those given in Table 1. S1(4/15), S2(4/30), S3(5/15), S4(5/30), S5(6/14), S6(6/29), S7(7/14) are the different sowing dates from the first to the seventh, respectively.

2.4 生育阶段气候因子对玉米产量的影响

玉米一生可以分为3个生育阶段, 即苗期(播种至拔节)、穗期(拔节至抽雄)、粒期(抽雄至成熟)。由2年共14个播期玉米各生育阶段的气象资料(表5和图3-A, B)可以看出, 2015年粒期的积温、日均温、降水量S1较S4分别增多9.7%、5.8%和46.9%, 日较差S1较S4减少6.6%, 而这2个播期玉米的日照时数相当, 分别为281.4 h和297.6 h, 而前者产量为10 203.7 kg hm–2, 后者为10 825.4 kg hm–2, 相差6.1%; 2016年S3粒期的积温多于2016年同期的S5, 日照时数、日均温、气温日较差相当, 而降水量多达337.6 mm, 产量仅为8531.6 kg hm–2。说明5个气候生态因子在各生育阶段的协调程度和时空分布对玉米产量影响很大。

为了进一步探讨各生育阶段气候因子对产量影响的定量关系, 对3个生育阶段同一气候因子1(苗期)、2(穗期)、3(粒期)与产量作线性拟合, 回归方程为= 8.73+1745.1,= 25.1**(<0.01), 方程达极显著水平, 其中3为粒期有效积温,3的回归系数达极显著水平(<0.01), 决定系数2=0.676。

日均温低于16°C时, 玉米基本停止籽粒灌浆[33]。如表6所示, 近十年来黄淮南部(试验点资料) 10月份平均日均温16°C终止日由20世纪70年代的10月11日延迟为10月21日, 有效灌浆期延长10 d, 因此, 可以通过推迟玉米收获期, 延长玉米灌浆期, 增加粒重, 提高玉米籽粒产量。

2.5 气候因子与产量及其构成因素的相关分析

表7表明, 全生育期、粒期有效积温均与产量极显著正相关, 而苗期、穗期有效积温对产量影响不大, 说明粒期有效积温是影响玉米产量的关键气候因子。苗期日均温与产量显著负相关, 降水量与产量负相关, 苗期日较差与产量显著正相关, 说明苗期日均温高, 降水量过多, 不宜培育壮苗, 不利于产量的提高, 适当增加粒期日均温有利于产量的提高。全生育期、苗期、粒期的日照时数均与产量显著正相关, 粒期的日照时数对产量的正效应大于全生育期及苗期, 说明籽粒形成期增加日照时数对提高产量有利。

与穗粒数显著正相关的气候因子依次为粒期有效积温、全生育期有效积温、苗期气温日较差、粒期日均温、粒期日照时数、全生育期日较差、苗期日照时数, 显著负相关的气候因子依次为苗期日均温和苗期降水量; 与百粒重显著正相关的气候因子依次为全生育期有效积温、粒期有效积温、苗期气温日较差、粒期日均温、粒期日照时数、苗期日照时数、全生育期日照时数, 显著负相关的气候因子依次为苗期降水量和苗期日均温。影响穗粒数和百粒重的主导气候因子为全生育期及粒期有效积温, 且均达到极显著水平。

表6 不同年份10月份各旬日均温比较

表7 气候因子与玉米产量及产量构成的相关分析

*,**分别表示在0.05和0.01水平显著相关。缩写同表1和图2。

*,**means significant correlation at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Abbreviations are the same as those given in Table 1 and Fig. 2.

3 讨论

播期是生产中重要的栽培措施, 可通过调节光、温、降水等气象因子在生育期内的分布来调控玉米的生长发育。适宜的播期是玉米实现高产的条件[9,12]。本研究结果表明, 黄淮南部主要通过温度因子调整玉米播期来影响玉米的生长发育, 进而调控光合有效辐射截获和干物质生产, 最终影响玉米产量[34-35]。随着播期的推迟, 生长前期日均温逐渐升高, 苗期生长阶段缩短, 高温加快发育, 不利于培育壮苗, 减少干物质的积累。S7苗期干物质积累较S1~S6减少15.5%~39.8%, 生育后期日均温逐渐降低, 不能满足玉米正常成熟所需积温要求, 干物质积累较S1~S6减少10.8%~34.5%, 导致产量显著降低。相关分析表明, 全生育期以及粒期有效积温是影响玉米产量最关键的气候因子。

但是过高的温度条件也会影响玉米的生长发育和产量[36], 日最高气温≥35°C持续5 d以上会引发明显的高温热害[30]。在生育后期遭遇高温胁迫会使玉米植株过早衰亡, 或提前结束生育进程, 使灌浆时间缩短, 大大减少干物质积累量, 使粒重和产量大幅度下降[37]。本研究结果表明, 属高温年份的2016年, 与正常气候年份的2015年相比, 生育期缩短4.8%~8.5%, S4播期花期遇到高温热害, 产量较2015同期减少12.4%。

明博等[9]认为在试验设定的密度条件下, 对玉米产量的贡献依次为千粒重>穗粒数>穗数, 可以通过晚收等措施延长籽粒灌浆时间以增加千粒重, 进而提升产量。陶志强等[38]研究表明, 4月中旬、下旬、5月上旬和下旬的玉米授粉结实和灌浆期降雨多, 阴天多, 光照少、日均温高、≥33°C的天数多, 日较差小, 气候生态因子对穗粒数和百粒重的负效应大, 导致产量降低。灌浆期日照时数对粒重起直接正效应[20]。开花至成熟期的日照时数对穗粒数影响较为显著[17,38], 尤其在籽粒形成期[16]。周宝元等[39]认为吐丝后生长速率是限制玉米产量的关键, 早播玉米吐丝到成熟阶段高温或低辐射及晚播玉米该阶段低温低辐射等气候条件导致吐丝后植株生长速率降低, 植株干物质积累总量随之降低, 最终产量降低。本研究结果表明, 播期对玉米产量影响显著, 在试验设定密度条件下(67 500株 hm–2), 百粒重对产量的贡献大于穗粒数。粒期适宜的日平均温度为24~26°C[12], 在该范围内平均气温高有利于穗粒数的增多和粒重的增加。S1、S2、S3玉米生育期间有充足的光、温、水资源, 产量均高于夏播玉米, 但S1、S3花期遭遇高温热害和花期阴雨灾害的概率远大于S2, 因此, 黄淮南部春玉米高产稳产的适宜播种期应在5月1日左右; 早夏播S4能够满足玉米完全成熟的有效积温, 夏玉米提早播种可降低苗期日均温, 增大气温日较差, 并使粒期处于较高的日均温条件下, 为玉米各生育阶段创造相对适宜的气候条件, 有利于产量的提高。S5~S7积温是限制玉米产量的关键气候因子, S7粒期温度较低, 无法满足籽粒达到完全成熟的有效积温, 产量大幅度下降, 但植株可做较好的青贮饲料[40]。

黄淮海南部冬小麦—夏玉米一年两熟制是其传统的种植方式, 如何合理分配两熟作物的生育时间是提高周年产量的重要途径。研究结果表明, 麦收后抢时早播, 实现夏玉米6月上旬播种可显著提高玉米产量。其次, 生产中夏玉米收获普遍偏早, 多在9月中下旬, 而冬小麦播种期多为10月中下旬, 光、热资源的浪费严重[41]。本研究表明, 近年来, 黄淮南部日均温16°C终止日较40年前延迟了10 d左右, 因此应当充分利用该阶段光、热资源, 延长玉米的收获期, 提高产量。

受试验年份、试验地区的限制, 本研究不能全面反映整个地区的气候条件; 在分析气候因子与产量的关系时, 应结合玉米生长发育、产量形成、物质生产与分配等方面。

4 结论

在黄淮南部选择适宜的播期能够较大程度地趋利避害, 大幅度提高玉米生产力。5月1日左右播种春玉米易实现高产稳产; 6月初播种夏玉米, 推迟到10月上旬收获, 不仅可以缓解苗期高温对壮苗的负面影响, 且可增加粒期有效积温, 使玉米灌浆处于适度较高的气温条件下, 对提高粒重和穗粒数及获得高产非常有利, 同时可为玉米后期脱水赢得时间, 为实现机械粒收创造条件。

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Response of Maize (L.) Yield to Climatic Ecological Condition on the South Yellow-Huaihe-Haihe Rivers Plain

AN Pan-Pan1, MING Bo3, DONG Peng-Fei1, ZHANG Miao1, HUANG Da-Zhao1, ZHAO Ya-Li1,2,*, and LI Chao-Hai1,2,*

1Agronomy College, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, Henan, China;2Collaborative Innovation Center of Henan Grain Crops / Co-construction State Key Laboratory of Wheat and Maize Crop Science, Zhengzhou 450002, Henan, China;3Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081, China

In view of the changes of climatic condition and farming system in recent years, a field experiment during growing season 2015–2016 was conducted to study the responses of maize yield to ecological condition, and discuss the effects of climatic factors on maize yield under condition of different sowing dates on the south Yellow-Huaihe-Haihe Rivers plain. A main maize cultivar Zhengdan 958 was sown at seven sowing dates (S1: 15 April; S2: 30 April; S3: 15 May; S4: 30 May; S5: 14 June; S6: 29 June; S7: 14 July). There was significant difference in maize yield because of the different climatic conditions between years and between conditions of sowing dates. The yield of spring-sowing maize was significantly higher than that of summer-sowing maize, which deceased significantly with postponing sowing date. With postponing maize sowing date, the average daily temperature during seeding stage increased, the average daily temperature from anthesis to maturity and growing degree-days during whole growth period decreased, and the growth period of maize shortened gradually. At the density of 67 500 plants ha–1,100-grain weight made more contribution to yield than grain number per ear. The main climatic factors affecting 100-grain weight and grain number per ear were growing degree-days during whole growth period, especially from anthesis to maturity stage. The main climatic factors affecting maize yield were the average daily temperature range (= 0.696**) and average daily temperature (=-0.638*) at seedling stage, the growing degree-days (= 0.822**) and average daily temperature (= 0.723**) from anthesis to maturity stage, and the growing degree-days during whole growth period (= 0.843**). Therefore, the sowing date of the spring-sowing maize can be postponed from the midmonth of April to May 1st, which can achieve high and stable grain yield because of decreasing the harmful effects of cloudy and rainy at flowering and high temperature heat damage.For summer maize, the suitable sowing date should be as early as possible after wheat harvest. The early sowing date of summer maize not only increase growing degree-days, but create suitable temperature condition that the average daily temperature is low during seedling stage and high from anthesis to maturity stage, and provide suitable condition for delaying harvest and facilitating mechanical grain-harvest.

maize; sowing date; yield; climatic factors

2017-05-19;

2017-11-21;

2017-12-25.

10.3724/SP.J.1006.2018.00442

本研究由国家重点研发计划项目(2016YFD0300106), 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-02-17)和国家公益性行业(农业)科研专项(201503117)资助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFD0300106), the China Agriculture Research System (CARS-02-17), and the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201503117).

Corresponding authors李潮海, E-mail: lichaohai2005@163.com; 赵亚丽, E-mail: zhaoyali2006@126.com

E-mail: 18203632382@163.com

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20171225.0843.004.html