基于气候变化特征的广西春玉米播期研究

黄开健 黄爱花 莫润秀 廖金秀 韦新兴 翟瑞宁 邹成林 郑德波 谭华 韦秀清

摘要：【目的】基于广西气候变化特征，研究不同播期对春玉米生长发育及产量、农艺性状的影响，确定最佳播期并选择合适的品种基因型，为提高广西春玉米产量潜力提供理论依据。【方法】2017年以玉米早熟品种青青700及晚熟品种华优168为试验材料，设8个不同播期（2月7日、2月14日、2月21日、2月28日、3月7日、3月14日、3月21日和3月28日）處理，观测收集玉米生育期内的气象数据，记载玉米各生育时期，并测量玉米株高、产量及产量构成因素。【结果】2月低温少雨，玉米出苗较慢，平均需17.3 d；3月适温多雨，玉米出苗较快，平均需13.5 d。随播期延迟，玉米生育期缩短，播期每延迟7.0 d，生育期平均缩短3.9 d，生育期缩短主要表现在出苗至抽雄阶段。早熟品种青青700的籽粒产量随播期延迟先升后降，最高值出现在2月28日播期处理；晚熟品种华优168在3月21日前的不同播期籽粒产量变化不明显，但晚于3月21日播种其籽粒产量显著下降（P<0.05）。播期对玉米株高、出籽率、百粒重、穗粒数存在不同程度的影响。【结论】气温、光照时数和降雨量是影响春玉米出苗与生长发育的主要因素；随播期延迟，生育期内日平均气温升高，光照时数减少，导致玉米生育期缩短，且早熟品种产量受播期影响程度大于晚熟品种。广西春玉米最适宜播期为2月中旬至3月上旬，晚熟品种适宜播期可延长至3月中旬。

关键词： 春玉米；播期；生长发育；产量

中图分类号： S513.042 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）07-1304-07

0 引言

【研究意义】玉米在广西是仅次于水稻的第二大粮食作物，占粮食种植面积的16%，占粮食总产的11%。广西气候、生态环境复杂，作物多靠雨养，干旱、低温寡照和强降雨天气是影响该地区玉米正常生长发育及高产稳产的主要限制因素。实际生产中，玉米播种期常依据经验确定，而不同播期玉米所处的温度、光照、降雨量等气候因素不同，即使土壤特性及其他管理措施相同，不同播期条件下玉米的生长发育及产量也会表现出显著差异（薛庆禹等，2012）。不同熟期品种对外界环境的温度、光照、水分等气象条件的反应不同，而造成不同品种生长发育及产量形成明显差异（Dahmardeh and Dahmardeh，2010）。广西全年雨水充沛但分布不均，全年有效积温和光照均能满足玉米一年两熟或三熟耕作制度的需要。因此，探索玉米播期、品种熟期对春玉米生长发育及产量的影响，对广西春玉米高产高效生产具有重要意义。【前人研究进展】关于播期对玉米生长发育及产量的影响，薛庆禹等（2012）研究表明，华北平原夏玉米的生育期随播期推迟而缩短，从早熟到晚熟品种生育期缩短表现出加剧趋势；钟昌松等（2016）研究表明，随播期推迟，广西春玉米的生育期缩短，主要体现在营养生长期缩短，且产量及其构成因素均呈下降趋势；魏雯雯等（2017）研究表明，吉林省玉米主栽品种通单258、华科425和农华106的生育期均随播期推迟不同程度地出现缩短趋势，百粒重和产量也有所下降；罗新兰等（2017）研究表明，玉米各生长发育期与相应期间的温度存在负相关性，吐丝至成熟阶段持续时间随播期的延后而延长；陈辰等（2017）研究表明，随播期推迟，山东夏玉米生育期缩短，播期每推迟1 d，生育期缩短0.35 d，生育期缩短主要表现在出苗至抽雄阶段，产量、百粒重和穗粒数随播期推迟而下降；任丽伟和申健（2017）研究表明，浚单玉米系列品种的生育期随播种推迟而缩短，每推迟10.0 d播种，生育期平均缩短6.5 d，玉米的穗长、穗粗、茎粗和产量随播期推迟而下降。【本研究切入点】春玉米占广西玉米种植面积的75%以上，合理选择播期是实现广西春玉米高产稳产的重要栽培手段，但目前基于气候变化研究不同播期对广西春玉米生长发育及产量影响的报道较少。【拟解决的关键问题】基于广西气候变化特征，探讨不同播期对春玉米生长发育及产量的影响，确定广西春玉米生产最佳播期，选择适合的品种基因型，为提高春玉米高产潜力提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试玉米品种为早熟品种青青700和晚熟品种华优168，分别由广西青青农业科技有限公司和广西南宁华优种子有限公司提供。

1. 2 试验设计

试验于2017年2～7月在广西农业科学院南宁市明阳基地进行。分期播种原则以广西玉米区域试验点南宁明阳近3年的玉米平均播种期为常规播种期，在不影响双季玉米种植条件下的适宜播种期前后，根据气候变化特征和播种前后的天气状况开展分期播种。南宁市明阳区试点2014～2016年玉米平均播种期为2月28日。玉米第1播期为2月7日，最晚播期（第8播期）为3月28日，期间每隔7 d播1期，共播8期，即2月7日、2月14日、2月21日、2月28日、3月7日、3月14日、3月21日和3月28日各播种1次。每期播种2个不同熟期品种青青700和华优168，设2次重复，小区为4行区，行长4.5 m，行距0.7 m，种植密度5.4万株/ha，播种时基肥每公顷施复合肥（15∶15∶15）300 kg，苗肥每公顷施用尿素150 kg+复合肥（15∶15∶15）75 kg，大喇叭口期攻苞肥每公顷施用复合肥（15∶15∶15）375 kg，其他栽培管理措施同大田生产。

1. 3 调查项目与方法

玉米生育期间观测记载玉米播种期、拔节期、抽雄期、吐丝期和成熟期，并在成熟期测量株高和穗位高。成熟后每小区收获中间2行玉米果穗称重，晒干脱粒折算产量。另外，每小区取10果穗考种，测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重和出籽率。试验期间气象数据由广西农业科学院玉米研究所明阳基地气象观测站提供。

1. 4 统计分析

试验数据用Excel 2010进行整理，采用DPS 9.50进行统计分析。

2 结果与分析

2. 1 广西春玉米生育期内的气候条件

广西春玉米生育期主要集中在2月～7月上旬。由图1可知，生育期内日平均气温呈逐渐升高趋势，2～4月气温一般在12.0～25.0 ℃，5～7月多在25.0～30.0 ℃；春玉米生育期内降水量分布不均，表现为前中期降水量少，后期降水量多；日照时数除3月外均在5 h以上。其中，3月出现阴雨寡照的天数较多，降水量明显高于2月和4月，日均温多低于20.0 ℃，日照时数多低于5 h。广西春玉米生育期内气候条件整体表现为前期低温少雨，中后期高温多雨，因此玉米前期生长发育缓慢，中后期生长较快，成熟也快。

2. 2 不同播期的温度和降水量对春玉米出苗时间的影响

春玉米播期以日平均气温稳定在10.0 ℃以上为界限温度，8个不同播期的日常温度均在适宜播种气温范围内，说明玉米播种时的温度条件可满足春玉米正常播种。但由表1可知，不同播期玉米播种至出苗天数存在差异，2月7日、2月14日和2月21日3个播期内从播种至出苗期间的日平均气温16.2～17.0 ℃，降水量1.2～7.2 mm，属于低温少雨，从播种至出苗需17.0～18.0 d；2月28日播期处理的日平均气温和降水量略有升高，出苗天数缩短至16.0 d；3月7日、3月14日、3月21日和3月28日4个播期处理播种至出苗的日平均气温、0～10 cm地表温度和降水量明显高于前4个播期，属于适温多雨，有利用于玉米出苗，从播种至出苗平均需13.0～14.0 d。说明春玉米播种后出苗的快慢与气温、地表温度和降水量密切相关，2月播种低温少雨，玉米出苗时间慢，平均需17.3 d；3月播种温度回升，雨量增加，出苗时间相对较快，平均需13.5 d。

2. 3 不同播期对春玉米生育进程的影响

2. 3. 1 不同播期春玉米生育期天数及其与气候因子的相关性分析 玉米的生长发育需经历苗期、拔节孕穗期、抽雄开花期和灌浆成熟期等营养生殖阶段，全生育期下限温度为6.0～10.0 ℃，上限温度为40.0～42.0 ℃，苗期至成熟期的适宜生长温度为22.0～31.0 ℃（郭庆法等，2004；刘文海等，2015）。由表2可知，两个玉米品种不同播期生育期内的日平均气温为23.7～26.6 ℃，均在玉米生长发育的适宜温度范围内；相关性分析结果表明，生育期天数与日平均气温呈极显著负相关（P<0.01，下同），与光照时数呈极显著正相关，说明春玉米随播期延迟，生育期内的日平均气温升高，光照时数减少，生育期缩短。早熟品种青青700生育期内有效积溫随播种推迟而减少，且不同播期的生育期天数与有效积温呈显著正相关（P<0.05，下同），说明早熟玉米品种早播，生育期天数增多，需要的有效积温也增加。晚熟品种华优168不同播期的生育期天数与有效积温的相关性未达显著水平（P>0.05，下同），说明晚熟品种不同播期的生育期天数与有效积温的关系不明显，可能与该晚熟品种的遗传特性有一定关系。两个品种不同播期的生育期天数与降水量的相关性均未达显著水平。

2. 3. 2 不同播期春玉米生育进程的变化 由表3可知，从第1播期（2月7日）至第8播期（3月28日），早熟品种青青700全育期天数由114.0 d变为86.0 d，共缩短28.0 d，其中出苗至抽雄期天数由70.0 d变为48.0 d，缩短22.0 d，占生育期缩短天数的78.6%；抽雄至成熟由44.0 d变为38.0 d，缩短6.0 d，占生育期缩短天数的21.4%。中晚熟品种华优168全育期天数由118.0 d变为92.0 d，共缩短26.0 d，其中出苗至抽雄期天数由73.0 d变为51.0 d，缩短22.0 d，占生育期缩短天数的84.6%；抽雄至成熟由45.0 d变为41.0 d，缩短4.0 d，占生育期缩短天数的15.4%。以上变化表明不同熟期玉米品种的生育期均随播期的延迟而缩短，每延迟7.0 d播种，生育期平均缩短3.9 d；生育期缩短时间主要体现在出苗至抽雄的营养生长阶段，平均占生育期缩短天数的81.6%，可能与日平均温度升高有关。

2. 4 不同播期对春玉米株高、产量及产量构成因素的影响

2. 4. 1 对春玉米株高的影响 由图2可看出，青青700和华优168的株高均随播期的延迟呈先增高、中间波动、最后平稳下降的趋势，株高最大值分别出现在3月14日和2月14日播期处理，出现平稳下降的拐点在3月14日播期处理。青青700在2月7日、3月28日播期处理与其他播期处理株高的差异达极显著或显著水平，2月28日处理与2月14日、3月14日播期处理的株高差异达显著性。华优168在2月7日、2月21日、3月21日、3月28日4个播期处理间的株高差异不显著，均低于其他播期处理。说明不同播期对玉米株高存在着不同程度的影响，以2月28日常规播种期为基点，早播14.0 d或晚播20.0 d以上的玉米株高均呈降低趋势。

2. 4. 2 对春玉米籽粒产量的影响 由图3可知，早熟品种青青700玉米籽粒产量变化是随播期的延迟呈先波动上升后持续下降的变化趋势，最高产量出现在2月28日播期处理，最低产量在3月28日播期处理，最高和最低产量差异达极显著水平，说明早熟青青700适宜播期为2月7日至3月21日。晚熟品种华优168不同播期的玉米籽粒产量变化比较平稳，最高产量出现在3月21日播期处理；最低产量在3月28日播期处理，且与其他播期处理的产量差异达极显著或显著水平，说明晚熟品种华优168播期最迟不能超过3月21日，否则产量下降较明显。由此看出，早熟品种产量受播期影响程度大于晚熟品种。因此，广西春玉米的最适宜播期为2月中旬至3月上旬，晚熟品种适宜播期可延长至3月中旬。

2. 4. 3 对春玉米出籽率的影响 由图4可知，早熟品种青青700的果穗出籽率随播期的延迟先下降后回升，最高值出现在2月7日播期处理，最低值出现在2月28日播期处理，二者差异极显著，说明以2月28日为常规播种期，早播和晚播能提高早熟品种出籽率。晚熟品种华优168的果穗出籽率随播期的延迟总体上呈降低趋势，最高值出现在2月7日播期处理，最低值出现在3月28日播期处理且与其他播期处理差异极显著，说明晚播不利于晚熟品种出籽率的提高。

2. 4. 4 对春玉米百粒重的影响 由图5可知，青青700和华优168的百粒重总体上均随播期的延迟呈下降趋势，且2月4个播期处理与3月4个播期处理百粒重的差异达显著或极显著水平，说明早播对提高玉米粒重有促进作用。

2. 4. 5 对春玉米穗粒数的影响 由图6可知，早熟品种青青700的穗粒数随播期延迟先上升后趋于稳定，最低值出现在2月7日播期处理，与其他播期差异极显著；最高值出现在2月28日播期处理，与2月7日、2月14日、2月21日、3月14日、3月21日播期处理差异极显著。晚熟品种华优168的穗粒数最高值出现在2月28日播期处理，与其他播期处理差异显著或极显著，3月各播期处理间穗粒数差异均不显著。由此看出，不同播期对春玉米穗粒数存在不同程度的影响，且在2月上旬前播种的玉米穗粒数偏低，3月播种的玉米穗粒数比2月播种的多，说明3月播种更有利于增加玉米穗粒数。

3 讨论

春玉米生长发育受品种遗传特征和气候环境条件影响显著，不同播期下玉米的生长发育及产量表现出明显差异。广西春玉米生育期内气候变化特征为前期低温少雨，中后期高温多雨，玉米前期生长发育缓慢，中后期生长发育较快、易熟快。本研究发现，春玉米播种出苗快慢与气温、地温和降水量密切相关，2月播种时低温少雨，玉米出苗时间慢，平均需17.3 d；3月播种时温度回升，雨量增加，玉米出苗时间相对较快，平均需13.5 d，说明播期对春玉米的出苗影响明显，早播出苗慢，晚播出苗快，对合理安排春玉米播期提供了参考依据。

本研究结果表明，随播期延迟，春玉米的生育期缩短，播期每推迟7.0 d，生育期平均缩短3.9 d。与陈辰等（2017）、任丽伟和申健（2017）、魏雯雯等（2017）的研究结果一致，可能与日平均气温升高有关。本研究中生育期缩短的时间主要体现在从出苗至抽雄的营养生长阶段，抽雄至成熟的生殖生长阶段缩短时间较少，与钟昌松等（2016）、陈辰等（2017）的研究结果基本一致，但本研究中出苗至抽雄阶段缩短天数占生育期缩短总天数的比例较高，达81.6%，而陈辰等（2017）的研究结果为66.7%，可能与试验地（山东和广西）的温度、光照等气象因素存在差异有关。温度是驱动玉米生长发育的主要因子，生育期缩短的主要原因是生育期内温度和光照的变化。

株高是反映玉米植株生长发育状况的重要指标，播期对玉米株高存在不同程度的影响。本研究结果表明，株高随播期的延迟先增高、中间波动、最后平稳下降。播期对株高有明显影响，以2月28日为常规播期，株高最低值出现在最早播期2月7日和最晚播期3月28日，与最高值差异极显著。可能是由于最早播期玉米苗期处于低温状态，最晚播期玉米苗期遭遇4月春旱，造成玉米蹲苗时间过长，株高生长受抑制所致。

已有研究表明，播期对玉米的产量和穗部性状均有显著影响。薛庆禹等（2012）研究表明，玉米产量随播期推迟呈降低趋势，其中晚熟品种的产量降幅大于早熟品种；胡树平等（2015）研究认为，春玉米的产量和千粒重随播期推迟均有下降趋势，且差异显著；钟昌松等（2016）研究表明，玉米的产量、穗粒数、千粒重和出籽率均随播期的推迟呈降低趋势，且播期间差异达显著或极显著水平。本研究结果显示，早熟品种青青700的籽粒产量随播期的延迟先升后降，最高值出现在2月28日播期处理，之后籽粒产量呈下降趋势；晚熟品种华优168在3月21日前的不同播期籽粒产量变化不明显，晚于3月21日播种则籽粒产量显著降低。说明早熟玉米品种产量受播期影响的程度大于晚熟品种，与薛庆禹等（2012）的研究结果存在差异。播期对出籽率、百粒重和穗粒数的影响差异显著或极显著，百粒重随播期延迟而下降，与钟昌松等（2016）的研究结果一致。晚熟品种出籽率随播期延遲而下降，而早熟品种出籽率较大值出现在早播和晚播处理，可能与品种遗传性对环境的适应性调节有关。早熟品种穗粒数随播期的延迟先升后趋于平稳，晚熟品种播期延迟至3月后，各播种期处理间穗粒数差异均不显著，可能由晚熟品种对环境的适应性较早熟品种强所致。

4 结论

气温、光照时数和降雨量是影响春玉米出苗与生长发育的主要因子。随播期延迟，日平均气温升高，光照时数减少，导致春玉米生育期缩短，且早熟品种产量受播期影响程度大于晚熟品种。广西春玉米的最适宜播期为2月中旬至3月上旬，晚熟品种适宜播期可延长至3月中旬。

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（責任编辑 王 晖）