播期对冀东地区春玉米产量及灌浆特性的影响

王健　郝茹雪　于青松　姚丹丹　韩金玲　杨晴　周印富　王文颇

摘要：以春玉米品种京农科728和MC812为试材，设置4个播期，测定各产量构成因素、灌浆参数及产量，研究冀东地区不同播期对春玉米产量及籽粒灌浆特性的影响。结果表明：京农科728在5月11—21日播种可获得高产，MC812在5月11日播种产量最高，能够充分协调各产量构成因素间的关系，发挥最大产量潜力。玉米的粒质量呈“慢-快-慢”的“S”形变化趋势，籽粒灌浆速率呈单峰曲线。籽粒百粒质量与灌浆速率呈二次相关，与脱水速率呈负相关，随着百粒质量的增加表现出前期急剧脱水，后期逐渐变慢。因此，5月11—21日播种，可充分发挥品种的生产潜力，并充分利用最大灌浆速率阶段的水、肥、光、热资源，实现籽粒干物质的积累，进而实现冀东地区春玉米的高产。

关键词：冀东;春玉米;播期;产量构成因素;灌浆速率;脱水速率

中图分类号： S513.04文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）09-0147-05

长期以来，人们通过传统育种、分子辅助育种和栽培措施等多种方式来提高玉米的产量与品质[1]。如何利用栽培技术手段在充分利用环境条件（光照、温度、水和土壤等）的同时最大限度地发挥品种的生产潜力是生产中长期关注的命题[2]。不同的品种都有适合自身生长的地域，也有适宜的播种时期[3]。适宜的播期不仅为玉米的生长发育创造了良好的外部环境条件，也有利于玉米在产量形成关键期避开主要病害的高发期，提高自身的抗逆性，实现高产[4-6]。大量研究表明，随着播期的推迟，玉米的全生育期缩短，适时早播有利于玉米的生长发育[7-8]。孙亚玲等研究表明，适时早播可延长干物质积累时间，提高灌浆后期的温度，有利于生育后期干物质的积累与分配[9];李绍长等研究认为，同一生态区，播期主要是通过灌浆期温度和灌浆持续期来影响玉米粒质量，不同生态区，分期播种对籽粒灌浆的影响不同[10];武文明等通过播期对灌浆渐增期、快增期和缓增期灌浆速率的影响进行研究，发现播期主要是通过渐增期灌浆速率及灌浆期持续期来影响粒质量的，渐增期灌浆速率快，灌浆期持续期长，则玉米粒质量较大[11]。

目前，关于播期对玉米生长发育、产量形成及籽粒品质影响等方面的研究已经广为报道。然而，由于不同生态区的气候條件、同一生态区不同时期的气象条件均存在明显差异，其研究结果不尽相同。因此，本研究结合冀东地区的生产实际，采用分期播种的试验方法，针对性地设置4个播期水平，研究冀东地区主栽玉米品种在不同播期下的产量和灌浆特性，确定冀东地区适宜播期，旨在为该地区玉米生产提供指导意见。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年在河北省秦皇岛市昌黎县龙家店试验田（118°45′E、39°25′N）进行，试验土壤类型为中壤土，试验前测定土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量，有机质含量为21.54 g/kg，碱解氮含量为134.67 mg/kg，速效磷含量为10.58 mg/kg，速效钾含量为85.02 mg/kg。

1.2 试验方法

试验采用裂区设计，播期为主区，品种为副区。播期设置4个水平，分别为5月1日、5月11日、5月21日、5月31日;试验品种2个，分别为京农科728和MC812;种植密度9万株/hm2，采用随机区组设计，3次重复，机械化播种，田间管理同当地生产田相同。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生育期和植株基本特性的调查

调查记载播种期、出苗期、6叶展、拔节期、12叶展、大喇叭口期、抽雄期、吐丝期、成熟期。在玉米吐丝散粉后灌浆期调查株高、穗位高。

1.3.2 产量及产量构成因素的测定

在玉米成熟期每小区各选取3个样点进行测产。每个样点2行区，行长3 m。测定样点中的总株数、空秆数和双穗株数;并在每个样点中连续取20个果穗进行室内考种。测定穗行数、行粒数、穗长、穗粗、秃尖长度、轴粗和千粒质量，并最终计算产量。

1.3.3 灌浆参数测定

在玉米吐丝期选取长势均匀一致的植株进行挂牌标记，自吐丝5 d后开始取样，每隔7 d从挂牌植株中选取有代表性的植株进行取样直至成熟。每个处理各取3个果穗，并从中部取100粒，迅速测定籽粒鲜质量。在105 ℃烘箱中杀青30 min后，80 ℃烘干至恒质量，测定不同播期条件下的最终百粒质量，并计算出籽粒含水量。以开花后天数（d）为自变量，每隔7 d测得的百粒质量为因变量（W），用Logistic方程拟合玉米籽粒增质量动态[11-12]，W=K/（1+ae-bt） 拟合玉米籽粒灌浆过程，计算相应的灌浆参数。式中：K为终极生长量;a为初值参数;b为生长速率参数。最大灌浆速率出现的时间Tmax=ln（a/b）;灌浆速率最大时的生长量Wmax=K/2;最大灌浆速率Rmax=（b×Wmax）（1-Wmax/K）;平均灌浆速率R=K/T;灌浆活跃期p（大约完成总积累量的90%）=6/b[13]。

籽粒含水率=[籽粒鲜质量（g）-籽粒干质量（g）]/籽粒鲜质量（g）×100%;

籽粒灌浆速率=[后一次籽粒干质量（g）-前一次籽粒干质量（g）]/2次取样相隔天数（d）×100%;

籽粒脱水速率=[前一次籽粒含水率（%）-后一次籽粒含水率（%）]/2次取样相隔天数（d）。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0对数据进行处理计算以及相关统计分析。

2 结果与分析

2.1 产量

由表1可知，京农科728在5月21日播种产量达到最大值，为10 946.25 kg/hm2，较5月1日播种的高出23.93%，差异达到显著水平（P<0.05）;较5月11日和5月31日播种的产量分别高出 6.92% 和5.45%，差异未达到显著水平（P>0.05）。MC812在5月11日播种产量达到最大值，为 10 908.30 kg/hm2，较5月1日、5月21日和5月31日播种产量分别高出13.48%、6.58%和15.91%，差异达到显著水平（P<0.05）。结果表明，京农科728的最适播种时间应在5月11—31日，MC812的最适播种时间应在5月11日前后。

2.2 产量构成因素

由表2可知，京农科728在5月11日播种的穗行数较5月21日和5月31日播种的分别低4.58%和2.74%;行粒数较5月21日和5月31日播种的分别低15.22%和15.46%，差异达到显著水平（P<0.05），但5月11日播种的千粒质量较5月21日和5月31日播种的高，分别高出18.23%和13.04%，差异达到显著水平（P<0.05）。穗长、穗粗、秃尖长、轴粗也均达到了显著差异（P<0.05）。说明在5月11—31日播种，京农科728可以通过协调产量构成因素之间的关系而实现高产;在5月11日播种，MC812的各产量构成因素间通过相互协调，从而也可实现高产。

2.3 产量及产量构成因素的相关性分析

由表3可知，播期对玉米的穗行数、行粒数的相关系数分别为0.771 3、0.853 0，分别呈显著和极显著正相关，而播期对玉米千粒质量的相关系数为-0.916 4，呈极显著负相关，其余各产量构成因素及产量对播期的相关系数均未达到显著水平。说明适当早播可有效提高玉米粒质量，晚播将导致玉米粒质量降低从而影响玉米产量。

2.4 籽粒灌浆速率

由图1和图2可知，籽粒灌浆期间百粒质量呈“慢—快—慢”的“S”形变化趋势，籽粒灌浆速率呈先升后降的单峰变化。5月11—31日播种，京农科728达到最大灌浆速率;5月1日播种，MC812达到最大灌浆速率。对京农科728不同播期到达最大灌浆速率的时间进行排序：5月31日>5月11日>5月1日>5月21日。对MC812不同播期到达最大灌浆速率的时间进行排序：5月1日>5月31日>5月11日>5月21日。京农科728和MC812不同播期的最大灌浆速率一般出现在吐丝后24 d左右。

2.5 籽粒灌浆参数

由表4、表5可知，利用Logistic方程可较好地模拟不同播期下京农科728和MC812这2个品种的籽粒灌浆过程，决定系数介于0.974～0.996之间，并运用适合性χ2测验，进行拟合优度测验，得到χ2<χ20.05，表明其拟合过程较好，因此可以将Logistic方程用于对未来值的预测。由表4可知，京农科728以5月31日播种的最大灌浆速率（Rmax）最大，灌浆持续时间（Tmax）最短;以5月21日播种的Rmax最小，Tmax较短，活跃灌浆期（p）达到最长;MC812以在5月11日播种的产量达到了最大值，Rmax较大，Tmax最短，p也随之下降。2个品种在5月11—21日播种的总体趋势为灌浆速率越大，灌浆的时间以及灌浆的活跃期就呈现出与之相反的趋势。同时将整个灌浆过程分为3个阶段，分别为渐增期（T1）、快增期（T2）和缓增期（T3），对其相应的灌浆速率进行排序为R2>R3>R1，可以看出渐增期的灌浆速率最小，因此提高粒质量关键要把握好渐增期的灌浆速率及持续时间。

2.6 百粒质量与灌浆速率的相关性分析

由图3可知，利用二次多项式方程y=a+bx+cx2对不同播期的百粒质量和灌浆速率的相关性进行拟合，结果表明2个品种的百粒质量和灌浆速率均呈二次相关，京农科728的决定系数r2在0.886 3～0.972 5之間，MC812的决定系数r2在0.779 4～0.996 2之间。京农科728在5月1日、11日、21日和31日播种的百粒质量分别为21.505、19.080、19.537、

20.556 g时达到各播期的最大灌浆速率值，最大灌浆速率分别为 1.734、2.032、1.514、2.088 g/（百粒·d）;MC812的百粒质量分别为20.056、20.821、17.753、19.079 g时灌浆速率达到最大值，分别为2.026、1.640、1.626、1.808 g/（百粒·d）。

2.7 百粒质量与脱水速率的相关性分析

由图4可知，2个品种不同播期的百粒质量和脱水速率均呈负相关关系，即随着百粒质量的增加，脱水速率呈现下降趋势。京农科728的决定系数r2在0.090 3～0.883 1之间，MC812的决定系数r2在0.047 3～0.858 2之间。灌浆前期京农科728和MC812的脱水速率均呈急速下降趋势，当京农科728在4个播期的百粒质量达到21.505、19.080、19.537、20.556 g，MC812的百粒质量达到20.056、20.821、17.753、19.079 g时，籽粒后期的脱水速率趋于缓慢下降。

2.8 株高和穗位高

对不同播期的株高和穗位高进行比较（图5）发现，随着播种时间的延迟，各品种的株高呈升高的趋势。京农科在5月31日播种的株高较5月1日、5月11日和5月21日播种的分别增加35.06%、7.37%、12.15%，差异达到显著水平。MC812在5月31日播种的株高较5月1日、5月11日和5月21日播种的分别增加22.87%、6.74%、8.90%，差异达到显著水平。因此播期晚，品种株高增加可能是造成品种后期倒伏的重要原因。

对不同播期的穗位高进行比较（图6）发现，京农科728在5月31日播种的穗位高较5月1日、11日和21日播种的分别增加47.92%、23.95%和40.91%，差异达到显著水平。MC812在5月31日播种的穗位高较5月1日、5月11日和5月21日播种的分别增加31.99%、9.11%和9.80%，差异达到显著水平。

3 结论与讨论

玉米生育期内的光、温、水等主要气象因素与玉米的生长发育及产量形成密切相关[14-16]。不同时期的气象条件存在明显差异，显著影响着玉米生长发育的进程。因此，把握好播种期是充分利用水、肥、光、热资源，协调好群体与个体关系，最终实现高产的关键。本研究表明，冀东地区2个主栽春玉米品种在5月11—21日为最佳播种时期，能够充分利用气象条件，发挥品种的生产潜力。在此期间播种可充分协调各产量构成因素间的关系，使品种发挥最大的产量潜力[17-18]。相关性分析表明，播期与穗行数、行粒数呈显著正相关，与千粒质量呈极显著负相关。表明在处理播期与玉米的产量关系时，处理好产量构成因素间的关系是实现高产的重要原因。

玉米的粒质量主要受灌浆速率及灌浆持续期的影响[19-21]。本研究表明，玉米的粒质量呈“慢—快—慢”的“S”形变化趋势，籽粒灌浆速率呈单峰曲线，最大灌浆速率一般出现在吐丝后24 d左右。不同播期的脱水速率随百粒质量的升高逐渐呈现出下降趋势，前期急剧脱水，后期脱水速率变慢。为此，应充分把握住最大灌浆速率阶段，给予充足的肥水条件，并注意后期脱水阶段时应尽量避开阴天多雨天气，确保充足的光照条件是播期选择、发挥品种生产潜力的重要因素。

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