戎美仁，胡樹平，高聚林，王富貴，于曉芳，孫繼穎，青格爾，屈佳偉，馬達(dá)靈，梁紅偉，王志剛

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019）

品種特點(diǎn)與區(qū)域熱量資源有效匹配是保證粒收玉米品種高產(chǎn)和高質(zhì)量籽粒直收的前提[1-3]。品種選擇、播種期調(diào)整被認(rèn)為是充分利用區(qū)域熱量資源，提高玉米生產(chǎn)潛力的有效措施[4]。揭示播種期對粒收春玉米生長發(fā)育與階段熱量資源的匹配影響，對于明確適期早播實(shí)現(xiàn)粒收春玉米高產(chǎn)機(jī)理具有重要意義。有研究表明，播種期調(diào)整導(dǎo)致的階段溫度變化會使玉米的階段生長發(fā)育發(fā)生變化[5]，并使玉米各生育階段處于相對有利的熱量條件下，充分發(fā)揮光、熱資源的綜合增產(chǎn)效應(yīng)[6-7]。LIU等[8]研究表明，玉米出苗期、花前階段持續(xù)期長短主要受各階段溫度的影響；于勝男等[9]研究認(rèn)為，花前日平均溫度和花后溫度日較差分別是影響春玉米粒收品種花前、花后階段物質(zhì)積累的核心溫度因子。但播種期調(diào)整促進(jìn)粒收春玉米增產(chǎn)和熱量高效，是否與播種期調(diào)整促進(jìn)了粒收春玉米階段生長與階段熱量因子更加匹配有關(guān)尚無報(bào)道。因此，本研究立足內(nèi)蒙古春玉米區(qū)較大的地理跨度和玉米熟期差異，以應(yīng)用機(jī)械粒收品種為前提，通過播種期聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)研究播種期對粒收春玉米階段生長發(fā)育與階段熱量匹配的影響，為粒收春玉米熱量資源高效利用和高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2019—2020年在內(nèi)蒙古六大生態(tài)區(qū)：大興安嶺東溫涼旱作區(qū)（嶺東），大興安嶺南溫暖旱作區(qū)（嶺南），西遼河平原溫?zé)峁喔葏^(qū)（西遼河），燕山北部丘陵溫?zé)峁喔葏^(qū)（燕山北部），土默川平原溫?zé)峁喔葏^(qū)（土默川），河套平原溫?zé)峁喔葏^(qū)（河套）進(jìn)行播種期聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)點(diǎn)地理坐標(biāo)及各生態(tài)區(qū)熱量條件見表1。

表1 內(nèi)蒙古六大生態(tài)區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)地理位置和玉米生育期平均熱量條件

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以共性對照品種鄭單958（ZD958）和經(jīng)鑒選適宜各生態(tài)區(qū)種植的5個(gè)粒收春玉米品種為材料（表2）。各生態(tài)區(qū)播種期均以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播種期（OT）為對照，以7 d為步長，設(shè)早播14 d（E14）、早播7 d（E7）、晚播 7 d（D7）、晚播 14 d（D14），共 5 個(gè)處理。種植密度均為75 000株/hm2，養(yǎng)分、水分管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。

表2 內(nèi)蒙古各生態(tài)區(qū)品種選擇和播種期設(shè)置

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 氣象數(shù)據(jù)

于各試驗(yàn)地氣象站獲取2019—2020年的全年逐日平均氣溫（Ta）、日最高溫（Tmax）、日最低溫（Tmin）等數(shù)據(jù)，用于計(jì)算各生態(tài)區(qū)全年和各生育階段≥10℃積溫、≥10℃有效積溫、全年和各生育階段生長度日（GDD）。

1.3.2 生育時(shí)期與階段生長天數(shù)

于田間定株調(diào)查并記錄玉米播種期、出苗期（VE）、拔節(jié)期（V6）、吐絲期（R1）、生理成熟期（R6）到達(dá)日期。各處理內(nèi)標(biāo)定5 m雙行，記錄雙行總株數(shù)，各生育時(shí)期記錄以達(dá)到某生育時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)的株數(shù)占總株數(shù)的50%確定，各生育階段生長天數(shù)的確定根據(jù)某生育時(shí)期到達(dá)日期與下一生育時(shí)期到達(dá)日期計(jì)算。

1.3.3 地上部生物量

各處理于拔節(jié)期、吐絲期、生理成熟期取樣，每處理分別取3株無病蟲害影響且生長發(fā)育正常一致的植株，吐絲期、生理成熟期將玉米全株分為葉片、莖稈、雌穗3部分，置于105℃烘箱中分別殺青30 min，80℃烘干至恒重后稱重，計(jì)算群體生物量。

1.3.4 測產(chǎn)及考種

于成熟期選取無缺苗斷壟且長勢整齊的2行進(jìn)行收獲，晾曬后進(jìn)行考種。逐穗測定穗行數(shù)、穗粒數(shù)后全部脫粒，測定千粒重，并采用PM-8188型谷物水分測定儀測定籽粒含水量，計(jì)算籽粒產(chǎn)量（籽粒含水量為14%）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 25.0（SPSS statistics，USA）統(tǒng)計(jì)軟件中的一般線性模型進(jìn)行方差分析，處理間顯著性檢驗(yàn)采用LSD法，顯著水平為P<0.05；采用SigmaPlot 12.5（Systat Software Inc.，USA）軟件作圖、線性模型回歸和差異顯著性檢驗(yàn)（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種期對春玉米生長發(fā)育和積溫利用的影響

2.1.1 播種期對春玉米生育期的影響

由圖1和圖2可知，播種期變化下各生態(tài)區(qū)ZD958和粒收春玉米全生育期天數(shù)均呈E14>E7>OT>D7>D14的趨勢，E14處理下ZD958全生育期天數(shù)較OT平均延長了11 d，粒收春玉米的全生育期天數(shù)較OT平均延長9 d。從各生育階段來看，播種期對ZD958播種至出苗所用天數(shù)、苗期生長天數(shù)有顯著影響（P＜0.05），各階段生長天數(shù)皆隨播種期的推遲而縮短，播種期對穗期生長天數(shù)的影響不顯著（P＞0.05）。播種期對ZD958花粒期生長天數(shù)的影響與熱量資源顯著相關(guān)，熱量有限地區(qū)積溫不足導(dǎo)致ZD958未至生理成熟期時(shí)遭遇霜凍死亡；熱量充沛地區(qū)ZD958雖可正常成熟，但播種期對花粒期生長天數(shù)的影響不大。

圖1 不同播種期條件下ZD958各階段生長天數(shù)比較

圖2 不同播種期條件下粒收春玉米各階段生長天數(shù)比較

播種期對粒收春玉米播種至出苗所用天數(shù)和苗期生長天數(shù)的影響與ZD958基本一致。各生態(tài)區(qū)粒收春玉米出苗所用天數(shù)隨著播種期的推遲逐漸縮短，E14較OT平均延長5 d，E7較OT平均延長3 d；苗期生長天數(shù)隨著播種期的推遲逐漸縮短，E14較OT平均延長4 d，E7較OT平均延長2 d。各生態(tài)區(qū)粒收春玉米花粒期生長天數(shù)隨播種期的推遲逐漸縮短，E14較D14平均延長5 d、較OT平均延長3 d，E7較OT平均延長2 d；E7全生育期生長天數(shù)較OT平均延長6 d，提前3～5 d到達(dá)生理成熟期。

2.1.2 播種期對春玉米階段生長積溫需求的影響

由圖3和圖4可知，不同生態(tài)區(qū)播種期對春玉米階段生長時(shí)間的影響一致。ZD958播前—出苗期所需有效積溫隨著播種期的推遲皆顯著增加（P＜0.05），而播種期對出苗—拔節(jié)期生長所需的有效積溫?zé)o顯著影響（P＞0.05），拔節(jié)—吐絲期生長所需有效積溫（Ⅳ除外）隨著播種期的推遲顯著增加（P＜0.05），吐絲—霜凍期生長所需有效積溫隨播種期的推遲皆顯著降低（P＜0.05）。早播顯著減少花前積溫需求（P＜0.05），但明顯增加花后積溫分配。以積溫利用來看，ZD958成熟—霜凍期僅剩0～69.5℃有效積溫，難以實(shí)現(xiàn)脫水粒收。

圖3 不同生態(tài)區(qū)下播種期對ZD958階段積溫需求的影響

圖4 不同生態(tài)區(qū)下播種期對粒收春玉米階段積溫需求的影響

播種期對粒收春玉米階段積溫需求的影響與ZD958基本一致。常規(guī)播種期（OT）下有15.5～71.7℃的有效積溫未被利用，相比常規(guī)播種期來說，粒收春玉米播種期提前能夠充分利用春季≥10℃有效積溫，將有效積溫利用率提高1.5個(gè)百分點(diǎn)，使春玉米提早出苗，避免了播前有效積溫的浪費(fèi)。而在花粒期階段，E7處理的≥10℃有效積溫較OT高1.5%～3.1%，為花后籽粒干物質(zhì)積累提供了良好的熱量環(huán)境；E7處理成熟—霜凍期有效積溫較OT提高1.2%，為后期籽粒脫水爭取43.7～130.9℃的積溫，降低籽粒含水率，有利于機(jī)械粒收。

播種期變化對ZD958和粒收春玉米全年積溫利用率的影響顯著（P<0.05）且一致，皆隨播種期的推遲而降低（圖5），適期早播可使粒收春玉米全年積溫利用率較OT提高1.1～2.8個(gè)百分點(diǎn)，提升至89.0%～95.4%，實(shí)現(xiàn)熱量資源的高效利用。

圖5 播種期對不同品種春玉米全年積溫利用率的影響

2.2 播種期對春玉米階段干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響

2.2.1 播種期對春玉米階段干物質(zhì)積累的影響

由表3可知，生態(tài)區(qū)、播種期和品種及其互作對春玉米花粒期干物質(zhì)積累量和總干物質(zhì)積累量有顯著影響（P<0.01）。不同播種期條件下，各生態(tài)區(qū)干物質(zhì)積累量呈先升高后降低的趨勢，早播7 d（E7）處理下玉米花粒期的干物質(zhì)積累量與常規(guī)播種期（OT）的差異不顯著，但顯著高于其余播種期處理（P<0.05）；熱量充沛地區(qū)粒收春玉米干物質(zhì)積累量高于熱量有限地區(qū)；不同品種間僅花粒期的干物質(zhì)積累量差異顯著（P<0.05）。

表3 不同生態(tài)區(qū)、播種期對春玉米階段干物質(zhì)積累影響的方差分析

由圖6可知，播種期變化對粒收春玉米苗期干物質(zhì)積累量影響不顯著（P＞0.05），對穗期和花粒期干物質(zhì)積累量均有顯著影響（P<0.05）。隨著播種期的推遲，不同生育階段春玉米的干物質(zhì)積累量整體呈單峰曲線變化趨勢，均以E7處理最大，穗期、花粒期2年平均干物質(zhì)積累量分別為12.8、16.0 t/hm2，之后隨播種期的推遲依次降低。相比OT處理，E7處理下穗期和花粒期2年的群體干物質(zhì)積累量分別提高了14.8%和3.9%。

圖6 播種期對粒收春玉米各生育階段干物質(zhì)積累量的影響

2.2.2 播種期對粒收春玉米階段干物質(zhì)積累速率的影響

由圖7可知，不同生態(tài)區(qū)粒收春玉米階段干物質(zhì)積累速率皆隨播種期的推遲呈單峰曲線變化趨勢。各生態(tài)區(qū)粒收春玉米階段干物質(zhì)積累速率均以E7處理最大（Ⅳ除外），苗期、穗期、花粒期干物質(zhì)積累速率分別為29.1、322.5、257.4 kg/（hm2·d），E7處理下粒收春玉米苗期、穗期、花粒期干物質(zhì)積累速率分別比OT處理提高了11.6%、8.3%、9.5%。

圖7 播種期對粒收春玉米階段干物質(zhì)積累速率的影響

2.2.3 播種期對春玉米產(chǎn)量的影響

由圖8可知，隨著播種期的推遲，不同春玉米品種產(chǎn)量均呈現(xiàn)單峰曲線變化趨勢。E7處理下產(chǎn)量雖最高，但與OT差異不顯著（P＞0.05）。播種期的變化對粒收春玉米產(chǎn)量的影響顯著，E7處理產(chǎn)量顯著高于其他處理（P<0.05），為 13.6 t/hm2，較常規(guī)播種期（OT）提高了9.9%；E14和OT處理次之，但E14與OT處理差異不顯著（P＞0.05）。相反，晚播則導(dǎo)致產(chǎn)量逐漸下降，最高產(chǎn)量（E7）與最低產(chǎn)量（D14）相差 3.3 t/hm2；最低產(chǎn)量（D14）較常規(guī)播期（OT）減產(chǎn)16.9%。

圖8 播種期對粒收春玉米不同品種產(chǎn)量的影響

2.3 播種期對粒收春玉米階段干物質(zhì)生產(chǎn)與熱量因子匹配關(guān)系的影響

2.3.1 粒收春玉米階段干物質(zhì)生產(chǎn)與各階段熱量因子匹配關(guān)系

階段干物質(zhì)積累量與各類熱量因子的相關(guān)分析（表4）表明，苗期干物質(zhì)積累量與Tmin極顯著（P<0.01）正相關(guān)；穗期干物質(zhì)積累量與Tmax、Tmin和Ta皆極顯著（P<0.01）正相關(guān)；花粒期干物質(zhì)積累量與Tmin和Tr極顯著（P<0.01）正相關(guān)。粒收春玉米全生育期干物質(zhì)積累量與Ta和Tr極顯著（P<0.01）正相關(guān)。由此可見，Tmin是影響粒收春玉米苗期干物質(zhì)生產(chǎn)的核心熱量因子，Ta是影響粒收春玉米穗期干物質(zhì)生產(chǎn)的主要熱量因子，Tmin和Tr是影響粒收春玉米花粒期干物質(zhì)生產(chǎn)的主要熱量因子，Ta和Tr是影響粒收春玉米全生育期干物質(zhì)生產(chǎn)的主要熱量因子。

表4 粒收春玉米階段干物質(zhì)積累量與各階段熱量因子相關(guān)關(guān)系

由圖9可知，總體上看，粒收春玉米花前干物質(zhì)積累量隨Ta的升高而增加，Ta每升高1℃，花前干物質(zhì)積累量增加1.5 t/hm2；花后干物質(zhì)積累量隨Tr的升高而增加，Tr每升高1℃，花后干物質(zhì)積累量增加0.4 t/hm2。從播種期變化角度分析，E7處理下粒收春玉米花前干物質(zhì)積累的擬合斜率最大，干物質(zhì)積累速率最快，Ta每升高1℃，干物質(zhì)積累量增加2.34 t/hm2；不同播種期處理下花后干物質(zhì)積累量隨Tr的增大而增加，D14處理的擬合斜率最大，其次為E7處理。適期早播處理下，Tr每升高1℃，干物質(zhì)積累量增加0.4 t/hm2，花后干物質(zhì)積累量皆高于其他處理，由此說明，適期早播能夠有效提高Tr，促進(jìn)干物質(zhì)積累速率的增加。

圖9 核心熱量因子對不同播種期下粒收春玉米階段干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

2.3.2 粒收春玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與熱量因子的匹配關(guān)系

由表 5可知，穗數(shù)與 Tmin極顯著（P<0.01）負(fù)相關(guān)，與 Tr極顯著（P<0.01）正相關(guān)；穗粒數(shù)與Tmin、Ta顯著（P<0.05）正相關(guān)；千粒重、產(chǎn)量皆與 Ta極顯著（P<0.01）正相關(guān)。由此說明，Ta是影響產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的主要熱量因子，且Ta主要通過影響千粒重提高產(chǎn)量。進(jìn)一步從播種期變化下Ta對千粒重、產(chǎn)量的影響分析可知（圖10），各處理千粒重和產(chǎn)量均隨著Ta的升高而增加，Ta每升高1℃，平均千粒重和產(chǎn)量分別增加21.4 g、1.0 t/hm2，E7處理的千粒重和產(chǎn)量最大，Ta每升高1℃，千粒重和產(chǎn)量分別增加 21.1 g、0.9 t/hm2。

圖10 核心熱量因子對不同播種期下粒收春玉米千粒重和產(chǎn)量的影響

表5 粒收春玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與各類熱量因子相關(guān)關(guān)系

3 討論

溫度因子對玉米階段生長發(fā)育至關(guān)重要，不同階段生長發(fā)育所需的最佳溫度各不相同[10]。李言照等[11]研究表明，玉米生育期間的積溫、日照時(shí)數(shù)與產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。陳靜等[12]研究也表明，有效積溫對夏玉米的直接效應(yīng)最大。余海霞[13]研究表明，溫度升高有利于加快玉米生育進(jìn)程，且總生長天數(shù)隨播種期的推遲而縮短；影響玉米生育進(jìn)程的主要因素為平均最高溫度、平均最低溫度、平均氣溫。LI等[14]研究表明，在東北地區(qū)春玉米全生育期生長天數(shù)和階段生育期持續(xù)天數(shù)皆與平均溫度呈正相關(guān)關(guān)系。LU等[15]研究認(rèn)為，播種期對玉米營養(yǎng)生長階段、營養(yǎng)生長和生殖生長并進(jìn)階段有4～19 d的影響，而生殖生長階段較為穩(wěn)定，僅變化了3～5 d。播種期提前可緩解作物因溫度升高而造成生育期天數(shù)縮短的問題，降低作物產(chǎn)量下降的負(fù)面影響[16]。豆攀[17]研究認(rèn)為，播種期推遲后，玉米出苗到拔節(jié)期的持續(xù)天數(shù)縮短幅度最大，且有效積溫與各生育階段持續(xù)時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系。本研究表明，玉米播種期提前可延長粒收春玉米的營養(yǎng)生長期，且全生育期生長天數(shù)隨著播種期的推遲逐漸縮短，播種期變化對苗期和花粒期生長天數(shù)影響顯著，這與余海霞[13]、豆攀[17]的研究結(jié)果一致。

粒收發(fā)展背景下，為玉米籽粒脫水爭取更多的脫水積溫尤為重要。有研究表明，花后有效積溫是影響玉米千粒重以及產(chǎn)量的主要因素[18-20]，吐絲后有效積溫增加有利于玉米籽粒灌漿，促進(jìn)粒重增加[21]，而玉米花后干物質(zhì)積累是籽粒產(chǎn)量的主要來源[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)播種期下有15.5～71.7℃的播前有效積溫被浪費(fèi)，適期早播可充分利用這部分播前積溫，使粒收春玉米提早出苗，將春季有效積溫利用率提高1.5%，并延長營養(yǎng)生長持續(xù)天數(shù)，為葉面積的增長奠定基礎(chǔ)。在生長發(fā)育后期，適期早播可延長花后生長天數(shù)，花后可利用的有效積溫較常規(guī)播種期高出1.5%～3.1%，花后干物質(zhì)積累量提高3.9%，干物質(zhì)積累速率提高9.5%，并且干物質(zhì)積累速率與千粒重呈極顯著（P<0.01）正相關(guān)關(guān)系。玉米花后有效積溫的增加提高了花后干物質(zhì)積累速率，促進(jìn)籽粒物質(zhì)積累，達(dá)到增產(chǎn)目的，這與前人研究結(jié)果一致?？梢?，適期早播可充分利用生長季熱量資源，為粒收春玉米花后干物質(zhì)積累和籽粒建成提供良好的熱量條件，提早3～5 d到達(dá)生理成熟，在增產(chǎn)9.9%的前提下，為后期籽粒脫水爭取43.7～130.9℃的積溫，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量籽粒直收。

相關(guān)研究表明，平均溫度是影響玉米產(chǎn)量的主導(dǎo)因子，其次為日較差[23]。王平華[24]研究認(rèn)為，日均溫對玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的響應(yīng)較為強(qiáng)烈，而XU等[25]研究指出，晝夜溫差對玉米產(chǎn)量有顯著影響。明博等[26]研究表明，玉米產(chǎn)量性狀與不同生育階段的多個(gè)氣象因子顯著相關(guān)，產(chǎn)量與苗期、營養(yǎng)生長階段日較差顯著正相關(guān)；花期（抽雄—吐絲）前后的日最高溫度影響穗粒數(shù)。葛均筑[27]研究認(rèn)為，玉米籽粒灌漿期日高溫>30℃的天數(shù)決定千粒重的高低，營養(yǎng)生長期日均溫差決定了穗數(shù)的形成。劉淑云等[28]研究表明，玉米粒重與日較差呈顯著正相關(guān)，日較差每增加1℃，千粒重提高20～25 g。本研究表明，不同播種期條件下日均溫（Ta）是影響粒收玉米千粒重、穗粒數(shù)的主導(dǎo)熱量因子，日最低溫（Tmin）與穗粒數(shù)的形成顯著（P<0.05）相關(guān)。各播種期處理的千粒重均隨著Ta的升高而增加，早播7 d處理下千粒重最高，Ta每升高1℃，千粒重平均可增加21.1 g。適期早播使千粒重處于最適的Ta條件下，促進(jìn)了產(chǎn)量的形成，Ta每升高1℃，產(chǎn)量提高0.9 t/hm2。

北方春玉米出苗期、開花期和成熟期主要受平均溫度、日最低溫度、日最高溫度等氣象因子影響[29]。周忠文等[30]研究表明，平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日較差對玉米灌漿期的影響呈正效應(yīng)，適期早播可避開多雨寡照天氣，提高玉米百粒重，達(dá)到玉米高產(chǎn)目的。李向嶺等[31]研究表明，早播條件下群體干物質(zhì)積累量高于晚播可能是由早播延長玉米灌漿期，且生育后期平均溫度較高，干物質(zhì)積累速率快導(dǎo)致的。本研究表明，Tr是影響粒收春玉米花粒期干物質(zhì)積累的主要熱量因子，適期早播可提高Tr，Tr每升高1℃，干物質(zhì)積累量增加0.4 t/hm2。適宜的Tr促進(jìn)玉米籽粒灌漿[11]，提高千粒重。因此，適期早播可使粒收春玉米花后Tr處于相對較高的熱量環(huán)境，使玉米階段生長發(fā)育與熱量資源充分匹配利用，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。

4 結(jié)論

適期早播可有效利用播前有效積溫，使粒收春玉米提早出苗，春季有效積溫利用率提高1.5個(gè)百分點(diǎn)，延長花粒期生長天數(shù)，花后積溫分配增加1.5%～3.1%，花后干物質(zhì)積累量提高3.9%，干物質(zhì)積累速率提高9.5%，促進(jìn)籽粒灌漿，提高粒收春玉米產(chǎn)量。Tr是影響粒收春玉米花粒期干物質(zhì)積累的核心熱量因子，適期早播下Tr每升高1℃，干物質(zhì)積累量增加0.4 t/hm2；Tr與花粒期干物質(zhì)積累的充分匹配利用，使粒收春玉米在增產(chǎn)9.9%的前提下，全年積溫利用率提高1.1～2.8個(gè)百分點(diǎn)，并提前3～5 d成熟，為后期籽粒脫水爭取43.7～130.9℃的積溫，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量籽粒直收。