向午燕，白 偉，馮良山，蔡 倩，張 哲，孫占祥，馮 晨

播期與開溝深度對春玉米產(chǎn)量和資源利用效率的影響*

向午燕，白 偉，馮良山，蔡 倩，張 哲，孫占祥**，馮 晨**

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所，沈陽 110161/國家農(nóng)業(yè)環(huán)境阜新觀測實驗站，阜新 123100）

2020-2021年在國家農(nóng)業(yè)環(huán)境阜新觀測實驗站開展田間定位試驗，試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置5個不同播期和3個不同開溝深度處理。2020年分別于4月11日（T1）、4月18日（T2）、4月25日（T3）、5月2日（T4）和5月9日（T5）播種，2021年分別于4月18日（T2）、4月25日（T3）、5月2日（T4）、5月9日（T5）和5月16日（T6）播種；開溝深度分別為5cm（D0，平作對照）、10cm（D1）和20cm（D2）。玉米收獲后測定地上部干重、籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素，并于播種日和收獲日分別測定土壤含水量，計算土壤蓄水量和玉米水分利用效率，探尋播期和開溝深度共同影響下春玉米地上部干物質(zhì)積累和分配的規(guī)律，以及資源利用效率的變化，以期篩選區(qū)域適宜播期和開溝深度，優(yōu)化半干旱區(qū)春玉米耕作栽培技術(shù)。結(jié)果表明，4月18日?5月2日播期處理有利于地上部干物質(zhì)積累，與其他播期平均值相比，成熟期地上部干物質(zhì)含量提高8.0%，同時促進干物質(zhì)向穗重分配，平均產(chǎn)量高于其他播期9.9%，水分利用效率有效提升，光能生產(chǎn)效率、溫度生產(chǎn)效率和降水生產(chǎn)效率隨著播期推遲均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；不同溝深處理成熟期地上部干物質(zhì)、穗重表現(xiàn)為D2＞D1＞D0，D2、D1處理籽粒產(chǎn)量顯著高于D0處理（平均11.1%），且2020年水分利用效率差異顯著。綜合產(chǎn)量、資源利用效率以及產(chǎn)量變異系數(shù)認為，適期播種（4月25日?5月2日）和深溝20cm最利于遼西半干旱地區(qū)玉米高產(chǎn)高效。

播期；開溝深度；水分利用效率；資源利用效率；產(chǎn)量

遼西半干旱區(qū)是遼寧省春玉米主產(chǎn)區(qū)之一，對保障遼寧省糧食安全起到重要作用。2021年遼寧省玉米種植面積272.42×104hm2，年產(chǎn)量2.0×107t[1]，近60a隨著遼西地區(qū)氣溫升高、降水減少、日照時數(shù)降低[2?4]，氣候逐漸呈現(xiàn)暖干化趨勢，制約著該區(qū)玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[5]。優(yōu)化農(nóng)藝措施可以提高資源利用效率，促進玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量提高，如調(diào)整播期可顯著影響凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率及胞間CO2濃度等光合特性[6?7]，適宜播期有利于提高玉米出苗率，加快苗期出葉速度，增大葉面積與葉綠素含量；同時，還可增加可利用的光熱資源，延長玉米生長期[8?9]，以保證灌漿期光合條件，穩(wěn)定穗粒數(shù)，提高玉米產(chǎn)量[10?11]。播種到出苗玉米對水分虧缺較敏感，播種期土壤水分狀況顯著影響玉米出苗率、營養(yǎng)生長和生殖生長階段的干物質(zhì)積累[12?14]；適宜播期可充分利用降水資源，提高水分利用效率[15]。遼西地區(qū)常有春季“十年九旱”的情況發(fā)生[16]，溝播是該地區(qū)主要的播種方式之一，適宜的溝播深度可降低日均蒸發(fā)量，提高苗期土壤含水量，利于玉米出苗，延長生育期，為后期籽粒形成提供物質(zhì)保障[17?19]。

氣候變化下，雖然農(nóng)藝措施包括品種、播期及種植密度等對不同地區(qū)作物生長發(fā)育與產(chǎn)量的影響研究已有諸多報道[20?24]，但針對半干旱區(qū)農(nóng)藝交互措施影響的研究鮮見報道。播期與播種開溝深度在作物生長前期水分利用方面均起到重要作用，但缺乏雙因素共同影響對玉米生長發(fā)育的系統(tǒng)研究，遼西地區(qū)能否通過調(diào)整播期與開溝深度提升玉米產(chǎn)量尚未明確。因此，本研究在國家農(nóng)業(yè)環(huán)境阜新觀測實驗站開展定位試驗，設(shè)置不同播期和開溝深度，探討氣候變化背景下播期與開溝深度對玉米地上部干物質(zhì)積累和分配規(guī)律、產(chǎn)量構(gòu)成因素及最終產(chǎn)量的影響，明確不同模式下光、溫、水資源利用效率，確定區(qū)域適宜播期與開溝深度，以期為遼西半干旱區(qū)域春播生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2020?2021年在國家農(nóng)業(yè)環(huán)境阜新觀測實驗站（42°06′N、121°43′E）開展定位試驗，試驗區(qū)地勢平坦，土壤類型為褐土，土壤耕層基本理化性質(zhì)見表1。該實驗站位于典型半干旱區(qū)，年平均溫度8.3℃，≥10℃活動積溫為3351℃·d，年均降水量為480.5mm，降雨季節(jié)分配不均，70%以上降雨集中在6?9月，3?5月春旱較為嚴重。

1.2 氣象數(shù)據(jù)

玉米試驗期內(nèi)，溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)來自阜新國家基本氣象站，選取每日2：00、8：00、14：00、20：00溫度數(shù)據(jù)平均值作為逐日平均溫度（℃），降水?dāng)?shù)據(jù)為前1日20：00?當(dāng)日20：00累計降水量（mm）。逐小時太陽輻射量數(shù)據(jù)來自東方智感天圻智能氣象站，其中2021年因儀器故障，太陽輻射數(shù)據(jù)缺測。

表1 試驗點土壤基本理化性質(zhì)

1.3 試驗設(shè)計

玉米分期播種試驗于2020年4月?2021年9月在國家農(nóng)業(yè)環(huán)境阜新觀測實驗站開展，玉米生長季按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期、前后分別加2個播期，共設(shè)置5個播期，2020年分別于4月11日（T1）、4月18日（T2）、4月25日（T3）、5月2日（T4）和5月9日（T5）播種，2020年9月26日收獲；2021年分別于4月18日（T2）、4月25日（T3）、5月2日（T4）、5月9日（T5）和5月16日（T6）播種，2021年9月27日收獲。其中，2021年4月11?17日試驗地因低溫影響，玉米試驗推遲一周至4月18日開始分期播種。

定位試驗采用人工開溝、人工穴播的方式，設(shè)置3個開溝深度，分別為5cm（D0，平作對照）、10cm（D1）和20cm（D2），所有溝播播種后均覆土5cm，不同溝深處理如圖1所示。

本試驗共15個處理，采用隨機小區(qū)分組，每個處理3次重復(fù)，共45個小區(qū)，小區(qū)長10m，寬2m。所有試驗玉米供試品種均為“京科968”，種植密度為60000株·hm?2；田間管理方式與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶一致，播前一次性深施復(fù)合肥750kg·hm?2。2020年玉米生育期無灌溉；2021年因春旱嚴重，苗期噴灌10mm，保證玉米正常播種。

1.4 測定項目與指標(biāo)

1.4.1 地上部干物質(zhì)積累和分配

在玉米生長發(fā)育的拔節(jié)期、開花期、灌漿期和成熟期4個關(guān)鍵期，每個小區(qū)選取生長發(fā)育較一致的代表性植株3株，測定地上部干物質(zhì)重。采集樣品放置烘箱內(nèi)，在105℃溫度下殺青30min，65℃恒溫下烘48h后，用天平稱重玉米穗重和地上部總重，取3次測定平均值。

1.4.2 籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素

至玉米成熟后，每個小區(qū)隨機取10m2樣區(qū)測定小區(qū)產(chǎn)量。利用谷物水分儀（浙江托普PM?8188?A）測定玉米籽粒含水率，按14%含水率折算公頃產(chǎn)量[16]。從收獲樣品中選取代表性果穗5個，測定玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)和百粒重，取平均值。

1.4.3 土壤含水量與水分利用效率

玉米播種和收獲日，以傳統(tǒng)土鉆法在小區(qū)對角線上選取3個采樣點，采集0?100cm土層土樣，每10cm一層[16]。各土壤樣品分別裝入直徑55mm、高度35mm鋁盒中，帶回實驗室稱濕重（包含鋁盒重）后放置烘箱內(nèi)，以105℃溫度烘24h后，測定干重（包含鋁盒重），計算土壤含水量（b），取平均值作為小區(qū)土壤含水量。計算式為

b=（m1?m2）/（m1?m0）×100% （1）

式中，m0為烘干空鋁盒質(zhì)量（g），m1為烘干前鋁盒及土樣質(zhì)量（g），m2為烘干后鋁盒及土樣質(zhì)量（g）。

土壤蓄水量（W）指單位面積和土層內(nèi)儲存水分的數(shù)量（mm），即

W=h·a·b·10/100 （2）

式中，h為土層深度（cm），a為土壤容重（g·cm?3），b為土壤含水量（%）。

玉米水分利用效率（Water use efficiency）是消耗單位水量所獲得的玉米產(chǎn)量[25]，即

WUE=GY/ET （3）

式中，WUE是水分利用效率（kg·mm?1·hm?2），GY為玉米籽粒產(chǎn)量（kg·hm?2），ET為蒸散量（mm），采用土壤水分平衡法計算蒸散量[26]，即

圖1 玉米不同溝深處理示意圖

ET=P+I?D+Wg?R+SWD （4）

式中，P表示玉米生育期降水量（mm），I表示灌溉量（mm），D表示水分滲漏量（mm），Wg表示地下水補給量（mm），R表示地表徑流量（mm），SWD表示作物生育期土壤根層蓄水量的變化（mm）。試驗為雨養(yǎng)條件，試驗小區(qū)平坦，水分滲漏量和地表徑流量忽略不計，試驗地地下水位低于4m，故地下水補給量忽略不計[27]。

1.4.4 有效積溫

玉米生育期≥10℃有效積溫（GDD，growing degree day）[28]計算式為

GDD=∑(Tiavg?Tbase) （5）

式中，GDD為生育期積累的≥10℃有效積溫（℃·d），Tiavg為日平均溫度（℃），Tbase為玉米生育學(xué)下限溫度10℃。

1.4.5 光能、溫度、降水生產(chǎn)效率

光能、溫度、降水生產(chǎn)效率[29]計算式分別為

PESR=GY/SR （6）

PEGDD=GY/GDD （7）

PERf=GY/Rf （8）

式中，PESR為光能生產(chǎn)效率（g·MJ?1），PEGDD為溫度生產(chǎn)效率（kg·hm?2·℃?1），PERf為降水生產(chǎn)效率（kg·hm?2·mm?1），GY為玉米籽粒產(chǎn)量（kg·hm?2），SR為太陽輻射量（MJ·m?2），GDD為玉米生育期間≥10℃有效積溫（℃·d），Rf為玉米生育期降水量（mm）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel2016進行數(shù)據(jù)整理，SPSS25.0進行方差分析，Excel2016和Origin2022b作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米干物質(zhì)積累與分配變化

不同播期玉米4個關(guān)鍵期地上部干物質(zhì)重、穗重變化如圖2所示。由圖2a1和2b1可知，2020年T1、T2播期、2021年T2、T3播期下玉米拔節(jié)期、開花期、灌漿期地上干物質(zhì)重平均為169.3g，高于其他處理28%。灌漿?成熟期，T1播期玉米地上干物質(zhì)重下降，T2、T3、T4播期地上干物質(zhì)重增加，2020年T2、T3、T4播期處理平均值高出T1、T5處理平均值10.1%；2021年T2、T3、T4播期處理平均值高出T5、T6處理平均值6.0%，但差異均不顯著。

圖2 2020年(a)和2021年(b)不同播期玉米地上部干物質(zhì)重(1)、穗重(2)的變化

注：不同小寫字母代表處理間差異達到95%顯著水平。下同。

Note：Different lower case indicates the different significance among different treatments. The same as below.

2020年灌漿期玉米平均穗重為25.7g，各播期處理差異不顯著；成熟期玉米平均穗重為204.5g，各處理間差異不顯著，T2、T3、T4播期下玉米成熟期平均穗重212.8g，高于T1、T5平均值10.8%，差異不顯著（圖2a2）。2021年不同播期下灌漿期玉米穗重差異顯著（P<0.05），T2、T3、T4播期平均值較T5、T6播期平均值高74.4%，差異不顯著（圖2b2）。由此可見，T2、T3、T4播期下地上部干物質(zhì)積累較高，成熟期地上部干物質(zhì)較其他處理平均提高8.0%，利于向穗重分配。

兩年玉米播期試驗，玉米4個關(guān)鍵生育期地上部干物質(zhì)重、穗重受到不同溝播深度影響如圖3所示。由圖可知，玉米成熟期地上部干物質(zhì)重、穗重均表現(xiàn)為D2＞D1＞D0，D2、D1處理下，地上部干物質(zhì)重平均比D0處理高3.1%和12.7%，D2、D1處理下穗重平均比D0處理高3.4%和10.8%，深溝條件在生物量形成方面具有一定優(yōu)勢，但未達到顯著。

2.2 玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的變化

不同處理下玉米籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響如表2所示。由表可知，2020年不同播期間籽粒產(chǎn)量差異顯著（P＜0.05），T3播期處理產(chǎn)量最高，為10512.4kg·hm?2，顯著高于T1產(chǎn)量22.3%（P＜0.05）。各播期處理間穗長、穗粗、穗粒數(shù)和百粒重差異均不顯著。2021年不同播期處理穗長、穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量差異均顯著（P＜0.05），T3播期穗長比T6處理高12.4%（P＜0.05），穗粒數(shù)比T6處理高10.1%（P＜0.05），籽粒產(chǎn)量比T5處理高12.6%（P＜0.05），而各播期處理間穗粗、百粒重差異均不顯著。

2020年各溝深處理間穗長、穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量差異均顯著（P＜0.05），而穗粗和百粒重差異不顯著，D1、D2處理下產(chǎn)量分別為10294.6kg·hm?2、9996.0kg·hm?2，分別比D0處理高20.6%、17.1%；2021年各溝深處理間穗粗和籽粒產(chǎn)量差異均顯著（P＜0.05），而穗長、穗粒數(shù)、百粒重差異均不顯著，D1、D2處理下產(chǎn)量分別為14089.1kg·hm?2、14505.7kg·hm?2，比D0處理高4.6%和7.7%。

由圖4可知，播期與溝深處理存在顯著交互作用（P＜0.05）。2020年產(chǎn)量最高的3組處理為T2D1、T3D0和T5D1，2021年產(chǎn)量最高的3組處理為T2D1、T3D2 和 T4D2，兩年試驗結(jié)果均顯著高于T2D0、T5D0處理（P＜0.05），可見適宜播期與溝深配置有利于玉米產(chǎn)量提高。

圖3 2020年(a)和2021年(b)不同溝播深度玉米地上部干物質(zhì)重(1)、穗重(2)變化

表2 2020年和2021年不同處理對玉米籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

注：T表示播期，D表示溝深，T×D表示播期和溝深交互作用，方差分析（ANOVA）為F值。Me表示各播種期不同溝深處理的平均值。EL表示穗長(cm)，ED表示穗粗(mm)，GE表示穗粒數(shù)，100W表示百粒重（g），Yield表示產(chǎn)量（kg·hm?2）。*表示通過0.05水平顯著性檢驗，**表示通過0.01水平顯著性檢驗。下同。

Note: T represents sowing date, D represents furrow depth, T×D represents the interaction between sowing date and furrow depth. ANOVA is F-value. Me is average value of different furrow depth in each sowing treatment. EL is ear diameter (mm), ED is ear diameter(mm), GE is grains per ear, 100W is 100-grain weight(g), yield’s unit is kg·ha?1.*is P<0.05,**is P<0.01. The same as below.

圖4 2020年(a)和2021年(b)不同因素交互作用的玉米產(chǎn)量的估算邊際平均值

2020年不同播期下玉米產(chǎn)量變異系數(shù)分別為20.3%、17.9%、9.2%、9.4%和16.0%，平均值為14.6%；2021年不同播期下玉米產(chǎn)量變異系數(shù)分別為10.5%、8.2%、7.1%、3.5%和3.7%，平均值為6.6%。不同播期玉米產(chǎn)量變異系數(shù)如圖5所示，年際間T2、T3、T4和T5處理產(chǎn)量變異系數(shù)分別為26.3%、21.1%、21.3%和18.8%，產(chǎn)量平均值最高為T2處理，產(chǎn)量較高但變異系數(shù)較大，穩(wěn)定性低于T3、T4播期處理。

圖5 不同播期年際間玉米產(chǎn)量變異系數(shù)

2.3 土壤水分與玉米水分利用效率變化

不同播期處理下播種當(dāng)日0?100cm分層土壤含水量的動態(tài)變化如圖6所示。由圖可知，2020年T5播期處理下播種當(dāng)日處理耕層土壤含水量最低（9.3%），T1、T2、T3和T4播期處理耕層土壤含水量分別比T5處理高36.3%、21.6%、36.3%和23.6%（圖6a）。2021年播種當(dāng)天耕層土壤含水量以T2處理最低（12.4%），T3、T4、T5和T6播期處理耕層土壤含水量比T2分別高13.4%、17.2%、11.9%和10.8%（圖6b）。

不同播期處理下，2020年玉米播種前土壤蓄水量、作物耗水量、水分利用效率如表3所示，由表可知，玉米播種前土壤蓄水量、作物耗水量、水分利用效率差異顯著（P＜0.05），收獲后土壤蓄水量差異不顯著。T1、T2、T3、T4播期處理下，玉米播前土壤蓄水量平均值為197.4mm，比T5播期處理顯著高48.7%（P＜0.05）；T1、T2、T3、T4播期處理作物耗水量平均值為480.1mm，比T5播期處理顯著高19.8%（P＜0.05）；T3、T4、T5播期處理水分利用效率平均值為2.2kg·hm?2·mm?1，比T1播期處理顯著高24.5%（P＜0.05）。2021年，不同播期處理間水分利用效率差異顯著（P＜0.05），玉米播種前土壤蓄水量、收獲后土壤蓄水量與作物耗水量差異均不顯著，T2、T3播期處理下玉米水分利用效率為2.6kg·hm?2·mm?1，比T5播期處理高11.7%，差異達顯著水平（P＜0.05）。2020年不同溝深處理間水分利用效率差異顯著（P＜0.05），D1、D2播期處理平均為2.2kg·hm?2·mm?1和2.1kg·hm?2·mm?1，比D0播期處理下玉米水分利用效率分別高20.5%和14.7%；2021年各處理間差異均不顯著。

2.4 水熱資源及利用效率的變化

2020?2021年玉米生育期內(nèi)太陽輻射量、≥10℃有效積溫、降水量變化如表4所示，由表可知，隨玉米播期推遲生育期內(nèi)太陽輻射量、≥10℃有效積溫、降水量呈下降趨勢，2020年T1播期處理下玉米生長季內(nèi)太陽輻射量、≥10℃有效積溫和降水量分別為2603.9MJ·m?2、1827.5℃·d和503.7mm，T5播期處理下3個要素分別比T1處理下降低了15.6%、5.1%和3.4%。2021年，T2播期下≥10℃有效積溫和降水量分別為1721.3MJ·m?2和589.6mm，T6播期處理下玉米生育期內(nèi)2個要素分別比T2播期處理下降低7.2%和4.0%。相同播期下，2020年≥10℃有效積溫比2021年平均高5.8%，但降水量減少15.0%。各播期對玉米生長期內(nèi)的光能、溫度和降水生產(chǎn)效率的影響如表5所示，由表可知，2020年光能、溫度和降水生產(chǎn)效率的差異隨著播期推遲均呈先增加后降低的趨勢，各資源利用效率均表現(xiàn)為T3播期處理下最高，分別為0.44g·MJ?1、5.8kg·hm?2·℃?1和21.5kg·hm?2·mm?1，各處理間資源利用效率差異顯著（P＜0.05）；T1播期下，光能、溫度和降水生產(chǎn)效率最低，分別為0.33g·MJ?1、4.7kg·hm?2·℃?1和17.1kg·hm?2·mm?1，T3播期比T1播期的資源利用效率顯著提高33.3%、23.4%和25.7%（P＜0.05）。2021年各處理溫度生產(chǎn)效率和降水生產(chǎn)效率與2020年趨勢相似，T3播期處理下溫度生產(chǎn)效率和降水生產(chǎn)效率最高，分別為8.7kg·hm?2·℃?1和25.6g·hm?2·mm?1，T5播期處理下各資源利用效率最低，分別為7.9kg·hm?2·℃?1和23.1kg·hm?2·mm?1，T3播期比T5播期溫度生產(chǎn)效率、降水生產(chǎn)效率分別顯著提高10.1%和10.8%（P＜0.05）。溝深對溫度生產(chǎn)效率和降水生產(chǎn)效率的影響也達到顯著水平（P＜0.05），且影響程度大于播期，其中，2020年D1溝深處理下溫度和降水生產(chǎn)效率最高，分別為5.8kg·hm?2·℃?1和20.9kg·hm?2·mm?1，比最低的D0溝深處理下顯著高20.9%和20.5%（P＜0.05）。2021年則為D2溝深處理下溫度生產(chǎn)效率和降水生產(chǎn)效率最高，分別為8.7kg·hm?2·℃?1和25.4kg·hm?2·mm?1，比最低的D0溝深處理下顯著高7.8%和8.7%（P＜0.05）。2020年播期與溝深間對資源效率的影響還存在著顯著的交互作用（P＜0.05），光能、溫度和降水生產(chǎn)效率最高的3組處理為T3D0、T2D1、T5D1，2021年播期與溝深間對溫度和降水生產(chǎn)效率的交互作用不顯著，最高的3組處理為T2D2、T1D1、T3D2，由此可見，適宜播期與溝深合理配置有利于提高資源利用效率。

圖6 2020年(a)和2021年(b)不同播期播種時0?100cm分層土壤含水量的動態(tài)變化

表3 2020年和2021年不同處理下土壤水分及水分利用效率的變化

注：BWS為播前土壤蓄水量，AWS為收獲后土壤蓄水量，CWC為作物耗水量，WUE為水分利用效率。

Note: BWS is water storage capacity before sowing, AWS is water storage capacity after harvest, CWC is crop water consumption, WUE is water use efficiency.

表4 2020年和2021年不同播期氣候要素變化

表5 2020年和2021年不同處理對資源利用效率的影響

注：PSR為光能生產(chǎn)效率，PGDD為溫度生產(chǎn)效率，PRf為降水生產(chǎn)效率。

Note: PSR is production efficiency of solar radiation, PGDD is production efficiency of GDD, PRf is production efficiency of rainfall.

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

作物生物產(chǎn)量，即群體干物質(zhì)積累是獲得作物高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)[30]。調(diào)整播期改變了玉米生育期內(nèi)光溫水環(huán)境配置，影響玉米不同階段的光合性能和干物質(zhì)積累[31?32]。曹慶軍等[33]研究表明適期播種能充分協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長和生殖生長的關(guān)系，利于較高物質(zhì)積累速率保持。本研究發(fā)現(xiàn)，過早播種（T1播期）營養(yǎng)生長期干物質(zhì)積累占優(yōu)勢，營養(yǎng)生長過旺，成熟期不利于開花后期干物質(zhì)的積累和營養(yǎng)物質(zhì)向穗的分配，生殖生長受到影響；晚播處理下（2020年T5和2021年T5、T6播期）玉米營養(yǎng)生長受積溫、光照等條件的影響，影響開花后生殖生長階段干物質(zhì)積累和營養(yǎng)物質(zhì)向穗的分配；T2?T4播期處理2a籽粒產(chǎn)量平均值高于其他處理9.9%，其中T2播期玉米產(chǎn)量較高但變異系數(shù)較大，T3、T4播期下（2020年、2021年），光熱資源適度，利于玉米生殖生長的干物質(zhì)積累，促進物質(zhì)合成并向穗部轉(zhuǎn)移，產(chǎn)量高于T1、T5、T6播期處理，該研究結(jié)果與曹慶軍等[33]一致。從產(chǎn)量構(gòu)成來看，2021年玉米穗長和穗粒數(shù)變化顯著，2020年不同處理下玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素未達到顯著差異，但產(chǎn)量卻達到顯著水平，從產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)系來看，這可能是穗粒重的顯著差異造成的。目前，關(guān)于播期穩(wěn)定性的研究并不多，Li等[34]對華北平原開展了相關(guān)研究，東北地區(qū)還未見相關(guān)報道，本研究發(fā)現(xiàn)適宜播期（T3、T4）產(chǎn)量較高，變異系數(shù)相對較小，產(chǎn)量穩(wěn)定性較好，但試驗周期相對較短，今后將通過多年的玉米播期試驗對產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行深入分析。

隨著播期推遲，2020年晚播玉米的耗水量明顯下降，與路海東等[35]研究結(jié)果一致，這是由于玉米耗水量由降水量和生育期土壤根層蓄水量組成，遼西地區(qū)玉米為雨養(yǎng)條件，降水量多寡占主導(dǎo)因素；2021年玉米耗水量則是先降低再增加，與裴世娟等[36]研究結(jié)果相似，兩年耗水量趨勢不一致，主要受年際間降水波動影響。此外，氣候條件（包括太陽輻射量、降水量和溫度等）不同，會直接引起葉片蒸騰和生理代謝存在差異，從而導(dǎo)致耗水規(guī)律迥異。

2020年各播期處理玉米播種前土壤蓄水量、作物耗水量和水分利用率均達到了顯著性差異，2021年僅玉米水分利用率達到了顯著性差異，這可能是由于2021年玉米生育期內(nèi)降水充足，雨養(yǎng)條件下水分供給充足，水分不是籽粒產(chǎn)量形成的限制因子。2021年T6播期下玉米的耗水量明顯降低，導(dǎo)致水分利用效率提高。梁茜等[29]研究表明，光、溫、降水生產(chǎn)效率隨播期推遲均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，該結(jié)果與本研究2020年、2021年T2?T5播期處理結(jié)果一致，這是由于播期提前或延遲導(dǎo)致凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率下降，影響作物光合特性[5]。

溝播是在整好的待耕田內(nèi)，沿水平方向一次完成開溝、施肥、播種的種植方式，溝內(nèi)人工播種玉米，降水至溝底處集中、下滲。李俊紅等[37]研究表明，冬小麥溝播種植，返青拔節(jié)后干物質(zhì)積累量迅速上升，且較平播高。開溝播種將表層的干松土壤移開，形成濕潤的溝槽，溝深越大，溝底部的土壤含水量越高[38]，播種后降水沿溝集中下滲而被土壤吸收，有效地提高了降水利用率，減少地表徑流，為作物提供了較為充足的養(yǎng)分和水分供給，增強了土壤的后續(xù)供水性能。本研究玉米灌漿期后，溝播處理下玉米干物質(zhì)積累上升，且利于向穗部轉(zhuǎn)移，成熟期地上部干物質(zhì)及穗重均表現(xiàn)為D2>D1>D0，為高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。李俊紅等研究表明，溝播耗水量較平播高10.6mm，水分利用效率高2.87%[37]。本試驗中D1溝深處理下的玉米耗水量比D0溝深處理平均高0.9mm，水分利用效率比D0溝深處理平均高11.1%；D2溝深處理下的玉米耗水量比D0溝深處理平均高8.7mm，水分利用效率比D0溝深處理平均高9.9%，溝播水分利用效率有一定提高，該研究結(jié)果與李俊紅等[37]的研究一致。此外，深溝處理下春玉米可能根系生長具有優(yōu)勢，地上部生長良好，利于氣孔開放、葉片蒸騰，形成光合物質(zhì)，對氣候資源利用率影響顯著。

目前，關(guān)于播期與溝深的共同作用對作物產(chǎn)量及穩(wěn)產(chǎn)性方面尚未見報道，本研究兩年結(jié)果顯示，T2D1、T3D2、T4D2處理下明顯提高了玉米產(chǎn)量且穩(wěn)定性較好，通過本研究，證實了遼西地區(qū)通過播期和溝深的合理配置能夠提高玉米產(chǎn)量。

3.2 結(jié)論

春玉米播期過早或過晚影響干物質(zhì)積累向穗部分配，不利于水分利用效率、氣候資源利用效率的提升；淺溝種植不利于溫度生產(chǎn)效率與降水利用效率的提高；適宜播期（4月25日?5月2日）和深溝20cm有利于提高春玉米干物質(zhì)積累并向穗部轉(zhuǎn)移，有助于產(chǎn)量形成和資源效率提高，增加產(chǎn)量及其穩(wěn)定性。

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Effects of Sowing Dates and Furrow Depths on Resource Utilization Efficiency and Yield of Spring Maize

XIANG Wu-yan, BAI Wei, FENG Liang-shan, CAI Qian, ZHANG Zhe, SUN Zhan-xiang, FENG Chen

（Tillage and Cultivation Research Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161/National Agricultural Experimental Station for Agricultural Environment, Fuxin 123100, China）

A two-year (2020-2021) field experiment was conducted at the National Agricultural Environmental Station for Agricultural Environment in Fuxin. The experiment was conducted in a completely randomized block design, consisting of five sowing dates with three furrow depths each year. Seeds were sown on April 11 (T1), April 18 (T2), April 25 (T3), May 2 (T4) and May 9 (T5), respectively, in 2020, and were sown on April 18 (T2), April 25 (T3), May 2 (T4), May 9 (T5) and May 16 (T6), respectively, in 2021. The furrow depths including 5cm (D0, convention planting as the control), 10cm (D1) and 20cm (D2), respectively. By measuring above-ground dry matter, grain yield and yield components, soil water content on the sowing and harvesting day, and soil water storage and maize water use efficiency were calculated, so as to explore the rule of dry matter accumulation and allocation of spring maize, and the changes in resource utilization efficiency under the influence of sowing dates and furrow depths. Both contribute to optimize the cultivation technology of spring maize by selecting suitable sowing date and furrow depth in semi-arid region. The results showed that the sowing dates from April 18 to May 2 were beneficial to the accumulation of above-ground dry matter. Compared with the average of other sowing dates, the maturity period was increased by 8.0%, and promoted the allocation of dry matter to ear weight, with an average yield 9.9% higher than other sowing dates. The water use efficiency was significantly improved. The production efficiency of solar radiation, growing degree days, and rainfall increased first and then decreased with the delay of sowing date. The above-ground dry matter and panicle ear weight were D2>D1>D0 in different furrow depth treatments at the maturity stage. The grain yield of D2 and D1 treatments was significantly higher than that of D0 (11.1% on average), and there was a significant difference in water use efficiency in 2020. Considering yield, resource utilization efficiency and variation coefficient of yield, authors concluded that suitable sowing dates(April 25-May 2) and 20cm furrow depth were the most beneficial to high yield and resource utilization efficiency of maize in semi-arid area of western Liaoning.

Sowing dates; Furrow depths; Water use efficiency; Resource utilization efficiency; Yield

10.3969/j.issn.1000-6362.2023.10.005

收稿日期：2022-11-28

遼寧省“興遼英才計劃”（XLYC2007041）；遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長基金項目（2022QN2320；2021QN2007）；遼寧“百千萬人才工程”資助項目（2021921035）；中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA28090202）；遼寧省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃（2023JH2/101600048）

通訊作者：孫占祥，博士，研究員，主要從事旱地耕作制度研究，E-mail：sunzx67@163.com；馮晨，博士，研究員，主要從事旱地耕作制度研究，E-mail：Sandyla570521@126.com

向午燕，E-mail：xiangwy89@163.com

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