溫度對(duì)黑龍江玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響

黑龍江省是中國(guó)重要的玉米生產(chǎn)和出口基地。水稻年產(chǎn)量約占中國(guó)玉米年產(chǎn)量的9.3%和8.6%。玉米生產(chǎn)在黑龍江省農(nóng)業(yè)中占有舉足輕重的地位,并對(duì)我國(guó)玉米市場(chǎng)有較大影響,是未來(lái)我國(guó)玉米擴(kuò)大種植面積的重點(diǎn)省份。溫度是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子,玉米產(chǎn)量的高低和各生育時(shí)期的溫度有密切關(guān)系。因此,研究溫度對(duì)黑龍江玉米生產(chǎn)的影響意義重大。但是,目前的研究主要集中于溫度對(duì)玉米種子萌發(fā)和產(chǎn)量的影響方面,如,王琪等建立了玉米低溫冷害監(jiān)測(cè)和氣象評(píng)估模式,研究溫度對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響;黃艷勝研究了溫度對(duì)黑龍江省8種類(lèi)型11個(gè)玉米品種種子萌芽的影響;陳民生等研究了溫度對(duì)我國(guó)北方地區(qū)玉米種子萌發(fā)特性的影響,分析了不同溫度下不同玉米品種萌發(fā)特性的差異。而對(duì)于溫度對(duì)玉米各生育期的影響卻鮮見(jiàn)報(bào)道。鑒于此,筆者以黑龍江玉米為研究對(duì)象,探究溫度對(duì)玉米不同生育期的影響,以期為黑龍江玉米的生產(chǎn)和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1材料表面供試材料為玉米早熟(吉單261號(hào))、中熟(龍豐2號(hào))、晚熟(吉單505號(hào))品種。1.2種子發(fā)芽勢(shì)測(cè)定試驗(yàn)分別于2009年4月10、20、30日,5月10、30日,6月20日,7月10日播種,分別記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ期。每個(gè)品種隨機(jī)挑選100粒種子,放置在培養(yǎng)皿內(nèi),擺放均勻,加水量以?xún)A斜培養(yǎng)皿有少量水滲出為宜。注意適時(shí)補(bǔ)水,記錄吸水量;計(jì)算發(fā)芽勢(shì)。分別對(duì)這3個(gè)品種進(jìn)行發(fā)芽、分期播種,分別測(cè)定其在低溫(8～10℃,2009年4月10日)和適溫(20～21℃,2009年5月30日)時(shí)的吸水速度、發(fā)芽勢(shì)和籽粒重,以及播種到出苗的日期及長(zhǎng)勢(shì)情況。適溫和低溫分別設(shè)置4個(gè)重復(fù)。2結(jié)果與分析2.1溫度對(duì)玉米育種和發(fā)芽的影響2.1.1種子吸水性能種子發(fā)芽,水分充足時(shí),溫度為主導(dǎo)因素。由表1可知,溫度為20.0～21.0℃時(shí),不同品種玉米種子的吸水量各異。2009年4月10日發(fā)芽試驗(yàn),吉單261號(hào)干種子重11.96g,吸水量為3.85g,為干種子重的32.00%;低溫下發(fā)芽,種子吸水速度明顯降低,如吉單261號(hào)干種子重為12.94g,吸水量為干種子重的22.90%,日吸水速度明顯較適溫條件下低,僅為11.50%。由此可知,不同品種分別在適溫和低溫下發(fā)芽時(shí),所需水分不同;低溫下吸水速度明顯降低,因此,可將低溫下種子吸水速度作為不同品種玉米的耐寒性指標(biāo)。2.1.2播種前苗期間的關(guān)系由表2可知,在適溫條件下,吉單261號(hào)的發(fā)芽勢(shì)為80.00%,龍豐2號(hào)為79.00%,吉單505號(hào)最弱,僅為45.00%。低溫下,吉單261號(hào)發(fā)芽勢(shì)最強(qiáng),為86.00%,龍豐2號(hào)明顯下降至62.00%,吉單505號(hào)發(fā)芽最弱,僅6.00%。這可能是由于低溫下吸水速度不同,相同時(shí)間內(nèi)吸水量差別很大,因而直接影響各品種玉米種子的發(fā)芽勢(shì)。分期播種試驗(yàn),播期不同地溫也不同,因此播種-出苗天數(shù)各期間差異懸殊。播種-出苗天數(shù)與5cm地溫之間為指數(shù)函數(shù)關(guān)系,函數(shù)式為Y=A×Bx(圖1)。從圖1可以看出,播種-出苗的天數(shù)隨地溫的升高而相應(yīng)減少。以吉單505號(hào)為例,Ⅰ期播種,5cm平均地溫9.7℃,播種-出苗天數(shù)為28d;Ⅳ期播種,5cm地溫15.9℃,播種-出苗天數(shù)縮短為11d;Ⅵ期播種,5cm地溫為20.9℃,播種-出苗天數(shù)則縮短為6d。圖1顯示,龍豐2號(hào)、吉單261號(hào)播種-出苗的天數(shù)隨地溫的變化情況與吉單505號(hào)一致。2.2溫度對(duì)玉米幼苗的形成的影響2.2.1吉單423號(hào)幼年期生長(zhǎng)情況,表現(xiàn)為第期吉單5.2.與同一播種期各品種之間幼苗長(zhǎng)勢(shì)不同。分期播種試驗(yàn)表明,吉單261號(hào)較龍豐2號(hào)和吉單505號(hào)早出苗1～2d,幼苗長(zhǎng)勢(shì)旺盛,植株高,莖粗,葉片肥大,早發(fā)性強(qiáng),光合效率高,干物質(zhì)積累多。由表3可知,2009年5月18日測(cè)定植株干重,第Ⅱ期吉單261號(hào)的平均干重為1.30g,龍豐2號(hào)為1.10g,吉單505號(hào)最低,僅為0.80g。2009年5月26日測(cè)定第Ⅱ期吉單261號(hào)的平均干重為7.20g,龍豐2號(hào)為5.30g,吉單505號(hào)為4.30g,分別較2009年5月18日第Ⅱ期增長(zhǎng)5.90、4.20、3.50g。在相同時(shí)間內(nèi),吉單261號(hào)較龍豐2號(hào)、吉單505號(hào)分別多積累干物質(zhì)40.50%、68.60%,龍豐2號(hào)較吉單505號(hào)多積累干物質(zhì)20.00%。干物質(zhì)日增長(zhǎng)量,以吉單261號(hào)最多,為0.738g/d,其次為龍豐2號(hào),為0.525g/d,吉單505號(hào)最慢,僅0.437g/d。表4可知,吉單261號(hào)的實(shí)際出苗163穴,分別較龍豐2號(hào)和吉單505號(hào)高出13、37穴;吉單261號(hào)的出苗率為90.50%,分別較龍豐2號(hào)和吉單505號(hào)高出7.2和20.5個(gè)百分點(diǎn)。通過(guò)調(diào)查可知,耐寒性較強(qiáng)的吉單261號(hào),幼苗長(zhǎng)勢(shì)茁壯,早發(fā)性強(qiáng),出苗早,出苗率高,光合勢(shì)強(qiáng),干物質(zhì)積累多;吉單505號(hào)出苗晚,長(zhǎng)勢(shì)弱,干物質(zhì)積累少;龍豐2號(hào)居中。這與3個(gè)品種的耐寒程度恰好吻合。2.2.2出苗-抽雄的生育天數(shù)分期播種各期間溫度條件差別較大,造成玉米生育有快有慢。圖2顯示,出苗-抽雄的天數(shù)隨溫度高低而變動(dòng)。出苗-抽雄的生育天數(shù)與平均氣溫之間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系,即Y=A×Bx=23.55×(0.9375)x。溫度升高玉米生育加快,出苗-抽雄的生育天數(shù)縮短;反之,出苗-抽雄的生育天數(shù)延長(zhǎng)。吉單505號(hào)Ⅶ期播種,平均氣溫22.1℃時(shí),出苗-抽雄為51d;Ⅵ期播種,平均溫度為23.8℃時(shí),出苗-抽雄的生育天數(shù)最少,為47d;Ⅳ期播種,平均溫度為21.3℃時(shí),出苗-抽雄天數(shù)為60d;Ⅱ期播種,平均溫度為20.3℃時(shí),出苗-抽雄天數(shù)最多,長(zhǎng)達(dá)72d。2.3溫度對(duì)雄性成熟的影響2.3.1第期玉米整株灌漿速度的變化溫度對(duì)玉米子實(shí)生育的影響比較明顯。正常播期,子房受精后,氣溫高,發(fā)育加快,體積迅速膨大,籽實(shí)干物質(zhì)積累多。播期偏遲(Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ期開(kāi)花受精后),因氣溫降低,子房膨大緩慢,干物質(zhì)累積速度緩慢。以吉單505號(hào)為例,由圖3和表5可知,籽粒灌漿速度與天數(shù)成正比。第Ⅱ期玉米2009年7月22日吐絲,平均氣溫25.9℃,抽絲后5d,百粒干重為0.70g,百粒干重日增率為0.14%。第Ⅴ期,7月31日吐絲,氣溫22.3℃時(shí),抽絲后11d百粒干重為0.90g;第Ⅵ期,8月15日吐絲,氣溫21.2℃,16d后百粒干重為1.05g,百粒干重日增率為0.07%?？梢?jiàn),第Ⅱ期,籽粒灌漿速度最慢,其次為第Ⅴ期,第Ⅵ期灌漿速度最低,這與溫度有一定相關(guān)性,溫度較高時(shí),灌漿速度快,反之,則慢。從圖3、表5的分析可以初步認(rèn)為:①玉米開(kāi)花受精后,子房發(fā)育受溫度的影響比較明顯,這意味著,子房發(fā)育要求較高的溫度生育才能順利進(jìn)行;②玉米籽實(shí)高速灌漿階段對(duì)溫度要求并不高,一般來(lái)說(shuō)溫度16～17℃以上籽實(shí)就能迅速灌漿;③玉米籽實(shí)高速灌漿階段過(guò)后,灌漿速度明顯降低,灌漿速度降低的快慢,隨播期后延,氣溫降低而下降。2.3.2低溫對(duì)玉米籽實(shí)含水率的影響乳熟末、蠟熟初的種子含水量較高,一般可達(dá)25.00%～35.00%。Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ期含水量更高,可達(dá)39.50%～40.00%以上。由表6可知,Ⅱ期播種,2009年8月30日至9月3日,平均氣溫17.2℃,9月4日至9月10日平均氣溫16.7℃,籽實(shí)含水率下降了8.2個(gè)百分點(diǎn),平均每天降低1.4個(gè)百分點(diǎn)。Ⅴ期播種,9月11日至9月15日,平均氣溫18.8℃,9月15至9月22日,平均氣溫13.6℃,籽實(shí)含水率下降了1.3個(gè)百分點(diǎn),平均每天僅降低0.17個(gè)百分點(diǎn)。Ⅵ期播種,9月11至9月19日平均氣溫16.8℃,9月19日至10月4日,平均氣溫15.6℃,含水率下降了1.2個(gè)百分點(diǎn),平均每天降低0.29個(gè)百分點(diǎn)。這說(shuō)明低溫對(duì)玉米籽實(shí)脫水的阻礙作用明顯,溫度越低,脫水越慢。乳熟末蠟熟初種子含水量的多少,由這段時(shí)間內(nèi)溫度高低決定。2.3.3第1日與第期溫度影響玉米后期生育,不論早、中、中晚熟品種,在適宜溫度范圍內(nèi),溫度高,吐絲加快,吐絲-成熟時(shí)間縮短;溫度降低時(shí),則延遲生育,吐絲-成熟期延長(zhǎng)。由表7可知,吉單261號(hào)第Ⅴ期2009年7月26日吐絲,溫度為20.7℃時(shí),9月15日成熟,歷時(shí)51d;第Ⅵ期8月10日抽絲,抽絲后平均溫度為17.8℃,10月4日已達(dá)生理成熟(指種子臍部黑褐色離層明顯可見(jiàn)時(shí))歷時(shí)56d。龍豐2號(hào),第Ⅳ期7月21日抽絲,抽絲后平均溫度為21.2℃,9月15日已達(dá)生理成熟,時(shí)間為56d,第Ⅴ期7月27日吐絲,吐絲后平均溫度19.8℃,9月30日就已生理成熟,歷時(shí)64d,第Ⅴ期較第Ⅳ期晚熟8d。吉單505號(hào)第Ⅳ期7月23日吐絲,平均溫度20.3℃,歷時(shí)58d,9月18日成熟;第Ⅴ期7月31日吐絲,吐絲后平均溫度17.7℃,到10月10日成熟,延遲14d。3關(guān)于溫度對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響,主要有兩種(1)試驗(yàn)結(jié)果表明,播種-出苗階段,溫度影響種子的吸水與發(fā)芽,低溫下種子的吸水量、吸水速度和發(fā)芽勢(shì)明顯降低。王洪剛等以黑龍江省北部主栽品種為研究對(duì)象,研究了溫度對(duì)玉米種子發(fā)芽力、活力及苗期生長(zhǎng)的影響,結(jié)果表明,黑龍江北部玉米品種最適發(fā)芽溫度在27.5～32.5℃時(shí),玉米種子發(fā)芽各項(xiàng)指標(biāo)較高,出苗快,苗期生長(zhǎng)強(qiáng)壯;當(dāng)溫度在20.0℃以下時(shí),玉米很難保證正常發(fā)芽率,且苗期生長(zhǎng)較弱,當(dāng)溫度降至15.0℃時(shí),玉米種子活力降至非常低的水平。這與筆者研究結(jié)果基本一致,至于對(duì)于較高溫度(>21.0℃)對(duì)玉米播種和出苗的影響有待于今后進(jìn)一步研究。播種-出苗天數(shù)與5cm地溫之間為指數(shù)函數(shù)關(guān)系,即隨地溫的升高,播種-出苗天數(shù)相應(yīng)縮短,函數(shù)式為Y=A×Bx,這與王立華等研究結(jié)果基本一致。(2)出苗-抽雄期,溫度影響幼苗生長(zhǎng),出苗-抽雄的生育天數(shù)與平均氣溫之間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系,即氣溫升高,出苗-抽雄的生育天數(shù)縮短,函數(shù)式為Y=A×Bx=23.55×(0.9375)x。相關(guān)研究表明,分期播種處理產(chǎn)生的溫度差異使玉米生長(zhǎng)發(fā)育速率發(fā)生改變。正常(早)播種期的玉米出苗早,成熟期也偏早。抽雄-成熟期,溫度影響玉米籽粒灌漿速度,溫度較高時(shí),灌漿速度快,反之,則慢;溫度還影響乳熟末蠟熟初的種子含水量,溫度越低,玉米籽實(shí)脫水越慢;低溫延遲玉米后期生育,該不良作用因品