温度对黑龙江玉米生长发育的影响

温度对黑龙江玉米生长发育的影响

黑龙江省是中国重要的玉米生产和出口基地。水稻年产量约占中国玉米年产量的9.3%和8.6%。玉米生产在黑龙江省农业中占有举足轻重的地位,并对我国玉米市场有较大影响,是未来我国玉米扩大种植面积的重点省份。温度是农作物生长发育的重要因子,玉米产量的高低和各生育时期的温度有密切关系。因此,研究温度对黑龙江玉米生产的影响意义重大。但是,目前的研究主要集中于温度对玉米种子萌发和产量的影响方面,如,王琪等建立了玉米低温冷害监测和气象评估模式,研究温度对玉米生长和产量的影响;黄艳胜研究了温度对黑龙江省8种类型11个玉米品种种子萌芽的影响;陈民生等研究了温度对我国北方地区玉米种子萌发特性的影响,分析了不同温度下不同玉米品种萌发特性的差异。而对于温度对玉米各生育期的影响却鲜见报道。鉴于此,笔者以黑龙江玉米为研究对象,探究温度对玉米不同生育期的影响,以期为黑龙江玉米的生产和发展提供科学依据。1材料和方法1.1材料表面供试材料为玉米早熟(吉单261号)、中熟(龙丰2号)、晚熟(吉单505号)品种。1.2种子发芽势测定试验分别于2009年4月10、20、30日,5月10、30日,6月20日,7月10日播种,分别记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ期。每个品种随机挑选100粒种子,放置在培养皿内,摆放均匀,加水量以倾斜培养皿有少量水渗出为宜。注意适时补水,记录吸水量;计算发芽势。分别对这3个品种进行发芽、分期播种,分别测定其在低温(8～10℃,2009年4月10日)和适温(20～21℃,2009年5月30日)时的吸水速度、发芽势和籽粒重,以及播种到出苗的日期及长势情况。适温和低温分别设置4个重复。2结果与分析2.1温度对玉米育种和发芽的影响2.1.1种子吸水性能种子发芽,水分充足时,温度为主导因素。由表1可知,温度为20.0～21.0℃时,不同品种玉米种子的吸水量各异。2009年4月10日发芽试验,吉单261号干种子重11.96g,吸水量为3.85g,为干种子重的32.00%;低温下发芽,种子吸水速度明显降低,如吉单261号干种子重为12.94g,吸水量为干种子重的22.90%,日吸水速度明显较适温条件下低,仅为11.50%。由此可知,不同品种分别在适温和低温下发芽时,所需水分不同;低温下吸水速度明显降低,因此,可将低温下种子吸水速度作为不同品种玉米的耐寒性指标。2.1.2播种前苗期间的关系由表2可知,在适温条件下,吉单261号的发芽势为80.00%,龙丰2号为79.00%,吉单505号最弱,仅为45.00%。低温下,吉单261号发芽势最强,为86.00%,龙丰2号明显下降至62.00%,吉单505号发芽最弱,仅6.00%。这可能是由于低温下吸水速度不同,相同时间内吸水量差别很大,因而直接影响各品种玉米种子的发芽势。分期播种试验,播期不同地温也不同,因此播种-出苗天数各期间差异悬殊。播种-出苗天数与5cm地温之间为指数函数关系,函数式为Y=A×Bx(图1)。从图1可以看出,播种-出苗的天数随地温的升高而相应减少。以吉单505号为例,Ⅰ期播种,5cm平均地温9.7℃,播种-出苗天数为28d;Ⅳ期播种,5cm地温15.9℃,播种-出苗天数缩短为11d;Ⅵ期播种,5cm地温为20.9℃,播种-出苗天数则缩短为6d。图1显示,龙丰2号、吉单261号播种-出苗的天数随地温的变化情况与吉单505号一致。2.2温度对玉米幼苗的形成的影响2.2.1吉单423号幼年期生长情况,表现为第期吉单5.2.与同一播种期各品种之间幼苗长势不同。分期播种试验表明,吉单261号较龙丰2号和吉单505号早出苗1～2d,幼苗长势旺盛,植株高,茎粗,叶片肥大,早发性强,光合效率高,干物质积累多。由表3可知,2009年5月18日测定植株干重,第Ⅱ期吉单261号的平均干重为1.30g,龙丰2号为1.10g,吉单505号最低,仅为0.80g。2009年5月26日测定第Ⅱ期吉单261号的平均干重为7.20g,龙丰2号为5.30g,吉单505号为4.30g,分别较2009年5月18日第Ⅱ期增长5.90、4.20、3.50g。在相同时间内,吉单261号较龙丰2号、吉单505号分别多积累干物质40.50%、68.60%,龙丰2号较吉单505号多积累干物质20.00%。干物质日增长量,以吉单261号最多,为0.738g/d,其次为龙丰2号,为0.525g/d,吉单505号最慢,仅0.437g/d。表4可知,吉单261号的实际出苗163穴,分别较龙丰2号和吉单505号高出13、37穴;吉单261号的出苗率为90.50%,分别较龙丰2号和吉单505号高出7.2和20.5个百分点。通过调查可知,耐寒性较强的吉单261号,幼苗长势茁壮,早发性强,出苗早,出苗率高,光合势强,干物质积累多;吉单505号出苗晚,长势弱,干物质积累少;龙丰2号居中。这与3个品种的耐寒程度恰好吻合。2.2.2出苗-抽雄的生育天数分期播种各期间温度条件差别较大,造成玉米生育有快有慢。图2显示,出苗-抽雄的天数随温度高低而变动。出苗-抽雄的生育天数与平均气温之间呈指数函数关系,即Y=A×Bx=23.55×(0.9375)x。温度升高玉米生育加快,出苗-抽雄的生育天数缩短;反之,出苗-抽雄的生育天数延长。吉单505号Ⅶ期播种,平均气温22.1℃时,出苗-抽雄为51d;Ⅵ期播种,平均温度为23.8℃时,出苗-抽雄的生育天数最少,为47d;Ⅳ期播种,平均温度为21.3℃时,出苗-抽雄天数为60d;Ⅱ期播种,平均温度为20.3℃时,出苗-抽雄天数最多,长达72d。2.3温度对雄性成熟的影响2.3.1第期玉米整株灌浆速度的变化温度对玉米子实生育的影响比较明显。正常播期,子房受精后,气温高,发育加快,体积迅速膨大,籽实干物质积累多。播期偏迟(Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ期开花受精后),因气温降低,子房膨大缓慢,干物质累积速度缓慢。以吉单505号为例,由图3和表5可知,籽粒灌浆速度与天数成正比。第Ⅱ期玉米2009年7月22日吐丝,平均气温25.9℃,抽丝后5d,百粒干重为0.70g,百粒干重日增率为0.14%。第Ⅴ期,7月31日吐丝,气温22.3℃时,抽丝后11d百粒干重为0.90g;第Ⅵ期,8月15日吐丝,气温21.2℃,16d后百粒干重为1.05g,百粒干重日增率为0.07%。可见,第Ⅱ期,籽粒灌浆速度最慢,其次为第Ⅴ期,第Ⅵ期灌浆速度最低,这与温度有一定相关性,温度较高时,灌浆速度快,反之,则慢。从图3、表5的分析可以初步认为:①玉米开花受精后,子房发育受温度的影响比较明显,这意味着,子房发育要求较高的温度生育才能顺利进行;②玉米籽实高速灌浆阶段对温度要求并不高,一般来说温度16～17℃以上籽实就能迅速灌浆;③玉米籽实高速灌浆阶段过后,灌浆速度明显降低,灌浆速度降低的快慢,随播期后延,气温降低而下降。2.3.2低温对玉米籽实含水率的影响乳熟末、蜡熟初的种子含水量较高,一般可达25.00%～35.00%。Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ期含水量更高,可达39.50%～40.00%以上。由表6可知,Ⅱ期播种,2009年8月30日至9月3日,平均气温17.2℃,9月4日至9月10日平均气温16.7℃,籽实含水率下降了8.2个百分点,平均每天降低1.4个百分点。Ⅴ期播种,9月11日至9月15日,平均气温18.8℃,9月15至9月22日,平均气温13.6℃,籽实含水率下降了1.3个百分点,平均每天仅降低0.17个百分点。Ⅵ期播种,9月11至9月19日平均气温16.8℃,9月19日至10月4日,平均气温15.6℃,含水率下降了1.2个百分点,平均每天降低0.29个百分点。这说明低温对玉米籽实脱水的阻碍作用明显,温度越低,脱水越慢。乳熟末蜡熟初种子含水量的多少,由这段时间内温度高低决定。2.3.3第1日与第期温度影响玉米后期生育,不论早、中、中晚熟品种,在适宜温度范围内,温度高,吐丝加快,吐丝-成熟时间缩短;温度降低时,则延迟生育,吐丝-成熟期延长。由表7可知,吉单261号第Ⅴ期2009年7月26日吐丝,温度为20.7℃时,9月15日成熟,历时51d;第Ⅵ期8月10日抽丝,抽丝后平均温度为17.8℃,10月4日已达生理成熟(指种子脐部黑褐色离层明显可见时)历时56d。龙丰2号,第Ⅳ期7月21日抽丝,抽丝后平均温度为21.2℃,9月15日已达生理成熟,时间为56d,第Ⅴ期7月27日吐丝,吐丝后平均温度19.8℃,9月30日就已生理成熟,历时64d,第Ⅴ期较第Ⅳ期晚熟8d。吉单505号第Ⅳ期7月23日吐丝,平均温度20.3℃,历时58d,9月18日成熟;第Ⅴ期7月31日吐丝,吐丝后平均温度17.7℃,到10月10日成熟,延迟14d。3关于温度对玉米生长发育的影响,主要有两种(1)试验结果表明,播种-出苗阶段,温度影响种子的吸水与发芽,低温下种子的吸水量、吸水速度和发芽势明显降低。王洪刚等以黑龙江省北部主栽品种为研究对象,研究了温度对玉米种子发芽力、活力及苗期生长的影响,结果表明,黑龙江北部玉米品种最适发芽温度在27.5～32.5℃时,玉米种子发芽各项指标较高,出苗快,苗期生长强壮;当温度在20.0℃以下时,玉米很难保证正常发芽率,且苗期生长较弱,当温度降至15.0℃时,玉米种子活力降至非常低的水平。这与笔者研究结果基本一致,至于对于较高温度(>21.0℃)对玉米播种和出苗的影响有待于今后进一步研究。播种-出苗天数与5cm地温之间为指数函数关系,即随地温的升高,播种-出苗天数相应缩短,函数式为Y=A×Bx,这与王立华等研究结果基本一致。(2)出苗-抽雄期,温度影响幼苗生长,出苗-抽雄的生育天数与平均气温之间呈指数函数关系,即气温升高,出苗-抽雄的生育天数缩短,函数式为Y=A×Bx=23.55×(0.9375)x。相关研究表明,分期播种处理产生的温度差异使玉米生长发育速率发生改变。正常(早)播种期的玉米出苗早,成熟期也偏早。抽雄-成熟期,温度影响玉米籽粒灌浆速度,温度较高时,灌浆速度快,反之,则慢;温度还影响乳熟末蜡熟初的种子含水量,温度越低,玉米籽实脱水越慢;低温延迟玉米后期生育,该不良作用因品