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      不同入水期對(duì)青貯玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量形成的影響

      2018-06-07 02:56:08段震宇張小偉桑志勤王友德陳樹(shù)賓李玉梅
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年10期
      關(guān)鍵詞:葉面積齡期農(nóng)藝

      段震宇, 張小偉, 王 婷, 桑志勤, 王友德, 陳樹(shù)賓, 郭 斌, 李玉梅

      (1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所/谷物品質(zhì)與遺傳改良兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆石河子 832000;2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,新疆五家渠 831300)

      青貯玉米是我國(guó)主要的飼料作物之一,隨著人們對(duì)肉、蛋、奶等農(nóng)副產(chǎn)品的需求量日益增加,畜牧業(yè)中對(duì)青貯玉米等飼料的需求也日益增大。農(nóng)作物灌頭水的早晚,對(duì)產(chǎn)量影響很大。灌頭水時(shí)要按照作物的需水規(guī)律,結(jié)合土壤的質(zhì)地、肥力、鹽分、墑情及植株長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相,正確掌握灌水時(shí)機(jī),真正做到把頭水澆在作物需水的關(guān)鍵期。有研究表明,對(duì)于春小麥而言,倘若頭水灌的較遲,不能滿足當(dāng)時(shí)小麥生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分的需要,對(duì)產(chǎn)量有一定影響,而早灌水施肥對(duì)于增加每穗結(jié)實(shí)小穗數(shù)和結(jié)實(shí)粒數(shù)有顯著作用[1-2]。同時(shí)有研究表明,對(duì)于棉花而言,適當(dāng)提早灌頭水有助于棉花產(chǎn)量的增加,而灌頭水越晚,棉株中下部空果枝越多;灌水時(shí)間越晚,棉苗受旱越重,緩苗時(shí)間也越長(zhǎng),并有不同程度的死苗現(xiàn)象[3-4]。

      目前,關(guān)于灌頭水時(shí)期的研究大多集中于小麥、棉花等作物,而針對(duì)青貯玉米的研究大多集中于水分脅迫對(duì)青貯玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響[5-6],對(duì)青貯玉米不同入頭水時(shí)期與青貯玉米植株性狀和產(chǎn)量的相關(guān)性研究相對(duì)較少。近年來(lái)隨著畜牧業(yè)的迅速發(fā)展,青貯玉米作為牛羊的青貯飼料也受到了極大的關(guān)注,研究青貯玉米高產(chǎn)栽培措施是解決青貯玉米高產(chǎn)的有效途徑[7-9],其中灌頭水時(shí)期的研究不僅可以保證青貯玉米的需水要求,同時(shí)也是提高水分利用效率、提高產(chǎn)量的有效途徑。因此,本試驗(yàn)擬通過(guò)研究2種青貯玉米在不同葉齡期入頭水時(shí)的農(nóng)藝性狀、單株干鮮質(zhì)量、冠幅及產(chǎn)量形成表現(xiàn),進(jìn)而明確有利于青貯玉米生物量增加的入頭水時(shí)期,為新疆地區(qū)發(fā)展青貯玉米高產(chǎn)栽培措施提供理論指導(dǎo)。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)地概況

      試驗(yàn)于2016年在新疆石河子市新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所試驗(yàn)地內(nèi)開(kāi)展,地處石河子西部(87°53′E,44°17′N,海拔442 m),屬溫帶大陸性氣候區(qū),年平均日照時(shí)數(shù)為2 769.5 h,年平均降水量為166 mm,光熱資源豐富。供試土壤為壤土,土壤有機(jī)質(zhì)含量為16.4 g/kg,速效氮含量為84.0 mg/kg,速效磷含量為16.2 mg/kg,速效鉀含量為92.1 mg/kg,pH值為7.8。

      1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

      試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),試驗(yàn)小區(qū)面積為400 m2,選用新飼玉19號(hào)作為試驗(yàn)材料,種植密度82 500株/hm2,行距采用(30+90)cm,試驗(yàn)設(shè)4個(gè)入水時(shí)期,分別為葉齡期45%、50%、60%、65%(已出葉數(shù)/主莖點(diǎn)葉數(shù)×100%),即青貯玉米葉片在第幾葉的時(shí)期,分別對(duì)應(yīng)拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期和抽雄期,玉米種植10行,采用膜下滴灌,第1水為600 m3/hm2,以后每次灌水450 m3/hm2。45%葉齡期灌頭水時(shí)全生育期灌水11次,共計(jì)灌水5 100 m3/hm2;50%葉齡期灌頭水時(shí)全生育期灌水10次,共計(jì)灌水4 650 m3/hm2;60%葉齡期灌頭水時(shí)全生育期灌水9次,共計(jì)灌水4 200 m3/hm2;65%葉齡期灌頭水時(shí)全生育期灌水8次,共計(jì)灌水3 750 m3/hm2。田間管理措施同大田一致。

      1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

      1.3.1 植株農(nóng)藝性狀的測(cè)定 于收獲期測(cè)定株高、穗位高、莖粗、黃葉數(shù)等相關(guān)指標(biāo)。

      1.3.2 葉面積和冠層分布的測(cè)定 于玉米各時(shí)期(三葉期、拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后20 d)用葉面積測(cè)定儀連續(xù)測(cè)定5株青貯玉米葉面積,計(jì)算單株葉面積,利用冠層分布測(cè)定儀測(cè)定玉米各時(shí)期寬窄行冠幅數(shù)據(jù)。

      1.3.3 葉片SPAD值測(cè)定 于玉米各時(shí)期(三葉期、拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后 20 d)用SPAD儀連續(xù)測(cè)定5株植株倒4葉的SPAD值,計(jì)算平均值。

      1.3.4 干鮮質(zhì)量的測(cè)定 于玉米各時(shí)期(三葉期、拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10 d、抽雄后 20 d),在不同處理中取長(zhǎng)勢(shì)良好的青貯玉米5株,進(jìn)行鮮質(zhì)量的測(cè)定,之后將其置于烘箱內(nèi)在105 ℃殺青30 min,后在80 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱量。

      1.3.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成測(cè)定 在青貯玉米收獲期選取長(zhǎng)為5 m的2行玉米計(jì)算玉米總株數(shù)、倒伏株數(shù)、倒折數(shù),計(jì)算倒伏率、倒折率。稱量長(zhǎng)為5 m的2行玉米的總質(zhì)量,并換算為標(biāo)準(zhǔn)單位,計(jì)算單株質(zhì)量。

      1.4 數(shù)據(jù)分析

      試驗(yàn)采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析,利用SigmaPlot 10.0作圖。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同入水期青貯玉米農(nóng)藝性狀變化

      青貯玉米的生物量與株高、莖粗、穗位高有著很大的正相關(guān)關(guān)系[10]。由表1可知,新飼玉19號(hào)在不同的入水期其農(nóng)藝性狀表現(xiàn)有較大的差異。其中在45%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米的株高、穗位高及莖粗均達(dá)到最大值,顯著高于65%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米的農(nóng)藝性狀表現(xiàn),而且單株黃葉數(shù)最少,明顯低于65%和60%葉齡期入頭水時(shí)的青貯玉米單株黃葉數(shù)。而在50%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)與45%葉齡期入頭水時(shí)無(wú)明顯差異。在65%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米的株高、穗位高及莖粗最小,其單株黃葉數(shù)也最多。經(jīng)計(jì)算可得,45%葉齡期入頭水的株高比65%葉齡期高19.7%,穗位高比65%葉齡期高33.5%,莖粗比65%葉齡期高14.3%。因此,在45%葉齡期或者在50%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米的株高、莖粗、穗位高等植株形態(tài)表現(xiàn)良好。

      表1 不同入水期青貯玉米農(nóng)藝性狀比較分析

      注:同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

      2.2 不同入水期青貯玉米單株葉面積變化

      葉面積指數(shù)的大小對(duì)玉米光合作用的進(jìn)行有著重要影響,合理的葉面積布局有助于光合產(chǎn)物的積累。由圖1可得,從苗期到拔節(jié)期青貯玉米在45%葉齡期入頭水時(shí)單株葉面積最大,拔節(jié)期顯著高于其他3個(gè)處理,從小喇叭口期到成熟期50%葉齡期和60%葉齡期入頭水時(shí)單株葉面積之間無(wú)明顯差異,且整體上顯著高于另外2個(gè)處理,而65%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米在整個(gè)生育期內(nèi)單株葉面積最低。玉米從抽雄到籽粒成熟這一段生長(zhǎng)時(shí)期為花粒期,這時(shí)玉米主要以生殖生長(zhǎng)為中心,是青貯玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期。在50%葉齡期與60%葉齡期灌頭水時(shí)青貯玉米在花粒期的單株葉面積最大,有利于光合作用的進(jìn)行,進(jìn)而有利于光合產(chǎn)物的積累,爭(zhēng)取粒多、粒質(zhì)量大,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。因此,在50%葉齡期或者60%葉齡期入頭水有利于單株葉面積的生長(zhǎng),進(jìn)而有利于葉面積指數(shù)的增加,有利于產(chǎn)量的提高。

      2.3 不同入水期青貯玉米的寬窄行冠幅透光率變化

      合理的冠層分布有助于青貯玉米光合作用的進(jìn)行,進(jìn)而有助于光合產(chǎn)物的積累,提高生物量[11-12]。由圖2可知,無(wú)論是寬行冠幅還是窄行冠幅,各處理間青貯玉米上部透光率差異并不顯著,這是因?yàn)樵谇噘A玉米整個(gè)生育進(jìn)程中,冠幅上部無(wú)遮擋,并沒(méi)有引起光照度的變化,透光率也無(wú)明顯差異。在青貯玉米苗期,不同處理下的青貯玉米苗期長(zhǎng)勢(shì)基本一致,因此冠幅中下部的透光率差異不顯著;而從拔節(jié)期到抽雄期,45%葉齡期入頭水時(shí)由于灌水較早,植株長(zhǎng)勢(shì)較快,植株上部葉片對(duì)中下部葉片形成遮擋,光照減弱,因此中下部透光率明顯低于其他處理,而60%與65%葉齡期入頭水時(shí)由于灌水較晚,植株長(zhǎng)勢(shì)較慢,上部對(duì)中下部的遮擋效果并不明顯,因此中下部的透光率顯著高于45%葉齡期處理,而50%葉齡期入頭水時(shí),由于灌水時(shí)間比較合理,植株長(zhǎng)勢(shì)均勻,上中下部冠幅結(jié)構(gòu)分布合理,可以有效地利用光照資源,有助于最終產(chǎn)量的形成;青貯玉米抽雄期之后,不同處理間冠幅中下部的透光率差異并不顯著,這是因?yàn)樵诔樾燮谥?,植株的株高、冠幅等形態(tài)結(jié)構(gòu)已固定,整體上表現(xiàn)為上部對(duì)中下部產(chǎn)生光照影響,中部對(duì)下部產(chǎn)生光照影響,因此不同灌水處理下青貯玉米中下部的透光率均較低。

      2.4 不同入水期青貯玉米倒4葉葉綠素含量變化

      葉片葉綠素含量較高,有利于葉片提高光合作用速率。已有研究表明,在一定范圍內(nèi)隨著葉片葉綠素含量的增加,葉片的凈光合速率也會(huì)有所增加[13]。而SPAD值可間接地反映葉片葉綠素的含量。由圖3可知,新飼玉19號(hào)青貯玉米隨著生育期的推移,倒4葉SPAD值呈現(xiàn)“升—降—升—降—升”的“雙峰型”趨勢(shì),在玉米大喇叭口期達(dá)到最大值,之后有所下降,而在抽雄后20 d時(shí)又達(dá)到1個(gè)峰值。在不同的入頭水時(shí)期中,總體而言,45%葉齡期入頭水時(shí)倒4葉的SPAD值較高,65%葉齡期入頭水時(shí)倒4葉的SPAD值最低。尤其是在大喇叭口期到抽雄期45%葉齡期入頭水的SPAD值最高,其次為50%葉齡期入頭水時(shí)的SPAD值,而在這段時(shí)期內(nèi)玉米需要較高的凈光合速率以利于光合產(chǎn)物的積累,因此45%葉齡期或者50%葉齡期入頭水時(shí)有利于玉米生物量的形成。

      2.5 不同入水期青貯玉米單株干鮮質(zhì)量變化

      由圖4可知,隨著青貯玉米生育期的推移,青貯玉米在不同的入頭水期單株干鮮質(zhì)量呈現(xiàn)單峰型變化,從小喇叭口期開(kāi)始玉米干鮮質(zhì)量快速增長(zhǎng),在玉米完全抽雄后單株干鮮質(zhì)量均達(dá)到最大值,之后逐漸下降。其中由于入頭水時(shí)期不同單株干鮮質(zhì)量也存在著差異,青貯玉米生育前期各入水處理間植株干鮮質(zhì)量差異并不顯著,分析其原因可能是玉米生育前期植株個(gè)體間長(zhǎng)勢(shì)差異較小,進(jìn)而地上部生物量差異也較小。在50%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米抽雄后植株干鮮質(zhì)量顯著高于其他各處理,可能是因?yàn)?0%葉齡期入頭水植株群體布局合理,可充分利用光照,有利于光合產(chǎn)物的積累,進(jìn)而植株干鮮質(zhì)量顯著高于其他3個(gè)處理;而在60%葉齡期入頭水時(shí)單株干鮮質(zhì)量最低,可能是由于灌水較晚,植株長(zhǎng)勢(shì)較弱,且可能會(huì)導(dǎo)致植株早衰,植株生物量較低,表明50%葉齡期入頭水有利于植株干鮮質(zhì)量的增加。

      2.6 不同入水期青貯玉米產(chǎn)量形成變化

      在新飼玉19號(hào)青貯玉米收獲時(shí),測(cè)定不同入頭水時(shí)期處理下的玉米產(chǎn)量形成變化。由表2可知,其中60%葉齡期入頭水時(shí)植株數(shù)最多,其次為50%葉齡期,不同入水期間玉米植株數(shù)基本沒(méi)有差異。而45%葉齡期入頭水的青貯玉米的倒伏率與倒折率顯著高于其他3個(gè)處理,在65%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米的倒伏率與倒折率明顯最低。玉米產(chǎn)量最高的是50%葉齡期,其次為65%葉齡期處理,60%葉齡期和45%葉齡期處理下的產(chǎn)量無(wú)明顯差異,50%處理下的產(chǎn)量分別比45%、65%和60%葉齡期高14.01%、11.99%和14.45%。各入水時(shí)期處理下玉米單株質(zhì)量之間存在差異。50%葉齡期入頭水時(shí)玉米單株質(zhì)量最高,其次為65%葉齡期入頭水處理,而45%葉齡期與60%葉齡期處理間無(wú)明顯差異。研究表明,在50%葉齡期入頭水時(shí)植株總質(zhì)量、單株質(zhì)量及植株數(shù)均表現(xiàn)良好且產(chǎn)量最高,而45%葉齡期入頭水時(shí)由于灌水較早,植株莖稈較細(xì),其倒伏率較高,無(wú)法突出作物產(chǎn)量的群體優(yōu)勢(shì),雖然在65%葉齡期入頭水時(shí)青貯玉米倒伏率最低,但灌水較晚,植株長(zhǎng)勢(shì)較差,個(gè)體優(yōu)勢(shì)較差,因此50%葉齡期入頭水是青貯玉米高產(chǎn)栽培管理措施下的一個(gè)良好選擇。

      表2 不同入水期青貯玉米產(chǎn)量形成變化分析

      3 討論

      玉米的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的變化取決于遺傳性、環(huán)境條件和栽培模式三者之間的相互作用[14-15]。有研究表明,青貯玉米頭水時(shí)間根據(jù)田間苗情適當(dāng)安排,一般在播種后40 d開(kāi)始灌溉頭水[16]。本研究表明,青貯玉米新飼玉19號(hào)在不同的葉齡期灌頭水時(shí)產(chǎn)量形成表現(xiàn)有所不同,其中在65%葉齡期灌頭水時(shí)植株倒伏率、倒折率表現(xiàn)良好,但由于灌水較晚,植株長(zhǎng)勢(shì)較弱,生物產(chǎn)量較低,作物的生產(chǎn)是一個(gè)群體產(chǎn)量積累的過(guò)程[17],在45%葉齡期灌頭水時(shí)由于灌水較早,植株莖稈較細(xì),倒伏率過(guò)高,單位面積植株數(shù)較少,同樣也不利于產(chǎn)量的形成,在50%葉齡期入頭水時(shí)植株數(shù)、倒伏率、單株質(zhì)量等產(chǎn)量形成因素均表現(xiàn)良好,最終其產(chǎn)量明顯高于其他各處理。

      灌頭水時(shí)期不同,不僅影響青貯玉米的產(chǎn)量形成,同時(shí)對(duì)青貯玉米的農(nóng)藝性狀及植株個(gè)體特性產(chǎn)生一定的影響[18]。本研究表明,新飼玉19號(hào)青貯玉米在45%和50%葉齡期入頭水時(shí)其植株株高、穗位高、莖粗及單株黃葉數(shù)等農(nóng)藝性狀表現(xiàn)良好,而隨著入頭水時(shí)期的延后,玉米植株株高及穗位高有明顯的降低。劉戰(zhàn)東等的研究表明,不同灌水處理下玉米的株高等形態(tài)指標(biāo)隨著灌水量的減少呈下降趨勢(shì)[19],本試驗(yàn)研究結(jié)果與之一致。在60%葉齡期灌頭水時(shí),單株葉面積最大,其他各葉齡期灌頭水時(shí),單株葉面積差異不明顯,而在50%葉齡期灌頭水時(shí),青貯玉米抽雄后單株干鮮質(zhì)量明顯較高,其次為45%葉齡期,隨著灌頭水時(shí)期的延后,單株干鮮質(zhì)量均有不同程度的降低,有研究表明,在高灌水條件下玉米干物質(zhì)積累速率明顯高于低灌水處理[20],本試驗(yàn)研究結(jié)果與之一致。45%葉齡期灌頭水時(shí)由于灌水較早,植株長(zhǎng)勢(shì)較快,導(dǎo)致莖稈較細(xì),植株抗倒伏能力較差,青貯玉米群體產(chǎn)量構(gòu)成較??;而65%與60%葉齡期灌水時(shí)可能因?yàn)楣嗨^晚,植株長(zhǎng)勢(shì)較慢,甚至造成植株早衰,生物量較低,同樣不利于產(chǎn)量構(gòu)成;在50%葉齡期灌頭水時(shí)植株可充分地利用光照資源,莖稈粗壯,群體結(jié)構(gòu)合理,產(chǎn)量最高。

      4 結(jié)論

      本研究選取4個(gè)不同時(shí)期灌頭水,比較分析了不同入水期對(duì)植株農(nóng)藝性狀、單株干鮮質(zhì)量、單株葉面積、寬窄行冠幅及產(chǎn)量形成的影響,最終得出50%葉齡期灌頭水時(shí)青貯玉米農(nóng)藝性狀及植株個(gè)體性狀均表現(xiàn)良好,且植株生物量較高,因此田間栽培措施中應(yīng)當(dāng)選擇在50%葉齡期灌頭水,其中關(guān)于不同葉齡期灌頭水對(duì)玉米植株生理及品質(zhì)方面的影響有待于進(jìn)一步的研究。

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