不同播期對農牧交錯帶春油菜生長和產量形成的影響

不同播期對農牧交錯帶春油菜生長和產量形成的影響

中國的油茶分為冬季油菜和冬季油蔬菜。受山東南、河北南部、山西南部、陜西中部和甘肅東南部的限制，南部是冬季的油菜區(qū)，北部是春天的油菜區(qū)。春葵是中國北方寒冷和干燥地區(qū)的主要石油出版物之一。北方農牧交錯帶處于亞洲季風的尾閭,是東部農耕區(qū)與西部草原牧區(qū)相連接的半干旱生態(tài)過渡帶,該區(qū)域降水主要集中于6-8月,年際間降水變率很大,是對氣候變化響應最為敏感的區(qū)域之一,氣候波動和變化對農牧交錯帶農牧業(yè)生產帶來廣泛影響。分期播種試驗可以分析不同氣象條件對作物生長發(fā)育的影響,已被廣泛用于作物適宜播種期的選擇。關于不同播期對油菜生長發(fā)育的影響也有不少報道,如王國槐等研究表明,早播可以增加油菜冬前的生育時間,以分化出更多主莖葉數,也可為多發(fā)分枝奠定基礎。廖桂平等研究也發(fā)現(xiàn),冬前光溫資源可以促進早播油菜冬發(fā),以建立強大的營養(yǎng)體,為形成更多更大的分枝奠定基礎,而晚播油菜由于氣溫下降,根系吸收能力較弱,無法形成較大的營養(yǎng)體,只能通過加大種植密度增加主莖數以獲得高產。趙繼獻等研究表明,播期對甘藍型雜交油菜群體干物質量產生極顯著影響,播期與施肥量的交互作用對群體干物質量產生顯著影響。但楊俊龍通過多因子栽培試驗研究表明,不論是在土壤肥力較高還是較低的地區(qū),播期對渭北旱原甘藍型油菜產量的影響均不明顯。朱艷等基于油菜播栽方案動態(tài)知識模型分析后認為,春油菜適宜播期主要由決策點的氣候條件決定,越冬期結束后氣溫等于春油菜的生物學起點溫度1℃的日期為春油菜的適宜播期。張惠玲等對甘肅省油菜生態(tài)氣候適應性分析認為,冬油菜以氣溫16～18℃時為最佳播期,既可避免播種過早使苗期生長過旺,營養(yǎng)物質消耗過多,又可避免冬前抽苔而不能安全越冬;春油菜以日平均氣溫穩(wěn)定通過5℃日期為最佳播期,既可避免早、晚霜凍危害,又能使苗期處在適溫范圍內,花序和花芽分化充分,花朵數、角果數和有效分枝數增多,產量提高。目前關于播期對油菜生長發(fā)育影響的研究多集中在冬油菜品種,而有關不同播期對春油菜生長發(fā)育、產量形成和水分利用效率影響的系統(tǒng)研究卻鮮有報道。本試驗以農牧交錯帶地區(qū)春油菜為研究對象,探索播期改變對其生育期、形態(tài)指標、產量形成和水分利用效率的影響,為農牧交錯帶春油菜適期播種和高產栽培提供科學依據。1材料和方法1.1古武川縣氣候條件試驗于2010年在農業(yè)部呼和浩特農牧交錯帶生態(tài)環(huán)境重點野外科學觀測試驗站(41°06′N,111°28′E,海拔1756m)進行。該試驗站地處內蒙古武川縣,屬干旱半干旱大陸性氣候,年平均氣溫2.7℃,0℃以上年積溫平均為2578.5℃,多年平均降雨量為350mm,降水主要集中在7-8月份,占整個生長季的80%左右,年蒸發(fā)量約是降水量的5倍多,無霜期105d左右,年日照時數2955h,年總輻射6100MJ/m2,年平均風速3m/s,土壤以栗鈣土為主。隨著農業(yè)種植結構調整和市場需要,內蒙古武川縣主要農作物種植結構,由1995年以前的“麥類作物為主”逐漸轉變?yōu)椤榜R鈴薯、油料為主”。1.2樣品采集和測定指標供試品種為當地春油菜主栽品種“大黃油菜”,采用分期播種方法,共設置超早播(04-28)、早播(05-08)、中播(05-18)、晚播(05-28)和超晚播(06-08)5個播期。試驗采用隨機區(qū)組設計,3個重復。小區(qū)面積24m2(4m×6m),南北行向,共15個小區(qū),總面積360m2,種植密度為15萬株/hm2,采用穴播方式。播前一次施入氮35kg/hm2,磷6kg/hm2,鉀23kg/hm2,其余時間不再做追肥處理。試驗期間,為保證試驗區(qū)內春油菜能正常出苗及安全完成整個生育期進程,分別于06-01(13.1mm)、06-28(38.2mm)和07-26(42.4mm)進行人工補水。采用平行觀測的方法,記錄春油菜出苗期、開花期、綠熟期和成熟期;自出苗后開始取樣,每小區(qū)取樣5株,超早播在06-11,06-26,07-19,07-26,08-10和08-25取樣,早播在06-11,06-26,07-27,08-10,08-27和09-05取樣,中播在06-20,07-23,08-05,08-20和09-21取樣,晚播在06-25,07-20,08-09,08-24和09-21取樣,超晚播在07-18,07-30,08-15、08-30和09-24取樣。取樣時間盡量安排在清晨或傍晚,選取長勢均勻的地塊,將1m2內油菜連根取出,拿回實驗室測定株高、鮮質量。葉面積用便攜式葉面積儀(LI-3000C)測定,將樣品植株上所有葉片(除去發(fā)黃枯死葉片)逐一展開平鋪到葉面積儀上測定總葉面積,換算成葉面積指數。然后分器官將根、莖稈、葉片、角果等各部分裝袋,于干燥箱105℃殺青30min后,80℃烘干至恒質量,稱干物質量。本研究中地上部干物質量包括莖稈、葉片和角果。成熟期在長勢均勻的地段取3個重復,每個重復收獲1m2,測定角果數、角果質量,折算成產量。播前和收獲時,土壤水分含量用土鉆法分別在播種前一天和收獲前一天清晨日出前測定,測定深度為0～5,5～10,10～20,20～30,…,90～100cm,取樣后將土樣拿回實驗室稱濕土質量,烘干后及時稱干土質量。土壤水分貯存量是指一定深度或厚度的土壤中含水量的多少,以水層的深度(mm)計算,計算公式為:V=R×H×W,(1)W=(Mw-Md)/(Md-Mb)。(2)式中:V為土壤水分貯存量(mm),R為土壤體積質量(g/cm3),H為土層厚度(cm),W為土壤質量含水量(%),Mw為濕土質量,Md為干土質量,Mb為鋁盒質量。作物田間耗水量按照農田水分平衡公式計算:ΔW=P+I+G-ET-R-D。(3)式中:ΔW為土壤水分在某段時間內的變化值,P為降水量(mm),I為灌溉量(mm),G為毛管上升水量(mm),ET為作物田間耗水量(mm),R為徑流量(mm),D為滲漏量(mm)。由于試驗區(qū)土壤以旱坡地為主,土層淺薄,因此計算時可以忽略毛管上升水量G和滲漏量D。試驗期間,僅在土壤濕度下降到接近凋萎點時進行補水,灌溉量I換算成同期降雨量。試驗區(qū)為雨養(yǎng)旱作農業(yè)區(qū),強降雨次數不多,且每次降水過程的降水量不大,基本上保留在試驗區(qū)土壤中,故徑流量R亦可忽略不計。因此本試驗中農田水分平衡公式可簡化為ΔW=P-ET,則ET=P±ΔW。(4)即作物某段時間內耗水量等于該時段內降水量與土壤含水量的變化值之和。作物水分利用效率計算公式:式中:Y為作物產量;ET為作物整個生育期內耗水量。生育期內氣象數據來源于武川縣氣象局,主要觀測項目包括降水量(mm)和氣溫(℃)。1.3處理數據試驗數據用EXCEL2003和DPSv7.05進行處理和統(tǒng)計分析,并用LSD法進行差異顯著性多重比較。2結果與分析2.1春從苯磺酸收縮期春要求2010年5個播期下春油菜生育期內氣溫和降水量的變化見表1。由表1可見,隨播期推遲,春油菜播種至出苗期間氣溫升高,降水量(含人工補水量)明顯增加;出苗至開花期間氣溫逐漸升高,超早播和早播處理降水量較多(64.2～67.8mm),中播、晚播和超晚播處理降水量略偏少(48.9～58.4mm);開花至成熟期間氣溫下降,而降水量有所增加。2.2干旱和超晚播期播種-出苗時間比較由表2可知,春油菜生育期隨播期推遲而縮短,播期每推遲10d,生育期縮短4～7d。隨播期推遲,春油菜播種至出苗期間氣溫升高,但土壤持續(xù)干旱,晚播和超晚播在06-01(13.1mm)和06-28(38.2mm)人工補水后才開始陸續(xù)出苗,各播期處理播種-出苗時間差異不顯著(21～22d)。05-18后播種,隨播期推遲,氣溫上升迅速,春油菜出苗至開花時間明顯縮短,超晚播僅需28d。隨播期推遲,春油菜營養(yǎng)生長期和生殖生長期均縮短,生殖生長期在全生育期中所占比例增加,超早播最低為48.09%,晚播和超晚播較高,分別為54.70%和54.55%。2.3不同開花期對春植物生物特性的影響2.3.1其他播期處理從圖1(a)可以看出,不同播期春油菜株高表現(xiàn)出“緩慢增加-快速增加-穩(wěn)定”的變化趨勢,隨播期推遲株高增加。超早播和早播春油菜株高在綠熟后10～15d逐漸穩(wěn)定,但由于生育期內僅出現(xiàn)約246mm降水,且65%左右的降水集中在綠熟至成熟階段,生育期結束時株高遠低于其他播期處理。中播和晚播生育期內降水達到260～270mm,超晚播生育期內降水達300mm,綠熟至成熟階段出現(xiàn)50mm左右降水(約占整個生育期降水總量的20%左右),生育期結束時中播和晚播株高均為120cm,超晚播株高達到133cm。由圖1(b)可以看出,春油菜最大葉面積指數隨播期推遲而增加,超早播和超晚播最大葉面積指數分別為0.51和0.96。出苗至綠熟階段是葉片發(fā)育的重要時期,最大葉面積指數與該階段內降水相關系數達到0.69,與出苗至開花期間氣溫相關系數達到0.92。播種過早,營養(yǎng)生長期內氣溫偏低(18～20℃),水分不足(75mm左右),葉片擴展定型的關鍵時期(綠熟期后7～10d)恰逢7月中下旬的高溫時段(22～24℃),蒸騰加劇對葉片發(fā)育不利;5月中旬后播種,營養(yǎng)生長期水熱條件適宜,綠熟期處在8月中下旬(17～20℃),避開了高溫時段,葉片長勢好。2.3.2設施聯(lián)通對春1年生全播、晚播、綠熟至花播期水勢隨時間的變化從圖2(a)可以看出,春油菜地上部干物質量在播期間差異顯著,生育期結束時,超早播地上部干物質積累最少,為21.8g/株,晚播和超晚播則分別達到38.3和39.9g/株。出苗至開花階段氣溫隨播期推遲而升高,油菜地上部干物質積累速率加快,開花至綠熟階段氣溫(19～21℃)基本適宜春油菜生長需求,但降水量在播期間差異明顯,超早播和早播僅出現(xiàn)10.7和7.2mm降水,中播、晚播和超晚播同期降水量達到47～146mm,地上部干物質量與出苗至開花階段日平均氣溫和開花至綠熟階段降水量相關系數分別達到0.95和0.92。05-18之前播種的春油菜,綠熟至成熟期間降水集中(136～163mm),根系早衰,氣溫偏高(18～19℃)對同化物積累不利。由圖2(b)可以看出,播期變化對春油菜地上部同化物在器官間分配影響顯著,隨播期推遲,莖稈干質量占地上部干物質量比例減少(晚播最少為29.5%),角果干質量占地上部干物質量比例隨播期推遲增加(晚播最高為70.5%),但若播期推遲到06-08,春油菜生育后期氣溫迅速下降,根部和莖稈中積累的同化產物無法及時轉移到角果中,角果干質量占地上部干物質量比例大幅下降(41.8%),莖稈干質量占地上部干物質量比例反而增加(50.7%)。2.4超晚播期罪犯豐產情況由表3可以看出,春油菜單株角果數隨播期推遲而增加,04-28-05-18期間播種單株角果數差異不顯著,但顯著低于05-28后播種;05-28后播種,晚播單株角果數比中播顯著增加,但晚播和超晚播間無顯著差異。研究發(fā)現(xiàn),單株角果數與開花至綠熟階段≥10℃積溫和降水量的相關系數分別達到0.84和0.95。春油菜產量隨播期推遲而增加,超早播最低為1353.9kg/hm2,晚播最高為2502.5kg/hm2,增產幅度達到84.8%,但超晚播比晚播減產23.8%,達顯著水平,收獲時僅1906.5kg/hm2。在年型和品種一致的情況下,5月下旬是農牧交錯帶地區(qū)春油菜播種的分水嶺,05-28之前播種,每推遲1d,增產效果平均約為38.3kg/(hm2·d);05-28之后播種,每推遲1d,平均減產59.6kg/(hm2·d)。試驗站2010-04-28-05-08降雨不足,加上早春時節(jié)土壤蒸發(fā)劇烈,早播時土壤水分含量僅119.9mm。隨著溫度升高,土壤消融,加上05-08-05-18出現(xiàn)15.1mm降水,中播時土壤含水量達到187.8mm。播期變化對春油菜水分利用效率影響顯著,超早播水分利用效率最低,為4.7kg/(hm2·mm),5月份播種的油菜水分利用效率顯著較高,晚播最高達到9.8kg/(hm2·mm),但是6月份播種的油菜水分利用效率再次降低,原因在于2010-06僅出現(xiàn)3個降雨日(其中06-01(13.1mm)和06-28(38.2mm)均為人工補水),雖然整個生育期內降水量達到299.5mm,但降水不均,土壤長期處于缺水狀態(tài),水分利用效率僅為6.8kg/(hm2·mm)。3春要求播期結果及分析本研究中,4月下旬至5月下旬期間播種的春油菜均能正常成熟,隨播期推遲,春油菜生長速率加快,生育期縮短,生殖生長期相對延長,但出苗時間在播期間差異不顯著,比王芳2009年試驗結果普遍延長10d左右,原因在于2010年降水偏少,春油菜播種后土壤極度干旱,出苗時間明顯延長。本研究中,播期調整對春油菜干物質積累影響顯著,5月下旬播種的春油菜產量較高,早播處理營養(yǎng)生長前期氣溫偏低,生育期內降水不足且多集中在綠熟至成熟階段,水熱分配與生長不同步,地上部干物質積累較少,角果發(fā)育和種子成熟也受到影響。若播期推遲到6月份,角果數雖然增加,