盆栽青贮玉米植株鲜重估算模型研究

盆栽青贮玉米植株鲜重估算模型研究

 

摘要:为建立生育期内青贮玉米鲜重与主要外观可测农艺性状的关系模型，以利于模拟作物生长以及在不破坏植株的情况下估算作物鲜重，亦可在盆栽类试验中基于称重法和水量平衡计算作物的腾发量等，选定3个青贮玉米品种进行了盆栽和大田种植，分别测量其不同生长阶段的主要外观农艺性状和地上鲜重，运用回归分析的方法，建立了不同品种和不同生长阶段的鲜重估算模型。结果表明:正常管理条件下，青贮玉米的品种、株高、总叶面积、茎粗、穗长、穗粗、穗重均对植株鲜重存在一定的影响。

苗期株高和总叶面积，拔节期茎粗、抽穗期总叶面积、成熟期第六叶叶面积和穗重对各时期鲜重有较大的效应，达到极显著或显著水平。苗期采用绿叶片数和第一二三叶叶面积、拔节期采用茎粗和第三叶叶面积、抽穗期采用叶面积、成熟期采用第四叶叶面积、穗粗及绿叶片数估测各生育期青贮玉米的鲜重精度较高，估测平均相对误差为4．0%。

 

1引言

 

地上生物量是评价青贮玉米等饲料作物的阶段长势和最终产量的重要指标。此外，在灌溉试验中常常采用盆栽的称重法和蒸渗仪测定法，通过水量平衡［1－3］得到某一阶段作物的腾发量，而忽略期间作物鲜重的变化，这对蒸散发量的计算精度产生一定影响。一般测定鲜重需要将作物刈割后再进行称重，在不同生育时期测定时需要破坏植株。

 

基于试验测试的结果，分析生育期内作物鲜重与主要外观可测农艺性状的关系，进而建立鲜重估测模型可以有效避免破坏性试验，提高灌水下限的确定精度及腾发量的计算精度。

 

赵居生［4］测量了青贮玉米不同生育期营养成份、生物产量，分析了变化规律并提出了适宜的收获期，但没有分析株重与其他因素的相关性，而大部分学者关注于青贮玉米成熟收获时期鲜重产量与农艺性状的关系，如雷志刚［5］、鲁珊［6］、胡巍［7］、NematiA［8］、李波［9］等人均得出了青贮玉米最终鲜重产量与株高、穗位、茎粗、叶面积、穗粒数呈正相关关系的结论;王得贤［10，11］在田间试验中，分别分析了白马牙玉米各生育阶段单叶面积、单叶干鲜重与植株鲜重的相关关系，提出了用单叶面积速测单株青贮玉米地上生物量及用单叶鲜重速测青贮玉米地上生物量的方法，给出了一元线性回归公式，需要测量的项目少，方法简便，但未分析不同青贮玉米品种间的差异，亦未从更多的农艺性状中优选回归变量。

本文旨在分析正常管理条件和不损伤植株的前提下，考虑不同品种的差异性，基于试验结果优选回归变量，建立不同生育时期的植株鲜重动态估测模型，并据此修正基于称重法和水量平衡的土壤含水量计算公式和腾发量计算公式。

 

1材料与方法

 

1．1试验地概况

 

本试验地点位于河北保定河北农业大学试验田，地理坐标为N38°51，E115°28，属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候，年平均气温12℃，年降雨量500mm。试验作物品种分别为青贮5102，宏瑞101，津贮100品种青贮玉米，供试品种生育期划分采用以整个试验田50%以上的植株进入该生育时期为标志的方法，详见表1。

 

1．2试验设计

 

试验于7月15日在河北农业大学试验田开始播种，分为盆栽试验和田间试验两部分。田间试验按青贮玉米品种分为3个小区，每个小区面积为6m2，小区间相距1m，小区内玉米株距为38cm，土壤为试验田耕层土，未处理前土壤含水量为15．10%。盆栽试验采用单株种植方法，三个试验品种各种植25盆，种植时盆栽也按品种进行分小区排列种植，区距、株距与田间试验相同。

盆钵规格为盆径38cm，盆深40cm的聚氯乙烯塑料盆，每盆装土15kg［12］，土壤质地为营养土与普通土按1∶3比例配制的混合土，与耕层土营养成分相似，未处理前土壤含水量为11．04%。统一调整土壤墒情，至土壤含水量20%，播种深度为5～6cm，每盆或每株施复合肥7g作种肥，拔节期追施1次N肥5g，待幼苗长至三叶期后定苗开始取样测定。

全生育期盆栽共灌水12次，每次灌水量15mm，田间青贮玉米共灌水8次，每次灌水量20mm，拔节期和抽雄吐丝期等需水高峰期灌水频率较高，苗期和成熟期灌水周期较长。另外，在青贮玉米生育期间，采用盆栽试验的称重法计算青贮玉米的腾发量，称重法是在间隔一段时间的两次测量，利用电子秤测定整个盆栽的质量变化，根据水量平衡方程来估算间隔时段内的腾发量:

 

ET=I+P+Q+ΔW

 

式中:ET表示间隔时段内青贮玉米的腾发量;I表示间隔时段内的灌溉量;P表示间隔时段内的降水量;Q表示间隔时段内地下水的渗漏或补充;ΔW表示间隔时段内土壤的重量变化量。

 

1．3主要性状测定方法

 

盆栽试验过程中，青贮玉米植株的鲜重无法直接测量，植株可直接测量的、有代表性的农艺性状有株高、茎粗、叶面积、绿叶片数、穗长、穗粗。株高和茎粗是反映植株生长特征的重要指标。叶面积是植株的形态指标，叶面积的大小是植株光合特性的直接表征因素［13］，影响植株的干物质积累情况。植株绿叶数和穗的长、粗可以较直观地反映出青贮玉米的生长情况。在盆栽青贮玉米生长期间，在7月25日每个品种随机取样7株，之后各生育时期进行一次取样。在苗期和成熟期的相同时间点上，田间青贮玉米每个品种随机取样6株，取样方法为分层随机取样法。将样品取回试验室，记录时间和生育期，测定样品主要性状。

 

单株鲜重测定:在盆栽中将青贮玉米连根取出，将根部用水洗净晾干，测量实时鲜重。

 

株高、穗长测定:分别采用卷尺进行测量，株高为地面上高度，穗长为除去苞叶长度。

 

叶面积测定:叶位的确定是按照Pearce［14］的方法，即从青贮玉米的最顶层开始，自上而下进行叶片排序，最顶层为第一叶。叶面积的测定按照Montgomery法［15］进行计算，即单叶面积=叶长×最大叶宽×0．75，累计求和得整株青贮玉米总叶面积。

 

茎粗、穗粗测定:分别采用游标卡尺进行测量，玉米茎粗为植株茎基部第三节见最宽处直径［16］，穗粗设定为带苞叶的穗中部粗度，以保证不损伤植株。

 

1．4统计分析方法

 

运用SPSS软件和EXCEL软件分析试验数据，在每个生育时期每个品种选取的7株盆栽青贮玉米数据中随机选择5株进行回归建模，剩余2株进行模型验证，同时36株田间青贮玉米数据也用做模型验证。