李君霞，樊永強，代書桃，朱燦燦，韓燕麗，秦 娜，王彥輝，宋迎輝

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450002；2.鄭州市農(nóng)林科學研究所，河南 鄭州 450005）

播期是影響作物產(chǎn)量的主要因素之一。在同一生態(tài)區(qū)，同種作物一般有相近的適宜播期范圍，品種間會稍有差異[1]。充分利用局地生態(tài)條件，將作物置于有利的氣候條件下，是實現(xiàn)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要保證，而播期選擇是關鍵[2-4]。播期影響作物生育期資源分配，進而影響植株生長發(fā)育，適宜的播期能給作物生長發(fā)育提供良好的外部環(huán)境，提高作物自身的抗逆性[5]。在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，天氣、土壤墑情、茬口等因素常使作物的正常播種受阻，而播期推遲后可能會使作物生長所需的積溫和日照不足，導致植株生長緩慢、干物質積累減少、籽粒灌漿不充分等不利后果，最終使得產(chǎn)量降低、品質下降[6]。目前，關于播期對作物生長及產(chǎn)量的影響研究較多[7-29]，主要集中于水稻、小麥、玉米、谷子等糧食作物[7-10,13-29]。播期影響作物產(chǎn)量構成因素的形成，最終影響籽粒產(chǎn)量。但由于試驗地點、品種以及田間管理方式等諸多因素的差異，相同的作物，結果不盡相同。例如：隨播期推遲，不同水稻品種產(chǎn)量呈現(xiàn)的規(guī)律不一致，大多數(shù)地點和品種產(chǎn)量呈先增后減趨勢，但因品種適應性的不同，各品種在不同地點最高產(chǎn)量相應的播期存在差異，且籽粒產(chǎn)量相應的增減幅度也存在差異[20]。一些研究從植株干物質積累和轉運方面來解釋播期對籽粒灌漿和產(chǎn)量的影響[21-24]。籽粒灌漿物質一部分來源于開花前營養(yǎng)器官中貯藏的光合作用同化物向籽粒的轉移，另外一部分來源于花后同化物的積累，前者主要用于生產(chǎn)穗器官,后者是籽粒形成的主要來源[30-31]。一般認為，作物高產(chǎn)依賴于較高的總干質量，光照、溫度、降水等生態(tài)條件對植株干物質的積累與轉運有顯著影響[32]。播期不同，作物生長的光熱資源條件發(fā)生改變，影響作物生育期的總輻射量和平均溫度，進而影響光熱資源利用效率，導致干物質積累、轉運以及最終的籽粒產(chǎn)量發(fā)生變化。

谷子[Setaria italic(L.)Beauv]屬禾本科（Poaceae）狗尾草屬（Setaria），是我國北方重要的糧食作物，在干旱、半干旱中低產(chǎn)區(qū)具有重要地位。目前，關于播期對谷子的影響研究較多，大多集中在產(chǎn)量方面[25-29]。但這些研究通常只用1個谷子品種為研究對象[25-28]，研究結果缺乏代表性，且主要關注產(chǎn)量和穗部性狀，對谷子各器官干物質積累和分配的影響鮮有報道。河南省谷子種植以夏播為主，主要集中種植在水分條件相對缺乏的丘陵旱地，夏谷播期受前茬作物影響較大。播期如何影響夏谷的生長發(fā)育進程、干物質積累和轉運、籽粒產(chǎn)量形成以及它們之間的關系都有待研究。為此，設置不同播期處理，研究播期對谷子物候期、不同器官干物質積累和轉運、營養(yǎng)器官對籽粒的貢獻率、穗部性狀和產(chǎn)量的影響，探索河南省谷子品種的最晚適播期，以期為指導河南省夏谷生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況及試驗材料

試驗于2017年在河南省農(nóng)業(yè)科學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技試驗示范基地（河南省原陽縣）進行，前茬為小麥。供試土壤質地為壤土，0～20 cm耕層土壤養(yǎng)分含量：有機質8.49 g/kg、速效氮88.3 mg/kg、速效磷24.7 mg/kg、速效鉀73.4 mg/kg。

供試材料為2010年以來河南省農(nóng)業(yè)科學院選育的夏谷品種豫谷17、豫谷23、豫谷28、豫谷29。

1.2 試驗設計

試驗設5個播期，分別為6月11日（B1）、6月19日（B2）、6月26日（B3）、7月3日（B4）、7月10號（B5）。留苗密度均為60萬株/hm2，試驗采用隨機區(qū)組設計，重復3次，共60個小區(qū)，每小區(qū)5行，行距0.4 m，小區(qū)面積10 m2。谷子播種前一次性施入復合肥（N-P2O5-K2O:15-15-15）750 kg/hm2，拔 節(jié) 期 追 施 尿 素（含N 46%）225 kg/hm2。其他田間管理按照常規(guī)栽培要求進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 物候期 出苗期：當?shù)谝徽嫒~從胚芽鞘頂端裂口處伸出長達1.5 cm為出苗,全田有50%的植株達到標準的日期為出苗期。

拔節(jié)期：全田有50%的植株地上第一莖節(jié)高出地面1 cm的日期。

孕穗期：全田有50%的植株旗葉伸長、展開的日期。

抽穗期：全田有50%的植株頂端第1個小穗露出旗葉葉鞘的日期。

成熟期：全田有80%以上的谷穗籽粒飽滿且出現(xiàn)本品種固有顏色和色澤的日期。

1.3.2 地上部干物質積累和轉運 于開花期和成熟期，不同播期處理不同谷子品種每個小區(qū)選擇長勢、株高基本一致的植株5株，按莖鞘、葉片、莖稈、穗分開，105℃殺青30 min，80℃烘干至恒質量，測定5株植株混合后各部位的干質量，并計算花前營養(yǎng)器官干物質轉運量、轉運率和對籽粒的貢獻率，計算公式[33-34]如下：

花前營養(yǎng)器官干物質轉運量=開花期營養(yǎng)器官干質量-成熟期營養(yǎng)器官干質量；

花前營養(yǎng)器官干物質轉運率=花前營養(yǎng)器官干物質轉運量/開花期營養(yǎng)器官干質量×100%；

花前營養(yǎng)器官對籽粒的貢獻率=花前營養(yǎng)器官干物質轉運量/籽粒干質量×100%。

1.3.3 產(chǎn)量及其構成因素 成熟期，每個小區(qū)收中間3行（6 m2）測產(chǎn)；每個小區(qū)隨機選取長勢均勻、株型一致的5株帶回室內考種，風干后測量穗長、穗粗、穗粒質量、千粒質量等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010處理數(shù)據(jù)并作圖，用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 播期對谷子物候期的影響

由表1可知，隨著播期延遲，4個谷子品種的平均生育期存在變長的趨勢，但總體變化不大，最長生育期（B5處理）與最短生育期（B1和B3處理）相差3 d。但不同物候期對播期延遲的表現(xiàn)不同，總體上看，出苗至抽穗的時間隨著播期延遲而縮短，而抽穗至成熟的時間隨著播期延遲而增加，尤其是后2個播期（B4—B5處理）表現(xiàn)更明顯。前3個播期處理，各個物候期的變化差異不大，生育期相近，表明播期較早的一定時間范圍內，谷子營養(yǎng)生長和生殖生長對應的氣候尤其是溫度變化相似，形成了相似的物候期。而B4和B5兩個播期處理與前3個播期處理物候期明顯不同，表明后2個播期處理谷子生長對應的氣候與前3個播期處理存在較大差異，最終形成了明顯不同的物候期。播種較晚的B4、B5處理，生育前期溫度較高，谷子發(fā)育較快，營養(yǎng)生長階段發(fā)育變差，而后期有效積溫降低，不利于營養(yǎng)物質的轉化，生育進程變長，從而導致全生育期延長，此現(xiàn)象與夏播谷子不同物候期發(fā)育所必需的有效積溫有關。

表1 不同播期對谷子品種物候期的影響Tab.1 Effects of different sowing dates on phenological period of foxtail millet

2.2 播期對不同谷子品種地上部干物質積累和轉運的影響

由表2可以看出，播期影響夏播谷子的莖鞘、葉片、莖稈干物質積累。4個品種開花期莖鞘、葉片、莖稈的干質量和總干質量隨播期的推遲總體上表現(xiàn)先降低后增高的趨勢?？傮w上看，所有谷子品種開花期莖鞘、葉片、莖稈的干質量和總干質量在B1和B2處理下較高，而在B4處理下均最低；不同品種開花期營養(yǎng)器官干質量在不同播期之間的變化程度不一樣。豫谷17較其他3個品種對播期推遲反應敏感，如豫谷17在B3處理下開花期3個營養(yǎng)器官干質量和總干質量減少最明顯，總干質量較B1處理減少29.29%；而豫谷23、豫谷28、豫谷29三個品種開花期營養(yǎng)器官總干質量在B3處理分別減少19.10%、21.59%、14.75%。與其他品種相比，豫谷29開花期營養(yǎng)器官干質量對播期推遲反應遲緩，在開花期營養(yǎng)器官總干質量最低的B4處理下，豫谷17、豫谷23、豫谷28開花期營養(yǎng)器官總干質量較B1處理分別減少39.98%、42.32%、32.39%，而豫谷29僅減少23.08%。從開花期營養(yǎng)器官干物質積累對播期的變化差異看，豫谷17在6月19日（B2）前種植，有利于開花前的營養(yǎng)生長；豫谷23和豫谷28在6月26日（B3）前種植，有利于開花前的營養(yǎng)生長；而豫谷29在7月3日（B2）前種植，有利于開花前的營養(yǎng)生長。不過，所有品種在最晚播期（B5）下營養(yǎng)器官總干質量均出現(xiàn)了明顯上升，這可能是由于B5處理谷子生育前期氣溫較高、光照時間長，利于植株的營養(yǎng)生長所致。

由表2可知，隨著播期的推遲，成熟期各營養(yǎng)器官的干質量總體上呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，與開花期營養(yǎng)器官干質量變化趨勢相似。總體上看，谷子成熟期營養(yǎng)器官總干質量在B1處理最高，B2、B5處理次之，B4處理最低（豫谷29除外）。所有谷子品種成熟期莖鞘、葉片、莖稈的干質量均以B1處理最高，B4處理較低，不過一些品種部分器官在B3處理下最低，如豫谷28莖稈、豫谷29的3個營養(yǎng)器官均在B3處理下最低。不同谷子品種成熟期營養(yǎng)器官總干質量在不同播期之間的變化程度不同。例如：與B1處理相比，B2處理豫谷17和豫谷28成熟期營養(yǎng)器官總干質量降低較多，分別為20.16%和25.77%；而豫谷23和豫谷29降低較少，分別為13.03%和14.63%。

由表2可知，從干物質轉運量來看，開花期營養(yǎng)器官積累的干物質一定程度上決定了花前干物質最終的轉運量，最明顯的就是，B4處理花前營養(yǎng)器官干物質轉運量均最低，與開花期營養(yǎng)器官干質量最低相對應。不過，播期對花前營養(yǎng)器官干物質轉運量存在一定影響，且品種間存在差異。如豫谷17，在B1、B2處理下開花期營養(yǎng)器官總干質量差異顯著，但轉運量相近，分別為15.35、15.67 g；豫谷23，在B3處理的花前營養(yǎng)器官干物質轉運量最大，顯著高于其他4個播期；豫谷28，除了B4處理，其他4個播期花前營養(yǎng)器官干物質轉運量相近；豫谷29，B4處理花前營養(yǎng)器官干物質轉運量為3.97 g，顯著低于其他播期。

由表2可知，不同品種、不同播期花前營養(yǎng)器官總干物質轉運率介于17.26%～45.83%，隨著播期的延遲，總體呈先升高后降低的趨勢，4個品種均以B3處理最高，分別為42.21%、45.83%、30.79%、40.96%?；ㄇ盃I養(yǎng)器官對籽粒的貢獻率介于8.83%～25.17%，均以B4處理最低，分別為16.09%、12.22%、10.53%、8.83%。豫谷17、豫谷23花前營養(yǎng)器官對籽粒的貢獻率均在B3處理下最高，分別為23.27%、21.32%；豫谷28在B5處理下最高，為18.18%；豫谷29在B2處理下最高，為25.17%?；ㄇ扒o鞘、葉片、莖稈干物質轉運率總體表現(xiàn)為莖鞘＞葉片＞莖稈，對籽粒的貢獻率總體表現(xiàn)為莖鞘＜葉片＜莖稈。

2.3 播期對不同谷子品種產(chǎn)量及其構成因素的影響

由表3可以看出，隨著播期的推遲，穗粒質量和千粒質量總體上呈明顯下降趨勢，穗長和穗粗無明顯規(guī)律。這主要是因為播期推遲，有效積溫不足，干物質積累減少，營養(yǎng)器官向籽粒中轉移的干物質減少，導致籽粒的飽滿度降低。其中,與B1處理相比，B5處理豫谷17、豫谷23、豫谷28、豫谷29的穗粒質量分別降低了24.14%、22.24%、11.01%、16.31%，降幅表現(xiàn)為豫谷17＞豫谷23＞豫谷29＞豫谷28；4個谷子品種的千粒質量分別降低15.81%、12.59%、17.25%、11.63%，降幅表現(xiàn)為豫谷28＞豫谷17＞豫谷23＞豫谷29?？傮w來看，豫谷17的穗粒質量和千粒質量受播期推遲影響最嚴重，而豫谷29受播期推遲影響最小。

由表3還可以看出，4個谷子品種的產(chǎn)量總體上均隨著播期的推遲而降低。與B1處理相比，B2處理豫谷17、豫谷23、豫谷28、豫谷29分別減產(chǎn)20.19%、14.36%、7.89%、8.96%，其中，豫谷17、豫谷23達顯著水平，而豫谷28和豫谷29不顯著；B3處理豫谷17、豫谷23、豫谷28、豫谷29分別減產(chǎn)35.43%、15.87%、16.79%、10.12%，豫谷17、豫谷23、豫谷28達到顯著水平，只有豫谷29在B1、B2、B3處理間產(chǎn)量差異不顯著；B4處理豫谷17、豫谷23、豫谷28、豫谷29分別減產(chǎn)33.36%、33.75%、29.52%、27.17%，均達到顯著水平。這些表明，豫谷17和豫谷23適播期較短，在6月19日（B2）前播種較合適，若此后播種，產(chǎn)量會顯著降低；豫谷28適播期次之，6月26日（B3）之前播種較為合適：豫谷29的適播期最長，播期可推遲到7月3日（B4）之前。

表3 不同播期對不同谷子品種產(chǎn)量及其構成因素的影響Tab.3 Effects of different sowing dates on yield and its components of different foxtail millet cultivars

3 結論與討論

在谷子生產(chǎn)中，播種時期的選擇，應視種植地區(qū)的氣候條件、土壤肥力、管理水平、品種類型等而異，每個品種都有其可供選擇的適宜播期范圍。叢新軍等[27]研究發(fā)現(xiàn)，隨著播期的推遲，濟谷16的生育期由109 d縮短為86 d，生育期縮短主要是由出苗到抽穗的時間縮短引起的。而本研究發(fā)現(xiàn)，播期推遲，谷子生育期存在變長的趨勢。造成這一差異的最主要原因是兩試驗設置播期的時間范圍不同：前者播期為4月29日至7月8日[27]，早播較晚播苗期溫度低，谷子前期生長緩慢；而本研究為麥后夏播，播期為6月11日至7月10日，無論早播還是晚播，苗期溫度均較高，谷子前期生長較快。雖然兩試驗得出的結論存在差異，但出苗到抽穗的時間隨著播期推遲而縮短的趨勢是一致的。本試驗中，夏播播期推遲到6月26日后，谷子從出苗到抽穗的時間縮短，而籽粒灌漿時間延長，這表明谷子夏播太晚，植株前期的營養(yǎng)生長階段溫度較高，而后期籽粒灌漿期間的溫度偏低，有效積溫降低，花前營養(yǎng)器官積累的營養(yǎng)物質向籽粒轉運的速率下降，且花后新合成營養(yǎng)物質速率下降，導致全生育期延長。因此，夏播谷子生產(chǎn)應結合品種生長特性和當?shù)販囟茸兓?guī)律確定播期，以減少氣候對谷子生長的不利影響。

本研究通過分析4個夏谷品種不同播期下莖鞘、葉片、莖稈以及總干物質轉運率，發(fā)現(xiàn)谷子成熟時營養(yǎng)器官積累的大量干物質沒有轉運到籽粒中，總干物質轉運率介于17.26%～45.83%。研究表明，水稻[21-22]、小麥[23-24]、玉米[15]等作物成熟時均存在營養(yǎng)器官積累的大量干物質沒有轉移到籽粒中的現(xiàn)象，如水稻成熟時花前莖鞘干物質轉運率通常在10%以下，葉片的轉運率為6.13%～25.34%[22]?？梢酝茰y，青枝綠葉、谷穗成熟的谷子品種，在花前營養(yǎng)器官干物質轉運和籽粒轉化率上不及落黃早的谷子品種，而谷子生產(chǎn)中，一定程度上提高營養(yǎng)器官干物質的轉運率，是實現(xiàn)谷子產(chǎn)量大幅度提高的有效途徑，這為生產(chǎn)上選育落黃早的高產(chǎn)谷子新品種提供了新思路。

播期對谷子各器官干物質積累和分配的影響鮮有報道。王楓葉等[26]研究播期對春谷品種長農(nóng)35干物質積累和分配的影響，發(fā)現(xiàn)播期對谷子整株干物質積累有較大影響；長農(nóng)35在長治市春播的最佳播期為5月16日左右，播期過早，前期低溫導致幼苗生長受阻，而播期過晚，后期低溫導致谷穗灌漿受阻。本研究為麥后夏播，幼苗生長階段通常不會像春播一樣出現(xiàn)低溫現(xiàn)象，但若播期過晚，同樣會像春播一樣產(chǎn)生谷子后期低溫導致灌漿受阻現(xiàn)象。本研究結果表明，夏播谷子播種越早，開花期營養(yǎng)器官干物質積累量越大；播期推遲，開花期營養(yǎng)器官干物質積累量降低。而成熟期各營養(yǎng)器官的干物質積累量隨播期的變化與開花期營養(yǎng)器官干物質積累量變化趨勢一致，說明谷子花前營養(yǎng)器官的生長是基礎，決定了成熟時植株營養(yǎng)器官的總體狀態(tài)。從干質量、轉運量和轉運率看，花前營養(yǎng)器官干物質轉運量受到花前營養(yǎng)器官總干質量和轉運率的影響。不同品種各器官對籽粒的貢獻率隨播期推遲的變化有差異。這是因為除了植株各器官間的差異、植株生長狀態(tài)、所處生長環(huán)境等因素外，干物質積累和轉運本身是一個動態(tài)過程，對籽粒的形成有直接或間接貢獻，需要更精準的試驗來揭示其變化趨勢。總體來看，前3個播期花前營養(yǎng)器官干物質轉運量較高，夏谷早播有利于籽粒產(chǎn)量的形成，而延遲播種，不僅影響花后干物質的合成和積累，也會減少花前營養(yǎng)器官形成干物質的再利用。這也符合4個谷子品種最終的籽粒產(chǎn)量均隨播期推遲而降低的結果。不同谷子品種由于對播期的生態(tài)適宜性不同，整個生育期干物質生產(chǎn)和轉運能力存在差異，從而表現(xiàn)出不同播期之間干物質積累和對籽粒的貢獻率變化程度不同，最終形成產(chǎn)量差異。

夏播谷子在營養(yǎng)生長期積累多少干物質與積溫有關，對熱量資源有效利用是夏谷奪取高產(chǎn)的關鍵。適期早播利于壯苗和花前營養(yǎng)器官干物質生產(chǎn)，是花后籽粒灌漿過程中干物質積累和較高產(chǎn)量形成的基礎；而播期推遲，不僅會導致花前營養(yǎng)器官干物質積累量和轉運量減少，也可能引起整個生長期間的有效積溫不足，導致花后各器官營養(yǎng)物質的合成、積累和轉運受阻，從而導致籽粒產(chǎn)量下降。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著播期推遲，穗粒質量和千粒質量總體上逐漸降低，這說明晚播會導致谷子籽粒灌漿受阻，籽粒變小或不飽滿，從而導致產(chǎn)量下降。綜上，河南省夏播谷子品種的適宜播種時期在6月19日之前，不同品種存在差異，需結合品種特性適當提前或推遲，這為河南省旱區(qū)谷子待雨播種提供了時間范圍。