高温是如何破坏玉米授粉的

叶和丝上的花粉不惧高温
玉米花粉在丝上和丝附近。为了生产每一粒谷物,一条丝需要与一粒花粉受精。由珍妮·里斯拍摄。

高温是如何破坏玉米授粉的

截至7月15日,USDA NASS调查显示,11%的玉米是丝绸,去年落后60%,平均值42%。玉米田的种植者目前授粉已经询问本周的热量如何影响玉米授粉。图1显示7月14日VEGDRI地图它使用多个数据集在短时间上显示植被状态。它显示了内布拉斯加州东部和西南部的干燥区域,并且在这些区域中最有可能发生来自热/缺水的作物压力,无论授粉是否也发生。下列文章于今年的条件更新,并包含来自农艺和园艺系的汤姆Hoegemeyer,玉米饲养员和前兼职教授的信息,他在2011年为裁剪作家。

地图显示国家植被和干燥区域
图1:VEGDRI地图使用多个数据集来显示某一时间点的植被状况。这张7月14日的地图显示了内布拉斯加州东部和西南部的干旱地区,但最终显示了近期天气状况的有限、大规模影响。最新的干旱监测没有任何干旱迹象,主要是因为这次高温事件的时间尺度有限;然而,这并不一定意味着对作物没有热应激。
95华氏度7月12-19日的天数
图2.最高温度等于或高于95°F的日期12-19的天数。(来源:acis.

从7月12日至18日的平均最高温度出发
图3.平均平均值的出发最大温度12-18(来源:中西部地区气候中心
内布拉斯加地图显示平均最低温度的出发
图4.从平均平均值出发最低限度温度12-18(来源:中西部地区气候中心

关键点

  • 热量超过95°F压下花粉生产。
  • 长时间的加热会降低花粉的产量和活力。
  • 高湿度,在白天没有湿度下降,可以延迟授粉或防止花粉离开囊状。
  • 当土壤湿度足够时,95-98华氏度的一天对产量的影响很小或没有影响。连续四天后,每天的产量损失1%以上的温度。在第五或第六天之后发生更大的屈服损失潜力。
  • 虽然我们已经经历了几天的高热,但是这个周末在热火中休息了,然后在另一周再次加热。这种在温度下的休息可以有助于下周在内布拉斯加州授粉玉米亩的数量。

背景

玉米原是一种热带草,产于墨西哥中部海拔约7400英尺(比丹佛高2000英尺)的高海拔地区。今天,玉米仍然偏爱该地区的典型条件——白天温暖,夜晚凉爽。玉米产量持续高的地区有一些共同的显著特征。这些地区——智利中部,科罗拉多州的西坡,等等——通常是非常明亮,清晰,高强度的地区,夜晚凉爽。

玉米最大化其86°F的生长速度。温度比引起压力更热的日子。在高产量的区域,夜晚低温-在等于或低于50°F-降低呼吸率及保护植物糖,其可以用于生长或繁殖,或存储为产率。这些是玉米的最佳条件,有趣的是,墨西哥中部地区的地区是相当典型的,其中玉米是天然的。

玉米是一个“C4光合作用”植物,使其在捕获光线和固定的CO方面非常有效2成糖。这种系统的一个缺点是,在白天温度较高时,光合作用的效率会降低,因此植物可以使用或储存的糖会减少。夜间的高温增加了植物的呼吸速率,导致植物为了生长和发育而消耗或浪费糖分。这导致植物产生的糖更少,但消耗的糖比在较低的温度下要多。

在授粉高峰时期,当白天和晚上的温度都很高时,我们就会遇到问题。授粉前和授粉期间持续的热暴露会加重反应。

当土壤湿度足够时,95-98华氏度的一天对产量的影响很小或没有影响。然而,连续第四天之后,在该温度以上的每一天,产量往往会损失1%。在第五天或第六天之后,往往有更大的潜在产量损失。虽然很难预测任何一年的高温和干旱压力造成的产量损失,但压力确实会增加,并对作物造成损失。

湿度影响

高湿度,有助于减少作物用水需求,也增加了空气的热质量 - 在夜间提供额外的储存热量和绝缘。

玉米花粉在花药中的花药中产生。该植物每天早晨发布新的新鲜花药,从花粉的第一天开始,从流苏的第一天开始,并在几天内下降。从花树释放花粉的过程被称为“裂开”。随着温度升高,通过湿度下降触发裂开。然而,当它是极其潮湿的并且湿度很少跌倒时,根本不会发生裂缝,或者可能会延迟到当天晚期。如果一个人有泄漏,而湿度仍然很高,则在花粉释放之前,花药可能落到地上。如果在花粉裂缝发生之前温度升高,则花粉可能会降低在其棚时的活力。

在玉米手里养殖的人经常会看到这发生的事情。“流苏袋”中会有花粉,但花粉很少。通常的解决方案是等待几个小时,直到温度升高降低湿度。对丝施的影响,特别是在开放授粉的情况下,可能在花粉从未从花盆中释放的条件下发生。

走丝的问题

热量,特别是与缺水相结合,对蚕丝具有毁灭性的影响。如果植物对丝绸缓慢,那花粉的大部分可能已经脱落并消失了。现代杂交种具有大大改善的“ASI”或花粉 - 丝绸间隔(中间花粉和中丝的时间)。无论如何,在一些Dryland领域,我们看到种子设定问题,因为花粉与丝绸之间的问题。

即使在灌溉领域内的一些压力区域(极端砂斑,硬炭或水没有吸收和持有的压实区域,以及一些“湿斑”),我们就可以看到应力诱导的缓慢丝,并得到种子套件问题。从历史上看,这是导致产量减少的最重要的问题,特别是在压力年份。一旦丝绸开始干燥,它们就会失去花粉管生长和施肥的能力。

即使具有足够的水分和及时的丝绸,单独的热量可以干燥丝绸,使它们变得不接受花粉。当湿度低时,这是一个更大的问题。即使在70年代的露点,当温度达到高温90s到100S时,热量仍然可以使丝网溶解并减少丝绸生育率。

热量也影响花粉的产生和活力。首先,超过95华氏度的高温抑制了花粉的产生。在花粉脱落前和脱落期间的数天内持续加热,可能是因为可获得的还原糖,导致只有一小部分正常花粉形成。此外,热量将花粉的生存期缩短到几个小时(甚至更少)。虽然正常情况下有多余的花粉,但热量会降低蚕丝受精的育性和可用量。事实证明长时间暴露于温度降低了花粉棚的体积,并显着降低了其活力

对于要生产的每种籽粒的每个籽粒,需要一种花粉晶粒的丝绸。

内核集减少了

所有这一切的最终结果可能是内核集的减少。现在已经太早,以确定授粉期间的热量如何影响核心集。而且,内布拉斯加州玉米作物在这种高热期间授粉后落后的事实可能是一种祝福。通常,我们在丝绸或非灌溉领域慢的混合动力中看到了最差的领域的问题。随着额外的挑战,我们的作物今年经历过,我们可能会看到在更好的领域和灌溉领域的影响。

一些混血儿可能比其他混血儿受到的影响更大。极端高温的时间,特殊杂交品种的吐丝和脱落的时间,以及其他因素都有影响。仅仅在开花、种植或其他因素上的一两天的差异,就可以在定植上产生实质性的差异。授粉和吐丝期间的压力可能导致穗短、穗尖向后增加和每穗粒数减少。所有这些都导致了产量潜力的降低。

预测

祝福是这种高温时期应该很快结束。虽然温度将在7月20日至7月20日的大部分状态下仍然很热(95-105°F),但是一个冷的前线将开始向南滑过国家周六下午。这将为北中北部和新布拉斯加州的沉淀带来最佳机会。冷锋会在内布拉斯加州南部南部落下过夜,暂时停留到过多的热量。下周的最佳水分可能是I-80南部的区域,特别是内布拉斯加州南部和东南部。

预计周日到周三气温会较低(北部温度在80度以下,南部温度在80度以上),预计不会有降水。如果一个低槽开始试图进入美国西部,那么从周四(7月25日)到周五(8月2日),气温将回升,北部温度将在80度以上至90度以下,南部温度将在90度以上。(这是GFS模型运行周期的结束。)

如果有关于热回来的任何好消息,似乎季风湿度将在脊的背面围绕着东北地溪流。这会将水分归还给PanHandle。如果这一预测持有,山脊的顶部会沿着内布拉斯加州/南达科他州边界撒谎,提高雷暴发展的巨大赔率将会纳入并向东方朝向向东。这就是GFS在7月29日至8月2日期间试图做的事情。

除非发生戏剧性的崩溃,否则八月上半年的大部分可能比正常更温暖。然而,在美国西部跨越的谷地流动将季节性流入西玉米皮带,这是乐观的,这不仅会使灌溉者受益,而是内布拉斯加州非灌溉农民。

资源

有关更多信息,请参阅作物科学,一个杂志美国作物科学学会.订阅提供全文文章;摘要可在线提供。

  • 玉米丝的衰老和接受能力,作物科学,33:275-278。抽象的
  • 高温胁迫对玉米花粉活力的影响,作物科学20:796-800。抽象的

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玉米田。