4月播种期大豆萌发/出苗相对于4月和5月空气和土壤温度的一致性

图1。2019年5月13日,在米德附近的大学东内布拉斯加州研究和推广中心(ENREC)的一个研究地块。整块地都覆盖着免耕玉米残渣。西半部也覆盖着11月17日种植的谷物黑麦覆盖作物。每一半记录了2英寸深的土壤温度,但本质上是相同的,所以在本报告中是平均的。
图1。2019年5月13日,在米德附近的大学东内布拉斯加州研究和推广中心(ENREC)的一个研究地块。整块地都覆盖着免耕玉米残渣。西半部也覆盖着11月17日种植的谷物黑麦覆盖作物。每一半记录了2英寸深的土壤温度,但本质上是相同的,所以在本报告中是平均的。

4月播种期大豆萌发/出苗相对于4月和5月空气和土壤温度的一致性

在一个CropWatch文章大约三周前,我们展示了在米德附近的东内布拉斯加州研究和推广中心(ENREC)的两个研究地块中每隔15分钟记录的两张土壤温度图。这两块地包括一块免耕玉米渣地,今年春天将在其中种大豆;另一块免耕玉米渣地,今年春天将在其中种玉米。我们注意到,2018年11月17日在每个地块西半部种植的谷物黑麦覆盖作物对两个研究地块的土壤温度没有太大影响。

在这里,我们仅更新免耕玉米残渣地块的土壤温度记录(图1).这块地将于5月29日种植大豆。4月17日、4月30日和5月15日分别种植了三个相同的地块,每个地块的大豆品种分别为MG 1.1、2.1、3.1和4.1。(以供在2019年8月27日,ENREC活动).

四月土壤和空气温度图表
图2。每天每隔15分钟记录2英寸深的土壤温度和空气温度。细细的黑色线条是每天的最高气温和最低气温。红色和蓝色的粗线分别是在14:30和06:30记录的2英寸深的最高和最低土壤温度。

图2显示空气温度(细黑线)从午后(14:30)的每日最高温度波动到黎明前(06:30)的每日最低温度。在同一时间,它还显示了2英寸深的土壤温度从日高点(粗红线)到日低点(粗蓝线)的波动。请注意,在4月5日至5月12日的37天内,土壤温度与空气温度的范围较窄。部分时段(4月10日至14日、26日至27日、4月30日至5月1日、5月7日至11日)气温日最高不高。相反,在37天的时间跨度中,有几个时段的气温日低非常低。总体而言,气温日最低气温有8天低于36°F(其中5天低于32°F), 17天低于40°F, 23天低于44°F;值得注意的是,在37天中有31天低于48华氏度。显然,四月和五月初的大多数早晨都很冷或凉爽。

4月5日至5月13日上午6时30分录得的2英寸深的日最低土壤温度(见图中红线)图2)均高于48°F,除了4月11日至14日(土壤温度在此期间下降到非常低的38°F, 4月13日),在4月19日至20日和4月27日的短暂时期略低于48°F。

土壤中的温度计照片
图3。一个便宜的肉温度计可以用来检查土壤温度。(图片来源:Nathan Mueller)

许多大豆农学家建议在土壤温度达到50华氏度或以上之前不要种植,而且预计此后将保持这种温度。中所示的温度图2在美国,如果要在这个排水良好的沙壤土研究地点种植大豆,就必须等到5月3日。然而,其他农学家(见内布拉斯加州而且伊利诺斯州研究表明,大豆产量的提高与早期种植高度相关。这些农学家建议,如果田间土壤温度在50°F或更高(图3),并且预计在接下来的24或48小时内(小时数因农学家而异)仍将保持这种状态,那么四月下旬就可以安全种植大豆了。

除了将大豆种植日期推迟到4月份可能获得更高的产量外,使用这种提前24至48小时的种植方案也是有生理依据的。当大豆种子开始发芽时(如果种植在潮湿的土壤中,速度很快),吸收水分立即开始。在这个吸收阶段,细胞膜再水化到自然的功能状态——这是任何后续生长开始之前的必要条件。

在温暖的土壤温度(50°F或更高)下,吸收阶段将顺利完成;然而,在这个阶段,土壤温度低会导致膜再水化异常,导致幼苗遭受所谓的“冷害”。这种损伤的第一个明显症状是子叶显示出死亡组织的外层(Tully et al., 1981)。一旦吸收水分阶段完成,就不会发生冷伤,因为生长中的大豆幼苗非常耐受随后的寒冷土壤温度时期(即使低至35-40°F)。(但要注意,如此低的土壤温度可能会延长发芽到出苗的时间。)

相对于日土壤温度的高低图24月10日,以每英尺9粒种子的速度种植未处理MG 3.0品种的短行图1研究情节。在每个行段两侧去除约4英寸的玉米残渣后,大豆种子总是在下午三点左右(即下午1400-1500点)播种到1.25英寸深的犁沟中,在播种之前,在犁沟底部加入少量水。然后用锄头将非湿土覆盖在犁沟上。这样做的目的是确保发芽迅速开始,以评估在4月10日种植日期之后发芽的幼苗是否表现出任何冷害(组织受损或幼苗死亡)。在5月13日中午拍摄的照片中,图4显示出的幼苗。(点击左右箭头可查看每个种植日期的照片。)

在5月13日拍摄的10张照片中,你会看到一个12英寸的尺子,可以让你评估每个种植日期每英尺长出的幼苗数量。种植的种子95%是胚芽,因此,假设没有任何冷害,每英尺9粒种子(x 0.95)的播种率预计将导致每英尺8.6棵幼苗或每英亩150K株。虽然4月10日播种日期的秧苗计数尚未正式进行,但查看5月13日的照片就可以清楚地看到,4月播种日期中几乎没有任何秧苗损失,从而得出结论,冷害不是这些播种日期的一个因素。不幸的是,我们不能在四月的每一天都种植。

  • 4月每周多日种植10行大豆。摄于5月13日。摄影:Jim Specht
    图4。使用左箭头或右箭头查看4月10日种植日期的大豆幼苗。请注意,在下午14:30播种的种子,即4月8日、9日、10日、15日、16日、17日、19日、22日、24日和29日的高土壤温度,暴露在第二天6:30达到的更低的土壤温度下。
  • 2019年4月8日种植的大豆,每英尺9粒种子;摄于5月13日

    图4。2019年4月8日种植,每英尺9粒种子

  • 2019年4月9日大豆种植;摄于5月13日

    图4 b。2019年4月9日种植,每英尺9粒种子

  • 大豆4月15日播种;摄于5月13日

    图4 c。2019年4月10日种植,每英尺9粒种子

  • 大豆种植4/16;摄于5月13日

    图4 d。2019年4月15日种植,每英尺9粒种子

  • 大豆种植4/16;摄于5月13日
    图4 e。2019年4月16日种植,每英尺9粒种子。
  • 大豆种植4/17;摄于5月13日
    图4 f。2019年4月17日种植,每英尺9粒种子。
  • 大豆种植4/19;摄于5月13日
    图4 g。2019年4月19日种植,每英尺9粒种子。
  • 2019年4月22日大豆种植;摄于5月13日

    图4 h。2019年4月22日种植,每英尺9粒种子

  • 大豆种植4/24;摄于5月13日

    图4。2019年4月24日种植,每英尺9粒种子

  • 大豆种植4/29;摄于5月13日

    图4 j。2019年4月29日种植,每英尺9粒种子

低温土壤温度对大豆冷害的影响尚未解决的关键问题有:

1)在冷害具有生物学意义之前,土壤温度在吸收阶段必须降到多低?50°F仍然是可能造成伤害的温度吗?或者伤害的最低温度实际上低于50°F吗?

2)大豆完成吸收相需要多少小时48小时、24小时或更短时间?

众所周知,与较冷的温度相比,较热的温度下吸收水分的速度更快(Roskruge和Smith, 1997),这表明如果种子在中午种植到温暖的温度下,而不是在日出时种植到较冷的温度下,则吸收阶段完成得更快。这可能是这里的情况(图2),在那里,下午种植的大豆可能已经完成了吸收水分的阶段,然后才暴露在较低的土壤温度下,从晚上持续到第二天早上。在这种情况下,值得注意的是安大略省(加拿大)延伸报告(Bohner, 2003)表明,如果土壤温度保持在45°F,大豆的吸收阶段可能在8 - 24小时内完成。需要对土壤温度(40-50°F)和吸收水分所需时间的相互作用进行明确重复的实地研究。这项研究可以为大豆生产商安排4月种植日期提供有价值的数据。

鸣谢

Specht教授感谢密歇根州立大学(Michigan State University)的推广教育家Michael Staton在准备本文之前的一次电话会议中举办了头脑风暴会议并分享了信息。

参考文献

霍斯特,伯纳,2003。种植时土壤温度会影响大豆产量吗?安大略省农业、食品和农村事务部。

罗斯克鲁格,C.L.和M.T.史密斯,1997。植物生理学杂志151:620-626。

塔利,R.E.等1981年。作物科学21:312-317。

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一片玉米地。