不同類型玉米雜交種的抗旱性和豐產(chǎn)性研究

黃學(xué)芳，黃明鏡，池寶亮，劉化濤，張冬梅，閆六英

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，山西太原030006）

根據(jù)《全國新增500億公斤糧食生產(chǎn)能力規(guī)劃》，山西及西北地區(qū)在2020年前將承擔(dān)新增糧食產(chǎn)能11.5億kg的任務(wù)。玉米作為山西主要的大宗糧食作物之一，由于其單產(chǎn)水平遠(yuǎn)高于其他糧食作物，必定在未來分擔(dān)更多的增產(chǎn)份額。近年來，玉米已經(jīng)取代小麥成為山西第一大糧食作物，種植面積已由2000年的79.368萬hm2增加到2007年的127.047萬hm2[1]。玉米種植面積的增加，為山西省的糧食穩(wěn)定增產(chǎn)起到了重要的作用。但是近幾年山西省玉米的平均產(chǎn)量一直在5 250 kg/hm2上下徘徊[1]，這與山西干旱缺水的自然條件有很大關(guān)系[2]。應(yīng)對干旱，提高單產(chǎn)水平的重要手段之一就是培育和選用優(yōu)良抗旱品種[3]。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，稀植大穗型品種一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，這與農(nóng)民的種植習(xí)慣和認(rèn)識(shí)有關(guān)。在密植型品種出現(xiàn)后，農(nóng)民對種植密植型品種心存疑慮，擔(dān)心其抗旱能力不強(qiáng)。不僅如此，在科研和生產(chǎn)一線的技術(shù)推廣人員，對種植稀植大穗型品種還是密植型品種也存在著爭論[4]。作物品種的抗旱能力固然重要，但品種的豐產(chǎn)性能也很重要，只有兼顧抗旱和豐產(chǎn)性能的品種才能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中取得最大的水分生產(chǎn)力。因此，本試驗(yàn)對不同類型玉米品種進(jìn)行抗旱性和豐產(chǎn)性研究，旨在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研育種提供積極的參考價(jià)值。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)品種

供試玉米品種共有20個(gè)，分為2類，一類是密植型品種，包括鄭單958、先玉335、中科11號(hào)、迪卡M9、大豐26號(hào)、KWS2564、永玉 3號(hào)；另一類是稀植型品種，包括農(nóng)大4967、紀(jì)元1號(hào)、農(nóng)大108、中單808、三北6號(hào)、魯單981、中科4號(hào)、登海9號(hào)、登海11號(hào)、晉單56號(hào)、豐禾96、潞玉6號(hào)、潞玉13號(hào)。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)在太原市小店區(qū)寺莊村進(jìn)行。試驗(yàn)所在地屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均降雨量為456mm，年平均氣溫9.5℃，全年日照時(shí)數(shù)平均2 808 h，全年≥10℃的積溫為3 400～3600℃，無霜期160 d左右；供試土壤為潮土，有機(jī)質(zhì)15.6 g/kg、全氮 1.14 g/kg、堿解氮 87.4mg/kg、速效磷11.6mg/kg、速效鉀185mg/kg，肥力水平中等。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在干旱脅迫和正常供水2種水分條件下進(jìn)行，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。小區(qū)面積為15 m2，行距60 cm，種植5行，種植密度為6.75萬株/hm2。干旱脅迫條件是指在生育期內(nèi)盡量不補(bǔ)灌，2009年嚴(yán)重干旱情況下在大喇叭口期（7月3日）補(bǔ)灌50mm；正常供水條件是指在玉米生育期內(nèi)保證玉米在適宜的水分條件下生長，試驗(yàn)期間共補(bǔ)水2次，分別在6月19日和7月3日，每次補(bǔ)水50mm。為保證出苗率，播前統(tǒng)一補(bǔ)灌40mm。播前每小區(qū)用肥量為過磷酸鈣600 kg/hm2，硝酸磷肥 1 200 kg/hm2，作為底肥一次施入。2009年4月30日播種，9月30日收獲。

1.4 測定指標(biāo)

記載生育期；測量株高、穗位高；在吐絲期進(jìn)行穗三葉葉面積的測量；采用常規(guī)的烘干法水分測定方法，測定小區(qū)播期和收獲后0～200 cm的土壤水分，計(jì)算耗水量；收獲小區(qū)中間3行進(jìn)行測產(chǎn)，并在小區(qū)中連續(xù)取10株考種（穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、收獲指數(shù)）；計(jì)算干旱脅迫強(qiáng)度[5]和抗旱指數(shù)[6]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理、繪圖與分析采用Sigmaplot10.0軟件，Excel軟件，DPS統(tǒng)計(jì)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候條件與干旱脅迫強(qiáng)度

圖1是2009年玉米生長期間的日需水量和旬降雨量分布圖，需水量按照聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）1998年推薦的作物蒸發(fā)量的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行計(jì)算。從圖1可以看出，玉米在整個(gè)生育期間，總體上是前期受旱，中期不缺，后期盈余的分布特點(diǎn)，前期特別是拔節(jié)前至大喇叭口期，由于受到了嚴(yán)重的干旱，此階段水分虧缺量達(dá)124.4mm。

從表1可看出，嚴(yán)重的干旱對玉米生長及產(chǎn)量造成了顯著影響，干旱脅迫條件比正常供水條件的玉米最終株高平均降低了27 cm，穗三葉葉面積減少了381 cm2，籽粒產(chǎn)量減產(chǎn) 1 971 kg/hm2，差異都達(dá)到了極顯著水平。以供試品種的平均產(chǎn)量計(jì)算干旱脅迫強(qiáng)度（DI），其值的范圍在0～1，DI值越大，說明干旱脅迫越嚴(yán)重。2009年試驗(yàn)條件下的干旱脅迫強(qiáng)度為0.20。從產(chǎn)量減產(chǎn)程度及干旱脅迫強(qiáng)度，說明2009年試驗(yàn)達(dá)到了玉米抗旱性鑒選的要求。

表1 不同水分條件下玉米形態(tài)及產(chǎn)量差異

2.2 不同類型玉米品種的抗旱性與豐產(chǎn)性分析

圖2是不同品種抗旱指數(shù)與正常水分條件下產(chǎn)量繪制的二維分布圖，其中，抗旱指數(shù)代表品種的抗旱能力，抗旱指數(shù)越高，抗旱性能越好；正常水分條件下的產(chǎn)量代表品種的豐產(chǎn)性能，產(chǎn)量越高，豐產(chǎn)性能越好。圖2中分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ4個(gè)區(qū)，分區(qū)的基準(zhǔn)點(diǎn)是高于所有品種抗旱指數(shù)與產(chǎn)量平均值的5%，而提高5%是為了更好地篩選出抗旱性和豐產(chǎn)性能均較好的優(yōu)良品種。Ⅰ區(qū)代表即抗旱又豐產(chǎn)的品種，Ⅱ區(qū)代表抗旱性差、豐產(chǎn)性好的品種，Ⅲ區(qū)代表即不抗旱又不豐產(chǎn)的品種，Ⅳ區(qū)代表抗旱性好、豐產(chǎn)性差的品種。從圖2可以看出，不同類型品種的抗旱性能與豐產(chǎn)性能表現(xiàn)出明顯的差別，7個(gè)密植型品種有6個(gè)在Ⅰ區(qū)，1個(gè)在Ⅱ區(qū)，表現(xiàn)出良好的抗旱性和豐產(chǎn)性；13個(gè)稀植型品種有1個(gè)在Ⅱ區(qū)，10個(gè)在Ⅲ區(qū)，2個(gè)在Ⅳ區(qū)，可以看出稀植型品種大部分表現(xiàn)出抗旱性差和豐產(chǎn)性不高的現(xiàn)象，個(gè)別品種要么抗旱性好，要么豐產(chǎn)性能好，但不能同時(shí)兼顧抗旱性和豐產(chǎn)性。

表2顯示，密植型品種和稀植型品種在正常供水和干旱脅迫條件下的產(chǎn)量及抗旱指數(shù)差異都達(dá)到了顯著水平；在干旱脅迫和正常供水2種條件下，密植型品種的平均產(chǎn)量比稀植型品種分別高1 545，1 544 kg/hm2，平均增產(chǎn)率分別達(dá)20.5%，16.2%；在抗旱性能上，密植型品種比稀植型品種的抗旱指數(shù)平均提高24.3%。

表2 不同類型玉米品種平均產(chǎn)量和抗旱指數(shù)差異

2.3 不同類型玉米品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

構(gòu)成玉米產(chǎn)量的三因素是穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量，由于試驗(yàn)采用了統(tǒng)一的密度種植，因此穗數(shù)對不同品種的影響不作考慮，只需將穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量進(jìn)行分析比較。圖3和圖4是正常供水和干旱脅迫條件下穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量二維分布圖，圖中的十字線是所有品種穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量的平均值。對圖3和圖4比較后發(fā)現(xiàn)，2種水分條件下的穗粒數(shù)有較大差異，達(dá)到了極顯著水平，而百粒質(zhì)量差異不大，雖略有減少，但沒有達(dá)到顯著水平，這與試驗(yàn)期間干旱發(fā)生的時(shí)期有關(guān)。2009年的降雨特點(diǎn)是前期受旱，中期不缺，后期盈余，前期受旱與穗粒數(shù)的形成有關(guān)，而后期是百粒質(zhì)量形成階段，后期充分的降雨使2種水分條件下的百粒質(zhì)量差異不顯著。

不同類型玉米品種在圖3和圖4中的分布有所不同。密植型品種在2種水分條件下都表現(xiàn)出穗粒數(shù)高、百粒質(zhì)量中等或偏下的特點(diǎn)。而稀植型品種表現(xiàn)出穗粒數(shù)偏低、百粒質(zhì)量高和穗粒數(shù)中等或中等偏上、百粒質(zhì)量低的特點(diǎn)。總體上，密植型品種在穗粒數(shù)上高于稀植型品種，這是密植型品種在正常供水、干旱脅迫2種條件下的產(chǎn)量明顯高于稀植型品種的主要原因。

3 結(jié)論與討論

在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)中，玉米常常處在一個(gè)干旱、復(fù)水（降雨）的交替環(huán)境中生長發(fā)育，因此當(dāng)干旱來臨時(shí)，其具有一定的抗旱性是必要的，只有具有抵御干旱的能力，才能在降雨后繼續(xù)生長發(fā)育，可以說抗旱是玉米產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。

在本試驗(yàn)中，拔節(jié)前至大喇叭期嚴(yán)重干旱的情況下，密植型品種比稀植型品種形成了更多的穗粒數(shù)，表現(xiàn)出良好的抗旱性能，也為更高產(chǎn)量的形成奠定了基礎(chǔ)。這與謝振江等[7]、胡昌浩等[8]研究認(rèn)為公頃粒數(shù)對產(chǎn)量的影響最大相一致。

試驗(yàn)結(jié)果表明，密植型品種在干旱脅迫條件下的平均產(chǎn)量比稀植型品種高1 545 kg/hm2，增產(chǎn)率達(dá)20.5%。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)大力推廣密植型品種，玉米的產(chǎn)量將會(huì)大幅提高，就能夠承擔(dān)更多的糧食產(chǎn)能任務(wù)。

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