不同基因型玉米品種的抗旱性及收獲指數研究

石 平，樊修武

（山西省農業科學院作物科學研究所，山西太原 030032）

玉米是北方雨養農業地區主要栽培作物之一。干旱是玉米生產的主要限制因子，不同玉米品種對水分虧缺的反應存在明顯差異[1-3]。對不同玉米品種抗旱性進行分析評價，篩選出節水又高產的玉米品種是現實可行的生物節水措施，對緩解我國糧食安全和水資源安全有著十分重要的意義。同時，可根據品種的抗旱性強弱和水資源分布情況，實現適水種植、減輕盲目種植的損失。

蘭巨生等[4]提出了抗旱指數（DRI）的概念，從而彌補了Chionoy提出的抗旱系數及Fischer[5]提出的敏感指數的不足，使農作物抗旱性鑒定的產量指標在生物學意義上有了實質性的改進。抗旱指數已有較多應用[6-9]，在玉米抗旱性評價方面也有報道[10-11]。以收獲經濟產量為目的的抗旱性評價試驗經常會設定不同的灌溉定額。DRI基于某水分階段兩端產量來評價其抗旱性。每個品種的水分適應范圍不同，對于品種而言，不同的灌溉定額既可增產，又可以導致減產。不同水分梯度下玉米產量和DRI的關系需要進一步研究，尤其是在玉米新品種不斷被審定用于生產的現實條件下，更應對其抗旱性進行深入研究。

收獲指數（HI）反映了作物群體光合同化物轉化為經濟產品的能力，是評價作物品種和栽培成效的重要指標。隨著作物新品種的定向選育和栽培措施的不斷改善，其中，品種改良的主要目標之一就是提高其收獲指數[12]。谷類作物的收獲指數已由過去的0.3左右提高到0.4～0.5，有的甚至達到0.6。HI有較高的遺傳力，同時也受環境條件的制約[13]，不同作物品種收獲指數不同[14]。

本研究通過人為設定不同灌溉定額創造不同水分梯度，將新近育成審定的不同基因玉米品種種植在不同水分條件下，鑒定其經濟產量和生物產量，計算其抗旱指數和收獲指數，并對不同玉米品種抗旱指數和收獲指數進行分析評價，篩選出節水又具有高收獲指數的玉米品種，這對氣候變暖、干旱加劇的現實條件下，實現其生物節水又高產穩產非常必要，對緩解我國糧食安全和水資源安全有著十分重要的意義。

1 材料和方法

1.1 試驗概況

試驗在山西省農業科學院旱地農業研究中心中試基地進行。該基地屬暖溫帶半干旱季風性氣候，平均降水460 mm，≥10℃年活動積溫為3 500℃，無霜期165 d，前茬作物為玉米，土壤為碳酸褐土，肥力中等。

1.2 供試材料

供試材料選用最新育成并審定應用的17個中晚熟玉米雜交種：先玉335、鄭單958、晉單55、農大108、晉玉811、丹玉86、晉單62、強盛9號、沈玉18、中玉9號、東單60、中單14、中單5458、大豐3號、魯單6006、屯玉38、屯玉42。

1.3 試驗設計

試驗采用二因素裂區設計，水分梯度為主區，分別為：不灌（雨養條件），低灌（補水60 mm），中灌（補水 100 mm），高灌（補水 160 mm）；品種為副區，17個供試品種在各水分梯度中隨機排列。小區面積為5 m×2 m，不同水分梯度小區中間設2 m隔離帶，水分梯度重復3次，共204個小區。

1.4 測定指標

產量測定指標為：穗長、穗粗、穗粒數、百粒質量、經濟產量、地上部生物產量。

抗旱指數：DDRI＝（Ya/Ym）×（Ya/Ya＊），其中，DDRI表示抗旱指數；Ya，Ym，Ya＊分別表示基因型旱地產量、水澆地產量和鑒定試驗中供鑒基因型在旱地產量的均值。

收獲指數＝經濟產量/地上部生物產量×100%。

1.5 數據分析

采用DPS統計軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 不同水分梯度下各基因型玉米品種經濟產量結果分析

由表1可知，不同水分梯度下（耗水325.6，363.6，421.6，469.1 mm），經濟產量差異均達到顯著水平（P＜0.05），除耗水 363.6，421.6 mm 之間未達到極顯著水平外，其余水分梯度之間經濟產量達到極顯著差異，極差為5 114.7 kg/hm2。

表1 不同水分梯度間經濟產量結果顯著性分析

由表2可知，雨養條件下（耗水325.6 mm），各參試品種經濟產量的均值最低，平均經濟產量僅為最高經濟產量均值的42.3%；在補灌60 mm（耗水363.6 mm）條件下，各品種經濟產量顯著提高，各參試品種的平均經濟產量達到最高經濟產量的70.6%，耗水量達到最高耗水量的77.5%，而補灌水量（60 mm）僅占最高補灌水量（160 mm）的37.5%；在補灌100 mm（耗水421.6 mm）條件下，各參試品種的經濟產量進一步提高，經濟產量均值達到試驗最高經濟產量均值的83.0%，但耗水量占到最高耗水量的89.9%，補灌水量占最高補灌水量的62.5%；在補灌160 mm（耗水469.1 mm）條件下，各參試品種經濟產量均值達到8 857.8 kg/hm2。

結果表明，補灌水量達到最高補灌水量60%時，即可獲得最高經濟產量的70%～80%的經濟產量水平，充分證明了節水灌溉的潛力所在，而且通過有限灌溉可調動玉米自身的高效用水能力。

表2 不同水分梯度下各玉米品種經濟產量

從表2可以看出，不同基因型玉米品種在不同水分梯度下的經濟產量表現并不相同，在雨養條件下（耗水325.6 mm），東單60、農大108、中玉9號3個基因型品種經濟產量均值達到4 550.3 kg/hm2，較其他14個參試品種經濟產量的均值（3 570.1 kg/hm2）高出 980.2 kg/hm2，增產率為27.5%，說明農大108、東單60和中玉9號這3個品種的抗旱性較強，適宜在干旱地區種植。但在水分條件改善后，其經濟產量水平不隨之大幅度提高，說明這3個品種的豐產潛力不大。在耗水 363.6 mm（補水 60 mm）、421.6 mm（補水 100 mm）、469.1 mm（補水 160 mm）3種水分梯度下，先玉335和鄭單958這2個基因型品種的經濟產量均值較其他15個基因型品種均值分別高出17.31%，22.17%和18.25%，說明在一定的水分供給范圍內，這2個品種具有較廣泛的水分適應性，同時具有較好的高產潛力。

2.2 不同水分梯度下各基因型玉米品種的抗旱指數

表3表明，不同玉米品種間DRI的差異明顯，在0.123～1.017之間變動，其實質與雨養條件下不同基因型品種的產量緊密相關。隨著補水量的加大，DRI有變小的趨勢，這是由于各基因型品種的產量有隨補水量加大而增加的原因所致。

據DRI均值將各基因型品種劃分為3個抗旱類型。抗旱型（DRI＞0.7）：農大108、中玉 9號、東單 60；較抗旱型（DRI為 0.7～0.5）：先玉 335、晉玉 811、沈玉 18、丹玉 86、屯玉 42、屯玉 38；不抗旱型（DRI＜0.5）：鄭單958、晉單55、中單5458、晉單 62、魯單 6006、強盛 9 號、中單 14、大豐3號。

表3 不同水分梯度下各玉米品種抗旱指數

近年生產實踐證明，選用玉米抗旱性品種類型時，應以中等抗旱性品種為主，如先玉335玉米品種雖抗旱性不是最佳，但它在適當水分供給范圍內，豐產性良好，因此，玉米品種的抗旱性只要達到中等水平，同時具有較好的豐產性，就能獲得廣泛的適應性。顯然，過分追求玉米品種的抗旱性不一定妥當。另外，DRI用于玉米品種抗旱性篩選時，一定要兼顧其品種的產量水平，因為玉米品種在極端水分條件下抗旱性無實踐意義。

2.3 各基因型玉米品種在不同水分梯度下的收獲指數

由表4可知，各基因型玉米品種在不同水分梯度下HI在35%～62%之間變動。從不同水分梯度下HI平均值看，除雨養條件下HI較低外，其他3個水分梯度下HI均值基本一致，說明水分條件在極限（供水325.6 mm）時，對玉米HI影響較大，導致嚴重減產。但當水分條件得到一定改善后，其就再不是影響玉米HI的最大因子了。從不同基因型玉米品種的HI看，在雨養條件下（耗水325.6 mm），農大108、中玉9號、東單 60這3個基因型品種HI均值為48%，較其他14個品種均值（42%）高出6百分點。說明，這3個基因型品種在極度干旱條件下，有較強的光合產物轉化能力。在水分條件改善（補灌60，100，160 mm）的條件下，先玉335和鄭單958這2個基因型品種HI均值分別達到58.5%，61.0%和60.5%，較其他15個品種均值（55.0%，53.5%，53.9%）分別高出3.5，7.5，6.6百分點。說明先玉335和鄭單958這2個基因型品種在一定水分條件下，具有光合產物向經濟產量（籽粒）轉化的較強能力。

表4 各基因型玉米品種在不同水分梯度下的收獲指數 %

3 小結

本研究結果表明，不同基因型品種的抗旱指數和水分適應范圍有明顯差異，不同水分梯度下的DRI次序并無變化，是與旱地條件下的產量緊密相關。分析認為，在水分極端條件下的抗旱性（DRI）存在一定的局限性，在保證玉米正常生長發育水分條件下，鑒定其不同基因型品種的抗旱性較為妥當。這樣可鑒定出有一定的抗旱性又具有較好的豐產性的優良品種。另外，收獲指數達到60%者亦屬優良品種的高值，可能會成為下一步品種鑒選的重要指標，這還需進一步作深入探討。

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