山區旱地玉米新品種(系)穗粒性狀與干物質累積特性研究

王　斐，王克雄，關耀兵，李玉蓮，向國程，李　凱

(寧夏農林科學院固原分院，寧夏固原756000)

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山區旱地玉米新品種(系)穗粒性狀與干物質累積特性研究

王斐，王克雄*，關耀兵，李玉蓮，向國程，李凱

(寧夏農林科學院固原分院，寧夏固原756000)

以寧夏南部山區審定的具有代表性的3個玉米品種(系)為參試材料，長城706為對照，對參試品種(系)農藝性狀、穗部性狀、產量、植株干物質累積量及灌漿速率進行了比較分析。結果表明：富農821和寧單20號9月20日成熟，且熟期相同，較對照長城706(生育期140 d)早熟6 d；寧單20號的百粒質量最高，參試的各個品種(系)之間產量達極顯著差異(P<0.01)，其中華金5號產量極顯著高于其他3個品種，且其他3個品種之間產量也達到極顯著差異水平(P<0.01)。

玉米；高產品種；灌漿特性；干物質；產量

玉米是C4作物，因其增產潛力大，經濟效益好，營養價值豐富，在寧夏南部山區產業發展中承擔著優質糧食和飼草的雙重角色。近幾年寧夏審定的玉米新品種不少，主要是針對不同生態區域篩選培育的，而針對籽粒性狀選育的卻極少。干物質是玉米籽粒產量形成的物質基礎，植株95%左右的干物質來自光合產物[1]，因此研究籽粒灌漿特性和干物質累積動態變化對品種選育和高產栽培有重要的理論參考價值。國內外關于玉米籽粒灌漿特性研究方面的報道很多，大都是圍繞籽粒灌漿持續時間和灌漿速率而展開的[2-10]，而關于高海拔、早熟、耐旱等條件下的玉米籽粒灌漿特殊規律方面的研究報道較少。研究籽粒灌漿特性和干物質累積對于品種選育和高產研究都有重要的意義。本研究在借鑒前人研究的基礎上，進一步明確近幾年內寧夏審定的、適應于寧夏南部山區旱地和高海拔區域種植的、早熟耐旱玉米新品種籽粒灌漿和干物質累積的特性，為下一步選育新的耐旱、中早熟玉米新品種提供參考數據。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗設在固原市農科所頭營科研基地，土壤肥力中上，前作胡麻。0～20 cm土壤養分狀況：有機質10.00 g/kg，全氮6.10 g/kg，全磷3.30 g/kg，全鉀9.00 g/kg，堿解氮66.67 mg/kg，有效磷27.83 mg/kg，速效鉀195.00 mg/kg。秋季耕翻并冬灌，播前施有機復合肥50 kg/667 m2。采用露地種植方式，4月24日播種，人工點播，每穴播2粒種子，確保全苗。試驗于5月8日前全部出苗，5月20日間苗、定苗，6月10日鋤草、去分蘗。5月20日、6月1日打除草劑(地潔)各1次。9月上旬試驗玉米陸續成熟，9月18日取樣、收獲，實收4行計產。

1.2試驗材料與方法

1.2.1供試材料。試驗品種(系)為寧夏南部山區大面積推廣并具有耐旱、早熟特征的高產品種(系)，分別為華金5號(寧夏紅禾種業有限公司提供)、寧單20號(寧夏昊玉種業有限公司提供)、富農821(甘肅富農高科技種業有限公司提供)，長城706為對照(CK)。

1.2.2試驗方法。試驗采用露地種植，隨機區組試驗設計，3次重復。小區面積40 m2(8 m×5 m)，10行區、行距50 cm、株距30 cm，區距 80cm，試驗密度67 500株/hm2，試驗設保護行3行。

1.3測定項目與方法

1.3.1灌漿速率和干物質累積特性。選擇長勢一致且有代表性的植株進行標記，每個小區標記100株以上。自授粉后第15 d開始取樣，之后每隔7 d取樣1次，每次取5株植株，分別稱量新鮮根部、葉片、莖稈質量，同時取5個果穗，每穗取中部籽粒100粒，稱其籽粒鮮質量，其后各材料于105 ℃烘箱殺青30 min后，75 ℃烘至恒定質量后稱量。

1.3.2產量及其構成性狀。成熟期每個小區人工收獲中間2行，自然風干，考種后脫粒計產(按14%標準含水量折算產量)。各小區選擇有代表性的10個果穗考種，計算穗粒數、百粒質量等。

1.4數據處理

使用DPS7.05軟件進行相關統計分析，用Microsoft excel 2003 軟件計算數據并作圖。

2　結果與分析

2.1供試不同品種(系)玉米農藝性狀和生育期

從表1可見，參試品種(系)的生育期為134～140 d，其中富農821和寧單20號9月20日成熟，熟期相同，較對照長城706(生育期140 d)早熟6 d，屬于早熟品種；華金5號9月27日成熟，比對照長城706(生育期140 d)晚熟1 d，屬于中熟品種。各參試品種株高在218～253 cm之間，穗位高在90～106 cm之間，葉片數在11～14之間，在該地區具有較廣適應性，能夠正常成熟。

表1　供試不同品種(系)玉米生育期及其農藝性狀

2.2供試不同品種(系)玉米穗部性狀

從表2可見，各參試品種(系)玉米穗長在14.9～19.7 cm之間，穗粗在5.13～5.57 cm之間，其中對照長城706的穗最長和最粗，其次為華金5號。禿尖長度在0.1～1.6 cm之間，穗行數在14～16行之間，行粒數在25～35粒之間，穗粒質量在231.0～325.0 g之間，其中長城706的最高，次之為華金5號。百粒質量在32.93～37.07 g之間，其中寧單20號的百粒質量最高。出籽率在57.21%～82.39%之間，其中富農821出籽率最高。但綜合考慮各參試品種(系)穗部性狀間的差異，華金5號較其他參試品種表現良好。

表2　供試不同品種(系)玉米考種表

2.3供試不同品種(系)玉米產量

從表3可見，參試4個品種(系)中較對照長城706(產量12.11 t/hm2)增產的為華金5號，折合產量12.52 t/hm2，比對照長城706增產3.34%，居參試品種(系)第1位；對照長城706產量居參試品種(系)第2位；寧單20號和富農821較對照長城706減產，其中寧單20號折合產量11.18 t/hm2，比對照長城706減產7.73%，居參試品種(系)第3位，富農821折合產量10.62 t/hm2，比對照長城706減產12.31%，居參試品種(系)第4位。

表3　供試不同品種(系)玉米產量

注：表中產量數據后不同大寫字母表示在0.01水平差異極顯著。

由表3可以看出，參試的各個品種(系)之間的產量達到極顯著差異水平(P<0.01)，其中華金5號品種(系)產量顯著高于其他3個品種，且其他3個品種之間產量也達到極顯著差異(P<0.01)。

2.4供試不同品種(系)玉米植株各部分干物質累積動態變化

干物質累積動態變化間接反映了植株本身的生長發育和產量構建過程。通過測定玉米抽雄吐絲期至成熟期植株各部分干物質累積動態變化情況，可針對灌漿關鍵過程，采取有效調控措施，實現其高產、優質的目標。

2.4.1供試不同品種(系)玉米根部干物質累積動態。由圖1可知，不同品種(系)的干物質累積量不一樣，8月4—26日，各個品種(系)干物質累積量成降低趨勢，主要原因可能是這一階段持續高溫導致地下根部水分和養分輸送受影響，同時大部分干物質開始逐漸向穗部和籽粒部分轉移。8月26日―9月17日這一階段根部干物質累積呈單峰曲線變化。其中8月26日―9月6日干物質增加，9月6日干物質累積量達到最高，9月6―17日干物質累積量下降，9月17日至成熟期干物質累積不變，直至灌漿結束。

圖1　供試不同品種(系)玉米根部干物質累積動態變化

2.4.2供試不同品種(系)玉米莖稈干物質累積動態變化。由圖2可以看出，莖稈8月4—26日前后干物質累積呈單峰曲線變化，8月26日—9月17號前后干物質累積呈單峰曲線變化，8月中旬達到最大值，8月中旬—8月26日干物質累積下降，8月26日—9月6日干物質累積增加，9月6日以后莖稈干質量略有下降或基本保持平穩。

圖2　供試不同品種(系)玉米莖稈干物質累積動態變化

2.4.3供試不同品種(系)玉米葉片干物質累積動態變化。由圖3可以看出，葉片干質量在8月4日―8月中旬基本保持穩定不變，8月中旬以后至8月26日葉片干質量有所減少，8月26日葉片干物質累積量最低，8月26日―9月6日葉片干質量基本穩定或有緩慢增加趨勢，9月6―17日葉片干質量呈增加趨勢，表明后期穗上葉片干物質累積對籽粒灌漿貢獻較大。

圖3　供試不同品種(系)玉米葉片干物質累積動態變化

從圖1―3可見，各品種(系)根、莖、葉3者之間的干物質累積變化規律略有差異，雖然是密不可分的整體，但在不同生長發育階段，不同玉米品種(系)的干物質累積量不同。

2.4.4供試不同品種(系)玉米穗部干物質累積動態變化。由圖4可知，參試的4個品種(系)隨著灌漿時期時間推移，干物質累積量成緩慢增加趨勢，但增加趨勢因品種(系)不同而不一致，其中對照長城706的累積量最快，其后依次為華金5號、富農821和寧單20號。9月6日灌水施肥后各個品種(系)干物質累積量不同，說明后期田間管理對于籽粒灌漿具有重要的意義。

圖4　供試不同品種(系)玉米穗部干物質累積動態變化

2.5供試不同品種(系)玉米籽粒灌漿速率變化

由圖5可以看出，抽雄吐絲以后籽粒灌漿速率的變化情況。籽粒灌漿速率隨著灌漿時間推移和進程加快呈降低趨勢，灌漿10～20 d，對照長城706的籽粒灌漿速率較其他品種(系)快，寧單20號的灌漿速率較慢，灌漿20 d以后速率逐漸降低，灌漿速率和時間成線性關系。

圖5　供試不同品種(系)玉米籽粒灌漿速率變化

3　結論與討論

籽粒灌漿時期是玉米抽雄吐絲后的重要生育階段，研究籽粒灌漿特性和干物質累積對于品種選育和高產研究都有重要的意義。玉米籽粒灌漿期干物質累積對產量構建有重要作用，此時玉米植株各器官累積的干物質全部轉移到籽粒部分，合理的施肥、補灌水分等人工調控措施可有效增加產量。本研究中待審定的新品種華金5號具有較好的抗逆性和適

應性，在該地區區域試驗和生產試驗中表現良好，可以作為成熟品種在該地區和生態條件類型相一致的其他地區推廣應用。

灌漿速率作為籽粒灌漿特性研究中的指標之一，現已成為評價品種(系)增產潛力和品種(系)選育的重要參考依據，可依據不同玉米品種籽粒灌漿速率篩選出適宜該地區種植的優良早熟耐旱新品種。但是特殊的氣候季節性變化和病蟲害發生對于籽粒灌漿過程有重要影響，在寧夏南部山區7—9月份是玉米生長發育重要階段，適宜的調控和防控措施對于增產有重要生產意義。

作為大田試驗，在籽粒取樣和測定過程中難免存在極大難度和誤差，尤其在籽粒灌漿前期，籽粒含水量多，取樣方法和操作不當會造成實驗結果誤差較大，因此選擇和規范科學合理的取樣方法至關重要，這方面的問題還需要進一步研究。

[1]陳國平.玉米的干物質生產與分配[J].玉米科學,1994,2(1):48-53.

[2]李自衛,番興明,鄭宇峰,等.玉米籽粒灌漿期田間性狀相關性分析與研究[J].現代農業科技,2015(19):20-21.

[3]閆淑琴.玉米籽粒灌漿特性研究進展[J].雜糧作物,2006,26(4):285-287.

[4]靳永勝,李玉玲,胡學安,等.爆裂玉米籽粒灌漿特性研究[J].河南農業科學,1999(10):5-6.

[5]張麗,張吉旺,樊昕,等.玉米籽粒比重與灌漿特性的關系[J].中國農業科學,2015,48(12):2327-2334.

[6]賈波,謝慶春,倪向群.玉米籽粒灌漿特性研究進展[J].江西農業學報,2015,27(12):15-18.

[7]吳秋平,郭新平,韓成衛,等.玉米高產品種籽粒灌漿特性研究[J].山東農業科學,2015,47(4):30-33.

[8]劉思奇,鐘雪梅,李鳳海,等.東北地區4個代表性玉米品種的灌漿和脫水速率比較[J].種子,2015,34(12):69-72.

[9]金益,張永林,王振華,等.玉米灌漿后期百粒重變化的品種間差異分析[J].東北農業大學學報,1998,29(1):7-10.

[10]劉宗華,張戰輝.玉米籽粒灌漿速率研究進展[J].東北農業大學學報,2010,41(11):148-153.Research on the Characteristics of Grain Filling and Dry Matter Accumulation in Early Maturity Maize Varieties Planted in a Dry Farmland of a Mountainous Area

WANG Fei,WANG Ke-xiong,GUAN Yao-bing,XIANG Guo-cheng,LI Yu-lian,LI Kai

(Guyuan Branch of Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Guyuan 756000,China)

Using the maize variety Changcheng 706 as a control, a field trial was conducted in a mountainous area of southern Ningxia to investigate three representative maize varieties that had been authorized (Huajin 5, Funong 821, and Ningdan 20) for their characteristics of grain filling and dry matter accumulation.The tested varieties were compared in terms of agronomic traits,panicle traits,yield,the mass of dry matter accumulated in plant,and filling rate.Results showed that Funong 821 and Ningdan 20 both matured on September 20,indicating that they had the same mature period,which was earlier than that of the control variety by six days.Among all tested varieties,Ningdan 20 had the highest value of 100-grain weight.On the other hand,Huajin 5 achieved a very significantly higher yield than the other three varieties(P<0.01);meanwhile,the differences in yield among the other three varieties also reached a very significant level(P<0.01).

Maize;High-yielding variety;Grain-filling characteristics;Dry matter;Yield

2016-04-27

寧夏農林科學院科技創新先導資金項目(NKYQ-15-03)。

王斐(1984—)，男，研究實習員，主要從事作物高產優質高效栽培研究。E-mail:wangfei102820062006@126.com。

王克雄(1966—)，男，高級農藝師，主要從事玉米品種選育工作。E-mail:wkx61238@163.com。

S513

A

1673-6486-20160182

王斐,王克雄,關耀兵,李玉蓮,向國程,李凱.山區旱地玉米新品種(系)穗粒性狀與干物質累積特性研究[J/OL].大麥與谷類科學,2016,33(3):34-37,41[2016-09-07].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20160907.1944.010.html