高溫干旱后復(fù)水不同基因型夏玉米特征特性及產(chǎn)量表現(xiàn)

洪德峰，張學(xué)舜，張露雁，馬俊峰，衛(wèi)曉軼，馬毅，魏鋒，彭東

(1.新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.輝縣市氣象局，河南 輝縣 453600)

在全球范圍內(nèi)水分虧缺仍然是陸生植物生產(chǎn)的主要限制因素。水分是植物生長(zhǎng)和發(fā)育的必要條件之一，高溫干旱影響光合作用和多種生理生化代謝，導(dǎo)致植物減產(chǎn)[1-3]，通過(guò)相關(guān)調(diào)節(jié)措施使水分高效利用可以減輕干旱帶來(lái)的不利影響。黃淮海夏玉米區(qū)是我國(guó)重要的玉米生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，面積超過(guò)700×104hm2，占全國(guó)種植面積的30%左右，產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的35%以上，在糧食生產(chǎn)中占有重要地位。但在玉米生育期，特別是灌漿期，高溫干旱及陰雨寡照災(zāi)害性天氣多發(fā)，對(duì)玉米生長(zhǎng)影響較大[4-7]。

玉米熱害給夏玉米生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重不利影響，黃淮海夏玉米區(qū)近年來(lái)有頻發(fā)的趨勢(shì)，越發(fā)引起各方面的關(guān)注，特別是2017年更加嚴(yán)重。高溫首先是影響光合作用，同時(shí)會(huì)加大呼吸作用，使?fàn)I養(yǎng)消耗加快，不利于光合產(chǎn)物的積累。另外，高溫還會(huì)影響生育進(jìn)程和果穗等的發(fā)育，致使果穗各部位分化發(fā)育異常，如影響花絲伸長(zhǎng)、完全不能夠吐絲或吐絲困難遲滯，造成雌雄不調(diào)、授粉不良，導(dǎo)致空稈、空穗、嚴(yán)重禿尖、果穗結(jié)實(shí)“滿天星”等情況。

為了應(yīng)對(duì)高溫干旱等逆境傷害，研究干旱后復(fù)水等有關(guān)栽培管理措施對(duì)不同基因型玉米雜交種特征特性及產(chǎn)量的影響，可為篩選適宜黃淮海夏玉米區(qū)生產(chǎn)的優(yōu)良雜交種提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2017年在河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院輝縣基地實(shí)施。該地歷年平均氣溫14℃，降水量657 mm，其中夏玉米生長(zhǎng)季占全年降水量的60%左右。試驗(yàn)地為壤土，0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量1.4%、全氮1.08 g/kg、速效磷11.39 mg/kg、速效鉀111.2 mg/kg。

試驗(yàn)材料為鄭單958、滑玉168、裕豐303、京農(nóng)科728、五谷305、先玉047、聯(lián)創(chuàng)808、農(nóng)大372、先玉688、迪卡517、登海518、登海618、利單618。種植密度為75 000株/hm2，行距60 cm，株距22.2 cm。設(shè)置3次重復(fù)，6行區(qū)種植，行長(zhǎng)6 m。田間管理按照高產(chǎn)田進(jìn)行管理。基肥(復(fù)合肥氮磷鉀比5∶3∶1)施入300 kg/hm2，于拔節(jié)期追施尿素750 kg/hm2。

分別在8月10日和9月8日進(jìn)行灌溉，灌水量分別為750 m3/hm2。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 生育期 調(diào)查記錄播種、抽雄、吐絲、成熟日期。

1.2.2 田間病害、空稈及倒伏狀況 于灌漿后期調(diào)查田間病害，參照王曉鳴等[8]病害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定；收獲前10 d調(diào)查田間空稈及倒伏狀況。

1.2.3 產(chǎn)量及穗部性狀 小區(qū)實(shí)收中間4行果穗，脫粒稱(chēng)重，計(jì)算出實(shí)際產(chǎn)量。選擇10穗均勻一致果穗進(jìn)行室內(nèi)考種，記錄各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件及Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象條件分析

由表1、2、3可知，在抽雄、吐絲及散粉期間，降雨量少39 mm，降低達(dá)62.05%；日照時(shí)數(shù)也減少4.6 h；當(dāng)年平均氣溫高出歷年0.6℃，同時(shí)出現(xiàn)最高氣溫時(shí)間正好與散粉盛期(8月上旬)重合、最高氣溫連續(xù)4 d(3/8～6/8)超過(guò)35℃、最高時(shí)達(dá)到37.4℃的不利情況，對(duì)玉米授粉影響大。

表1 抽雄吐絲期及灌漿期氣象因子情況

灌漿期間，平均氣溫高于歷年同期1.25℃；降雨量減少51.6 mm，只有歷年同期平均降雨量的44.90%，經(jīng)查詢氣象資料，僅有8月30日一次21.9 mm的有效降雨，其它時(shí)間降雨基本為無(wú)效降雨；日照時(shí)數(shù)也減少32.1 h，屬于典型的高溫干旱寡照天氣。

2.2 高溫干旱后復(fù)水不同基因型玉米特征特性表現(xiàn)

由表4看出，高溫干旱后復(fù)水不同基因型玉米雜交種的特征特性表現(xiàn)存在差異，方差分析結(jié)果顯示，行粒數(shù)差異達(dá)到顯著水平，其余指標(biāo)則達(dá)極顯著水平。最高與最矮品種株高相差64.70 cm，品種間差距在0.76%～29.53%之間；穗位高最大相差34.33 cm，品種間差距達(dá)到3.25%～47.90%，登海518最高為106.00 cm，利單618最低為71.67 cm；穗長(zhǎng)最長(zhǎng)者為五谷305，最短的為登海518，兩者相差達(dá)到28.5%；登海518結(jié)實(shí)性最好，虛尖長(zhǎng)度為零，其次為裕豐303、登海618、利單618、鄭單958及迪卡517，先玉688虛尖長(zhǎng)度最長(zhǎng)，為1.86 cm；穗行數(shù)及行粒數(shù)相差不大，差值分別為2.80行和6.27粒；軸粗也表現(xiàn)不一，最大差值為0.40 cm，五谷305的軸最細(xì)，鄭單958軸最粗。

表2 散粉期氣象因子情況

表3 不同基因型夏玉米品種部分生育期 (日/月)

表4 不同基因型夏玉米特征特性表現(xiàn)

2.3 高溫干旱后復(fù)水不同基因型玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量因子表現(xiàn)

由表5可以看出，高溫干旱后復(fù)水不同基因型玉米品種產(chǎn)量表現(xiàn)差異顯著，差幅在1.32%～35.77%之間，滑玉618產(chǎn)量最高，其次為農(nóng)大372、迪卡517，登海518產(chǎn)量最低。收獲穗數(shù)品種之間差異不顯著。百粒重表現(xiàn)為差異顯著，差幅在2.20%～38.93%之間，迪卡517百粒重最大，為37.22 g，登海518百粒重最小，為26.79 g。穗粒數(shù)不同基因型玉米品種間差異顯著，差幅在9.03%～32.14%之間，裕豐303的穗粒數(shù)最多，為564.95粒，農(nóng)大372的最少，為428.75粒。吐絲散粉期高溫干旱主要影響穗粒數(shù)的形成，不同品種受影響不同，登海618、農(nóng)大372及利單618受影響較大；灌漿期氣象因子影響百粒重的大小，登海518、登海618及鄭單958受影響較大。

表5 不同基因型玉米品種產(chǎn)量及產(chǎn)量因子表現(xiàn)

2.4 高溫干旱后復(fù)水不同基因型玉米空稈、莖腐病及倒伏表現(xiàn)

由表6可知，高溫干旱后復(fù)水不同基因型玉米品種空稈、莖腐病及倒伏情況不同，品種間空稈率、倒伏率達(dá)到顯著水平，莖腐病達(dá)到極顯著水平。參試的13個(gè)品種，受高溫干旱影響，均有空稈現(xiàn)象，變化范圍在0.27%～4.52%之間，而倒伏與莖腐病的發(fā)生有一定的關(guān)聯(lián)，莖腐病發(fā)生嚴(yán)重的品種則倒伏也比較嚴(yán)重。鄭單958的空稈率最高，達(dá)到4.52%，但其莖腐病及倒伏率均為零；登海518的莖腐病和倒伏率均最高，分別達(dá)到48.33%和40.0%；迪卡517的莖腐病和倒伏率分別達(dá)到12.67%和11.67%，空稈率為0.82%。分析表明，莖腐病嚴(yán)重的品種，其倒伏也相應(yīng)嚴(yán)重，顯著減產(chǎn)。

表6 高溫干旱后復(fù)水各玉米品種空稈、莖腐病及倒伏情況 (%)

3 討論與結(jié)論

高溫干旱后復(fù)水，不同基因型玉米品種的特征特性表現(xiàn)存在很大差異。本試驗(yàn)考察的8個(gè)性狀指標(biāo)中，除行粒數(shù)差異為顯著水平外，其余7個(gè)指標(biāo)不同品種間均達(dá)到極顯著差異，表現(xiàn)極為突出的指標(biāo)是穗長(zhǎng)和軸粗，穗長(zhǎng)最大差異達(dá)到28.5%，軸粗差異達(dá)到0.40 cm。不同基因型玉米品種的產(chǎn)量表現(xiàn)差異顯著，差幅在1.32%～35.77%之間，滑玉168產(chǎn)量最高，登海518產(chǎn)量最低。

玉米產(chǎn)量高低由自身特征特性及氣象條件等多種因素共同決定[13-18]。研究表明，高溫干旱致使百粒重及穗粒數(shù)減少，同時(shí)不同生育時(shí)期遭遇高溫干旱等惡劣天氣的影響也不相同[19，20]，潘周云等[21]研究表明，抽雄-吐絲期干旱對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響大于喇叭口期，且持續(xù)的干旱導(dǎo)致減產(chǎn)的進(jìn)一步增加，不同品種表現(xiàn)不同。研究表明，如高溫?zé)岷εc干旱及寡照天氣相連或疊加，將對(duì)玉米危害更嚴(yán)重，據(jù)研究報(bào)告[9]，遭遇33℃以上中度熱害，可導(dǎo)致減產(chǎn)52.9%；遭遇36℃以上嚴(yán)重?zé)岷Γ踔两^產(chǎn)。7月下旬到8月上旬黃淮海夏玉米處在孕穗至吐絲授粉時(shí)期，是玉米生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)光、溫、水、肥等環(huán)境因子條件要求極高、最為敏感的階段。本試驗(yàn)中，高溫干旱后復(fù)水對(duì)不同基因型玉米品種影響不同。吐絲散粉期間，遭遇連續(xù)4 d高溫(>35℃)、最高達(dá)到37.4℃天氣，對(duì)玉米授粉影響很大，登海618、農(nóng)大372及利單618的穗粒數(shù)形成對(duì)高溫極為敏感，裕豐303、鄭單958和迪卡517等品種穗粒數(shù)的形成對(duì)高溫干旱較為遲鈍。灌漿期間遭遇高溫干旱寡照天氣，平均氣溫高于往年1.25℃，降雨量?jī)H為歷年同期的44.9%，影響品種的灌漿，導(dǎo)致百粒重降低，登海518、登海618及鄭單958受影響較大，同時(shí)也誘發(fā)其玉米莖腐病的發(fā)生，登海518表現(xiàn)最為嚴(yán)重，其次為迪卡517，莖腐病的發(fā)生進(jìn)而導(dǎo)致后期的倒伏發(fā)生。