不同品種春玉米光合特性及產量效應分析

王 斐，王克雄，關耀兵，吳利曉，張倩男，邵千順，吳瑩瑩

（1.寧夏農林科學院固原分院，寧夏固原756000；2.原州區張易鎮畜牧獸醫工作站，寧夏張易756000）

玉米作為我國乃至世界上廣泛種植的作物之一，其在國民經濟發展中起著重要的作用，尤其在保障糧食安全方面至關重要。寧夏南部山區地處六盤山麓，由于自然生態條件限制，農業靠雨養，玉米作為該地區大面積種植的作物，其在脫貧攻堅和草畜養殖上起著至關重要的作用。國內外關于玉米光合特性方面的研究報道很多[1-6]，都是圍繞栽培措施對光合特性展開的研究，玉米是高光效C4 植物，其干物質的形成主要通過光合作用，玉米植株生物量的95%左右來自光合產物，提高玉米的光合作用效率將有助于玉米產量的顯著提升。因此，研究光合特性和產量之間的動態變化對玉米品種選育和高產栽培有重要的理論參考價值。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和選育的，而目前關于高海拔、早熟、耐旱等條件下的玉米光合特性方面的研究報道較少。

本研究在前人研究的基礎上，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光合特性，以期為玉米的高產挖掘和品種選育提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗設在寧夏海原縣關莊鄉窖兒村，土壤以黑壚土為主，土壤肥沃，土質疏松，平均海拔2 200 m，年均降雨量450～500 mm，年平均氣溫3.6 ℃，無霜期120 d。0～20 cm 土壤養分狀況：有機質31.4 g/kg、全氮2.08 g/kg、全磷0.71 g/kg、全鉀23.4 g/kg、堿解氮140 mg/kg、有效磷19.3 mg/kg、速效鉀137.00 mg/kg、pH 值8.15。播前施有機復合肥750 kg/hm2。

1.2 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），分別為極早熟111、蠡玉108、利合16、利合228、利合328、金谷6 號、利合629、紅禾28、利合528、博納6 號，同時以富農340（CK）為對照。

1.3 試驗方法

試驗采用全膜雙壟溝種植，采用拉線點播種植方式，隨機排列，3 次重復，行距0.5 m，株距0.25 m，小區面積40 m2，設計密度6.75 萬株/hm2，試驗設保護行3 行。4 月29 日播種，人工點播，每穴播2 粒種子，確保全苗。試驗于5 月14 日前全部出苗，5 月22 日間苗、定苗，5 月28 日鋤草，9 月下旬玉米陸續成熟，10 月13 日取樣、收獲，實收2 行計產。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 光合特性 抽雄吐絲期，采用CI-340 光合儀進行光合有效輻射、凈光合速率、蒸騰速率等光合指標的測定，試驗設置3 次重復，通過測定的凈光合速率、蒸騰速率計算葉片水分利用效率。

式中，WUE 為水分利用效率，Pn 為凈光合速率，Tr 為蒸騰速率。

1.4.2 產量及其構成因素 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，測定穗粒數、行粒數、百粒質量等。

1.5 數據處理

用SPSS 軟件進行相關統計分析，采用Microsoft Excel 2003 軟件計算數據并作圖。

2 結果與分析

2.1 不同品種春玉米株高和穗位高差異性分析

通過對不同品種春玉米株高和穗位高比較分析可知（圖1），紅禾28 的株高和穗位高最高，其余品種之間的株高和穗位高差異不大，株高和穗位高同步變化，沒有株高太高、穗位太低的現象。說明當前的育種目標追求的的是協同發展，株高和穗位高合理匹配對群體光合作用構建至關重要。

2.2 不同品種春玉米產量構成因子差異性分析

表1 不同品種春玉米產量構成因子差異性分析

玉米產量構成要素主要以穗長、行粒數、百粒質量、籽粒含水量、穗粒質量等為主，其也是品種重要的評價指標。由表1 可知，各參試穗長為17.6～20.5 cm，行粒數為33～41 粒，百粒質量為24～37 g，穗粒質量為109～224 g，籽粒含水量為12.6%～18.4%，其中，紅禾28 的產量性狀表現突出，說明目前育種的目標和方向都是追求大長穗型、出籽率高、籽粒含水量少的品種，但是研究發現，外觀大而長的果穗不一定出籽率和含水量就高，還與穗軸和軸色有一定關系，紅軸比白軸脫水速率快，軸粗細也與出籽率密切相關，因此，評價一個品種的好壞和產量的高低要全面綜合考慮品種的因素構成。

2.3 不同品種春玉米光合特性分析

劉永忠等[7-10]研究發現，產量與凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率間均呈正相關。本研究發現，不同品種之間的光合特性存在差異，光合有效輻射利合228 最高，凈光合速率極早熟111 最高，蒸騰速率利合528 最大，氣孔導度極早熟111 最大，葉片水分利用效率極早熟111 最高，達到1.3%。綜合以上品種的光合特性可以看出，氣孔導度和葉片凈光合速率存在一定關系，葉片凈光合速率和水分利用效率有直接關系（表2）。

表2 不同品種春玉米光合特性比較

2.4 不同品種春玉米產量差異性分析

不同品種春玉米產量達到極顯著差異（表3），進一步通過新復極差法比較不同品種春玉米產量可知（表4），參試的品種產量之間均達到極顯著性差異，較對照富農340（11 551.5 kg/hm2）增產的有4 個品種，其中，極早熟111 產量為15 120 kg/hm2，比對照富農340 增產30.9%，居參試品種第1 位；紅禾28 產量為13 903.5 kg/hm2，比對照增產20.4%；蠡玉108 產量為13 204.5 kg/hm2，比對照增產14.3%；博納6 號產量為11 613 kg/hm2，比對照增產0.5%。其余品種較對照表現減產，減產幅度為1.5%～36.3%。

表3 不同品種春玉米產量差異性分析

表4 不同品種春玉米產量方差分析

3 結論與討論

抽雄吐絲時期是玉米重要生育階段，研究光合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。許多專家學者已圍繞光合特性開展了很多研究[11-20]。本試驗研究發現，合理的株型有利于光合作用和通風透光，尤其穗三葉的光合累積，在一定范圍內對光合系統的支撐作用很重要。如果株高太高而穗位又太低，玉米上部葉片獲得的光合輻射最大，但直接運輸到穗部的光合有效輻射相對減弱，轉運到籽粒庫源的物質較少，最終會影響產量。因此，合理匹配株高和穗位及株型，對于新品種的選育和籽粒產量的構建都有著很重要的作用，今后在選擇品種方面，應該根據當地生態氣候條件和熱量資源等因素合理選擇株高、穗位高相匹配的優質高產新品種，為地方產業脫貧和草畜養殖提供良好的條件。

玉米是高光效C4 植物，其干物質的形成主要通過光合作用來實現，提高玉米的光合效率將有助于玉米產量的顯著提升，尤其光照時間是玉米生長發育過程中的重要指標，理論上產量與光照時間在一定范圍內呈正相關，適當延長光照時間可增加光能利用時間，獲得高產。但是特殊的季節性氣候變化和病蟲害發生對于籽粒灌漿過程有重要影響，尤其是在寧夏南部山區7—9 月份，其也是玉米生長發育的重要階段，適宜的調控和防控措施對于保證其高產穩產具有重要的意義。