河套地區種植3個鮮食玉米品種的光合特性與產量分析

王海偉 崔超 郝水源 劉雙祿 蘇志芳 王靖 邸娜 趙斌

摘要：為了探尋內蒙古巴彥淖爾種植鮮食玉米品種高產的光合特性和產量因素差異，選美甜2號、金糯2008、超甜白加黃3個早熟鮮食玉米品種進行田間試驗，對不同鮮食玉米品種的農藝性狀、光合特性、生物產量等進行測定分析。結果表明，超甜白加黃的株高、穗長、穗質量等最大，美甜2號次之，均高于或顯著高于金糯2008。3個鮮食玉米品種上部展開葉的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率總體呈現“S”形變化曲線，到第3次或第4次取樣測定時期的上部展開葉凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均到達峰值，而后逐漸減小，胞間二氧化碳濃度基本和凈光合速率變化相反。棒三葉的穗上葉和穗位葉的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度一般高于穗下葉，其中超甜白加黃和美甜2號的棒三葉凈光合速率大于或顯著大于金糯2008。超甜白加黃單穗鮮質量和鮮生物產量、干生物產量最大，單株果穗鮮質量達 446 g/穗，鮮、干生物產量分別為84 438、19 373 kg/hm2，顯著高于金糯2008。綜合表明，超甜白加黃干、鮮生物產量最大，功能葉片光合特性較美甜2號、金糯2008表現好些。

關鍵詞：鮮食玉米;光合特性;產量;河套地區

中圖分類號： S513.01 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）23-0089-04

玉米是我國乃至世界的重要糧飼作物，在我國糧食生產中具有舉足輕重的地位[1-3]。目前，我國農業正在發生巨大變化，在由過去解決溫飽、追求產量的情況下，向優質、高產、高效方面轉變[3-4]。隨著人們生活水平的提高和對市場各種作物的需求，加之近年隨著種植結構的調整和農民經濟效益意識的提高，人們對質量高、營養豐富、方便實惠、風味獨特的鮮食玉米產品情有獨鐘[4-6]。甜玉米（sweet corn）是一種特用型玉米，又稱蔬菜玉米，禾本科玉米屬，有研究表明它起源于我國，現在它是很多發達國家的主要蔬菜之一[5-7]。因其具有甜、黏、嫩、香及易于咀嚼和消化、吸收快等特點而備受消費者喜愛[6-9]。玉米乳熟期籽實柔軟、味美，富含維生素A、維生素C、脂肪、水溶性多糖和蛋白質等[7-8，10]。有研究表明，在所有的主食當中，玉米的營養價值與保健作用是最高的，其中含有7種“抗衰劑”，即鈣、鎂、維生素、硒、谷胱甘肽、維生素E和脂肪酸[8，11]。

內蒙古巴彥淖爾市地處41°20′～42°28′N，位于黃河“幾”字彎頭，光熱資源豐富，適合玉米生長[12]。本研究選美甜2號、金糯2008、超甜白加黃3個鮮食玉米品種為試驗材料，通過觀察其生長發育情況，測量其葉片的光合特性及其產量相關性狀，比較分析3個鮮食玉米品種產量形成的相關因素，以期探明河套地區種植鮮食玉米品種產量形成的生理基礎，尋找出適合河套地區種植的優質高產鮮食玉米品種，對增加鮮食玉米種植面積、調整當地種植結構和促進農民增收具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種共3個，分別為美甜2號、超甜白加黃、金糯2008，均購于臨河市天豐農業生產資料有限公司天豐農資市場。

1.2 試驗設計

試驗于2017年在巴彥淖爾市臨河區河套學院氣象局和臨河農場2個試驗地同時進行，選用美甜2號、超甜白加黃、金糯2008共3個品種于4月23日進行播種，采用隨機區組設計，3 次重復;采用覆膜大小行種植，播種密度67 500株/hm2;小區面積15 m2，栽培管理同一般大田。

1.3 試驗方法

用美國Licor公司Li-6400XT便攜式光合儀進行葉片光合特性測定，采用紅藍光源葉室，設定光量子密度1 500 μmol/（m2·s），氣體流量為 500 μmol/s，測定時間統一于各采樣時期的 09：00—11 ∶ 30進行[13-15]。分別于6月10日、6月18日、6月25日、7月10日和7月25日測定各品種的葉片光合特性，每小區標記長勢一致的4株進行測定，3次重復取其平均值。采收期每小區分別隨機取10株，測定各品種的單株葉片數、株高、莖粗、穗長、禿尖等農藝性狀，并測定單株葉片鮮質量、單株莖鮮質量、單株果穗鮮質量等。干物質量測量按葉片、莖稈、果穗分別裝入硫酸紙袋中，先在105 ℃下烘干0.5 h，然后繼續在80 ℃下烘干至恒質量，冷卻后分別測量其單株葉片、單株莖稈和單株果穗的干物質質量并折算生物產量等[3，13]。

1.4 數據處理分析

采用Excel 2007處理數據和作圖，采用SPSS 17.0 軟件進行處理間差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同鮮食玉米品種的農藝性狀比較分析

由表1可以看出，超甜白加黃的株高最高，為252.7 cm，與美甜2號差異不顯著，但顯著高于金糯2008（P<0.05）。美甜2號的莖稈最粗，為 2.93 cm，但與超甜白加黃和金糯2008差異不顯著。3個玉米品種的葉片基本都為10～11張。超甜白加黃的果穗穗長最長，為18.00 cm，顯著高于美甜2號（P<0.05）。金糯2008的果穗禿尖最長，達 1.40 cm，顯著長于美甜2號的，各鮮食玉米品種的禿尖長排序為金糯2008>超甜白加黃>美甜2號。

2.2 不同時期鮮食玉米的上部展開葉光合特性變化分析

從圖1可以看出，3個鮮食玉米品種上部展開葉的凈光合速率（Pn）5個時期中總體呈現“S”形變化曲線。3個鮮食玉米品種在第1次取樣測定時期的上部展開葉凈光合速率都較高，而后一個時期有所下降，之后逐漸增加到峰值，到灌漿后期的7月25日時都呈現下降趨勢。其中，美甜2號上部展開葉的凈光合速率先于其他2個品種達到峰值，且各時期葉片凈光合速率變化幅度小于超甜白加黃和金糯2008。

氣孔是進行葉片氣體交換的重要門戶，隨著光強度的增加，氣孔的開放度也會增加[15-17]。如圖2所示，3個鮮食玉米品種上部葉片的氣孔導度總體呈先增加后減小的變化趨勢，在第4次取樣時期3個品種達到峰值，而后都減小。美甜2號上部葉片氣孔導度從6月10日開始基本都呈上升趨勢，到7月10日達到峰值后減小。在后2個取樣時期中，金糯2008上部葉片的氣孔導度均高于超甜白加黃和美甜2號，但無明顯差異。

從圖3可以看出，3個鮮食玉米品種上部展開葉的胞間二氧化碳濃度整體呈上升—下降—上升的變化趨勢，3個品種在第2次取樣時期增速顯著，且都在此時達到峰值，而后逐漸減少，到第4次取樣測定期降到一個低值，到最后一個測定時期3個品種的胞間二氧化碳濃度又升高了，且變化趨勢和葉片凈光合速率基本相反。

從圖4可以看出，3個鮮食玉米上部葉片在第1、第2次取樣時期的蒸騰速率較低，隨后逐漸增加，第4次取樣時期蒸騰速率達到峰值，到最后一次取樣時期又逐漸降低，且金糯2008上部葉片的蒸騰速率整體較超甜白加黃和美甜2號的高些。美甜2號上部葉片蒸騰速率從6月10日開始基本都呈上升趨勢，到第4次測定時期達到峰值，之后減小。在后3個取樣時期中，金糯2008上部葉片的蒸騰速率均高于超甜白加黃和美甜2號，且美甜2號的蒸騰速率在最后一個取樣時期降到最低。

2.3 不同鮮食玉米品種棒三葉光合特性分析

從表2可以看出，在7月10日和7月25日這2次光合特性測定中，3個鮮食玉米品種棒三葉的凈光合速率均表現為穗下葉低于或顯著低于穗位葉和穗上葉。其中，在7月10日取樣測定中，美甜2號穗位葉凈光合速率最大，達27.63 μmol/（m2·s），超甜白加黃穗位葉的凈光合速率次之，超甜白加黃穗下葉的凈光合速率值最小，顯著低于美甜2號穗位葉。在7月25日光合特性測定中，3個鮮食玉米品種的棒三葉凈光合速率總體來看小于前一個取樣時期，其中美甜2號穗上葉的凈光合速率最大，達26.84 μmol/（m2·s），超甜白加黃穗下葉的凈光合速率最小，僅為19.46 μmol/（m2·s），二者差異顯著。

從表2可以看出，在2次取樣測定中3個鮮食玉米品種棒三葉的氣孔導度總體上是7月10日的稍高于7月25日的，且各品種穗上葉的氣孔導度一般都大于穗下葉。在7月10日取樣測定中，美甜2號、超甜白加黃穗上葉氣孔導度最大，為 0.23 mol/（m2·s），金糯2008穗下葉和穗位葉的氣孔導度最小，且最大值與最小值差異顯著。最后一次光合特性測定中，美甜2號穗上葉氣孔導度最大，達 0.24 mol/（m2·s），金糯2008穗下葉氣孔導度最小，二者差異顯著。

從表2可以看出，3個鮮食玉米品種棒三葉的胞間二氧化碳濃度總體表現為穗下葉大于穗位葉和穗上葉。在7月10日取樣測定中，超甜白加黃穗下葉胞間二氧化碳濃度最大，達167.23 μmol/mol，顯著高于金糯2008穗位葉和穗上葉。最后一次光合特性測定中，超甜白加黃穗上葉的胞間二氧化碳濃度最高，達180.68 μmol/mol，顯著高于金糯2008的棒三葉。在7月10日光合特性測定中，美甜2號穗位葉的蒸騰速率最大，達6.74 mmol/（m2·s），顯著高于金糯2008。最后一次光合特性測定中，3個鮮食玉米品種穗上葉的蒸騰速率稍高于其他2葉，但差異都不顯著。

2.4 不同鮮食玉米品種鮮、干生物量分析

由表3可以看出，總體來看超甜白加黃的單株莖稈、葉片鮮質量是最大的，鮮生物量也是最高的，其次為美甜2號。超甜白加黃的單株莖稈鮮質量最大，達665.3 g，金糯2008的莖稈鮮質量最小。單株果穗鮮質量從大到小依次為超甜白加黃、美甜2號、金糯2008，且超甜白加黃的單株果穗鮮質量顯著高于金糯2008的，超甜白加黃鮮生物量最大，達 84 438 kg/hm2，顯著高于美甜2號和金糯2008的。

玉米干物質產量90%～95%來自于綠色葉片的光合作用產物，其產量形成具體表現為干物質的積累及其在各個器官的分配過程[3，11]。干物質積累是作物產量形成的物質基礎，較高的干物質積累是實現作物高產的必要保證[3，13]。由表4可知，超甜白加黃的單株莖稈干質量、干質量和干生物量最大，美甜2號次之，超甜白加黃3個指標都顯著高于美甜2號與金糯2008，其中超甜白加黃單株果穗干質量最大，達135.1 g，顯著高于美甜2號。超甜白加黃干生物產量最大，為19 373 kg/hm2，顯著高于美甜2號和金糯2008，美甜2號與金糯2008的干生物產量差異不顯著。

3 結論與討論

本研究結果顯示，超甜白加黃和美甜2號的株高較高，顯著高于金糯2008，美甜2號、超甜白加黃、金糯2008上部展開葉光合特性中凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率總體呈現先增加后降低的變化趨勢，這與王曉娟等的研究結果[13，17]較為一致。隨著玉米生育進程的推進，玉米籽粒逐漸灌漿成熟，葉片逐漸衰老退化，葉片凈光合速率也隨之減弱。在測定鮮食玉米棒三葉光合特性中表現出后一次的凈光合速率小于前一次取樣時期，而且3個品種的穗位葉和穗上葉的凈光合速率均大于穗下葉。超甜白加黃的單株葉片鮮質量、莖稈鮮質量、果穗鮮質量和單株鮮質量都高于或顯著高于金糯2008，超甜白加黃的果穗干質量、單株干質量和干生物產量也是最高的，美甜2號的次之。超甜白加黃的鮮生物產量和干生物產量最大，分別達84 438、19 373 kg/hm2。綜合表明，超甜白加黃干、鮮生物產量最大，功能葉片光合特性較美甜2號、金糯2008表現好些，說明超甜白加黃是更適宜河套地區種植的高產甜玉米品種。

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