玉米的苗期特征與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系分析

鄭向陽(yáng)，李會(huì)霞，田 崗，劉 鑫，王國(guó)平

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所，山西 長(zhǎng)治 046011)

玉米(ZeamaysL.)是全球和我國(guó)的第一大作物，應(yīng)用價(jià)值廣泛,在食品、飼料、工業(yè)及醫(yī)藥方面都有著重要的地位。玉米為全谷作物,與小麥、水稻等其他谷類(lèi)作物相比，含有豐富的維生素和微量元素,可以充分滿(mǎn)足人們的多樣性、差異性的需求。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,提高玉米產(chǎn)量對(duì)保證我國(guó)糧食安全、畜牧養(yǎng)殖、工業(yè)發(fā)展以及醫(yī)療研究都具有重要的意義。提高玉米產(chǎn)量，首先要從育種入手，為找到提高玉米產(chǎn)量的途徑，科研工作者進(jìn)行了大量的研究。研究表明，玉米的產(chǎn)量由多種數(shù)量性狀基因控制[1],如穗部性狀的行粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粗、出籽率、穗行數(shù)、禿尖等[2-5]，籽粒性狀的百粒重、粒長(zhǎng)、粒寬等[2-6]，株型性狀的株高、穗位高、植株特征等[7-10]，品種的耐密植特性[11-14]，不同親本的不同組合[15-18]，品種的抗倒伏性[17]，玉米根系的生長(zhǎng)性狀[18-19]，以及玉米植株生長(zhǎng)的出苗期、出苗率、苗期株高、葉齡和生物量等[20]，這些都對(duì)玉米的產(chǎn)量有重要影響。但玉米的苗期特征與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系還鮮有報(bào)道，為此從苗期的初生胚根長(zhǎng)、次生胚根條數(shù)、苗期根重、苗重與產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行了研究，為高產(chǎn)玉米品種選育提供一種輔助鑒定手段。

1 材料和方法

1.1 材 料

1.1.1供試玉米自交系及雜交種

選擇山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所自主選育的已經(jīng)穩(wěn)定的自交系11個(gè)，編號(hào)及名稱(chēng)為，A：08 H 672，B：15 S 144，C：15 S 145，D：15 S 155，E：15 S 157，F(xiàn)：15 S 164，G：15 S 242，H：15 S 268，I：15 H 9，J：15 H 62，K：15 H 85。所用雜交種的種子是以A為母本，其他10個(gè)自交系為父本通過(guò)雜交而來(lái)，分別為：A×B，A×C，A×D，A×E，A×F，A×G，A×H，A×I，A×J，A×K。

1.1.2供試土壤

使用沒(méi)有雜質(zhì)的純河沙。河沙用清水沖洗干凈，曬干備用。

1.1.3供試育苗缽

采用直徑0.2 m，高0.1 m的塑料缽。

1.1.4雜交種種植田

雜交種種植在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所的玉米試驗(yàn)田內(nèi)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1玉米苗期試驗(yàn)

玉米的苗期試驗(yàn)在露天進(jìn)行，2019年5月20日播種。每缽裝純河沙1 000 g，每缽中播10粒種子，第1次加清水至最大持水量，以后每天上午在河沙表面見(jiàn)干時(shí)噴灑清水。每個(gè)雜交種各種植3缽，即3次重復(fù)。

玉米出苗后，每個(gè)育苗缽中選留5株生長(zhǎng)健壯且一致的苗，其余的苗拔除。玉米幼苗的生長(zhǎng)由綠轉(zhuǎn)黃且莖桿變軟時(shí)，玉米苗期生長(zhǎng)已經(jīng)基本完成，儲(chǔ)存在玉米種子胚乳中的養(yǎng)份已經(jīng)消耗完，玉米植株的再生長(zhǎng)要靠胚根系從土壤中吸取養(yǎng)份。這時(shí)把缽中加滿(mǎn)水，使河沙變稀，玉米苗的根基變軟，把苗從育苗缽中連根拔出。測(cè)量初生胚根的長(zhǎng)度，計(jì)數(shù)次生胚根的條數(shù)，對(duì)根重和苗重進(jìn)行稱(chēng)重。

1.2.2大田試驗(yàn)

試驗(yàn)田管理同一般大田，春天整地、施肥、劃行。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，10個(gè)組合，3次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)種4行，行距0.6 m，行長(zhǎng)5 m，株距0.24 m。2019年4月24日播種，每穴種2粒種子，間苗時(shí)如有一穴中沒(méi)苗的現(xiàn)象，相鄰的一穴中留雙株苗，保證苗全和各小區(qū)的總株數(shù)一致，各小區(qū)和各重復(fù)試驗(yàn)的密度一致。生長(zhǎng)期管理同一般大田。

秋天玉米成熟時(shí)，在每個(gè)小區(qū)的中間2行中進(jìn)行收獲。先從走道邊數(shù)5株不收，從第6株開(kāi)始收獲，每行連續(xù)收獲10株，每個(gè)小區(qū)收獲20株，裝入網(wǎng)袋中，曬干。在籽粒的含水量低于14%時(shí)，脫粒，稱(chēng)重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

以小區(qū)平均數(shù)為計(jì)算單位，采用Excel軟件對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)，并對(duì)各相關(guān)系數(shù)(r)進(jìn)行t檢測(cè)，顯著水平分為α=0.05(顯著)和α=0.01(極顯著)。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米苗期初生胚根長(zhǎng)與產(chǎn)量的關(guān)系

玉米種子萌發(fā)時(shí)從胚根鞘中伸出1條幼根，稱(chēng)為初生胚根，也稱(chēng)為主胚根或初生根、種子根，其生長(zhǎng)迅速，垂直向下生長(zhǎng)，一般入土深度為20～40 cm，根粗約0.3 cm。是玉米苗期重要的根系，對(duì)幼苗健壯生長(zhǎng)起著重要作用且全生育期一直具有生理功能。

表1為各組合苗期性狀3次重復(fù)的測(cè)量均值、產(chǎn)量均值及其相關(guān)性調(diào)查。從表1可以看出，玉米苗期初生胚根的長(zhǎng)與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)關(guān)系不顯著，相關(guān)系數(shù)為-0.39。這與玉米根系的生長(zhǎng)規(guī)律是相一致的，初生胚根的作用主要是對(duì)幼苗健壯生長(zhǎng)起著重要作用，隨著玉米節(jié)根的發(fā)育增多，其對(duì)玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)是微不足道的。圖1為玉米苗期性狀與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系圖，從圖1中可以看出初生胚根的長(zhǎng)與產(chǎn)量的變化趨勢(shì)最不一致。

表1 玉米苗期性狀與產(chǎn)量及其相關(guān)性

2.2 玉米苗期次生胚根條數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)系

玉米的初生胚根伸出2～3 d后，從中胚軸基部、盾片(內(nèi)子葉)節(jié)上側(cè)長(zhǎng)出3～7條幼根，即次生胚根，次生胚根實(shí)際是玉米第一層節(jié)根，又稱(chēng)節(jié)胚根，因其作用與初生胚根相同，故把二者合稱(chēng)為胚根系，植物學(xué)上稱(chēng)為初生根系。玉米初生根是苗期吸收肥水的主要根系，其吸收量隨著節(jié)根的增多而逐漸降低，但全生育期一直具有生理功能。

從表1可見(jiàn)，次生胚根的條數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.93，相關(guān)關(guān)系極顯著。說(shuō)明次生胚根的生長(zhǎng)為玉米構(gòu)建了第一個(gè)根系系統(tǒng)，次生胚根條數(shù)的多少，決定了玉米根系的第一階段的生長(zhǎng)活力。從圖1可見(jiàn)，次生胚根的條數(shù)與產(chǎn)量的變化趨勢(shì)相一致。

2.3 玉米苗期根重與產(chǎn)量的關(guān)系

玉米苗期的根包括兩部分，一部分為1條初生胚根，另一部分為3～7條的次生胚根，兩者組成的初生根系，主要作用是苗期吸收肥水。玉米苗期完成后，儲(chǔ)存在玉米種子胚乳中的養(yǎng)份已經(jīng)消耗完，玉米植株的生長(zhǎng)要靠胚根系從土壤中吸取養(yǎng)份。

從表1可見(jiàn)，胚根系的重量與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.87，相關(guān)關(guān)系極顯著。說(shuō)明胚根系數(shù)量的多少，根的粗細(xì)，及根上絨毛細(xì)根的多少和粗細(xì)所形成的第一個(gè)根系系統(tǒng)是玉米苗期后根從土壤中吸取養(yǎng)份供植株生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，為奪高產(chǎn)的基本條件。從圖1看，初生胚根和次生胚根合稱(chēng)的胚根的重量與產(chǎn)量的變化趨勢(shì)相一致。

2.4 玉米苗期苗重與產(chǎn)量的關(guān)系

強(qiáng)大的根系帶來(lái)健壯的植株生長(zhǎng)，植株的生長(zhǎng)和地下根的相關(guān)關(guān)系非常密切[21]，不少研究如株型性狀的株高、穗位高、植株特征等[5-7]都與產(chǎn)量的形成有關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果(表1)表明，苗期的苗重與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.96，相關(guān)關(guān)系極顯著。可從苗期的長(zhǎng)勢(shì)，推測(cè)產(chǎn)量的基本情況。從圖1可看出，玉米苗期的苗重與產(chǎn)量的變化趨勢(shì)相一致。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)采用同1個(gè)母本，10個(gè)不同父本進(jìn)行雜交后產(chǎn)生的種子進(jìn)行了苗期試驗(yàn)和大田的產(chǎn)量的比較。從試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，玉米苗期的性狀與產(chǎn)量的關(guān)系非常密切，相關(guān)系數(shù)的大小為苗重>次生胚根條數(shù)>根重>初生胚根長(zhǎng)。其中，苗重，次生胚根條數(shù)和根重與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系極顯著。

次生胚根的生長(zhǎng)為玉米構(gòu)建了第一個(gè)根系系統(tǒng)，次生胚根條數(shù)的多少，就決定著玉米根系的第一階段的生長(zhǎng)活力，從而形成了壯苗，為高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

玉米苗期的根包括兩部分，一部分為1條初生胚根，另一部分為3～7條的次生胚根，二者合稱(chēng)為胚根系，植物學(xué)上稱(chēng)初生根系，主要作用是苗期吸收肥水。玉米苗期完成后，儲(chǔ)存在玉米種子胚乳中的養(yǎng)份已消耗完，玉米植株的生長(zhǎng)要靠胚根系從土壤中吸取養(yǎng)份。胚根系數(shù)量的多少，根的粗細(xì)，及根上絨毛細(xì)根的多少和粗細(xì)所形成的第1個(gè)根系系統(tǒng)是玉米苗期后根從土壤中吸取養(yǎng)份供植株生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，為奪高產(chǎn)的基本條件。

植株的生長(zhǎng)和地下根的相關(guān)關(guān)系非常密切，強(qiáng)大的根系帶來(lái)健壯的植株生長(zhǎng)。玉米健壯生長(zhǎng)的植株是高產(chǎn)必不可少的條件。可從苗期的長(zhǎng)勢(shì)，推測(cè)產(chǎn)量的基本情況。

通過(guò)本試驗(yàn)探明了玉米苗期的各性狀與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系，為選育高產(chǎn)的玉米新品種提供一種輔助的鑒別手段。