關于2020年國審通過玉米品種

杜艷娣

摘要：玉米株高和穗位高是玉米理想株型中兩個重要的農藝性狀，通過穗高系數把二者有機的結合起來。通過大樣本分析，2020年國審通過的普通玉米品種，平均株高283cm，穗位高108cm，穗高系數38.2%。首次提出穗高系數值為38.2%時的“黃金律穗高系數”一詞概念，并定義為玉米“標準穗高系數”。以“標準穗高系數”為統領所構建的株型具有結構嚴謹，形體不松散的特征，得出了在結合植株其他優良性狀的條件下，穗高系數值為38.2%時，作物的產量、耐密性和抗倒伏性或將達到理想狀態的結論，并將“標準穗高系數”列入構建玉米理想株型所有性狀中的首要性狀。

關鍵詞：玉米;穗高系數;黃金律

為貫徹落實《數字農業農村發展規劃（2019—2025年）》（農規發【2019】33號）精神，更好更快地實現農業數字化，充分發揮大數據的優化配置投入要素的核心功能，以加快推進農藝和信息技術集成研究和系統示范為核心，以實現農業數字化為目的，以構建作物理想生長模型為目標。

玉米是世界上三大糧食作物之一，典型的碳四作物，具有較高的產量潛能。2021年我國玉米種植面積達到了6.5億畝以上，是種植面積最大的作物，在保障我國糧食安全中占有重要地位。如何增加玉米產量，提高作物的抗倒伏能力，在發揮保障糧食供給、增加經濟效益上顯得尤為重要。

1 材料與方法

2020年國家品種審定委員會審定通過了845個玉米品種，并分別于2020年4月29日和2020年11月26日，在中華人民共和國農業農村部官網發布。

第一次共審定通過43個品種，收集到有效株高和穗高信息47個，平均株高277cm，穗高106cm，穗高系數為38.32%;除去4個特種品種后，有常規品種38個，有39個株高和穗高信息，平均穗高系數為：38.34%。

第二次共審定通過了802個品種，收集到有效株高和穗高信息數為934，其中，有三個爆裂品種沒株高和穗高信息，在去除爆裂、青貯、黏、甜四類104個特種品種后，共有698常規品種，平均株高為282cm，穗高108cm，穗高系數為38.16%。

全年審定845個品種，平均株高276cm，穗高106cm，平均穗高系數38.3%。

全年審定736個常規品種，平均株高281.8cm，穗高系數107.6cm，平均穗高系數38.2%。

2 結論與討論

作物株型結構直接影響作物群體光能分布，進而影響群體光合作用[1]。目前，關于株型的研究包括植株的形態特征和空間排列方式以及與群體光能利用直接相關的生理生態方面的機能性狀。一般而言，育種者傾向利用構成玉米株型的葉型、根型、莖型和穗型等主要因素，推廣者則重點推廣一些穗高系數合適的優秀品種，可從品種簡介中可直接了解到的表型性狀。

2.1 穗高系數研究進展

玉米穗高系數是指果穗在莖稈上著生的相對位置，其數值等于穗位高與株高的比值。據研究報道，恰當的穗高系數對于提高玉米產量、增強耐密性和抗倒伏性具有重要的實踐意義。

株高是玉米理想株型一重要指標參數，一般來講，產量隨著株高增加而增加，但是株高達到一定高度又和玉米的莖倒和莖折等發生矛盾。鄭雷等發現玉米植株過高會造成種植密度下降，不抗倒伏，收獲質量降低[2]。玉米株高過低會影響生長群體的通透性，增加患病害和蟲害的幾率。

李登海認為，玉米植株選擇中稈或中高稈較理想，同時增加多基因控制的致矮性性狀，避免群體株高增加出現的倒伏情況。

顧慰連提出玉米植株理想的株高應該在240～280cm之間[3]，與美國玉米平均株高240～260cm基本接近。

玉米穗位過高會造成植株倒伏，也不利用機械化收獲，過低不利于葉片上部光合產物向穗部的有效運輸。

玉米植株株高過矮則會影響整個群體生物量和生長結構，對產量產生負影響。諸多專家學者對玉米穗高系數進行的了深入的研究。

2.1.1 育種上方面研究

湯國民、龍麗萍、夏德君等認為玉米穗高系數對產量性狀的影響分為正、負兩個方面，但正的影響作用更大，尤其表現在穗長和行粒數上[4]。

2.1.2 栽培學方面研究

（1）中國農科院作物所李少昆研究員在理想群體結構---1500kg（吐絲期）提出8項具體指標，得出了玉米穗高系數在38.75%～41.76%。

（2）陳范駿等認為玉米最適宜的穗高/株高比介于0.36～0.38之間[5]，即穗高系數在36%～38%之間。

（3）河南省農業科學院王振華研究員認為玉米穗高系數等于抗倒系數，并闡明“在選育抗倒品種時選擇株高適中、穗位較低，一般情況下，如果玉米植株抗倒系數大于0.35說明該雜交種抗倒性較差，小于0.35說眀抗倒性好（抗倒系數=穗位髙度cm÷植株髙度cm）”，這里可以理解為穗高系數等于抗倒系數）。

（4）中國農業大學趙雅婷教授等發表在國際著名期刊《大田作物研究》的文章《優化玉米穗高系數增加籽粒產量和提高抗倒伏能力》的研究成果指出，玉米穗高系數為36.60%～39.43%時，作物產量最高，抗倒伏能力最強，也對玉米現代育種技術與栽培管理措施（主要是外源植物調節劑的研究與利用）提供了可靠的技術參數。

2.1.3 遺傳方面的研究

趙延明等認為玉米高系數同時受到加性效應、顯性效應、母體效應、遺傳主效應的控制外，同時還受顯性×環境工作效應、母體×環境工作效應等不同遺傳控制體系基因型×環境互作效應顯著影響[6]。

仲愷農業工程學院蔣鋒、劉鵬飛、王漢寧等認為玉米穗高系數以主基因遺傳為主[7]。一般而言，玉米穗高系數在35%至40%之間為最合理。

2.2 結論與討論

通過上表1分析，可以看出，玉米穗高系數占比超過10%的穗高系數分別為35%、36%、37%、38%和39%，并以穗高系數38%為最多，占比達17.33%。

上表2分析表明，在標準穗高系數38.2%增減5%情況下，即36.3%～40.1%范圍內品種數量達到471個，占年度品種審定數量845的55.7&，占有較高的比重。

穗高系數對產量性狀的影響，業內人士持有不同意見。據張洪生等研究表明，在高密度條件下，不影響玉米品種特有的株高、穗位高和穗高系數，但明顯地改變基部（第三節間）莖的粗度[7]。張澤民研究認為玉米穗位/株高對影響雜交玉米品種的抗倒性有顯著的效果，通過降低穗位，同樣可以提高玉米品種的抗倒性。

人類很早就從動植中看到了數學特征，無論是內在的生理特性和外在的形式特征。許多動植物都展示了高級的數學模式。例如人體頭部的三庭五眼，花朵的花瓣數和松果的鱗片數，都是在大自然中長時間的適應和進化的結果。植物所顯示的數學特征是植物生長在動態過程中必然會產生的結果，它受到數學規律的嚴格約束，而黃金律就是最好的見證。在生產生活中應用黃金律定律具有著神奇的魅力，黃金律在動植物的能量分配上和空間分布上是最佳的效應值，同時也是非平均分配上的頂級定律，值得應用于農業生產實踐中，業內有研究利用黃金分割法，對作物比空種植大行距和小行距按此比例安排種植[8]，亦有同仁根據水稻株高與栽插密度關系，提出了依據株高確定水稻行距和株距的黃金分割優選法[9]。

（1）通過對2020年國審通過845個玉米品種分析，得出大樣本的平均穗高系數為38.3%，與湯國民等研究玉米的穗高系數在40左右時，對獲得玉米高產較為有利的育種實踐結果相一致[4]。

（2）從圖穗高系數值所在各區間占比示意圖可以看出，區間呈正態分布，說明玉米穗高系數是一種連續性變數的理論分布。當穗高系數為38.2%時，也就是穗位正處在作物莖稈上黃金分割點的時候，果穗與植株的結構是最為嚴謹密切，韻律最為和諧自然，整個玉米植株顯得勻稱，呈現一種內在的美，使得二者相得益彰。在結合植株其他優良性狀的前提下，作物的耐密性、抗倒伏性和產量或將達到最佳。

（3）合理的玉米穗高系數，增加了品種的耐密性、抗倒伏性，增加了種植密度，對作物增產關系應當是1+1>2的耦合關系。

根據上述研究，有條件得到如下結論：把玉米穗高系數為38.2%的穗高系數值稱之為“黃金律穗高系數”，并將其定義為“標準穗高系數”。在作物育種方面，可以將等于或接近“標準穗高系數”作為高產玉米雜交種選育的重要指標之一;在作物栽培管理方面，可以把等于或接近“標準穗高系數”作為優秀新品種推廣及選用的重要參考指標之一。

理想株型的品性中一定具有“標準穗高系數”。玉米理想株型的構建不僅要有適宜的株高和穗位高及合理的穗高系數，還要有合理的葉型、根部結構等等，有待更多專家學者對理想株型進行科學的分析與評判，從而打造一個高產、抗倒伏、耐密植的作物群體結構，達到增密、增產、增收、增效、增質的“五增”目的。

本研究成果得出的重要結論是穗高系數為36.3%～40.1%時，作物的籽粒數量及抗倒伏能力較強，找到了建立玉米理想株型的重要研究依據與依托，或許成為建立理想株型結構的重要參數之一。

作物理想株型或許不是一個技術的名詞上的概念，而是育種家和農藝人設計的具有至高科技含量的藝術品的象征，或許和法國的埃菲爾鐵塔、埃及的金字塔一樣，成為技術與藝術的完美交匯與融合的典范。

自然界也許還有許多運用黃金律可以解決的問題，像植物的生長溫度、濕度、追肥比例、追肥時間、葉片伸展角度等等，都有待去探求，去發現，去運用，為“藏糧于技”戰略實施，為實現品種選擇系數化發揮農技人的一技之長。

參考文獻

[1] 劉建棟，于強，吳乃元.黃淮海地區夏玉米株型結構特征分析[J].中國農業氣象，2001，2（1）：6-14.

[2] 鄭雷，周羽，曾興，等.玉米株高QTL定位研究進展[J].作物雜志，2016（2）：8-13.

[3] 張洪生，趙明，吳沛波，等.種植密度對玉米莖稈和穗部性狀的影響[J].玉米科學，2009，17（5）：130-133.

[4] 湯國民，龍麗萍，夏德君，等.玉米穗高系數對產量性狀的影響[J].萊陽農學院學報，2002，19（2）：95-97.

[5] 陳范駿，劉建超，劉志剛，等.中國和美國高產且氮高效利用玉米品種比較[J].農藝進展，2020（166）：251-275.

[6] 趙延明.玉米穗高系數遺傳主基因及與環境互作效應分析[J].中國農學通報，2008，24（3）：130-133.

[7] 蔣鋒，劉鵬飛，王漢寧，等.玉米穗高系數的遺傳分析與QTL定位研究[J].中國農業大學學報，2011，16（4）：9-15.

[8] 周文秀.玉米籽粒的物理力學特性研究[D].東北農業大學，2015.

[9] 黃敏，蔣鵬，謝小兵，等.水稻株行距配比的優化和株高密度模型的建立[J].作物研究，2011，24（1）：1-3..