陜北地區耐密玉米新品種抗旱性評價及篩選

張圓 張雄

摘要 通過田間試驗對8個適宜密植玉米新品種和3個種植面積較大的品種進行抗旱性鑒定和評價，以期為陜北干旱地區品種篩選提供理論依據。結果表明，各品種在干旱條件下生育期平均延遲了2.82 d，散粉期和吐絲期間隔（ASI）延長了1.82 d；干旱脅迫導致各品種株高平均降低了10.05%，穗位高降低了18.50%；產量及其構成因素均有不同程度的降低，穗長、穗粗、穗粒數、百粒重、出籽率、產量分別降低了12.25%、2.80%、12.75%、5.67%、23.96%；抗旱指數和隸屬函數2種方法因指標不同導致評價結果有所差異。綜合來看，科河699和鄭單958抗旱性均表現較好，適宜在陜北干旱地區種植。

關鍵詞 玉米；新品種；抗旱性； 陜北

中圖分類號 S 513? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）07-0029-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.008

Evaluation and Screening of Drought Resistance of New Maize Varieties with High Density Tolerance in Northern Shaanxi

ZHANG Yuan1，2， ZHANG Xiong1

（1.Yulin University，Yulin， Shaanxi 719000;2. Yulin Academy of Agricultural Sciences， Yulin， Shaanxi? 719000）

Abstract In order to provide theoretical basis for the selection of drought-resistant varieties in the arid area of northern Shaanxi Province， 8 new maize varieties with high density tolerance and 3 varieties with large planting area were identified and evaluated for drought resistance through field experiments. The results showed that under drought conditions， the growth period of each variety was prolonged by 2.82 d on average， and ASI was prolonged by 1.82 d. The plant height decreased by 10.05% and the ear height decreased by 18.50% under drought stress;the yield and its components of all varieties were decreased to different degrees，panicle length， panicle diameter， panicle grain number， 100-grain weight， rate of seed and yield decreased by 12.25%， 2.80%， 12.75%， 5.67% and 23.96%. The evaluation results of the two methods were different due to the different indexes of drought resistance index and membership function. Overall， Kehe 699 and Zhengdan 958 showed good drought resistance and were suitable for planting in the arid area of northern Shaanxi.

Key words Maize;New varieties;Drought resistance;Northern Shaanxi

基金項目 榆林學院創新基金項目（2020YLYCX06）。

作者簡介 張圓（1991—），男，陜西榆林人，助理農藝師，碩士，從事馬鈴薯及玉米栽培研究工作。通信作者，教授，博士，從事西北旱區農業節水研究。

收稿日期 2022-04-25

玉米（Zea mays L.）是世界上主要的農作物之一，也是中國的第一大糧食作物，是我國糧食增產的主力軍［1］。2013年，全國玉米產量達到21 500萬t，占糧食總產量的37.5%。榆林是我國玉米優生區之一，年播種面積9.3萬hm2，產量約50萬t，占糧食總產量的40%，在當地現代農業產業發展和農民增收中發揮著重要作用［2］。

干旱對農業發展的影響巨大，而中國的淡水資源較為短缺，中國人均淡水資源量僅為世界人均占有量的1/4，也是全球人均淡水資源量最貧乏的13個國家之一，每年因干旱造成的糧食損失約占到所有災害的60%［3］。在地理分布上，中國的水資源呈現“南多北少”的特征。榆林市地處毛烏素沙漠邊緣，年平均降水400 mm左右，且時空分布不均，干旱時有發生。而玉米對水分較為敏感，胡瑞法等［4］通過綜合分析認為，干旱是中國玉米生產發展和產量提高的最大限制因素，干旱脅迫使玉米產量減少20%～50%。近年來大量的高產栽培表明，選育耐密型品種、提高種植密度是進一步提高玉米產量的重要方法［5］。鑒于此，筆者對適宜密植品種開展抗旱性鑒定，觀測其在陜北地區的性狀表現，篩選出適宜當地自然資源條件的新品種，是促進干旱地區玉米產業發展提質增效的有力手段之一。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于陜西省榆林市榆陽區牛家梁鎮國家現代農業科技示范園區，海拔1 100 m，土壤類型為砂壤土，肥力中等，土壤pH 8.1，0～40 cm容重1.75 g/cm3，有機質含量8.13 g/kg，堿解氮含量11.12 mg/kg，有效磷含量10.54 mg/kg，速效鉀含量66.67 mg/kg。前茬作物為豆類，2021年玉米生育期內共降雨222.30 mm，是較為干旱的一年。

1.2 試驗材料

利用前期已篩選出的密植條件下產量較高的8個重大新品種和種植面積較大的3個品種進行抗旱性鑒定，具體見表1，均為包衣種子。

1.3 試驗方法

1.3.1

試驗設計。試驗于2021年4月30日播種，10月14日收獲。采用田間自然鑒定方法，11個試驗材料分別設置干旱（控水）組和對照組2個處理，灌溉次數和時間相同，其中控水處理為常規灌溉（對照）每次灌水量的50%，在對照中不抗旱對照出現旱象時澆水，采用膜下滴灌方式進行灌溉，密度82 500株/hm2，2行區，行長5 m，共設3次重復。生長季內共灌水8次，分別于拔節、吐絲、灌漿期結合灌水追施尿素（120 kg/hm2）3次。

1.3.2 測定指標及方法。①物候期記載：分別記錄每個處理的播種期、出苗期、抽雄期、散粉期、吐絲期、成熟期（以50%以上植株達到為準）。②農藝性狀：于成熟期每小區隨機測量5株株高、穗位高，取平均值。③產量及其構成因素：收獲后調查小區2行中的穗重、穗數、籽粒重，取10個果穗使其重量等于平均單穗重×10，分別用電子天平和鋼尺測量這10個果穗的鮮干重、籽粒干重、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重，用PM-8188水分測定儀測量籽粒含水量。產量計算按如下公式：產量（kg/hm2）=小區2行果穗鮮重（kg）×10穗籽粒干重/10穗鮮重/2行小區的面積（m2）×666.67×15×（1-籽粒含水量）/（1-14%）。

1.3.3 脅迫指數、抗旱系數、抗旱指數、隸屬函數值計算。計算公式如下：

①脅迫指數=（對照處理值-控水處理值）/對照處理值×100%。

②抗旱系數=控水處理值/對照處理值。

③抗旱指數=控水處理產量×（控水處理產量/ 對照處理產量）/ 控水處理平均產量，抗旱指數分級標準參考肖宇等［6］的方法，即≥1.00抗旱性級別為強，0.80～0.99抗旱性級別為中等，0.60～0.79抗旱性級別為弱，＜0.60抗旱性級別為極弱。

④隸屬函數值Uij=（Xij-Ximin）/（Ximax-Ximin），Xij代表i品種j性狀值，Ximin和Ximax分別代表i品種最小值和最大值。隸屬值按照5級分級標準［7］，即≥0.7為強抗，0.60～0.69為抗，0.40～0.59為中抗，0.30～0.39為弱抗，<0.30為不抗。

1.4 數據分析

采用Excel軟件對數據進行統計和分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對玉米物候期的影響

由表2可知，各品種對照處理下生育期為130～136 d，控水處理下生育期為134～139 d，較對照平均延遲了2.82 d。控水處理下，各品種散粉期和吐絲期均有不同程度的延遲。對照處理下，各品種散粉期和吐絲期間隔（ASI）為2.00～3.00 d，平均為2.09 d；控水處理下，ASI介于3.00～5.00 d，平均為3.91 d，各品種平均延長了1.82 d。

2.2 不同處理對玉米農藝性狀的影響

株高和穗位高是玉米重要的農藝指標。由表3可知，控水處理使各品種株高和穗位高均有所降低。對照處理下，各品種株高差異較大，反映了品種間遺傳差異和在該地區的表現，分布范圍介于242.00～289.60 cm，平均為268.13 cm，變異系數5.79%，科河699最高，其次為MC703、先玉335、新玉108，而陜單650最低。控水處理下，各品種有11.20～47.20 cm的降幅，變異系數5.95%，脅迫指數介于3.87%～16.65%，平均為10.05%，表現干旱對株高不同的影響程度，其中脅迫指數高于均值的品種依次為新玉108、MC703、先玉335、陜單609、瑞普909，而科河699最低。

對照處理下，各品種穗位高變幅為102.20～134.60 cm，平均為120.04 cm，變異系數8.47%，MC703最高，其次為新玉108，而陜單650最低。控水處理下，各品種有4.80～42.40 cm的降幅，變異系數為10.20%，脅迫指數變幅4.13%～32.17%，平均為18.50%，干旱對穗位高影響程度較株高更大，其中脅迫指數高于均值的品種依次為新玉108、MC703、先玉335、瑞普909、九圣禾2468、陜單609、聯創825，而科河699最低。這說明新玉108株高和穗位高對干旱反應敏感，科河699這2項指標對干旱反應較小。

2.3 不同處理對玉米產量及其構成因素的影響

由表4可知，各參試品種控水處理下各產量指標均有所降低，各指標降低程度不同，反映出干旱對各品種不同的影響方面和程度。對照處理下穗長平均為19.52 cm，變異系數為3.94%，控水處理穗長平均為17.11 cm，變異系數為5.66%，脅迫指數為3.37%～22.00%。各參試品種穗粗脅迫指數介于0.20%～4.95%，說明干旱對穗粗影響較小。各處理穗粒數主要受行粒數變化影響較大，干旱條件下平均降低12.75%。出籽率方面，控水處理下各品種平均下降3.01百分點。百粒重方面，對照處理下各品種平均為40.39 g，控水處理平均為38.10 g，各品種平均降低5.67%。產量方面，對照處理下各品種表現介于13 097.02～19 438.69 kg/hm2，變異系數為9.61%，高于均值（16 626.09 kg/hm2）的品種依次為科河699、MC703、新玉108、聯創825、先玉335、九圣禾2468，控水處理下各品種產量介于10 163.85～15 483.27 kg/hm2，變異系數為12.01%，高于均值（12 641.71 kg/hm2）的品種依次為科河699、鄭單958、MC703、瑞普909，各品種較對照處理平均降低了23.96%。

2.4 不同玉米品種抗旱性評價

由表5可知，各品種抗旱指數變幅為0.531～1.019，按照分級標準，抗旱性強的品種有鄭單958，抗旱性中等的品種有科河699、瑞普909、MC703，抗旱性級別為弱的品種有陜單650、先玉335、聯創825、九圣禾2468、新玉108、強盛388，陜單609抗旱性級別為極弱。

分別用株高、穗位高、穗長、穗粗、穗粒數、出籽率、百粒重幾個指標的抗旱系數和產量抗旱指數計算隸屬度，求其平均值，隸屬函數平均值越高則抗旱性越強［7］，結果如表6所示。各品種平均抗旱隸屬值變幅為0.340～0.849，按照分級標準，科河699和鄭單958抗旱等級為強抗，九圣禾2468和陜單650抗旱等級為抗，聯創825、新玉108、MC703、瑞普909、陜單609、先玉335品種為中抗，強盛388表現為弱抗。

3 結論與討論

前人研究發現抽雄散粉期遭遇干旱會明顯延長ASI［8］。Jansen等［9］研究發現，干旱條件降低了玉米株高、穗位高；周玉乾等［3］指出干旱條件下出籽率、百粒重等多項產量指標均表現下降。該試驗研究發現，干旱條件推遲了各玉米品種的成熟，并導致ASI延長。株高和穗位高在干旱條件下各平均下降了10.05%、18.50%，穗長、穗粗、穗粒數、百粒重、出籽率、產量分別降低了12.25%、2.80%、12.75%、5.67%、23.96%，各品種不同指標對干旱脅迫表現出不同程度的抗性，與前人研究結果基本一致。

作物抗旱鑒定主要有直接鑒定和間接鑒定2種方法，直接鑒定又可分為田間直接鑒定、人工模擬環境（旱棚或氣候箱）、盆栽鑒定，間接鑒定指在實驗室利用分子生物方法或高滲溶液的鑒定方法，該試驗采用的是田間直接鑒定方法。有研究指出，田間鑒定試驗年際間降水等條件難以一致，結果變化較大，試驗結果重復性差［10］，2021年恰逢大旱，對開展田間抗旱鑒定十分有利，生長環境又與實際生產相符，因而試驗結果相對較為直觀可信。產量指標是玉米諸多抗旱性指標中最重要的指標，是抗旱性強弱的最終體現［11］。研究農藝性狀指標、產量及抗旱性之間的關系是抗旱鑒定中一種相對簡單易行的方式［7］。

抗旱指標數量分析方法目前主要有抗旱系數法、抗旱指數法、隸屬函數法、聚類分析法和灰色關聯度法。作物抗旱性是受多因素影響的復雜性狀，同時使用幾種方法能使抗旱性評價結果更加全面和準確［12］。該研究利用抗旱指數法和隸屬函數法對參試品種進行抗旱性評價，分級結果有所區別，原因是抗旱指數法以產量為研究對象，針對性強，在抗旱系數的基礎上將干旱脅迫處理的產量考慮在內，同時考慮了環境和基因型差異對試驗結果的影響［13-14］，而隸屬函數法包含了玉米生長發育的多項指標，評價更加全面，是目前抗旱性鑒定中使用最廣的方法［15-16］。該研究抗旱隸屬函數法評價結果表明，科河699和鄭單958為強抗旱品種，九圣禾2468和陜單650為抗旱品種，聯創825、新玉108、MC703、瑞普909、陜單609、先玉335為中抗旱品種，強盛388表現為弱抗旱品種。綜合抗旱指數和隸屬函數2種方法的評價結果，發現科河699和鄭單958均表現較好。前人多項研究發現鄭單958抗旱性較強［6，17-18］，但對其他新品種抗旱性研究較少，后續試驗將結合更多指標對該結果進一步檢驗。

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