不同玉米品種產量特性及環境適應性研究

丁曉塽

（湖北省農業科學院糧食作物研究所/糧食作物種質創新與遺傳改良湖北省重點實驗室/農業農村部作物分子育種重點實驗室，武漢 430064）

玉米（Zea maysL.）是中國重要的糧食作物，在保障國家糧食安全方面具有重要作用［1］。中國玉米種植帶縱跨寒溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶生態區，分布在低地平原、丘陵和高原山區等不同自然條件下。湖北省的玉米種植區主要分為鄂西北山地玉米區、鄂西南玉米區、江漢平原玉米區、鄂東丘陵低山玉米區和鄂北崗地夏玉米區［2］。但隨著玉米多用途的開發，玉米在飼料和生物能源和其他工業原料需求方面的供需矛盾日益突出［3，4］。

湖北省是中國重要的畜牧業養殖大省，且當地生產的玉米主要用于加工飼料，其中飼料加工消耗占總消費的90%、工業需求占5%、食用占5%，但目前湖北省自產玉米產量遠低于需求量，其缺口在未來可達360 萬t［5］。近年來，中國“玉米帶”主要分布在長江流域以北，南方各省消費的玉米主要從北方調入，但這種格局正受到嚴峻的挑戰。湖北省近幾年的玉米產量增加主要是依靠種植面積的不斷擴大，其單產還主要維持在4 500～5 300 kg/hm2，導致主要依賴種植面積擴大的“玉米帶”主產省份的玉米產量增幅變緩，且隨著北方玉米加工需求量的增加及受自然災害等不穩定因素的影響，調入南方的玉米受到限制，因此篩選出適合湖北省不同種植模式的玉米品種是穩定湖北省玉米生產的關鍵［6，7］。本研究以南、北方玉米品種為對象，對比不同品種作春玉米和夏玉米種植時產量性能及適應性的差異，為選出適合湖北省的高產、適應性強的玉米品種提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇來源于不同區域已經審定的品種共7 個，均屬于中熟類品種，包括宜昌市農業科學院培育的宜單629、華中農業大學培育的華玉20 號、武漢隆福康農業發展有限公司培育的福玉178、襄陽市農業科學院培育的襄玉655、湖北省種子集團有限公司培育的漢玉555、山東省萊州市農業科學院選育的登海11 號、山東登海種業股份有限公司培育的登海9 號。

1.2 試驗設計

于2020 年開展大田試驗，湖北省武漢市漢南區作春玉米栽培試驗點（114°48′E，30°55′N），襄陽市（112°21′E，32°08′N）作夏玉米栽培試驗點。漢南區試驗點土壤耕層有機質含量為18.6 g/kg，全氮含量為1.7 g/kg，速效磷含量為15.5 mg/kg，速效鉀含量為110.6 mg/kg，pH 5.9。襄陽市試驗點耕層有機質含量為25.6 g/kg，全氮含量為2.1 g/kg，速效磷含量為20.5 mg/kg，速效鉀含量為135.6 mg/kg，pH 6.2。

春玉米于4 月15 日在漢南區試驗點播種；夏玉米于6 月25 日在襄陽市試驗點播種。試驗均按隨機區組排列，3 次重復，共21 個小區，漢南區試驗點小區寬為4.0 m，長為10.0 m；襄陽市試驗點小區寬為6.0 m，長為9.0 m。兩試驗點均為寬窄行種植，寬行行距為80 cm，窄行行距為40 cm，株距為28 cm，種植密度為6 萬株/hm2。氮、磷、鉀肥施用量分別為270 kg/hm2的N、90 kg/hm2的P2O5、120 kg/hm2的K2O。其中，氮肥30%作種肥，50%作拔節肥，20%作開花期追肥；磷肥全部作種肥；鉀肥70%作種肥，30%作開花期追肥。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 測定指標 生育時期：準確記錄玉米的播種期、出苗期（60%出苗）、吐絲期（60%吐絲）、完熟期（玉米子粒出現黑層）和全生育期。葉面積與干物質含量：在玉米拔節期、吐絲期和完熟期從各處理小區選取有代表性的植株5 株進行干物質含量和葉面積測定，使用常規系數法計算單葉葉面積，即單葉葉面積=長×寬×系數（其中未展開葉系數為0.50，完全展開葉片系數為0.75）。最終除去差異較大的植株，計算較一致的3 株葉片平均值。每小區選取20 株稱重計產，并對各品種進行考種。

1.3.2 各指標的計算方法 計算葉面積指數、凈同化率、光合勢和作物生長率。

1）平均葉面積指數（LAI）的計算。

2）凈同化率（NAR）。凈同化率表示單位面積和單位時間內玉米群體干物質增長量。

式中，L1、L2分別為t1、t2時間的葉面積；W1、W2為t1、t2時間的干重。每15 d 隨機選取有代表性的玉米5 株、將植株各器官分開，首先在105 ℃烘箱中殺青15～30 min，然后調至80 ℃恒溫繼續烘10 h 直到恒重，用電子天平稱重得W1、W2。

3）光合勢（LAD）的計算。

式中，LAi為第i個生育階段的平均葉面積；Di為第i個生育階段所持續的時間。

4）作物生長率（CGR）的計算。

式中，Wi、Wi-1分別表示單位面積內的作物在i、i-1 生育時期的干物質質量；Ti、Ti-1分別表示作物從出苗到Wi、Wi-1對應生育時期的天數。

1.4 統計分析

所用數據采用DPS 3.01 和Microsoft Excel 2010軟件統計分析。

2 結果與分析

2.1 各品種的產量比較

由表1 可知，春玉米、夏玉米中產量最高的品種都為宜單629，其產量分別為8.34、6.78 t/hm2。作春玉米種植時，宜單629 產量分別比漢玉555、福玉178、華玉20 號增加25.98%、19.66%和21.93%，均達顯著水平（P＜0.05），而襄玉655、宜單629、登海11號、登海9 號間產量無顯著差異。作夏玉米種植時，宜單629 與華玉20 號間產量無顯著差異，但都顯著高于其他幾個品種（P＜0.05）；除華玉20 號之外，其他品種作夏玉米產量均比作春玉米產量下降18.0%以上。

表1 各品種作春玉米和夏玉米栽培時的產量表現（單位：t/hm2）

2.2 各品種的生育期比較

由圖1 可知，作春玉米栽培時，除登海11 號全生育期較其他品種短3～6 d 外，其他品種全生育期相差不大。漢玉555 和福玉178 各生育期均較晚，全生育期達109 d；登海11 號全生育期只有103 d。作夏玉米栽培時，漢玉555、襄玉655、宜單629 各生育期接近，全生育期都在100 d 及以上，全生育期小于100 d 的福玉178、登海11 號、登海9 號各生育期接近；華玉20 號除出苗期外，其他各生育期均偏晚，全生育期最長，達105 d。

圖1 各品種作春玉米和夏玉米栽培時的生育期表現

2.3 各品種的平均葉面積指數比較

由表2 可知，作春玉米栽培時，各玉米品種全生育期的葉面積指數以登海11 號最大，其次為宜單629 和襄玉655，其值分別為3.27、3.18 和3.12，三者間差異不顯著，但均顯著高于其他品種（P＜0.05），其他玉米品種的葉面積指數均小于3.0。從不同生育期來看，各生育期襄玉655、宜單629 和登海11 號均高于其他品種。

表2 各品種作春玉米和夏玉米栽培時各生育階段的葉面積指數表現

作夏玉米栽培時，從全生育期來看，葉面積指數最大的為宜單629（2.81），與其他6 個玉米品種間存在顯著差異（P＜0.05）；襄玉655 與華玉20 號二者間，漢玉555、福玉178 與登海11 號三者間葉面積指數均無顯著差異。從不同生育期看，各品種在不同生育期的葉面積指數表現并不一致，但總體上宜單629 表現出較好的優勢。

2.4 各品種的群體凈同化率比較

由表3 可知，作春玉米栽培時，從全生育期和不同生育期來看，宜單629 的群體凈同化率都較低。作夏玉米栽培時，各品種全生育期群體凈同化率以登海9 號最大，為12.15 g/（m2·d），顯著高于其他玉米品種（P＜0.05），除宜單629 外，其他幾個品種間差異不顯著；登海9 號各生育期群體凈同化率都較高，福玉178 在拔節前期的群體凈同化率較高，但拔節以后的群體凈同化率與其他品種相比處于居中狀態；整個生育期間宜單629 的凈同化率都較低。

表3 各品種作春玉米和夏玉米栽培時各生育階段的群體凈同化率表現 ［單位：g/（m2·d）］

2.5 各品種的葉片光合勢比較

由表4 可知，作春玉米栽培時，各品種全生育期葉片光合勢以襄玉655、宜單629 和登海11 號的光合勢較大，分別為367.24、361.83 和331.72 m2·d，顯著高于其他4 個品種（P＜0.05），其中漢玉555 的光合勢最低；各品種各生育期葉片光合勢間的規律與全生育期基本一致。作夏玉米栽培時，各玉米品種全生育期葉片光合勢以宜單629 最大，為250.75 m2·d，顯著高于其他6 個品種（P＜0.05），以福玉178 最低。

表4 各品種作春玉米和夏玉米栽培時各生育階段的葉片光合勢表現 （單位：m2·d）

2.6 各品種的作物生長率比較

由表5 可知，作春玉米栽培時，福玉178 和登海9 號各生育期的作物生長率均較低，全生育期作物生長率顯著低于其他幾個品種（P＜0.05），而宜單629 在各生育期和全生育期的作物生長率均較高。作夏玉米栽培時，各品種在出苗至拔節期的作物生長率均高于同時期的春玉米種植，但是在其他生育期則低于同時期的春玉米種植；無論是春玉米還是夏玉米，其生長率較大的生育期主要集中在拔節至吐絲期。出苗至拔節期，華玉20 號作為春玉米和夏玉米時作物生長率都較高，福玉178 都較低；拔節至吐絲期漢玉555 和襄玉655 的作物生長率都較高，福玉178 都較低；吐絲至完熟期，作春玉米時，登海11號的作物生長率較高，作夏玉米時，宜單629 的作物生長率較高。

表5 各品種作春玉米和夏玉米栽培時各生育階段的作物生長率表現 ［單位：g/（m2·d）］

2.7 各品種的綜合適應性比較

由表6 可知，在相同漬害條件下，宜單629、登海9 號和登海11 號的出苗率都較高，分別為97.8%、97.5%和94.6%，苗勢都為強，表現出較高的耐漬能力；漢玉555 和華玉20 號的出苗率都偏低，分別為56.5%和44.5%，耐漬能力較弱；福玉178 和襄玉655的出苗率居中，分別為69.2%和67.3%，耐漬能力一般。在相同條件下，漢玉555 和宜單629 的倒伏率較低，分別為1.20%和3.89%，抗倒能力較強；華玉20號的倒伏率為9.45%；登海9 號和福玉178 的倒伏率分別為18.52%和12.82%，比華玉20 號弱；登海11號、襄玉655 倒伏率超過20.0%，抗倒能力較低。宜單629 抗病強、略抗蟲，相較于其他品種在抗病蟲害方面具有很好的優勢。

表6 各品種作春玉米和夏玉米栽培時綜合適應性表現

2.8 相關性分析

相關性分析表明（圖2），各品種無論是作春玉米還是作夏玉米栽培時，玉米產量與葉面積指數、葉片光合勢和作物生長率均呈顯著正相關（P＜0.05），與群體凈同化率呈不顯著的負相關。

圖2 玉米產量與葉面積指數、群體凈同化率、葉片光合勢和作物生長率的相關性分析

3 小結與討論

本研究采用來源于不同地區的玉米品種在湖北省進行春玉米和夏玉米的種植，結果表明春玉米的平均產量要比夏玉米高，其中北方品種登海11 號和登海9 號產量降幅較大。有研究認為，氣候變化是影響玉米南北差異的重要因素，其中日長變短和溫度變高導致生育期縮短是造成玉米產量下降的兩個限制因子［8，9］，這與本研究結果一致。本研究中，宜單629 在作春玉米和夏玉米栽培時的產量分別為8.34 t/hm2和6.78 t/hm2，登海9 號在作春玉米和夏玉米栽培時的產量分別為8.20 t/hm2和6.16 t/hm2，這兩個品種在相同模式下種植均能表現出顯著的產量優勢，華玉20 號在作春玉米和夏玉米種植時，產量分別為6.84 t/hm2和6.66 t/hm2，沒有明顯差異。

品種之間產量的差異與其自身的品種特性存在很大的相關性，特別是生育期、葉面積指數、葉片光合勢和作物生長率等，作物群體凈同化率隨著葉面積指數的增加而顯著降低，且群體凈同化率與產量存在顯著的負相關關系［10，11］。本研究發現，無論是作春玉米還是作夏玉米栽培時，產量較高的品種宜單629 都表現出較高的葉面積指數、葉片光合勢和作物生長率，而群體凈同化率則相對較低。這可能是因為玉米群體在種植過程中隨著葉面積指數的增加，群體變得擁擠，植株下部葉片的光合速率降低，從而降低凈同化率［12，13］。葉片光合勢代表植株某生育期進行光合生產的葉片面積，本研究宜單629 在作春玉米和作夏玉米栽培時，在各生育期和全生育期的光合勢均較高，產量也較高。熊淑萍等［14］的研究表明，群體高光合勢可以顯著增強作物群體的光合能力、光合有效輻射及轉化效率，提高生物量和子粒產量。

從環境適應性上來看，宜單629、登海9 號作春玉米和作夏玉米栽培時產量都較高，耐漬能力都較強，宜單629 生育期均居中，登海9 號都較長；宜單629 抗倒伏能力強，登海9 號抗倒伏能力較低。襄玉655、登海11 號作春玉米栽培時產量都較高，作夏玉米栽培時產量較低。作春玉米、夏玉米栽培時，襄玉655 生育期居中，登海11 號生育期都較短；襄玉655、登海11 號抗倒伏能力都較低；前者耐漬能力一般，后者耐漬能力強。福玉178、華玉20 號作春玉米栽培時產量都居中，生育期都較長；作夏玉米栽培時，福玉178 產量較低，生育期較短，華玉20 號產量較高，生育期較長。福玉178 耐漬能力一般，抗倒伏能力一般；華玉20 號耐漬能力較弱，抗倒伏能力較強，但不及宜單629。

綜上所述，在相同試驗條件下，產量高的玉米品種葉面積指數、葉片光合勢和作物生長率都較大，但群體凈同化率較小；產量低的玉米品種則相反。所選用的北方品種在湖北省不宜作夏玉米栽培；大部分品種的抗病蟲性相對偏弱。由此，提出在湖北省應根據高產和適應性好為選種前提，春玉米和夏玉米都可選種宜單629。