晉南冷涼區(qū)不同熟期玉米品種乳線比例、產(chǎn)量及品質(zhì)研究

摘要：晉南高海拔冷涼區(qū)生態(tài)氣候復(fù)雜，早霜凍災(zāi)害頻發(fā)，中晚熟玉米品種與有效積溫之間的不匹配導(dǎo)致實際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量差距大，最終影響玉米品質(zhì)。因此，在上一年度篩選的基礎(chǔ)上，選取山西省臨汾市典型的氣候代表區(qū)域進行了中早熟品種適應(yīng)性研究，早霜凍災(zāi)害發(fā)生后調(diào)查中早熟品種與當(dāng)?shù)胤N植品種的乳線比例、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素和品質(zhì)指標(biāo)的差異。結(jié)果表明，太林鄉(xiāng)夏家?guī)X中早熟玉米品種先玉1409較農(nóng)戶品種增產(chǎn)3.81%～18.49%，脂肪和淀粉含量較高，但種植模式?jīng)]有充分發(fā)揮其密植增產(chǎn)潛力，增產(chǎn)空間有待進一步提升；克城鎮(zhèn)上柳村中早熟玉米品種先玉1506適應(yīng)性較好，較農(nóng)戶品種（覆膜）增產(chǎn)7.34%～22.66%，淀粉含量較高，適宜該地區(qū)推廣種植；喬家灣鄉(xiāng)木掌村地區(qū)和育187較農(nóng)戶品種增產(chǎn)8.65%，先玉1409和先玉1506較農(nóng)戶品種減產(chǎn)1.66%～6.45%，且2個年度試驗（2022年度試驗結(jié)果已發(fā)表）均表明和育187積溫與當(dāng)?shù)毓鉄豳Y源相匹配，穩(wěn)產(chǎn)性更好，增產(chǎn)潛力更大，其脂肪和淀粉含量較高，對早霜凍提前和低溫寡照災(zāi)害更加安全，適宜該地區(qū)推廣種植。研究結(jié)果為晉南高海拔冷涼區(qū)玉米生長發(fā)育充分利用自然資源、優(yōu)化農(nóng)藝措施、實現(xiàn)高產(chǎn)增效提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：晉南；冷涼區(qū)；熟期；玉米；乳線比例；產(chǎn)量；品質(zhì)

Study on Milk Line Proportion，Yield and Quality of Maize Varieties at Different Maturity in Cool Area of South Shanxi

ZHANG Jing1，ZHAO Yunjuan2，ZHANG Dingyi1，DUAN Feng2，LI Minxiang3

（1Institute of Wheat Research，Shanxi Agricultural University，Linfen 041000，Shanxi；2Linfen Agricultural and Rural Bureau，Linfen 041000，Shanxi；3Puxian Agricultural and Rural Bureau，Puxian 041200，Shanxi）

玉米是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料作物，是我國第一大糧食作物，在保障國家糧食安全和國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位[1-2]。理論上，產(chǎn)量和生育期在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)關(guān)系，適當(dāng)延長生育期可增加光能利用時間，獲得較高產(chǎn)量[3]。長期以來，中晚熟品種在晉南高海拔冷涼區(qū)的玉米生產(chǎn)中一直占主導(dǎo)地位。晉南高海拔冷涼區(qū)由于無霜期短，早霜現(xiàn)象頻發(fā)，中晚熟玉米品種往往在生育后期遇到早霜凍，因得不到充足積溫導(dǎo)致不能完全成熟，收獲時玉米籽粒含水量高，最終限制籽粒產(chǎn)量、品質(zhì)及生產(chǎn)效率的持續(xù)穩(wěn)步提升。玉米生長中后期是籽粒形成和灌漿的關(guān)鍵時期，該時期的天數(shù)和活動積溫對玉米籽粒品質(zhì)有重要影響。因此，選擇適宜熟期的玉米品種是晉南高海拔冷涼區(qū)實現(xiàn)玉米產(chǎn)量及品質(zhì)提高的關(guān)鍵要素之一。

熱量是農(nóng)作物生長發(fā)育重要的氣象因素[4]，有效積溫是衡量農(nóng)業(yè)氣候資源的主要指標(biāo)[5-7]，是決定玉米產(chǎn)量高低和玉米品種能否在某個地區(qū)安全種植的首要生態(tài)因素，也是玉米品種區(qū)域間引種優(yōu)先考慮的條件[8-9]。研究表明，玉米完成生長發(fā)育所需積溫穩(wěn)定，且年份間差異不顯著[10]。晉南高海拔冷涼區(qū)主要限制因子是低溫和復(fù)雜的生態(tài)條件，特別是早霜凍災(zāi)害頻發(fā)，導(dǎo)致目前大面積種植的中晚熟品種在霜凍前無法完成正常的生理成熟，玉米后期產(chǎn)量下降，這也是該地區(qū)玉米常年出現(xiàn)品質(zhì)差、產(chǎn)量不穩(wěn)定的主要原因。為此，本研究以晉南低溫冷涼區(qū)光熱資源高效利用為前提，豐富當(dāng)?shù)乜煞N植玉米品種多樣性為目的，引進3個中早熟玉米品種并研究其適應(yīng)性，旨在探明晉南冷涼區(qū)熱量資源與品種熟性的匹配關(guān)系，促進玉米生長發(fā)育與當(dāng)?shù)貧夂驐l件相適應(yīng)，為提高晉南高海拔冷涼區(qū)玉米產(chǎn)量與品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計 試驗于2023年4-10月在山西省臨汾市蒲縣高海拔冷涼區(qū)進行，試驗地點分別為喬家灣鄉(xiāng)木掌村（海拔1340.4m）、太林鄉(xiāng)夏家?guī)X（海拔1350.5m）和克城鎮(zhèn)上柳村（海拔1480.6m），年均氣溫6.7～7.3℃，≥10℃的有效積溫2547℃，年均降水量為600～650mm，無霜期157d左右。試驗地肥力見表1。

供試玉米品種在不同試驗地點有所區(qū)別，對照均為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶大面積種植的玉米品種。夏家?guī)X試驗點設(shè)置2個覆膜中晚熟品種（CK1、CK2）為對照，參試品種為中早熟品種先玉1409（所需有效積溫2200～2300℃）。上柳村試驗點設(shè)置4個覆膜中晚熟品種為對照（CK1、CK2、CK3、CK4），參試品種為中早熟品種先玉1409、中早熟品種先玉1506（所需有效積溫2350～2400℃）。木掌村試驗點設(shè)置1個不覆膜中晚熟農(nóng)戶品種（CK）為對照，參試品種包括中早熟品種先玉1409、中早熟品種先玉1506、中早熟品種和育187（所需有效積溫2450～2500℃）。

各試驗點采用大區(qū)設(shè)計，大區(qū)面積1040m2，劃分3個取樣小區(qū)，各玉米品種種植方式及田間管理按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)習(xí)慣進行，9月28日早霜凍發(fā)生，于10月1日統(tǒng)一進行性狀調(diào)查。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo) 調(diào)查3個試驗點每個品種的有效穗數(shù)，選取中間3行，隨機收獲連續(xù)30株玉米的果穗，待風(fēng)干后進行室內(nèi)考種，測定穗長、穗粗、軸粗、軸重、禿尖長5個穗部性狀以及穗粒數(shù)和百粒重（隨機取100粒稱重，3次重復(fù)，重復(fù)間差異小于0.5g）。籽粒產(chǎn)量按14%含水量計算折合每hm2產(chǎn)量。

1.2.2 籽粒乳線 每個小區(qū)取3株玉米標(biāo)記植株上的主穗，將果穗苞葉扒開，取果穗中部籽粒，用游標(biāo)卡尺測量籽粒長度、乳線與籽粒基部距離，計算籽粒乳線比例。乳線比例（%）=乳線下移量/籽粒長×100。

1.2.3 玉米籽粒品質(zhì)的測定 籽粒晾干脫粒后用DA7200型近紅外谷物品質(zhì)分析儀測定玉米籽粒的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪含量，每個處理3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采用Excel 2016和DPS 15.10軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同試驗點玉米品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的表現(xiàn) 由表2可知，夏家?guī)X中早熟品種先玉1409與CK1有效穗數(shù)、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素差異不顯著，而與CK2各項指標(biāo)差異均達顯著水平；3個品種產(chǎn)量以先玉1409最高，較農(nóng)戶品種分別增產(chǎn)360.84kg/hm2、

1532.19kg/hm2，增產(chǎn)幅度3.81%～18.49%。上柳村中早熟品種先玉1409、先玉1506與4個農(nóng)戶品種（覆膜）有效穗數(shù)均無顯著性差異；先玉1409和先玉1506穗粒數(shù)與CK1、CK4差異不顯著，但與CK2、CK3差異達顯著水平；百粒重以先玉1506最高，與其余品種差異均達顯著水平；產(chǎn)量以先玉1506最高，增產(chǎn)主要與百粒重較高有關(guān)，顯著高于CK1、CK4，但與其余品種差異不顯著，較4個農(nóng)戶品種（覆膜）每hm2分別增產(chǎn)2257.35kg、835.20kg、1106.85kg、1761.45kg，增產(chǎn)幅度7.34%～22.66%。木掌村各品種間有效穗數(shù)無顯著性差異；穗粒數(shù)以農(nóng)戶品種CK最高且與先玉1409差異達顯著水平；3個中早熟品種間百粒重差異不顯著，CK百粒重最低；產(chǎn)量以和育187最高，CK次之，先玉1409和先玉1506產(chǎn)量較低，和育187較CK增產(chǎn)，增幅8.65%，先玉1409和先玉1506較CK減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度1.66%～6.45%。

2.2 不同試驗點玉米品種穗部性狀的表現(xiàn) 由表3可知，夏家?guī)X試驗點CK1穗部性狀各指標(biāo)均較高；先玉1409無禿尖，穗長顯著低于CK1，穗粗和軸粗顯著高于CK2。上柳村農(nóng)戶品種（覆膜）穗長均高于參試品種，除CK1外均達到顯著水平；先玉1409和先玉1506間穗長差異不顯著；先玉1506穗粗顯著高于CK4，但與其余品種間差異不顯著；先玉1409的軸粗和軸重分別比CK3顯著低2.93cm、8.96g，先玉1506與各對照均無顯著差異；CK4禿尖最長，且與其余品種差異顯著，先玉1409和先玉1506均無禿尖。木掌村參試品種間穗長、穗粗和軸粗差異均不顯著；先玉1409軸重顯著低于農(nóng)戶品種CK 11.96g；和育187和農(nóng)戶品種CK禿尖長較高，分別為1.20cm、1.50cm，先玉1409和先玉1506均無禿尖。

2.3 不同試驗點玉米品種乳線比例及品質(zhì)指標(biāo) 由表4可知，夏家?guī)X3個品種乳線比例表現(xiàn)為先玉1409gt;CK1gt;CK2，且三者間差異顯著；蛋白質(zhì)含量先玉1409與CK2相當(dāng)，比CK1顯著減少7.18%；先玉1409脂肪和淀粉含量均較高。上柳村試驗點的6個品種間乳線比例均達顯著水平，其中先玉1409乳線消失已達到生理成熟，其次是先玉1506，乳線比例達到92.31%，4個農(nóng)戶品種（覆膜）乳線比例為42.86%～75.00%；蛋白質(zhì)含量以CK2最高（10.94%），其次是先玉1506（10.30%），先玉1409蛋白質(zhì)含量較低（9.66%）；脂肪含量以CK3和CK2較高（4.87%），其次是先玉1409（4.71%），先玉1506含量最低（4.29%）；先玉1409和先玉1506淀粉含量較高，分別達到74.24%、74.30%，顯著高于CK2、CK3，但與CK1、CK4差異不顯著。木掌村試驗點先玉1409、先玉1506和和育187均達到生理成熟，農(nóng)戶品種CK乳線比例為78.41%；和育187蛋白質(zhì)含量（10.36%）和脂肪含量（5.06%）較高，先玉1409和先玉1506淀粉含量較高，顯著高于農(nóng)戶品種CK。

3 結(jié)論與討論

玉米授粉后，籽粒內(nèi)的淀粉含量逐漸增加，會在頂部沉積成固體淀粉層，從而出現(xiàn)一條固乳交界線，即為乳線[11-12]。乳線也稱灌漿線，乳線消失時灌漿停止，此時籽粒干物重達到最大，乳線下移過程中伴隨籽粒水分的下降和粒重的增加[13]，通常在乳線消失且籽粒水分降至30%～35%時達到生理成熟[14]，玉米在完熟期收獲產(chǎn)量最高，品質(zhì)最好[15]。

夏家?guī)X3個品種產(chǎn)量以先玉1409較高，較農(nóng)戶品種（覆膜）增產(chǎn)3.81%～18.49%，增產(chǎn)主要與穗粒數(shù)和百粒重較高有關(guān)，乳線比例為90.82%，基本達到生理成熟。上柳村先玉1409乳線比例100%，先玉1506為92.31%，但先玉1506產(chǎn)量表現(xiàn)較好，原因是先玉1409生育期相對較短，灌漿后期出現(xiàn)早衰，不能充分利用光熱資源，百粒重偏低導(dǎo)致減產(chǎn)，從安全成熟和充分利用光熱資源綜合考慮，不建議選用；先玉1506則能充分利用有效積溫，果穗發(fā)育較好，無禿尖，百粒重較高，產(chǎn)量品質(zhì)更有保障，適宜該區(qū)域種植；4個農(nóng)戶品種（覆膜）乳線比例為42.86%～75.00%，水分含量仍較高，表明其干物質(zhì)仍在積累中，此時收獲籽粒不飽滿，百粒重低，必然造成不同程度的減產(chǎn)，中晚熟品種即使在覆膜條件下也表現(xiàn)出了與該區(qū)域光熱資源的不匹配性。木掌村積溫相對較高，熱量較充足，先玉1409和先玉1506表現(xiàn)為早熟，導(dǎo)致光熱資源浪費，而和育187則很好地發(fā)揮了其產(chǎn)量潛力，在所有品種所有試驗點中產(chǎn)量最高，可達13230.78kg/hm2。

已有研究發(fā)現(xiàn)，玉米品種熟期在早熟至中晚熟時，與產(chǎn)量呈正相關(guān)[16]，而本研究因試驗點氣候類型與其不同，最終結(jié)果也有較大差異。王曉慧等[17]的研究表明，在東北地區(qū)通過延長品種生育期種植超晚熟品種來提高產(chǎn)量的潛力有限，應(yīng)適當(dāng)增加中晚熟和晚熟品種的種植比例，既可避免早霜危害，又可加速籽粒脫水利于機械化收獲，本研究結(jié)果與其基本一致，即在晉南高海拔冷涼區(qū)應(yīng)當(dāng)增加中早熟品種的種植比例。劉霞等[18]的研究表明，在活動積溫受限制的高緯度地區(qū)，必須種植中熟品種時，要依靠密植挖掘增產(chǎn)潛力同時提高粒重，與本研究思路一致。晉南高海拔冷涼區(qū)玉米品種減產(chǎn)的主要原因之一是單位面積有效穗數(shù)少，種植密度直接影響玉米光合葉面積大小和個體對水肥的需求，進而影響玉米籽粒產(chǎn)量，而不同種植密度對產(chǎn)量性狀及籽粒灌漿進程的影響有待進一步研究。

綜上，從熟期的安全性、資源利用效率、密植潛力和穩(wěn)產(chǎn)性綜合分析，在太林鄉(xiāng)夏家?guī)X試點，先玉1409盡管生育期相對較短，但產(chǎn)量并不低于覆膜中晚熟品種，該品種脂肪和淀粉含量較高，但目前種植模式?jīng)]有充分發(fā)揮其密植增產(chǎn)潛力，增產(chǎn)空間有待進一步研究；在克城鎮(zhèn)上柳村試點，中早熟玉米品種先玉1506能充分利用光熱資源，適應(yīng)性較好，淀粉含量較高，適宜該區(qū)種植；在喬家灣鄉(xiāng)木掌村試點，2個年度試驗（2022年度試驗結(jié)果已發(fā)表）均表明，和育187積溫與當(dāng)?shù)毓鉄豳Y源相匹配，穩(wěn)產(chǎn)性更好，增產(chǎn)潛力更大，對早霜凍提前和低溫寡照災(zāi)害更加安全，其脂肪和淀粉含量較高，適宜加大種植面積和推廣力度。未來對于早熟品種在晉南高海拔冷涼區(qū)穩(wěn)產(chǎn)性和增產(chǎn)潛力、生理生態(tài)特性以及資源利用效率等方面的研究還有待繼續(xù)深入。

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（收稿日期：2023-12-25）