5個青貯玉米品種抗逆性綜合評價

摘 要：研究以開青1號、開玉6號、開青219、開青239、雅玉青貯8號等5個青貯玉米品種為試驗對象，對其產量和品質，以及其在高溫脅迫下的花粉活性與在干旱脅迫下的產量表現(xiàn)進行比較分析。結果表明，開青1號、開玉6號、開青219的生物產量及各項品質指標表現(xiàn)均優(yōu)于對照（雅玉青貯8號），具有較高的生物產量及優(yōu)良的品質；在高溫脅迫下，開青1號、開玉6號和開青219的花粉表現(xiàn)出較強的耐高溫能力，但雅玉青貯8號的花粉活性較弱，開青239表現(xiàn)出對高溫敏感特性；在干旱脅迫下，開青1號、開玉6號表現(xiàn)出較強的抗旱能力，開青219表現(xiàn)出中等抗旱能力，雅玉青貯8號的抗旱能力較弱，而開青239表現(xiàn)為對干旱敏感。試驗結果可為旱區(qū)青貯玉米抗逆品種選育和改良提供實踐和理論依據。

關鍵詞：青貯玉米；生物產量；耐熱性；抗旱性

中圖分類號：S513；S548 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2025）1-90-5

DOI：10.19345/j.cnki.xckj.1674-7909.2025.01.015

0 引言

全株青貯玉米飼料已成為世界范圍內奶牛養(yǎng)殖中重要和流行的飼料［1］。青貯玉米不僅可以為反芻動物提供較高的能量，且木質素含量低，能夠提供更多的易消化營養(yǎng)物質［2］。與其他青貯飼料作物相比，青貯玉米具有較低的收獲成本、較小的生產風險及可收獲作為飼料或谷物等特點［3-4］。青貯玉米成本效益突出，主要得益于其較高的干物質產量及單位面積產量［5］。培育和種植青貯玉米可以滿足玉米產業(yè)均衡發(fā)展和畜牧業(yè)發(fā)展對飼料的需求，能有效緩解人畜爭糧矛盾［6］。

然而，青貯玉米嗜熱但不耐熱，且不耐干旱。在全球氣候變暖的大趨勢下，極端天氣事件的發(fā)生概率和強度大范圍增加［7］，嚴重威脅青貯玉米的生長。氣溫的逐漸升高，降水的減少，降水模式的變化，對農業(yè)生產和生態(tài)穩(wěn)定性造成了全球性的影響［8-9］。嚴重干旱通過對作物生長和土地肥力的負面影響，降低了作物產量［10-11］。1980—2015年，由于全球干旱，玉米產量下降了約40%［12］。預計到2100年，全球氣溫將不斷上升［13］。

干旱和高溫是嚴重制約我國玉米等作物生產的主要非生物脅迫［14-15］。高溫經常與干旱同時發(fā)生，特別是在干旱易發(fā)地區(qū)?！盁崦{迫”“高溫脅迫”在作物生長和發(fā)育階段可能有所不同，但預計其頻率和強度會增加［16］，影響不同的生理過程，嚴重威脅作物產量和品質［10］。探索作物的干旱和高溫脅迫響應機制，增強作物耐旱性和耐熱性，對提高作物產量具有重要意義［17-19］。研究以5個青貯玉米品種為試驗對象，以篩選出耐熱性和抗旱性強的品種，提高青貯玉米生產能力，從而推動畜牧業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用適宜在黃淮海地區(qū)種植的5個青貯玉米雜交品種開展試驗，包括開青1號、開玉6號、開青219、開青239、雅玉青貯8號。

1.2 試驗設計

5個青貯玉米品種的產量與品質測定試驗于2020年進行，抗旱性及花粉活性測定試驗于2024年進行。其中，產量與品質測定試驗和花粉活性測定試驗在河南省開封市八里灣試驗基地進行，種植方式為玉米-小麥連作，小麥秸稈進行還田處理；抗旱性試驗在開封市農林科學研究院專用試驗設施內進行。

1.2.1 產量與品質測定試驗

該試驗采用隨機區(qū)組設計，設3個重復、5行區(qū)，行長6.7 m，行距0.6 m，每667 m2種植5 000株，穴播。青貯玉米于2020年6月同時播種，在乳線位置處于玉米籽粒1/2至3/4時進行全株收獲。各處理田間管理措施相同。對照品種為雅玉青貯8號。

試驗測定的品質指標包括淀粉含量、中性洗滌纖維含量、酸性洗滌纖維含量和粗蛋白含量，委托北京農學院植物科學技術學院進行檢測。此外，在收獲前對自然條件下各品種的田間表現(xiàn)進行調查。

1.2.2 花粉活性測定試驗

在花粉活性測定試驗中，于散粉高峰期（11：00左右），每個小區(qū)各取10株提前套袋的玉米花粉。將各試驗小區(qū)花粉混合后，均分別放置在34 ℃、36 ℃、38 ℃、40 ℃的恒溫干燥箱內；干燥處理1 h后，采用TTC法測定花粉活力［19］；將自然條件下（32 ℃）的花粉活性設置為對照，每個樣品設置3組重復。

1.2.3 抗旱性測定試驗

該試驗在抗旱性試驗棚內進行，試驗地上方設有可推拉電動防雨棚，配備有灌溉設施。

為便于直觀對比不同品種的抗旱性，試驗設置了非干旱脅迫對照組。為了減少試驗過程中其他因素的干擾，一次性施入底肥，并在出苗前保持各品種2組試驗田土壤含水量一致。在青貯玉米生長過程中，視墑情補水，各品種2個處理的灌溉總量分別為7 500 m3/hm2和 3 500 m3/hm2。對5個供試玉米品種設置重復小區(qū)，行長3 m，行距0.6 m，每行15穴，單行2粒播種，各處理設置2 m的分水隔離區(qū)，其他田間管理措施與大田相同，調查各小區(qū)收獲產量。

參考《玉米雜交種抗旱性鑒定評價技術規(guī)程》（DB41/T 1368—2017），對5個玉米品種進行全生育期抗旱性評估。抗旱系數、抗旱指數按照以下公式計算：

[DRC=Ya/Ym]" " " " " " " " " "（1）

[DRI=DRC×（Ya/Y-a）]" " " " " " " " " " "（2）

式（1）（2）中，DRC為參試品種的抗旱系數，DRI為參試品種的抗旱指數，[Ya]為參試品種的干旱脅迫處理產量，[Ym]為參試品種的非干旱脅迫處理產量，[Y-a]為所有參試品種的干旱脅迫處理平均產量。玉米抗旱性分為5級，從強到弱依次為：1級，極強，抗旱指數≥1.20；2級，強，1.00≤抗旱指數≤1.19；3級，中等，0.80≤抗旱指數≤0.99；4級，弱，0.60≤抗旱指數≤0.79；5級，極弱，抗旱指數≤0.59。

1.3 數據統(tǒng)計分析

采用GraphPad Prism 9.0.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 參試青貯玉米產量與品質比較分析

參試青貯玉米品種產量測定結果如表1所示。其中，開青1號每667 m2鮮質量為3 925.9 kg，每667 m2生物產量為1 407.83 kg；開玉6號每667 m2鮮質量為3 817.1 kg，每667 m2生物產量為1 398.82 kg；開青219每667 m2鮮質量為3 857.1 kg，每667 m2生物產量為1 341.56 kg；開青239每667 m2生物產量為1 296.69 kg。在每667 m2生物產量方面，開青1號、開玉6號、開青219、開青239分別比對照增產14.2%、13.5%、8.1%、5.2%，均具有較高的豐產性。

參試青貯玉米品種的品質測定結果如表1所示。開青1號、開玉6號、開青219、開青239等4個品種的中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量均低于對照（雅玉青貯8號）；開青1號、開玉6號、開青219、開青239的淀粉含量依次為30.4%、32.5%、32.1%和31.4%，均高于對照；開青1號、開玉6號、開青219的粗蛋白含量分別比對照高12.7%、11.3%和7.0%，開青239的粗蛋白含量與對照一致。綜合來看，開青1號、開玉6號、開青219的生物產量和各項品質指標均優(yōu)于對照品種，具有較高的推廣應用價值。

2.2 高溫脅迫對花粉活性的影響

以32 ℃自然條件下各品種的花粉活性為對照，在34 ℃、36 ℃、38 ℃和40 ℃下處理1 h后，開青1號、開玉6號和開青219的花粉活性均顯著高于雅玉青貯8號和開青239，表明上述3個品種的花粉均具有較強的抗高溫特性（見表2）。試驗數據同時表明，高溫脅迫嚴重影響參試玉米品種的花粉活力，34 ℃處理1 h 后，與各對照相比，雅玉青貯8號的花粉活性下降了5.8%，開青1號的下降了4.2%，開玉6號的下降了5.2%，開青219的下降了3.9%，開青239的下降了9%（顯著下降）。升溫至36 ℃脅迫1 h，雅玉青貯8號、開青1號、開玉6號、開青219和開青239的花粉活力依次下降至65.8%、73.1%、71.8%、68.7%和66.2%；在38 ℃脅迫1 h情況下，上述品種的花粉活力依次下降至43.3%、49.3%、50.4%、48.2%和41.6%；在40 ℃脅迫1 h情況下，5個青貯玉米品種的花粉活力下降更加明顯，比對照依次下降了63.7%、58.6%、60.5%、61.4%和66.8%。綜上所述，開青239的花粉對高溫最敏感，而開青1號和開玉6號的花粉抗高溫性能相對較高。

2.3 不同玉米品種的抗旱性比較

試驗收集干旱脅迫與非干旱脅迫下5個品種的產量數據，計算5個品種的抗旱系數和抗旱指數，詳見表3。由表3可知，開青239的抗旱系數為0.54，抗旱指數為0.37，抗旱性評價為極弱，與開青1號、開玉6號、開青219相比存在顯著差異。其中，開青1號和開玉6號抗旱指數較高，分別為1.05和1.03，抗旱性均處于較強水平；開青219抗旱指數為0.83，抗旱性處于中等水平；雅玉青貯8號為4級抗旱級別，抗旱能力較弱。玉米的抗旱性遺傳是由多個基因調控的，受其親本抗旱性和遺傳背景共同影響。為探究開青1號和開玉6號抗旱性較強的原因，對其親本也進行了抗旱性評價，詳見表4。研究結果表明，開青1號親本K342和開玉6號親本K614的抗旱評價結果均為強抗旱性。

3 結論與討論

受大陸性季風氣候影響，中國北方地區(qū)年降水量通常較低，當地農作物更容易受到高溫和干旱影響［20-21］。高溫和干旱對農作物產量的綜合影響大于其各自的影響。隨著干旱和高溫天氣規(guī)模、持續(xù)時間和頻率的同步增加，與個別事件相比，這些綜合事件可能會對農業(yè)生產產生更大的影響［22］。研究表明，高溫會引起玉米的一些分子和生理問題［23-24］，包括花粉活力、籽粒灌漿、淀粉含量、授粉后的理化性質、光合作用、結實率、丙二醛含量、抗氧化酶活性等方面［25-28］。因此，研究干旱和高溫對中國北方地區(qū)作物產量的影響非常重要。

隨著我國綜合國力的提高，我國種植業(yè)向“糧-經-飼”三元結構發(fā)展，畜牧業(yè)也實現(xiàn)同步快速發(fā)展［29-30］，青貯玉米得到了應用與發(fā)展。選用優(yōu)質、高產、抗逆性強的青貯玉米品種已經成為保障我國經濟健康發(fā)展和糧食生產安全的重要一環(huán)［31-32］。研究通過對開青1號、開玉6號、開青219、開青239、雅玉青貯8號等5個青貯玉米品種進行比較分析，發(fā)現(xiàn)開青1號、開玉6號和開青219的花粉表現(xiàn)出較強的耐高溫能力，雅玉青貯8號的耐高溫能力較弱，開青239對高溫敏感；開青1號和開玉6號表現(xiàn)出較強的抗旱能力，開青219表現(xiàn)出中等抗旱能力，雅玉青貯8號的抗旱能力較弱，開青239對干旱敏感；開青1號和開玉6號的親本K342、K614也表現(xiàn)出強抗旱性，證實了選擇合適的親本組合是提高雜交玉米抗旱性的關鍵。

研究發(fā)現(xiàn)開青1號、開玉6號、開青219、開青239與對照雅玉青貯8號相比，均具有較高的生物產量和更優(yōu)的品質，雅玉青貯8號表現(xiàn)出較弱的抗高溫干旱特性，開青1號和開玉6號表現(xiàn)出較高的生物產量、優(yōu)異的品質及抗高溫干旱特性，開青219表現(xiàn)出較高的生物產量、優(yōu)異的品質及中等的抗高溫干旱特性，開青1號表現(xiàn)出較高的生物產量、優(yōu)異的品質和高溫干旱敏感特性。

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Comprehensive Evaluation of Stress Resistance of Five Silage

Maize Hybrids

WU Zhanqing1 Wang Yuxi1 LI Haoyuan1 LI Baozhu2 ZHAO Xiang2 WANG Zhenyun3

CHEN Wei

1.Kaifeng Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Kaifeng 475004， China; 2.State Key Laboratory of Crop Stress Adaptation and Improvement， Henan University， Kaifeng 475004， China；3.Henan Qiule Seed Industry and Technology LTD.， COM.， Zhengzhou 450002， China

Abstract： In order to screen silage maize hybrids with strong heat and drought resistance， this study compared and analyzed the yield and quality of five silage maize hybrids， including Kaiqing 1， Kaiyu 6， Kaiqing 219， Kaiqing 239， and Yayu Silage 8， as well as their pollen activity under heat stress and yield performance under drought stress. The research results showed that the biological yield and various quality indicators of Kaiqing 1， Kaiyu 6， and Kaiqing 219 were better than the control （Yayu 8）， and the three varieties had high biological yield and excellent quality; Under high temperature stress， the pollen activity of Kaiqing 1， Kaiyu 6， and Kaiqing 219 showed strong heat tolerance， but the pollen activity of Yayu Silage 8 was weak， and Kaiqing 239 exhibited high temperature sensitivity; Under drought stress， Kaiqing 1 and Kaiyu 6 showed strong drought resistance， Kaiqing 219 showed moderate drought resistance， Yayu Silage 8 had weaker drought resistance， and Kaiqing 239 showed sensitivity to drought. The experimental results can provide materials and a theoretical basis for the breeding and improvement of stress resistant varieties of silage maize in arid areas.

Key words： silage maize; biological yield; heat resistance; drought resistance

基金項目：河南省中央引導地方科技發(fā)展專項（Z20221343006）。

作者簡介：吳占清（1969—），男，本科，副高級研究員，研究方向：玉米遺傳育種；王玉璽（1998—），女，碩士，初級研究員，研究方向：玉米遺傳育種；李豪遠（1993—），男，碩士，中級研究員，研究方向：玉米遺傳育種；李保珠（1973—），男，博士，教授，研究方向：玉米遺傳育種；趙翔（1982—），男，博士，副教授，研究方向：玉米遺傳育種；王振云（1981—），男，碩士，助理研究員，研究方向：玉米遺傳育種。

通信作者：陳威（1974—），男，博士，副高級研究員，研究方向：玉米遺傳育種。