不同基因型玉米品種的抗旱性及收獲指數(shù)研究

石 平，樊修武

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原 030032）

玉米是北方雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)地區(qū)主要栽培作物之一。干旱是玉米生產(chǎn)的主要限制因子，不同玉米品種對水分虧缺的反應(yīng)存在明顯差異[1-3]。對不同玉米品種抗旱性進行分析評價，篩選出節(jié)水又高產(chǎn)的玉米品種是現(xiàn)實可行的生物節(jié)水措施，對緩解我國糧食安全和水資源安全有著十分重要的意義。同時，可根據(jù)品種的抗旱性強弱和水資源分布情況，實現(xiàn)適水種植、減輕盲目種植的損失。

蘭巨生等[4]提出了抗旱指數(shù)（DRI）的概念，從而彌補了Chionoy提出的抗旱系數(shù)及Fischer[5]提出的敏感指數(shù)的不足，使農(nóng)作物抗旱性鑒定的產(chǎn)量指標在生物學(xué)意義上有了實質(zhì)性的改進?？购抵笖?shù)已有較多應(yīng)用[6-9]，在玉米抗旱性評價方面也有報道[10-11]。以收獲經(jīng)濟產(chǎn)量為目的的抗旱性評價試驗經(jīng)常會設(shè)定不同的灌溉定額。DRI基于某水分階段兩端產(chǎn)量來評價其抗旱性。每個品種的水分適應(yīng)范圍不同，對于品種而言，不同的灌溉定額既可增產(chǎn)，又可以導(dǎo)致減產(chǎn)。不同水分梯度下玉米產(chǎn)量和DRI的關(guān)系需要進一步研究，尤其是在玉米新品種不斷被審定用于生產(chǎn)的現(xiàn)實條件下，更應(yīng)對其抗旱性進行深入研究。

收獲指數(shù)（HI）反映了作物群體光合同化物轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟產(chǎn)品的能力，是評價作物品種和栽培成效的重要指標。隨著作物新品種的定向選育和栽培措施的不斷改善，其中，品種改良的主要目標之一就是提高其收獲指數(shù)[12]。谷類作物的收獲指數(shù)已由過去的0.3左右提高到0.4～0.5，有的甚至達到0.6。HI有較高的遺傳力，同時也受環(huán)境條件的制約[13]，不同作物品種收獲指數(shù)不同[14]。

本研究通過人為設(shè)定不同灌溉定額創(chuàng)造不同水分梯度，將新近育成審定的不同基因玉米品種種植在不同水分條件下，鑒定其經(jīng)濟產(chǎn)量和生物產(chǎn)量，計算其抗旱指數(shù)和收獲指數(shù)，并對不同玉米品種抗旱指數(shù)和收獲指數(shù)進行分析評價，篩選出節(jié)水又具有高收獲指數(shù)的玉米品種，這對氣候變暖、干旱加劇的現(xiàn)實條件下，實現(xiàn)其生物節(jié)水又高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)非常必要，對緩解我國糧食安全和水資源安全有著十分重要的意義。

1 材料和方法

1.1 試驗概況

試驗在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心中試基地進行。該基地屬暖溫帶半干旱季風性氣候，平均降水460 mm，≥10℃年活動積溫為3 500℃，無霜期165 d，前茬作物為玉米，土壤為碳酸褐土，肥力中等。

1.2 供試材料

供試材料選用最新育成并審定應(yīng)用的17個中晚熟玉米雜交種：先玉335、鄭單958、晉單55、農(nóng)大108、晉玉811、丹玉86、晉單62、強盛9號、沈玉18、中玉9號、東單60、中單14、中單5458、大豐3號、魯單6006、屯玉38、屯玉42。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用二因素裂區(qū)設(shè)計，水分梯度為主區(qū)，分別為：不灌（雨養(yǎng)條件），低灌（補水60 mm），中灌（補水 100 mm），高灌（補水 160 mm）；品種為副區(qū)，17個供試品種在各水分梯度中隨機排列。小區(qū)面積為5 m×2 m，不同水分梯度小區(qū)中間設(shè)2 m隔離帶，水分梯度重復(fù)3次，共204個小區(qū)。

1.4 測定指標

產(chǎn)量測定指標為：穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、經(jīng)濟產(chǎn)量、地上部生物產(chǎn)量。

抗旱指數(shù)：DDRI＝（Ya/Ym）×（Ya/Ya＊），其中，DDRI表示抗旱指數(shù)；Ya，Ym，Ya＊分別表示基因型旱地產(chǎn)量、水澆地產(chǎn)量和鑒定試驗中供鑒基因型在旱地產(chǎn)量的均值。

收獲指數(shù)＝經(jīng)濟產(chǎn)量/地上部生物產(chǎn)量×100%。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用DPS統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分梯度下各基因型玉米品種經(jīng)濟產(chǎn)量結(jié)果分析

由表1可知，不同水分梯度下（耗水325.6，363.6，421.6，469.1 mm），經(jīng)濟產(chǎn)量差異均達到顯著水平（P＜0.05），除耗水 363.6，421.6 mm 之間未達到極顯著水平外，其余水分梯度之間經(jīng)濟產(chǎn)量達到極顯著差異，極差為5 114.7 kg/hm2。

表1 不同水分梯度間經(jīng)濟產(chǎn)量結(jié)果顯著性分析

由表2可知，雨養(yǎng)條件下（耗水325.6 mm），各參試品種經(jīng)濟產(chǎn)量的均值最低，平均經(jīng)濟產(chǎn)量僅為最高經(jīng)濟產(chǎn)量均值的42.3%；在補灌60 mm（耗水363.6 mm）條件下，各品種經(jīng)濟產(chǎn)量顯著提高，各參試品種的平均經(jīng)濟產(chǎn)量達到最高經(jīng)濟產(chǎn)量的70.6%，耗水量達到最高耗水量的77.5%，而補灌水量（60 mm）僅占最高補灌水量（160 mm）的37.5%；在補灌100 mm（耗水421.6 mm）條件下，各參試品種的經(jīng)濟產(chǎn)量進一步提高，經(jīng)濟產(chǎn)量均值達到試驗最高經(jīng)濟產(chǎn)量均值的83.0%，但耗水量占到最高耗水量的89.9%，補灌水量占最高補灌水量的62.5%；在補灌160 mm（耗水469.1 mm）條件下，各參試品種經(jīng)濟產(chǎn)量均值達到8 857.8 kg/hm2。

結(jié)果表明，補灌水量達到最高補灌水量60%時，即可獲得最高經(jīng)濟產(chǎn)量的70%～80%的經(jīng)濟產(chǎn)量水平，充分證明了節(jié)水灌溉的潛力所在，而且通過有限灌溉可調(diào)動玉米自身的高效用水能力。

表2 不同水分梯度下各玉米品種經(jīng)濟產(chǎn)量

從表2可以看出，不同基因型玉米品種在不同水分梯度下的經(jīng)濟產(chǎn)量表現(xiàn)并不相同，在雨養(yǎng)條件下（耗水325.6 mm），東單60、農(nóng)大108、中玉9號3個基因型品種經(jīng)濟產(chǎn)量均值達到4 550.3 kg/hm2，較其他14個參試品種經(jīng)濟產(chǎn)量的均值（3 570.1 kg/hm2）高出 980.2 kg/hm2，增產(chǎn)率為27.5%，說明農(nóng)大108、東單60和中玉9號這3個品種的抗旱性較強，適宜在干旱地區(qū)種植。但在水分條件改善后，其經(jīng)濟產(chǎn)量水平不隨之大幅度提高，說明這3個品種的豐產(chǎn)潛力不大。在耗水 363.6 mm（補水 60 mm）、421.6 mm（補水 100 mm）、469.1 mm（補水 160 mm）3種水分梯度下，先玉335和鄭單958這2個基因型品種的經(jīng)濟產(chǎn)量均值較其他15個基因型品種均值分別高出17.31%，22.17%和18.25%，說明在一定的水分供給范圍內(nèi)，這2個品種具有較廣泛的水分適應(yīng)性，同時具有較好的高產(chǎn)潛力。

2.2 不同水分梯度下各基因型玉米品種的抗旱指數(shù)

表3表明，不同玉米品種間DRI的差異明顯，在0.123～1.017之間變動，其實質(zhì)與雨養(yǎng)條件下不同基因型品種的產(chǎn)量緊密相關(guān)。隨著補水量的加大，DRI有變小的趨勢，這是由于各基因型品種的產(chǎn)量有隨補水量加大而增加的原因所致。

據(jù)DRI均值將各基因型品種劃分為3個抗旱類型?？购敌停―RI＞0.7）：農(nóng)大108、中玉 9號、東單 60；較抗旱型（DRI為 0.7～0.5）：先玉 335、晉玉 811、沈玉 18、丹玉 86、屯玉 42、屯玉 38；不抗旱型（DRI＜0.5）：鄭單958、晉單55、中單5458、晉單 62、魯單 6006、強盛 9 號、中單 14、大豐3號。

表3 不同水分梯度下各玉米品種抗旱指數(shù)

近年生產(chǎn)實踐證明，選用玉米抗旱性品種類型時，應(yīng)以中等抗旱性品種為主，如先玉335玉米品種雖抗旱性不是最佳，但它在適當水分供給范圍內(nèi)，豐產(chǎn)性良好，因此，玉米品種的抗旱性只要達到中等水平，同時具有較好的豐產(chǎn)性，就能獲得廣泛的適應(yīng)性。顯然，過分追求玉米品種的抗旱性不一定妥當。另外，DRI用于玉米品種抗旱性篩選時，一定要兼顧其品種的產(chǎn)量水平，因為玉米品種在極端水分條件下抗旱性無實踐意義。

2.3 各基因型玉米品種在不同水分梯度下的收獲指數(shù)

由表4可知，各基因型玉米品種在不同水分梯度下HI在35%～62%之間變動。從不同水分梯度下HI平均值看，除雨養(yǎng)條件下HI較低外，其他3個水分梯度下HI均值基本一致，說明水分條件在極限（供水325.6 mm）時，對玉米HI影響較大，導(dǎo)致嚴重減產(chǎn)。但當水分條件得到一定改善后，其就再不是影響玉米HI的最大因子了。從不同基因型玉米品種的HI看，在雨養(yǎng)條件下（耗水325.6 mm），農(nóng)大108、中玉9號、東單 60這3個基因型品種HI均值為48%，較其他14個品種均值（42%）高出6百分點。說明，這3個基因型品種在極度干旱條件下，有較強的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化能力。在水分條件改善（補灌60，100，160 mm）的條件下，先玉335和鄭單958這2個基因型品種HI均值分別達到58.5%，61.0%和60.5%，較其他15個品種均值（55.0%，53.5%，53.9%）分別高出3.5，7.5，6.6百分點。說明先玉335和鄭單958這2個基因型品種在一定水分條件下，具有光合產(chǎn)物向經(jīng)濟產(chǎn)量（籽粒）轉(zhuǎn)化的較強能力。

表4 各基因型玉米品種在不同水分梯度下的收獲指數(shù) %

3 小結(jié)

本研究結(jié)果表明，不同基因型品種的抗旱指數(shù)和水分適應(yīng)范圍有明顯差異，不同水分梯度下的DRI次序并無變化，是與旱地條件下的產(chǎn)量緊密相關(guān)。分析認為，在水分極端條件下的抗旱性（DRI）存在一定的局限性，在保證玉米正常生長發(fā)育水分條件下，鑒定其不同基因型品種的抗旱性較為妥當。這樣可鑒定出有一定的抗旱性又具有較好的豐產(chǎn)性的優(yōu)良品種。另外，收獲指數(shù)達到60%者亦屬優(yōu)良品種的高值，可能會成為下一步品種鑒選的重要指標，這還需進一步作深入探討。

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