玉米高產品種籽粒灌漿特性研究

吳秋平+郭新平+韓成衛(wèi)+王惠芳+孔曉民

摘要：以鄭單958為對照，對3個高產玉米品種籽粒灌漿特性進行研究，并運用Logistic生長模型擬合籽粒灌漿過程（R2>0.99），結果表明：迪卡517、登海605和金海5號較鄭單958（CK）達到灌漿峰值后的灌漿速率下降相對較慢；籽粒灌漿速率和干物質積累量在籽粒生長各階段均存在品種間差異，3個高產品種的最大灌漿速率、灌漿速率最大時生長最和平均灌漿速率均明顯高于鄭單958，而灌漿活躍期各品種表現(xiàn)與之接近。籽粒灌漿速率的提高，尤其是快增期灌漿速率高，利于縮短后期庫容建成時間，促進籽粒快速灌漿，從而能進一步發(fā)揮品種增產潛力。

關鍵詞：玉米；高產品種；灌漿特性；產量

中圖分類號：S513.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2015）04-0030-04

玉米是C4作物，高產潛力大，其高產潛力的研究對于提高單產具有重要參考價值[1，2]。籽粒灌漿期是影響玉米產量及其構成因素的重要生育階段[3.4]。玉米籽粒產量由單位面積的籽粒數和粒重共同決定，粒重是灌漿速率和灌漿持續(xù)時間的函數[4，5]。灌漿速率受基因型和環(huán)境條件的共同影響，呈較復雜的動態(tài)變化6，7]。灌漿時間的長短和灌漿速率決定了玉米灌漿時期的干物質積累量[8]。利用Logistic方程可準確地擬合玉米籽粒灌漿過程，對玉米籽粒灌漿進行生長分析[9～12]。有學者對不同種植密度和肥水等栽培措施調控條件下的玉米產量與干物質積累分配規(guī)律進行過多方面研究[13，14]，但不同玉米品種間存在差異，而針對超高產玉米品種的研究鮮見報道。本試驗選用當時超高產玉米品種鄭單958（CK）、迪卡517、登海605、金海5號為材料，對其籽粒灌漿特性及其與粒重的進行研究，以深化對粒重形成過程的認知，并針對灌漿關鍵過程采取有效調控措施，以期為玉米超高產栽培提供理論依據。

收稿日期：2014-12-25

基金項目：國家現(xiàn)代玉米產業(yè)技術體系建設專項（nycytx-02）

1材料與方法

1.1供試材料

試驗品種為黃淮海地區(qū)大面積推廣并具有不同產量結構特征的高產品種，分別為鄭單958（CK，ZD958）、迪卡517（DK517）、登海605（DH605）和金海5號（JH5）。試驗于2011年在濟寧市農業(yè)科學研究院試驗田進行，其地力基礎好。6月19日播種，密度均為6.0萬株/hm3，每小區(qū)種植6行，行長5m，小區(qū)面積20m2。隨機區(qū)組排列，重復3次。播種前施用300kg/hm2復合肥（N、P、K比例為15：15：15）做基肥，大喇叭口期追施尿素450kg/hm2，其它管理按照高產田進行。

1.2測定項目與方法

1.2.1籽粒灌漿特性于各品種6片展開葉時，選擇長勢一致且有代表性的植株進行標記，每個小區(qū)標記100株以上。吐絲期對標記植株進行統(tǒng)一套袋和人工授粉，自授粉后第10d開始取樣，之后每隔7d取樣1次，每次取3～5個果穗，每穗取中部籽粒100粒，于105℃烘箱殺青0.5h后，75℃烘至恒重后稱重。用Logistic方程W=A/（1+Be-Ct）模擬開花后籽粒干重的變化規(guī)律，其中，t為開花后天數，W為花后百粒重，A為理論最大百粒重，B為初值參數，C為生長速率參數[16]。

1.2.2產量及其構成性狀成熟期，每個小區(qū)人工收獲中間2行，自然風干，考種后脫粒計產（按14%標準含水量折算產量）。各小區(qū)選擇有代表性的10個果穗考種，計算穗粒數、百粒重等。

1.3數據處理

采用CurveExpert1.3軟件擬合灌漿方程，使用DPS軟件進行相關統(tǒng)計分析，用MicrosoftExcel2003軟件計算數據并作圖。

2結果與分析

2.1不同品種籽粒干重積累動態(tài)

各品種籽粒干重在授粉后10～45d快速增加，52d時增長速率減緩（圖1）。授粉后10～30d，鄭單958百粒重增速表現(xiàn)與迪卡517相似，兩者均高于登海605和金海5號；授粉后38d，迪卡517百粒重增速明顯高于鄭單958，其次是登海605和金海5號，自此鄭單958百粒重始終最低（圖1）。不同品種籽粒灌漿速率呈單峰曲線變化，灌漿峰值表現(xiàn)為登海605>鄭單958>迪卡517>金海5號。各品種達到峰值后，登海605和金海5號灌漿速率下降較緩慢，其次是迪卡517，鄭單958表現(xiàn)前期上升快后期下降也快的趨勢（圖2）。

2.2不同品種灌漿特征參數比較

以授粉后天數（t）為自變量，粒重（W）為因變量，運用Logistic方程可以較好地擬合籽粒灌漿過程。由表1可看出，不同品種籽粒灌漿過程方程擬合的決定系數（R2）都在0.99以上，F(xiàn)檢驗均達到極顯著水平，說明Logistic方程能較好地擬合各品種籽粒灌漿過程。與鄭單958的籽粒灌漿參數相比，登海605和金海5號的最大灌漿速率出現(xiàn)時間晚，最大灌漿速率、灌漿速率最大時生長量和平均灌漿速率均明顯高于鄭單958，而灌漿活躍期各品種表現(xiàn)與鄭單958接近。

依據Logistic曲線進一步將不同玉米品種的灌漿過程分為漸增期、快增期和緩增期，由表2可以看出，與鄭單958相比，灌漿漸增期迪卡517、登海605和金海5號的持續(xù)期長，粒重增量明顯增加，平均灌漿速率則略低；灌漿快增期登海605和金海5號的持續(xù)期與鄭單958接近，迪卡517減少2.1d，但3個品種的粒重增量和平均灌漿速率仍表現(xiàn)較高趨勢；灌漿緩增期各品種間表現(xiàn)與灌漿快增期相似。

2.3不同品種產量及其構成

不同品種的產量及其構成如表3所示。與鄭單958相比，迪卡517、登海605和金海5號產量均增加，增幅為3.97%～7.12%，前兩者與其差異顯著。產量構成方面，迪卡517、登海605和金海5號的穗粒數分別較鄭單958高7.13%、3.60%和1.81%，百粒重則以金海5號最高，登海605次之，迪卡517表現(xiàn)最低。

3結論與討論

玉米產量由單位面積穗數、穗粒數和粒重三要素構成，在穗數和穗粒數一定條件下，粒重對產量有著至關重要的作用。灌漿期是玉米產量形成的關鍵過程，研究玉米的灌漿特征對于揭示玉米產量形成機制具有重要意義[17，18]。有關玉米品種灌漿過程對粒重和產量的影響不同研究得出的結論不一，主要圍繞提高灌漿速率或者增加灌漿持續(xù)期，亦或兩者共同影響決定品種產量[6，19]，本研究發(fā)現(xiàn)，玉米粒重增長盡管受環(huán)境的影響，但籽粒的干物質積累過程有其自身的發(fā)展規(guī)律，均符合Logistic生長曲線模型（圖1和表1）。劉霞等[10]研究認為，玉米粒重與快增期灌漿速率、緩增期灌漿速率呈顯著正相關，受平均灌漿速率影響較??；張海艷等[12]則研究表明，玉米粒重形成取決于灌漿速率，而不是灌漿持續(xù)時間；劉明等[20]認為，粒重與平均灌漿速率和最大灌漿速率顯著正相關，與灌漿活躍期相關較小。不同研究結果得出結論不一，推測其原因可能是由于籽粒灌漿速率受加性遺傳規(guī)律影響顯著，因此易受品種本身基因型和外界環(huán)境條件（溫度、光照等）的共同影響[21，6]。

本研究表明，三個高產品種的最大灌漿速率、灌漿速率最大時生長量和平均灌漿速率均明顯高于鄭單958，而灌漿快增期各品種表現(xiàn)與鄭單958接近，說明迪卡517、登海605和金海5號較鄭單958粒重增加的主要原因是提高了籽粒灌漿速率。迪卡517、登海605和金海5號較鄭單958在籽粒灌漿各階段的粒重增幅、持續(xù)期和平均灌漿速率表現(xiàn)均有所不同，尤其表現(xiàn)在籽粒干重快速增加的快增期灌漿速率顯著高于鄭單958（表1、表2），說明籽粒快增期高灌漿速率利于品種提高百粒重。籽粒灌漿速率對于粒重和單株籽粒產量的作用大于有效灌漿期，通過延長籽粒灌漿期提高產量則往往受到當地生態(tài)條件和種植制度的限制[21，22]。因此，在保證一定穗粒數基礎上，提高籽粒灌漿速率，加快同化物在籽粒中的積累速度對提高產量效果更顯著，尤其增加快增期和緩增期灌漿速率，從而縮短后期庫容建成時間，利于籽?？焖俟酀{，生產上，選用灌漿速率潛力高的玉米品種，合理優(yōu)化玉米生長后期肥水供應，特別是氮肥的施用以提高玉米植株灌漿中后期葉片生理活性，增強光合性能，能進一步提高玉米品種的增產潛力[1]。endprint