山區(qū)旱地玉米新品種(系)穗粒性狀與干物質(zhì)累積特性研究

王　斐，王克雄，關(guān)耀兵，李玉蓮，向國(guó)程，李　凱

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏固原756000)

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山區(qū)旱地玉米新品種(系)穗粒性狀與干物質(zhì)累積特性研究

王斐，王克雄*，關(guān)耀兵，李玉蓮，向國(guó)程，李凱

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏固原756000)

以寧夏南部山區(qū)審定的具有代表性的3個(gè)玉米品種(系)為參試材料，長(zhǎng)城706為對(duì)照，對(duì)參試品種(系)農(nóng)藝性狀、穗部性狀、產(chǎn)量、植株干物質(zhì)累積量及灌漿速率進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明：富農(nóng)821和寧單20號(hào)9月20日成熟，且熟期相同，較對(duì)照長(zhǎng)城706(生育期140 d)早熟6 d；寧單20號(hào)的百粒質(zhì)量最高，參試的各個(gè)品種(系)之間產(chǎn)量達(dá)極顯著差異(P<0.01)，其中華金5號(hào)產(chǎn)量極顯著高于其他3個(gè)品種，且其他3個(gè)品種之間產(chǎn)量也達(dá)到極顯著差異水平(P<0.01)。

玉米；高產(chǎn)品種；灌漿特性；干物質(zhì)；產(chǎn)量

玉米是C4作物，因其增產(chǎn)潛力大，經(jīng)濟(jì)效益好，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，在寧夏南部山區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中承擔(dān)著優(yōu)質(zhì)糧食和飼草的雙重角色。近幾年寧夏審定的玉米新品種不少，主要是針對(duì)不同生態(tài)區(qū)域篩選培育的，而針對(duì)籽粒性狀選育的卻極少。干物質(zhì)是玉米籽粒產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，植株95%左右的干物質(zhì)來自光合產(chǎn)物[1]，因此研究籽粒灌漿特性和干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化對(duì)品種選育和高產(chǎn)栽培有重要的理論參考價(jià)值。國(guó)內(nèi)外關(guān)于玉米籽粒灌漿特性研究方面的報(bào)道很多，大都是圍繞籽粒灌漿持續(xù)時(shí)間和灌漿速率而展開的[2-10]，而關(guān)于高海拔、早熟、耐旱等條件下的玉米籽粒灌漿特殊規(guī)律方面的研究報(bào)道較少。研究籽粒灌漿特性和干物質(zhì)累積對(duì)于品種選育和高產(chǎn)研究都有重要的意義。本研究在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確近幾年內(nèi)寧夏審定的、適應(yīng)于寧夏南部山區(qū)旱地和高海拔區(qū)域種植的、早熟耐旱玉米新品種籽粒灌漿和干物質(zhì)累積的特性，為下一步選育新的耐旱、中早熟玉米新品種提供參考數(shù)據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在固原市農(nóng)科所頭營(yíng)科研基地，土壤肥力中上，前作胡麻。0～20 cm土壤養(yǎng)分狀況：有機(jī)質(zhì)10.00 g/kg，全氮6.10 g/kg，全磷3.30 g/kg，全鉀9.00 g/kg，堿解氮66.67 mg/kg，有效磷27.83 mg/kg，速效鉀195.00 mg/kg。秋季耕翻并冬灌，播前施有機(jī)復(fù)合肥50 kg/667 m2。采用露地種植方式，4月24日播種，人工點(diǎn)播，每穴播2粒種子，確保全苗。試驗(yàn)于5月8日前全部出苗，5月20日間苗、定苗，6月10日鋤草、去分蘗。5月20日、6月1日打除草劑(地潔)各1次。9月上旬試驗(yàn)玉米陸續(xù)成熟，9月18日取樣、收獲，實(shí)收4行計(jì)產(chǎn)。

1.2試驗(yàn)材料與方法

1.2.1供試材料。試驗(yàn)品種(系)為寧夏南部山區(qū)大面積推廣并具有耐旱、早熟特征的高產(chǎn)品種(系)，分別為華金5號(hào)(寧夏紅禾種業(yè)有限公司提供)、寧單20號(hào)(寧夏昊玉種業(yè)有限公司提供)、富農(nóng)821(甘肅富農(nóng)高科技種業(yè)有限公司提供)，長(zhǎng)城706為對(duì)照(CK)。

1.2.2試驗(yàn)方法。試驗(yàn)采用露地種植，隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。小區(qū)面積40 m2(8 m×5 m)，10行區(qū)、行距50 cm、株距30 cm，區(qū)距 80cm，試驗(yàn)密度67 500株/hm2，試驗(yàn)設(shè)保護(hù)行3行。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1灌漿速率和干物質(zhì)累積特性。選擇長(zhǎng)勢(shì)一致且有代表性的植株進(jìn)行標(biāo)記，每個(gè)小區(qū)標(biāo)記100株以上。自授粉后第15 d開始取樣，之后每隔7 d取樣1次，每次取5株植株，分別稱量新鮮根部、葉片、莖稈質(zhì)量，同時(shí)取5個(gè)果穗，每穗取中部籽粒100粒，稱其籽粒鮮質(zhì)量，其后各材料于105 ℃烘箱殺青30 min后，75 ℃烘至恒定質(zhì)量后稱量。

1.3.2產(chǎn)量及其構(gòu)成性狀。成熟期每個(gè)小區(qū)人工收獲中間2行，自然風(fēng)干，考種后脫粒計(jì)產(chǎn)(按14%標(biāo)準(zhǔn)含水量折算產(chǎn)量)。各小區(qū)選擇有代表性的10個(gè)果穗考種，計(jì)算穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量等。

1.4數(shù)據(jù)處理

使用DPS7.05軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，用Microsoft excel 2003 軟件計(jì)算數(shù)據(jù)并作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1供試不同品種(系)玉米農(nóng)藝性狀和生育期

從表1可見，參試品種(系)的生育期為134～140 d，其中富農(nóng)821和寧單20號(hào)9月20日成熟，熟期相同，較對(duì)照長(zhǎng)城706(生育期140 d)早熟6 d，屬于早熟品種；華金5號(hào)9月27日成熟，比對(duì)照長(zhǎng)城706(生育期140 d)晚熟1 d，屬于中熟品種。各參試品種株高在218～253 cm之間，穗位高在90～106 cm之間，葉片數(shù)在11～14之間，在該地區(qū)具有較廣適應(yīng)性，能夠正常成熟。

表1　供試不同品種(系)玉米生育期及其農(nóng)藝性狀

2.2供試不同品種(系)玉米穗部性狀

從表2可見，各參試品種(系)玉米穗長(zhǎng)在14.9～19.7 cm之間，穗粗在5.13～5.57 cm之間，其中對(duì)照長(zhǎng)城706的穗最長(zhǎng)和最粗，其次為華金5號(hào)。禿尖長(zhǎng)度在0.1～1.6 cm之間，穗行數(shù)在14～16行之間，行粒數(shù)在25～35粒之間，穗粒質(zhì)量在231.0～325.0 g之間，其中長(zhǎng)城706的最高，次之為華金5號(hào)。百粒質(zhì)量在32.93～37.07 g之間，其中寧單20號(hào)的百粒質(zhì)量最高。出籽率在57.21%～82.39%之間，其中富農(nóng)821出籽率最高。但綜合考慮各參試品種(系)穗部性狀間的差異，華金5號(hào)較其他參試品種表現(xiàn)良好。

表2　供試不同品種(系)玉米考種表

2.3供試不同品種(系)玉米產(chǎn)量

從表3可見，參試4個(gè)品種(系)中較對(duì)照長(zhǎng)城706(產(chǎn)量12.11 t/hm2)增產(chǎn)的為華金5號(hào)，折合產(chǎn)量12.52 t/hm2，比對(duì)照長(zhǎng)城706增產(chǎn)3.34%，居參試品種(系)第1位；對(duì)照長(zhǎng)城706產(chǎn)量居參試品種(系)第2位；寧單20號(hào)和富農(nóng)821較對(duì)照長(zhǎng)城706減產(chǎn)，其中寧單20號(hào)折合產(chǎn)量11.18 t/hm2，比對(duì)照長(zhǎng)城706減產(chǎn)7.73%，居參試品種(系)第3位，富農(nóng)821折合產(chǎn)量10.62 t/hm2，比對(duì)照長(zhǎng)城706減產(chǎn)12.31%，居參試品種(系)第4位。

表3　供試不同品種(系)玉米產(chǎn)量

注：表中產(chǎn)量數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示在0.01水平差異極顯著。

由表3可以看出，參試的各個(gè)品種(系)之間的產(chǎn)量達(dá)到極顯著差異水平(P<0.01)，其中華金5號(hào)品種(系)產(chǎn)量顯著高于其他3個(gè)品種，且其他3個(gè)品種之間產(chǎn)量也達(dá)到極顯著差異(P<0.01)。

2.4供試不同品種(系)玉米植株各部分干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化

干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化間接反映了植株本身的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量構(gòu)建過程。通過測(cè)定玉米抽雄吐絲期至成熟期植株各部分干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化情況，可針對(duì)灌漿關(guān)鍵過程，采取有效調(diào)控措施，實(shí)現(xiàn)其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。

2.4.1供試不同品種(系)玉米根部干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)。由圖1可知，不同品種(系)的干物質(zhì)累積量不一樣，8月4—26日，各個(gè)品種(系)干物質(zhì)累積量成降低趨勢(shì)，主要原因可能是這一階段持續(xù)高溫導(dǎo)致地下根部水分和養(yǎng)分輸送受影響，同時(shí)大部分干物質(zhì)開始逐漸向穗部和籽粒部分轉(zhuǎn)移。8月26日―9月17日這一階段根部干物質(zhì)累積呈單峰曲線變化。其中8月26日―9月6日干物質(zhì)增加，9月6日干物質(zhì)累積量達(dá)到最高，9月6―17日干物質(zhì)累積量下降，9月17日至成熟期干物質(zhì)累積不變，直至灌漿結(jié)束。

圖1　供試不同品種(系)玉米根部干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化

2.4.2供試不同品種(系)玉米莖稈干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化。由圖2可以看出，莖稈8月4—26日前后干物質(zhì)累積呈單峰曲線變化，8月26日—9月17號(hào)前后干物質(zhì)累積呈單峰曲線變化，8月中旬達(dá)到最大值，8月中旬—8月26日干物質(zhì)累積下降，8月26日—9月6日干物質(zhì)累積增加，9月6日以后莖稈干質(zhì)量略有下降或基本保持平穩(wěn)。

圖2　供試不同品種(系)玉米莖稈干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化

2.4.3供試不同品種(系)玉米葉片干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化。由圖3可以看出，葉片干質(zhì)量在8月4日―8月中旬基本保持穩(wěn)定不變，8月中旬以后至8月26日葉片干質(zhì)量有所減少，8月26日葉片干物質(zhì)累積量最低，8月26日―9月6日葉片干質(zhì)量基本穩(wěn)定或有緩慢增加趨勢(shì)，9月6―17日葉片干質(zhì)量呈增加趨勢(shì)，表明后期穗上葉片干物質(zhì)累積對(duì)籽粒灌漿貢獻(xiàn)較大。

圖3　供試不同品種(系)玉米葉片干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化

從圖1―3可見，各品種(系)根、莖、葉3者之間的干物質(zhì)累積變化規(guī)律略有差異，雖然是密不可分的整體，但在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段，不同玉米品種(系)的干物質(zhì)累積量不同。

2.4.4供試不同品種(系)玉米穗部干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化。由圖4可知，參試的4個(gè)品種(系)隨著灌漿時(shí)期時(shí)間推移，干物質(zhì)累積量成緩慢增加趨勢(shì)，但增加趨勢(shì)因品種(系)不同而不一致，其中對(duì)照長(zhǎng)城706的累積量最快，其后依次為華金5號(hào)、富農(nóng)821和寧單20號(hào)。9月6日灌水施肥后各個(gè)品種(系)干物質(zhì)累積量不同，說明后期田間管理對(duì)于籽粒灌漿具有重要的意義。

圖4　供試不同品種(系)玉米穗部干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)變化

2.5供試不同品種(系)玉米籽粒灌漿速率變化

由圖5可以看出，抽雄吐絲以后籽粒灌漿速率的變化情況。籽粒灌漿速率隨著灌漿時(shí)間推移和進(jìn)程加快呈降低趨勢(shì)，灌漿10～20 d，對(duì)照長(zhǎng)城706的籽粒灌漿速率較其他品種(系)快，寧單20號(hào)的灌漿速率較慢，灌漿20 d以后速率逐漸降低，灌漿速率和時(shí)間成線性關(guān)系。

圖5　供試不同品種(系)玉米籽粒灌漿速率變化

3　結(jié)論與討論

籽粒灌漿時(shí)期是玉米抽雄吐絲后的重要生育階段，研究籽粒灌漿特性和干物質(zhì)累積對(duì)于品種選育和高產(chǎn)研究都有重要的意義。玉米籽粒灌漿期干物質(zhì)累積對(duì)產(chǎn)量構(gòu)建有重要作用，此時(shí)玉米植株各器官累積的干物質(zhì)全部轉(zhuǎn)移到籽粒部分，合理的施肥、補(bǔ)灌水分等人工調(diào)控措施可有效增加產(chǎn)量。本研究中待審定的新品種華金5號(hào)具有較好的抗逆性和適

應(yīng)性，在該地區(qū)區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)中表現(xiàn)良好，可以作為成熟品種在該地區(qū)和生態(tài)條件類型相一致的其他地區(qū)推廣應(yīng)用。

灌漿速率作為籽粒灌漿特性研究中的指標(biāo)之一，現(xiàn)已成為評(píng)價(jià)品種(系)增產(chǎn)潛力和品種(系)選育的重要參考依據(jù)，可依據(jù)不同玉米品種籽粒灌漿速率篩選出適宜該地區(qū)種植的優(yōu)良早熟耐旱新品種。但是特殊的氣候季節(jié)性變化和病蟲害發(fā)生對(duì)于籽粒灌漿過程有重要影響，在寧夏南部山區(qū)7—9月份是玉米生長(zhǎng)發(fā)育重要階段，適宜的調(diào)控和防控措施對(duì)于增產(chǎn)有重要生產(chǎn)意義。

作為大田試驗(yàn)，在籽粒取樣和測(cè)定過程中難免存在極大難度和誤差，尤其在籽粒灌漿前期，籽粒含水量多，取樣方法和操作不當(dāng)會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差較大，因此選擇和規(guī)范科學(xué)合理的取樣方法至關(guān)重要，這方面的問題還需要進(jìn)一步研究。

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WANG Fei,WANG Ke-xiong,GUAN Yao-bing,XIANG Guo-cheng,LI Yu-lian,LI Kai

(Guyuan Branch of Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Guyuan 756000,China)

Using the maize variety Changcheng 706 as a control, a field trial was conducted in a mountainous area of southern Ningxia to investigate three representative maize varieties that had been authorized (Huajin 5, Funong 821, and Ningdan 20) for their characteristics of grain filling and dry matter accumulation.The tested varieties were compared in terms of agronomic traits,panicle traits,yield,the mass of dry matter accumulated in plant,and filling rate.Results showed that Funong 821 and Ningdan 20 both matured on September 20,indicating that they had the same mature period,which was earlier than that of the control variety by six days.Among all tested varieties,Ningdan 20 had the highest value of 100-grain weight.On the other hand,Huajin 5 achieved a very significantly higher yield than the other three varieties(P<0.01);meanwhile,the differences in yield among the other three varieties also reached a very significant level(P<0.01).

Maize;High-yielding variety;Grain-filling characteristics;Dry matter;Yield

2016-04-27

寧夏農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新先導(dǎo)資金項(xiàng)目(NKYQ-15-03)。

王斐(1984—)，男，研究實(shí)習(xí)員，主要從事作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培研究。E-mail:wangfei102820062006@126.com。

王克雄(1966—)，男，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事玉米品種選育工作。E-mail:wkx61238@163.com。

S513

A

1673-6486-20160182

王斐,王克雄,關(guān)耀兵,李玉蓮,向國(guó)程,李凱.山區(qū)旱地玉米新品種(系)穗粒性狀與干物質(zhì)累積特性研究[J/OL].大麥與谷類科學(xué),2016,33(3):34-37,41[2016-09-07].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20160907.1944.010.html