籽粒大小對機播玉米苗期生長及產(chǎn)量的影響

程秋博，孔凡磊，豆 攀，查 麗，朱從樺，謝孟林，馬曉君，袁繼超

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，四川 溫江 611130)

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籽粒大小對機播玉米苗期生長及產(chǎn)量的影響

程秋博，孔凡磊，豆 攀，查 麗，朱從樺，謝孟林，馬曉君，袁繼超

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，四川 溫江 611130)

【目的】 在春播和夏播條件下研究種子大小對機播玉米出苗、苗期生長及產(chǎn)量的影響，為進(jìn)一步提高機播質(zhì)量和玉米產(chǎn)量提供理論依據(jù)。【方法】 以長玉19、正紅311和正紅505 3個玉米品種為材料，在室內(nèi)測定種子的活力差異，田間采用裂區(qū)設(shè)計，研究不同籽粒大小對幼苗生長、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響?！窘Y(jié)果】 玉米大、中粒種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)較高，田間機播后幼苗和植株的長勢較旺，植株較高，莖粗和葉面積較大，干物質(zhì)積累較多，尤其是生育前期，生育后期的效應(yīng)縮小，但仍表現(xiàn)出一定的增產(chǎn)效果，品種和播期間表現(xiàn)出的規(guī)律基本一致，其中正紅311植株生長前期慢、后期快，大、中粒種增產(chǎn)最明顯；各品種夏播條件下的效應(yīng)增強且持續(xù)時間更長。【結(jié)論】 在玉米機械化生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選取較大籽粒播種，同時注意因地制宜，根據(jù)品種特性和栽培季節(jié)進(jìn)行種子的精選加工和分級應(yīng)用。

機播；玉米；籽粒大小；苗期生長

發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)是全世界各個國家共同的追求，農(nóng)業(yè)機械化又是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)[1-2]，然而我國農(nóng)業(yè)機械化整體水平不高、發(fā)展不平衡，其中玉米機械化的發(fā)展尤為滯后[3-5]。精量播種是玉米機械化播種的重要體現(xiàn)，而種子質(zhì)量是當(dāng)前影響機播質(zhì)量的重要因素[6-7]。前人對種子發(fā)芽率、純度等質(zhì)量指標(biāo)做了大量的研究[8-9]，但是忽略了籽粒大小的作用。傳統(tǒng)上常用百粒質(zhì)量來評價玉米種子的大小，但這種方法并不能準(zhǔn)確反映種子籽粒大小的差異，相反，用籽粒粒徑來代表種子大小更為確切[10]，種子生產(chǎn)加工上也更好控制。

種子籽粒大小不同，活力有差異，為幼苗提供的養(yǎng)分量也不同，致使作物苗期生長差異較大。一般研究認(rèn)為，較小粒種而言，大、中粒種種子活力大，發(fā)芽能力強，出苗率高，易形成壯苗，苗期有較強的抗逆能力[11-19]，但是苗期生長速率較慢[20-21]，最終產(chǎn)量差異不盡一致[22-24]。前人對玉米籽粒大小的研究多集中在室內(nèi)種子活力的差異上，大田條件下全生育期的研究相對較少，鮮有機播條件下的研究報道。本研究以籽粒大小有較大差異的3個玉米品種為材料，在室內(nèi)測定了種子的活力差異，田間采用裂區(qū)設(shè)計，研究了不同籽粒大小對幼苗生長、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響，以期為提高玉米機械播種質(zhì)量和產(chǎn)量提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

玉米品種為長玉19、正紅311、正紅505，由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)正紅生物技術(shù)有限責(zé)任公司提供，分別用孔徑有較大差異的篩子在各品種中選出大、中、小粒種子作為供試材料(表1)。

表 1 玉米種子的籽粒大小情況

1.2 試驗方法

1.2.1 室內(nèi)發(fā)芽試驗 試驗選取正紅505和正紅311 3個大小的籽粒為材料，按照 GB/T 3543.4-1995種子檢驗規(guī)程進(jìn)行沙床發(fā)芽試驗，25 ℃光照培養(yǎng)，每天澆一次水并觀察發(fā)芽情況，每個處理設(shè)置4個重復(fù)，每個重復(fù)100粒種子，培養(yǎng)7 d后計算發(fā)芽率，測定幼苗形態(tài)指標(biāo)，并計算種子活力指數(shù)[25-26]。

發(fā)芽率=正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)(Dt為發(fā)芽天數(shù)，Gt為與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù))。

幼苗高度：每個重復(fù)選取有代表性的正常幼苗5株，用直尺分別測定從胚芽鞘節(jié)至最長葉葉尖的長度。

葉面積：長寬系數(shù)法(葉面積=葉長×葉寬×0.75)。

幼苗鮮質(zhì)量：先將幼苗洗干凈，再用濾紙吸干水分，然后用天平稱質(zhì)量。

幼苗干質(zhì)量：將樣品于105 ℃下殺青30 min后80 ℃烘至恒質(zhì)量，用天平稱質(zhì)量。

活力指數(shù)：活力指數(shù)Ⅰ=發(fā)芽指數(shù)×幼苗高度；活力指數(shù)Ⅱ=發(fā)芽指數(shù)×幼苗鮮質(zhì)量；活力指數(shù)Ⅲ=發(fā)芽指數(shù)×幼苗干質(zhì)量；活力指數(shù)Ⅳ=發(fā)芽指數(shù)×葉面積。

1.2.2 田間機播試驗 試驗于2014年3月-2014年8月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)農(nóng)場進(jìn)行。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為玉米品種，A1～A3分別代表玉米品種正紅505、正紅311、長玉19，副區(qū)為籽粒大小，根據(jù)各品種種子自身的大小用不同孔徑的篩子分為大、中、小3級，分別用B1～B3表示，共9個處理，3次重復(fù)，總計27個小區(qū)，小區(qū)面積為5.5 m×4 m。分春播(4月11日播種)和夏播(5月13日播種)，寬窄行(150 cm+50 cm)壟作覆膜栽培，壟高15 cm，壟面寬60 cm，采用鴨嘴式人力單行播種機膜上點播，株距21 cm，密度為3 333株/666.7 m2，其他栽培管理措施同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)，保持小區(qū)間一致。三葉期、五葉期每次每小區(qū)取樣10株(包括地下根系)，拔節(jié)期、吐絲期和成熟期每次每小區(qū)取 3～5株地上部分植株，分別測定形態(tài)指標(biāo)(成熟期不測)及干物質(zhì)積累量。

(1)形態(tài)特征。株高(苗期為苗高)：用直尺測量，苗期為胚芽鞘節(jié)至最長葉葉尖(扶直)的長度，抽雄后為莖基至雄穗頂部的長度；莖粗：用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測出莖基部(拔節(jié)期后測第2節(jié)間)粗度；葉面積指數(shù)：葉面積指數(shù)=葉片總面積/土地面積，葉面積用長寬系數(shù)法測量計算。

(2)干物質(zhì)積累量。形態(tài)指標(biāo)測定后將樣品先在105 ℃烘箱中殺青2 h，然后調(diào)至80 ℃烘至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量。

(3)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。收獲前調(diào)查有效穗數(shù)，取連續(xù)20株考種(調(diào)查穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量)，并實收計產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，運用DPS 7.05軟件進(jìn)行不同處理間的統(tǒng)計分析及差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同籽粒大小玉米種子的活力差異

如表2所示，不同品種、不同籽粒大小玉米種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)均存在一定差異，而籽粒大小間的差異更為明顯且達(dá)到顯著水平。正紅311的平均發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)分別較正紅505高14.8%和13.3%，平均活力指數(shù)Ⅰ、Ⅳ較正紅505高16.2%和19.8%，而平均活力指數(shù)Ⅱ、Ⅲ較正紅505低18.7%和25.6%。由此可見，正紅311較正紅505發(fā)芽有一定優(yōu)勢，活力指數(shù)因幼苗性狀而有高有低，綜合來看差異不大，這可能與其品種特性有關(guān)，也可能與其籽粒較大有關(guān)。

表2顯示，隨著玉米籽粒的增大，種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)均表現(xiàn)出增加的趨勢，其中大、中粒種子差異不大，但與小粒種子間均存在顯著差異。正紅311和正紅505品種規(guī)律一致，取平均值后，大、中粒種子發(fā)芽率較小粒種子分別高出22.1%和12.9%，發(fā)芽指數(shù)分別高出24.8%和29.5%，活力指數(shù)Ⅰ分別高出67.9%和56.6%，活力指數(shù)Ⅱ分別高出150.0%和102.8%，活力指數(shù)Ⅲ分別高出168.7%和94.0%，活力指數(shù)Ⅳ分別高出126.8%和86.7%?？梢姺N子增大，活力和發(fā)芽能力增強，這與其貯藏養(yǎng)分較多有關(guān)。玉米種子發(fā)芽率普遍偏低，這可能與培養(yǎng)箱內(nèi)光照不足、判斷標(biāo)準(zhǔn)過高有關(guān)。

表 2 籽粒大小對玉米種子發(fā)芽的影響

注: B1～B3分別為大、中、小粒種子。 同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下表同。

Note:B1-B3represent large grain,medium grain and small grain,respectively.Different lowercase letters mean significant difference at 0.05 probability level.

2.2 籽粒大小對機播玉米形態(tài)特征的影響

從表3～5可以看出，不同大小籽粒、不同品種和不同種植季節(jié)間玉米的田間生長狀況存在一定差異。從整體上來看，隨著種子籽粒的增大，植株的株高、莖粗和葉面積指數(shù)均有增加的趨勢，其中大、中粒種子間的差異相對較小，但與小粒種子間均存在顯著差異，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)這種差異變小，至拔節(jié)期時差異不顯著，尤其是株高和莖粗，這可能與小粒種子植株中后期補償生長有關(guān)，不同品種與不同播期下表現(xiàn)出的規(guī)律基本一致。

從品種上來看，長玉19前期生長較旺，株高、莖粗最大，大粒種的株高顯著高于正紅311和正紅505；正紅311植株前期生長較慢，株高、葉面積較小，后期生長加快；正紅505莖粗較小，幼苗葉面積較大。品種間差異較小且主要存在于生育前期，生育中后期差異不明顯。3個品種平均，在春播條件下，大粒和中粒種子較小粒種子在三葉期、五葉期、拔節(jié)期、吐絲期的株高增幅分別為21.3%和15.5%，21.5%和10.8%，11.9%和8.6%，0.3%和0.4%；莖粗的增幅分別為26.4%和26.4%，9.8%和8.0%，8.1%和4.9%，0.0%和2.3%；葉面積指數(shù)的增幅分別為57.1%和39.3%，35.9%和15.9%，25.5和18.1%，9.1%和7.6%。從播期上來看，與春播相比，夏播條件下的株高和葉面積指數(shù)均有增加的趨勢，尤其是生育前期，莖粗前期差異不大，后期有降低趨勢。夏播條件下整體變化規(guī)律與春播一致，大、中粒種子也表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，但優(yōu)勢持續(xù)時間更長、效果更加明顯，至吐絲期時優(yōu)勢依然存在，尤其是莖粗，其次是株高，這可能是由于夏播溫度高，生長快，生育期縮短，大、中籽粒表現(xiàn)出的優(yōu)勢就更突出。

表 3 籽粒大小對機播玉米株高的影響

表 4 籽粒大小對機播玉米莖粗的影響

在株高、莖粗和葉面積3個性狀中，葉面積在不同籽粒大小間差異最大，其次為株高，3個品種三葉期、五葉期和拔節(jié)期平均，葉面積大、中粒較小粒的增幅春播和夏播分別為26.0%，18.2%和42.1%，18.3%，株高相應(yīng)的增幅為14.5%，9.6%和19.8%，11.2%，莖粗相應(yīng)的增幅為10.4%，7.9%和14.2%，8.4%，表現(xiàn)為葉面積大于株高，株高大于莖粗，夏播大于春播(中粒莖粗例外)。

表 5 籽粒大小對機播玉米葉面積指數(shù)的影響

2.3 籽粒大小對機播玉米干物質(zhì)積累的影響

如表6所示，不同品種、不同籽粒大小和不同種植季節(jié)間玉米植株在各生育時期干物質(zhì)積累量存在一定差異，特別是不同籽粒大小之間。隨著籽粒的增大，玉米各時期干物質(zhì)積累量增加，其中大、中粒種子間差異相對較小，但均與小粒種子間存在明顯差異，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)差異變小，不同品種與不同播期下表現(xiàn)出的規(guī)律基本一致。

表 6 籽粒大小對機播玉米干物質(zhì)積累的影響

注：夏播吐絲后遇大風(fēng)暴雨，玉米大面積倒伏，故成熟期無數(shù)據(jù)。

Note:There was no data because of lodging in big storm after silking stage in summer sowing.

從品種來上看，拔節(jié)期之前，正紅311干物質(zhì)積累較慢，顯著低于長玉19和正紅505；拔節(jié)期后，正紅311干物質(zhì)積累速率增加，干物質(zhì)積累量與長玉19無顯著差異，甚至高于正紅505。從籽粒大小來看，3個品種規(guī)律一致，平均處理后，春播條件下大粒和中粒種子在三葉期、五葉期、拔節(jié)期、吐絲期、成熟期的植株干物質(zhì)積累量較小粒種子分別增加75.0%和47.2%，52.5%和41.8%，36.0%和26.5%，4.2%和6.3%及7.1%和6.2%。夏播條件下整體變化趨勢基本一致，且效果更顯著，持續(xù)時間更長，至吐絲時籽粒大小間還有顯著差異。與春播相比，夏播條件下的玉米植株表現(xiàn)出前期生長較快，積累的干物質(zhì)較多，但中后期的中、小粒種子則相反，尤其是小粒種，干物質(zhì)積累量較春播的少，這可能是因為夏季田間高溫、干旱，小粒種子的植株抗旱生長能力弱。

2.4 籽粒大小對機播玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

如表7所示，不同品種玉米的穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量均存在一定差異，其中穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量差異顯著，穗粒數(shù)表現(xiàn)為正紅505>正紅311>長玉19，而百粒質(zhì)量表現(xiàn)為長玉19>正紅311>正紅505，3個品種的最終產(chǎn)量差異不顯著。

不同籽粒大小間的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素也有較大差異，隨著籽粒增大，產(chǎn)量有逐漸提高的趨勢。春播時，正紅505、正紅311、長玉19大粒種和中粒種的產(chǎn)量分別較小粒種提高8.5%，16.3%，6.5%和6.4%，13.2%，9.9%，正紅311的增幅最大，且大、小粒種間的差異達(dá)到顯著水平，表明春季機播時，正紅311選擇大、中粒種顯得更為重要；長玉19和正紅505不同籽粒大小間的產(chǎn)量差異相對較小，未達(dá)顯著水平，這可能與小粒種中后期的補償生長有關(guān)。正紅505大、中粒種較小粒種增產(chǎn)的主要原因是穗行數(shù)和穗粒數(shù)增加，正紅311增產(chǎn)的原因是行粒數(shù)和穗粒數(shù)增加，而長玉19增產(chǎn)的主要原因則是百粒質(zhì)量和行粒數(shù)增加。夏播試驗因吐絲后遇大風(fēng)暴雨，導(dǎo)致玉米植株倒伏，未收到產(chǎn)量結(jié)果。

表 7 籽粒大小對機播玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響(春播)

3 討論與小結(jié)

機械精量播種是今后玉米生產(chǎn)發(fā)展的必然方向[6-7]，種子質(zhì)量是影響機播效果的重要因素，特別是種子籽粒大小[8-11]，其本身活力的差異還可能會影響幼苗和植株的生長甚至最終的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。玉米種子的活力不僅在品種間存在差異，而且同一品種不同籽粒大小之間也有較大差異[11]。一般認(rèn)為大粒種較小粒種具有更高的活力，表現(xiàn)為發(fā)芽率更高[12,16-17]，幼苗長勢更旺[13-15,20]，內(nèi)源保護(hù)酶活性和產(chǎn)量更高[23]，但也有研究結(jié)果認(rèn)為，小粒種的幼苗生長速率更大[13,20]，大、小粒種產(chǎn)量差異不顯著[22]。張嶺梅等[24]研究認(rèn)為，中粒種子的產(chǎn)量最高，小粒種次之，大粒種的產(chǎn)量最低。本研究結(jié)果表明，玉米大、中粒種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較小粒種高，田間機播后幼苗和植株的株高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)積累量均較小粒種高，且這種效應(yīng)隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而遞減，但最終仍然表現(xiàn)出一定的增產(chǎn)效果，增幅明顯，其中正紅311大、中粒種的產(chǎn)量增幅高達(dá)16.3%和13.2%，且差異達(dá)到顯著水平。

本研究還發(fā)現(xiàn)，玉米種子大小在幼苗和植株生長、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量上的效應(yīng)在品種和播期間的表現(xiàn)基本一致，但響應(yīng)程度有所差異。從品種來看，春播大、中粒種子較小粒種子的增產(chǎn)效果以正紅311最明顯，這可能與其遺傳特性有關(guān)，該品種苗勢較弱，生產(chǎn)上更應(yīng)注意選用大、中粒種；從播種期來看，夏播的效應(yīng)更大，持續(xù)時間更長，這可能與其溫度較高，植株生長較快有關(guān)，也可能與大、中粒種耐高溫、耐旱等抗逆能力較強有一定關(guān)系。這種品種和播期間在不同種子大小的植株生長、產(chǎn)量上的效應(yīng)差異，可能是前人在這方面研究結(jié)果不盡一致的重要原因。

綜上所述，籽粒大小對機播玉米苗期生長及產(chǎn)量有著重要影響，大、中粒種子活力更大，發(fā)芽能力更強，在各生育期都表現(xiàn)出一定的生長優(yōu)勢，最終達(dá)到增產(chǎn)效果。品種和播期間表現(xiàn)出的規(guī)律基本一致，但響應(yīng)程度有所不同，夏播條件下的響應(yīng)更強，延續(xù)時間更長，更應(yīng)注重播種較大粒種。因此，在發(fā)展玉米機械化的同時，也要重視機播用種的選育，不僅要注重種子質(zhì)量的選擇，更要盡量選用較大粒種，最終達(dá)到高產(chǎn)、高效的目的。另外，在生產(chǎn)上也要注意因地制宜，根據(jù)品種特性和栽培季節(jié)的氣候條件進(jìn)行種子的精選加工和分級應(yīng)用。

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Effect of kernel size on seedling growth and yield of machine sowed maize

CHENG Qiubo,KONG Fanlei,DOU Pan,ZHA Li,ZHU Conghua,XIE Menglin,MA Xiaojun,YUAN Jichao

(Agricultural College,Sichuan Agricultural University,Wenjiang,Sichuan 611130,China)

【Objective】 This study investigated effect of kernel size on emergence,seeding growth and yield of maize sowed by machine in spring and summer to improve machine sowing quality and maize yield. 【Method】 With 3 maize varieties Changyu 19,Zhenghong 311 and Zhenghong 505 as materials,seed vigor was determined in laboratory and effects of kernel size on seedling,dry matter accumulation and yield were investigated with a split-plot design.【Result】 Germination,germination index vital index,height of seeding and plant,stem diameter,leaf area,and dry matter accumulation of large and medium grains were higher than those of small grains after sowing by machine in field,especially in the early growing stage.The differences became smaller in late stage.The effects of variety and sowing date were almost the same.Large and medium grains of Zhenghong 311,which grew slow in early growing stage but fast in late growing stage,had the biggest increase in production.The effects were stronger and longer for sowing in summer than in spring. 【Conclusion】 Larger grain should be sowed in mechanization of maize production,local conditions should be considered in agricultural production,and selection and classification should be conducted according to variety characteristics and climatic conditions of cultivation season.

machine sowing;maize;kernel size;seedling growth

時間:2016-10-20 16:36

10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.12.009

2015-06-04

國家科技支撐計劃項目(2012BAD04B13)；農(nóng)業(yè)部行業(yè)專項(20150312705)

程秋博(1990-)，男，四川廣元人，碩士，主要從事作物高產(chǎn)栽培研究。E-mail:530883288@qq.com

袁繼超(1963-)，男，重慶江津人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事作物高產(chǎn)栽培技術(shù)研究。E-mail:yuanjc5@163.com

S513.04

A

1671-9387(2016)12-0056-08

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