超前去雄攜帶葉片數(shù)對玉米光合特性及生長的影響

曹晉軍+劉永忠+李萬星+靳鯤鵬+李丹

摘要：研究了超前去雄攜帶葉片數(shù)量對玉米光合特性及生長的影響，為提高玉米產(chǎn)量提供參考。試驗品種鄭單958，種植密度90 000 株/hm2，當(dāng)能摸到雄穗苞葉內(nèi)穗苞時去雄，每2 d隔1行去2行雄穗，雄穗完全抽出時停止，統(tǒng)計每個處理平均攜帶葉片數(shù)，設(shè)有3.2、2.8、2.6、1.6、0.5片葉5個處理，以不去雄為對照。結(jié)果表明，與對照相比，攜帶28片葉的處理，完熟期穗位葉SPAD值增加了16.7%；在灌漿期穗位葉凈光合速率增加了5.2%；平均灌漿速率增加了5.6%，最大灌漿速率增加了6.0%，灌漿最大活躍期延長3.9 d；穗干質(zhì)量增加了25.4%，單株干質(zhì)量增加了 11.1%；百粒質(zhì)量為32.32 g，比對照增加了10.6%，產(chǎn)量為14 879.10 kg/hm2，比對照增加了21.6%。

關(guān)鍵詞：超前去雄；玉米；凈光合速率；灌漿速率；產(chǎn)量

中圖分類號： S513.04文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）10-0056-03

種植密度是玉米高產(chǎn)的決定因素之一，但隨著種植密度的不斷提高，植株之間相互遮蔽，群體郁閉，通風(fēng)透光條件變差，依靠繼續(xù)增大密度來提高產(chǎn)量的空間越來越小。去雄是提高玉米產(chǎn)量的簡便途徑，有研究表明，玉米栽培群體中花粉的供應(yīng)量大大超過實際需求量，雄穗保留4%～6.7%即可滿足花粉需求[1-2]。玉米雄穗在產(chǎn)量形成的總變異中的作用可達(dá)374%，是進(jìn)一步提高產(chǎn)量的一個不容忽視的相關(guān)因子[3]。由于玉米植株高大，雄穗完全抽出后再進(jìn)行去雄不易操作，因此，進(jìn)行超前去雄更適宜大田作業(yè)。目前摸苞帶葉超前去雄在制種玉米田有較多研究，但在大田玉米中研究較少，本研究從穗位葉葉綠素含量、光合速率、灌漿速率、干物質(zhì)分配等方面入手研究，以期探明超前去雄攜帶的葉片數(shù)對玉米產(chǎn)量的影響。

1材料與方法

1.1試驗地基本情況

試驗于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所試驗基地進(jìn)行。試驗地為壤土，0～40 cm土層內(nèi)的有機質(zhì)含量為21.60 g/kg，全氮1.28 g/kg，堿解氮55.13 mg/kg，速效磷14.36 mg/kg，速效鉀204.01 mg/kg。

1.2試驗設(shè)計

供試品種為鄭單958，2015年4月27日播種，9月30日收獲。密度90 000 株/hm2，小區(qū)行長6 m，共15行，行距 50 cm，小區(qū)面積45 m2，隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。當(dāng)能摸到雄穗苞葉內(nèi)穗苞時超前去雄，分別于7月5日、7月7日、7月9日、7月11日、7月13日隔1行去2行雄穗，雄穗完全抽出時停止去雄，每個處理去掉的總?cè)~片數(shù)除以去雄株數(shù)得到平均攜帶葉片數(shù)，分別為3.2、2.8、2.6、1.6、0.5片葉，對照為不去雄，共6個處理。

1.3測定項目

1.3.1穗位葉葉綠素含量

SPAD值測定：采用SPAD-502型葉綠素測定儀（Konica Minolta，日本）分別于吐絲期、灌漿期、乳熟期、蠟熟期、完熟期測定穗位葉SPAD值，每個處理測定5株，取平均值。

1.3.2穗位葉凈光合速率

用便攜式光合測定系統(tǒng) CIRAS-2（PP Systems，美國） 分別于吐絲期、灌漿期、乳熟期、蠟熟期、完熟期的晴天10：00—12：00進(jìn)行測定。光合有效輻射、CO2濃度和葉溫分別控制在1 200 μmol/（m2·s）、400 μmol/mol、30 ℃。每次選取5張葉片，選擇健康葉片中部的相同部位測定，取平均值。

1.3.3灌漿速率的測定在采樣區(qū)內(nèi)選散粉、生長一致的植株做標(biāo)記，開花后每隔7 d取1次樣，共取9次，每個處理每次取3個果穗，每穗取果穗中部100粒籽粒，105 ℃殺青烘干稱質(zhì)量。

應(yīng)用Logistic方程對籽粒灌漿過程進(jìn)行擬合，并計算導(dǎo)出相應(yīng)灌漿特征參數(shù)。Logistic方程m=A/（1+Be-Ct）中，t為開花后天數(shù)；m為花后百粒質(zhì)量；A為理論最大百粒質(zhì)量；B、C為形狀參數(shù)，由方程一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)推導(dǎo)出灌漿參數(shù)。

花后百粒質(zhì)量m達(dá)99%時為有效灌漿期，對應(yīng)時期t3=（lnB+4.595 12）/C，對應(yīng)此時百粒質(zhì)量為m3。灌漿速率最大時的時間Tmax=lnB/C，灌漿速率最大時生長量Ymax=A/2，最大灌漿速率Rmax=A·C/4，平均灌漿速率vmean=m3/t3，灌漿活躍期（大約完成總積累量的90%）P=6/C[4]。

1.3.4考種收獲后考種，記錄穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量；每小區(qū)收3行（2行為去雄行）計產(chǎn)。

1.4數(shù)據(jù)處理及計算公式

試驗結(jié)果采用SPSS 18進(jìn)行方程模擬、方差分析和顯著性差異比較。

2結(jié)果與分析

2.1超前去雄攜帶葉片數(shù)對穗位葉SPAD值的影響

由圖1可知，各處理穗位葉SPAD值隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈不斷下降的趨勢，帶葉處理的SPAD值在各生育期均大于對照，其中帶2.8片葉去雄處理的SPAD值最高。在完熟期，2.8、3.2、2.6、1.6、0.5片葉處理的SPAD值分別比對照高16.7%、16.3%、13.1%、9.2%、7.5%。

2.2超前去雄攜帶葉片數(shù)對穗位葉凈光合速率的影響

由圖2可知，各處理的穗位葉光合速率隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈逐漸下降的趨勢，在吐絲期凈光合速率最高；對照處理

的穗位葉光合速率則呈單峰曲線變化，在灌漿期達(dá)到最大值。

在每個生育期，所有帶葉去雄處理的穗位葉光合速率均高于對照，其中在灌漿期帶葉去雄處理比對照高1.5%～5.2%，2.8片葉處理光合速率最高，達(dá)29.2 μmol/（m2·s）；在完熟期帶葉去雄處理較對照高12.1%～37.9%。由此可見，超前帶葉去雄能有效提高完熟期穗位葉的凈光合速率。

[FK（W11][TPCJJ2.tif][FK）]

2.3超前去雄攜帶葉片數(shù)對灌漿速率的影響

以開花后天數(shù)（t）為自變量，百粒質(zhì)量（m）為因變量，運用Logistic方程對籽粒灌漿過程進(jìn)行模擬，由表1可知，不同處理籽粒灌漿過程方程擬合的相關(guān)系數(shù)均大于0.990，說明Logistic方程能較好地擬合6個處理的玉米籽粒灌漿過程。不同處理的玉米籽粒灌漿特征參數(shù)中，帶葉去雄處理的平均灌漿速率比對照高3.2%～5.6%；最大灌漿速率比對照高22%～6.0%；最大活躍時間比對照增加0.9～3.9 d；最大速率出現(xiàn)時間相差0.1～0.2 d，幾乎沒有差異。帶2.8葉處理的平均灌漿速率、最大灌漿速率、灌漿活躍時間最高。[FL）]

[FK（W+40mm][HT6H][STHZ][WTHZ][JZ]表1超前去雄不同葉片數(shù)對玉米籽粒灌漿特征參數(shù)的影響[WTBZ][HTSS][STBZ]

[HJ*5][BG（！][BHDFG3，WK7，WK7*2，WK8*2，WK7。2，WK16，WK7W]處理平均灌漿速率[g/（百粒·d）]最大灌漿速率[g/（百?！）]最大速率出現(xiàn)時間（d）灌漿最大活躍期（d）

2.4超前去雄攜帶葉片數(shù)對干物質(zhì)積累和分配的影響

由圖3可知，與對照相比，帶葉去雄各處理的根干質(zhì)量、莖干質(zhì)量、穗干質(zhì)量、植株總干質(zhì)量均有不同程度的增加，葉片干質(zhì)量則有所降低；其中根干質(zhì)量增幅為5.7%～398%，莖干質(zhì)量增幅為3.1%～20.4%，穗干質(zhì)量增幅為24%～25.4%，植株總干質(zhì)量增幅為2.7%～11.1%，葉片干質(zhì)量減少幅度為1.5%～10.1%。所有處理中，以帶2.8片葉處理的根干質(zhì)量、莖干質(zhì)量、穗干質(zhì)量、植株總干質(zhì)量最大，分別為14.64、23.76、189.89、257.55 g/株。

2.5超前去雄攜帶葉片數(shù)對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

由表2可知，籽粒產(chǎn)量隨著去雄帶葉數(shù)的減少先增加再降低，各處理產(chǎn)量均顯著高于對照，其中帶2.8片葉時產(chǎn)量最高，比對照高21.6%。帶3.2片葉的處理穗粒數(shù)顯著高于帶0.5片葉的處理和對照，但與其余處理之間無顯著性差異；帶28、3.2片葉的穗長顯著高于對照，所有處理之間的穗粗無顯著性差異；帶葉去雄各處理的百粒質(zhì)量和實收穗數(shù)均顯著高于對照。對本試驗條件下產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，產(chǎn)量與百粒質(zhì)量、實收穗數(shù)均呈極顯著正相關(guān)（r=0.919、r=0.982）。由此可知，超前帶葉去雄增產(chǎn)的主要原因是百粒質(zhì)量、實收穗數(shù)的顯著提高。

3結(jié)論與討論

玉米雄穗具有頂端優(yōu)勢，由于雄穗大且發(fā)育比雌穗早，在形成花粉的過程中要消耗大量營養(yǎng)物質(zhì)，去雄可以減少雄穗和雌穗之間的營養(yǎng)競爭，減少雄穗對上層葉片的遮陰，增加了冠層的透光性，從而提高了光能的有效性，進(jìn)而提高了葉片對于籽粒積累的貢獻(xiàn)[5]。本試驗中，與對照相比，各去雄處理的穗位葉的葉綠素SPAD值在完熟期增加了7.5%～16.7%；穗位葉凈光合速率提高了12.1%～37.9%；平均灌漿速率、最大灌漿速率、灌漿活躍時間均比對照有不同程度的增加，這也與王磊等的研究結(jié)果[6]一致。

去雄過程中帶葉情況主要分為2類，一類是雄穗完全抽出后去雄，由于玉米植株高大，去雄時經(jīng)常會攜帶1～2片頂葉或者更多；一類是早去雄，當(dāng)能摸到雄穗苞葉內(nèi)穗苞時就去雄，隨去雄時期不同苞內(nèi)通常帶有1～3片未展開葉，在制種田應(yīng)用比較多。關(guān)于帶葉去雄的研究有較多爭論，郝淑麗等認(rèn)為帶葉去雄會導(dǎo)致玉米減產(chǎn)[7-8]；宋世宗等認(rèn)為攜帶1～2片葉不會影響玉米產(chǎn)量[9-10]；更多研究者則認(rèn)為去雄帶1～2片葉可增加玉米產(chǎn)量[11-14]。本試驗中，超前去雄帶0.5～3.2 片葉的處理均比對照產(chǎn)量有所增加，增幅為1.5%～21.6%，其中以帶2.8片葉產(chǎn)量最高。與前人研究結(jié)果[7-10]有不同之處，可能與種植密度有關(guān)，本研究種植密度 90 000株/hm2，認(rèn)為帶葉去雄減產(chǎn)或?qū)Ξa(chǎn)量無影響的研究中，密度多在 39 000～60 000株/hm2之間，而認(rèn)為去雄帶 1～2片葉可增加玉米產(chǎn)量的研究[11-14]更多地體現(xiàn)在制種田中，在高密度大田玉米生產(chǎn)中未有涉及。

本研究結(jié)果表明，超前帶葉去雄提高了穗位葉葉綠素含量和凈光合速率，促進(jìn)了營養(yǎng)器官干物質(zhì)向雌穗的轉(zhuǎn)移，增加了籽粒的百粒質(zhì)量，改善了冠層的光照條件，延長了灌漿最大活躍期，有效提高了產(chǎn)量。超前去雄在大田容易操作，在勞動力過剩、以玉米種植業(yè)為主產(chǎn)業(yè)地區(qū)可推廣使用。

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江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年第45卷第10期

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