GPIT那氏大穗玉米的特征特性及發(fā)展前景

王 綸，王星玉，楊紅軍，那郅燁，元改香，趙和平，元慕田

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)作物品種資源研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，山西太原 030031；2.云南生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，云南昆明 650106；3.山西省奧圣農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，山西太原 030001）

GPIT那氏大穗玉米（簡稱那氏大穗）是進入21世紀以來我國以獨特的GPIT生物技術手段培育的高光效豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)玉米新品種。2015年在黑龍江的大慶、綏化、北安，河南省的鄭州、漯河、南陽以及山西太原等地進行多點大面積的示范試驗；2016年除上述試點繼續(xù)擴大種植面積以外，分別又在寧夏鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)天朗現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基地的沙化土地和寧夏銀川賀蘭山農(nóng)牧場重度鹽堿地，進行沙化土地和重度鹽堿地改良和開發(fā)的示范試驗，均取得了良好效果。

山西的太原試點設在婁煩縣米峪鎮(zhèn)興旺莊村，2015年在1.67 hm2的土地上獲得比對照大幅增產(chǎn)的前提下[1]，2016年又在山西北部的陽高、懷仁、原平3個縣（市）設點種植，其結果不論是籽粒還是莖稈的產(chǎn)量和品質(zhì)，3個試點均取得了令人滿意的效果[2]；2017年在2 a試驗的基礎上，總結經(jīng)驗和不足，逐步擴大種植面積至2 000 hm2，并相應研發(fā)出配套的專用播種耕作機械，可以實現(xiàn)機械化作業(yè)一次完成。同步研發(fā)出針對那氏大穗生育前期配套專用需求的GPIT生物制劑1號、2號和3號，以供葉面噴施，充分發(fā)揮那氏大穗玉米高光效特性的潛力。那氏大穗玉米在山西各地大面積的推廣種植，必將會對玉米經(jīng)濟效益的提升和推動畜牧業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。

1 品種來源

那氏大穗玉米是由云南省生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所那中元研究員，以GPIT生物技術手段培育出的非轉(zhuǎn)基因最新國產(chǎn)玉米新品種，該品種不僅具有GPIT生物技術的高光效特性，而且還能夠激發(fā)出玉米潛在的各種優(yōu)良性狀，并能夠累計疊加代代遺傳傳遞下去，因此，表現(xiàn)出比其他單交或雙交玉米品種更加豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗逆性強和適應性廣的優(yōu)點。

2 形態(tài)特征

該品種屬單交種，株型半緊湊，成株整齊。株高2.8～3.0 m，穗粒高 1.1～1.3 m，莖粗 3.2 cm，植株健壯長勢強。葉片肥大厚實，深綠色，主脈明顯，半上舉，全株葉片18～20片[3]。雄穗發(fā)達，花粉量大，護穎綠色，花為淡粉紅色。果穗長筒形，無自然禿尖，穗長26～32 cm，穗粗5.0～5.6 cm，穗行數(shù)18～24行，行粒數(shù)46～55粒，穗粒數(shù)910～940粒，穗粒質(zhì)量300～320 g，雙穗率45%～52%，單株粒質(zhì)量436～445 g。籽粒黃色，半馬齒型，籽粒長1.1～1.3 cm，百粒質(zhì)量38～40 g，出籽率82%。穗軸紅色，穗軸粗3.0～4.1 cm。

3 生物學特性

該品種屬中早熟種，在山西太原地區(qū)種植春播生育期120 d，夏播生育期90 d。莖稈粗壯，根系發(fā)達，抗倒伏。喜水肥，在水肥充足的情況下增產(chǎn)效果更加明顯；具有明顯的高光效特性，在稀植通風透光的耕作條件下增產(chǎn)幅度明顯提高；高度耐鹽堿，在土壤鹽堿含量0.6%重度鹽堿地種植，仍能獲得高額產(chǎn)量；耐瘠薄，在沙化土地種植也能獲得較高的產(chǎn)量；適應性廣，在有效積溫達2 600℃以上的平川、丘陵、水地、旱地，物候期長或短的高寒山區(qū)均可種植；抗逆性強，對秋季突發(fā)的早霜降臨和春季突發(fā)的晚霜降臨均有較強的抵抗能力，夏季突發(fā)的干熱風危害也不會對植株的生長帶來影響；生長勢強，抗衰老，到籽粒成熟時，在其他玉米品種莖葉均干枯死亡的情況下，該品種仍然青稈綠葉，表現(xiàn)出旺盛的生命力；抗病性強，抗大斑病、銹病、莖腐病，中抗灰斑病、彎孢霉葉斑病、絲黑穗病。

4 籽粒和莖葉的產(chǎn)量

4.1 籽粒產(chǎn)量

在2015年太原婁煩試點的示范試驗和2016年山西陽高、懷仁、原平試點的示范試驗表明，4個試點的籽粒產(chǎn)量均增產(chǎn)，而且增產(chǎn)幅度很大。4個試點產(chǎn)量最高的是懷仁試點，每公頃18 720 kg，最低的是婁煩試點，每公頃15 168 kg，最高和最低每公頃相差3 552 kg，4個試點的公頃產(chǎn)量平均為17 169 kg，從比對照（CK）品種的增產(chǎn)幅度來看，增產(chǎn)幅度最高的為婁煩試點，增產(chǎn)79.61%（CK為龍生2號）；增產(chǎn)幅度最低的是原平試點（CK為先玉335），增產(chǎn)幅度72.17%，最高和最低的增產(chǎn)幅度相差7.44百分點；增產(chǎn)幅度居中的是陽高和懷仁試點（CK為先玉335），分別為74.93%和77.27%。4個試點的平均增產(chǎn)幅度為75.84%（表1）。

表1 那氏大穗玉米與對照在各試點的籽粒產(chǎn)量比較

對寧夏沙化地試點和重度鹽堿地的示范試驗結果表明，在不保水肥的沙化地公頃產(chǎn)量也達到14 595 kg，比對照（隴單 6號）增產(chǎn) 37.54%[4]。在土壤全鹽含量116.7 g/hm2的重度鹽堿地上，仍可獲得每公頃17 844 kg的高額產(chǎn)量，比對照（正大12）增產(chǎn)11.17%[5]（表1）。不同試點產(chǎn)量的大幅增加，說明那氏大穗玉米在高光效的作用下，對不同生態(tài)環(huán)境的廣泛適應性，也說明那氏大穗玉米對逆境生態(tài)環(huán)境、不保水肥的沙化土地和重度鹽堿地的高度抵抗性。經(jīng)過在河南省鄭州、漯河、南陽、蘭考，東北的甘南、大慶、綏化、北安等地試驗，籽粒和莖葉的產(chǎn)量也比對照大幅增產(chǎn)，在春播區(qū)的籽粒公頃產(chǎn)量最高可達25 500 kg。

4.2 莖葉青貯產(chǎn)量

那氏大穗玉米在高光效的作用下，不僅是籽粒產(chǎn)量高，由于莖葉繁盛，長勢健壯，導致生物產(chǎn)量也高。由于莖葉可作為發(fā)展畜牧業(yè)的優(yōu)良青貯飼料利用，因此，那氏大穗莖葉青貯產(chǎn)量的提高，對牧區(qū)也顯得尤為重要。對那氏大穗在寧夏牧區(qū)沙化地試點莖葉青貯產(chǎn)量測產(chǎn)表明，那氏大穗的單株鮮質(zhì)量比對照多258.85 g，單株干質(zhì)量多64.61 g，公頃產(chǎn)量比對照多23.4 t（表2）。

表2 那氏大穗玉米與對照在寧夏沙化地青貯產(chǎn)量的比較

5 籽粒與莖稈的品質(zhì)

5.1 籽粒品質(zhì)

經(jīng)測定，那氏大穗玉米籽粒容重720～780 g/L，粗蛋白含量10.8%，粗脂肪含量4.22%，淀粉含量72.70%，賴氨酸含量0.30%，均高于一般品種。此外，可溶性糖含量顯著提高，通過2016年在山西陽高、懷仁和原平3個試點籽粒含糖量的測定，那氏大穗在陽高試點比對照高7.28百分點，在懷仁試點高8.10百分點，在原平試點高6.26百分點，3點比對照平均高7.25百分點（表3）。籽粒含糖量的提高是籽粒營養(yǎng)品質(zhì)和口感品質(zhì)得到明顯改善的重要體現(xiàn)，特別是對玉米籽粒食用價值的提升會起到很重要的作用，乳熟期嫩玉米的開發(fā)利用對提高玉米的附加值又會發(fā)揮獨特的作用。

表3 那氏大穗玉米與對照陽高、懷仁、原平3個試點籽粒和莖稈含糖量的比較 %

5.2 莖稈品質(zhì)

2016年對山西陽高、懷仁和原平3個試點籽粒含糖量測定的同時，對成熟期玉米的莖稈含糖量也進行了測定。結果表明，陽高試點莖稈含糖量比對照高8.13百分點，懷仁試點高8.90百分點，原平試點高6.74百分點，3點比對照平均提高7.93百分點（表3）。莖稈含糖量的提高是莖稈營養(yǎng)品質(zhì)和口感品質(zhì)得到明顯改善的重要體現(xiàn)，莖稈營養(yǎng)品質(zhì)和口感品質(zhì)的提高對于促進畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要意義，特別是對解決奶牛的青貯飼料，提高產(chǎn)奶量和奶牛的增膘也會發(fā)揮重要作用。

6 栽培技術要點

6.1 播種期

該品種屬中早熟品種，再加之生育期間葉面噴施GPIT生物制劑有促進早熟的作用，因此，播種期要比一般玉米晚播15～20 d，在當?shù)赝寥?0 cm深度的地溫穩(wěn)定在14℃時是最佳播種期。根據(jù)山西婁煩、陽高、懷仁、原平等地的試驗，播種期以5月中旬最為適宜。各地可以根據(jù)當?shù)氐挠行Хe溫和無霜期的長短進行適當調(diào)整。

6.2 深條施肥，淺播種

深條施肥的深度要求15～18 cm，淺播種的深度要求3～5 cm。深條施肥的作用是根據(jù)該品種先發(fā)根后發(fā)苗的特點而實施的，這樣可以起到植株自養(yǎng)和異養(yǎng)的作用，在幼苗時促進幼苗根系快速向土壤深層發(fā)展，起到苗期蹲苗的效果；在生長旺盛期，又可以集中滿足植株對肥料的需求，起到肥料利用最大化效果，從而達到根深葉茂、植株發(fā)育健壯的目的。淺播種的要求也是根據(jù)該品種先發(fā)根、后發(fā)苗的特點而制定的。深播種會導致幼苗頂土力減弱，容易出現(xiàn)出苗慢或苗弱小的情況；而淺播種會實現(xiàn)快出苗、出好苗，防止缺苗斷壟，達到苗全苗壯的效果[6]。

6.3 寬窄行種植

該品種最明顯的特性就是光能利用率高，喜光照。因此，在栽培技術上對通風透光的條件十分苛求，要求寬行1.2 m，窄行0.3 m。寬行內(nèi)可間套矮稈的豆科作物，如馬鈴薯和大豆等[7]。一方面對該品種通風透光的需求不會造成影響；另一方面豆科作物根瘤菌產(chǎn)生的氮元素又可增加土壤氮肥的含量，相輔相成，促進該品種更加健壯的生長；同時又充分利用了土地，在玉米增收的前提下，又多收一茬作物，大大提高了農(nóng)民的經(jīng)濟效益。該品種寬窄行的種植模式，已經(jīng)由云南生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所和山西奧圣農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司研發(fā)出相應配套的專用播種機，在大面積種植時可以實現(xiàn)機械化作業(yè)一次完成，大大提高了工作效率。

6.4 留苗密度

留苗密度要根據(jù)土壤肥力確定，作為糧食和莖葉青貯兼用時，在高水肥地一般每公頃留苗5.1萬株，一般肥力地每公頃留苗5.4萬～5.7萬株，旱地每公頃留苗6.0萬株；作為莖葉青貯專用時，一般留苗密度要加大至每公頃9.0萬株左右，這樣可以獲得更高的生物產(chǎn)量[8]。

6.5 生長前期的配套技術管理

該品種以GPIT生物技術特殊的育種手段育成，對GPIT生物制劑也存在相應的依賴性。因此，在幼苗生長到4～5葉期、7～8葉期、11～12葉期時也要分別進行GPIT生物制劑的葉面噴施[9]，根據(jù)不同生長時期的特點，每次葉面噴施GPIT生物制劑的溶液濃度均有差異，在每次噴施的不同濃度的GPIT制劑中，也要根據(jù)不同生長期的需求，添加相應的不同比例的微量元素及磷、鉀肥料等，以起到更加合理的調(diào)控或促進生長的作用[10]，為了在生產(chǎn)上更加規(guī)范標準地完成該品種生長前期的3次葉面噴施GPIT生物制劑的配套技術，由山西奧圣農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司專門生產(chǎn)出GPIT那氏齊齊發(fā)誘導劑1號、2號、3號，在對應的生長期分3次葉面噴施。每次的葉面噴施，均會起到不同的效果，第1次可以起到促進根系發(fā)育、使植株蹲苗健壯的效果；第2次可起到促進植株茂盛生長、提高作物抗逆和抗病性的效果；第3次可起到促進籽粒飽滿、提高產(chǎn)量品質(zhì)的效果。在3次葉面噴施配套技術的管理下，該品種就會激發(fā)出潛在的更加優(yōu)良的品種特性，從而達到大幅增產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)、高抗的目的[11]。

7 發(fā)展種植前景

7.1 那氏大穗玉米的種植可以有效提高農(nóng)民的經(jīng)濟效益

從新石器時代農(nóng)耕歷史開始，我國的農(nóng)耕歷史已經(jīng)歷了近1萬年之久，從原始社會的刀耕火種到現(xiàn)今的機械化集約生產(chǎn)，經(jīng)歷了原始農(nóng)業(yè)到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)再到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程。在當前我國人均耕地占有率低的現(xiàn)狀下，如何提高土地利用率、增加單位面積產(chǎn)量、顯著提高農(nóng)民收入是耕作改制中重要的舉措[12]。近年來，我國玉米種業(yè)受到國外種子的極大沖擊，因此，玉米品種的更新?lián)Q代也勢在必行[13]。

那氏大穗玉米以其獨特的高光效優(yōu)勢，配套采用寬窄行的種植新模式，同步相應實行間作套種，在寬行中搭配種植矮稈的馬鈴薯、大豆等作物，高矮相間，互不影響，既可滿足高光效那氏大穗玉米對太陽光照的最大化需求，也同時能夠多增加一茬矮稈作物的產(chǎn)量，矮稈的豆科作物還能起到肥田的作用。在提高了光能利用率、土地利用率大幅增產(chǎn)的前提下，還同時實現(xiàn)了用地養(yǎng)地的結合，提高了農(nóng)民的經(jīng)濟效益。

7.2 那氏大穗玉米以其優(yōu)良的品質(zhì)和良好的適口性，將受到廣大消費者的歡迎

隨著人們生活水平的提高，小麥和水稻成為人們餐桌的主要食糧。由于主食的單調(diào)，市場對雜糧作物的需求日益增大，其中，玉米作為調(diào)劑食品其需求量也不斷增大，玉米富含玉米黃素、葉黃素和類黃酮等人體營養(yǎng)和健康的重要成分，可以起到強身抗病的食療功效，這些成分是小麥和水稻難以滿足人體需要的活性物質(zhì)。但近年來由于雜交玉米的大面積種植，化肥和農(nóng)藥使用量大，注重了產(chǎn)量而忽視了品質(zhì)，難以滿足人們對營養(yǎng)品質(zhì)和口感品質(zhì)的需求，在某種程度上又制約了玉米食品的發(fā)展。那氏大穗玉米的出現(xiàn)，以其優(yōu)良的品質(zhì)和良好的適口性，加之可以彌補食用小麥和水稻造成的營養(yǎng)失衡，全生育期不用農(nóng)藥，少用化肥，純綠色食品，讓人們吃出健康，減少各種疾病的發(fā)生，使作為營養(yǎng)雜糧的玉米食品也會倍受人們的青睞[14]。

7.3 那氏大穗玉米可以滿足人們對鮮食玉米的需求

鮮食玉米是乳熟期采摘果穗用于加工和食用的一種玉米生產(chǎn)方式，也是近年來玉米生產(chǎn)發(fā)展起來的新興產(chǎn)業(yè)。鮮食玉米以甜玉米（又稱水果玉米）和糯玉米為主，營養(yǎng)豐富，風味獨特，市場需求量大，售價高，屬于高蛋白、低脂肪食品，深受市場歡迎，具有很大的市場空間，一般鮮食玉米產(chǎn)出和收益是普通玉米的2～3倍。乳熟期的那氏大穗玉米，作為鮮食時，籽粒含糖量最高可達24°，穗籽粒也分布均勻，皮薄，色澤透亮，風味獨特，適口性好，因而，市場銷售好，賣價高，效益顯著。在滿足人們對鮮食玉米需求的同時，采摘后的玉米秸稈粗蛋白和可溶性糖含量也很高，可作為優(yōu)質(zhì)的食草動物和奶牛的青貯飼料再利用，進一步提高了農(nóng)民的經(jīng)濟效益[15]。

7.4 那氏大穗玉米可以有效提高養(yǎng)殖效益和畜牧產(chǎn)品品質(zhì)

玉米是集糧、飼和深加工一體的三元作物，既是人類重要的雜糧作物，更是畜牧業(yè)的支柱作物和食品深加工的重要原料。在當前以養(yǎng)殖業(yè)為龍頭的農(nóng)業(yè)結構調(diào)整中，隨著人們對食品安全的日益關注，飼料的質(zhì)量問題日趨突出，這就要求飼用玉米不僅在產(chǎn)量上，更重要的是在質(zhì)量上都要出現(xiàn)更大的提升。但當前我國生產(chǎn)上種植的玉米，都難以滿足實際需求的標準。高光效那氏大穗玉米的出現(xiàn)，不僅在食用需求的籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)上，而且在青貯莖葉飼料的產(chǎn)量和品質(zhì)上都得到大幅的提升，對于提高養(yǎng)殖效益和畜牧產(chǎn)品品質(zhì)也會發(fā)揮重要的作用。

7.5 那氏大穗玉米的推廣和應用是生物治理和開發(fā)鹽堿地和沙化土地的有效途徑

7.6 那氏大穗玉米的推廣和種植有助于貧困地區(qū)農(nóng)民的脫貧致富

那氏大穗玉米高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強，不論是籽粒、嫩穗或莖葉都優(yōu)于一般玉米品種，在得到市場認可的情況下，就會解決銷售難和收益低的問題，特別是對貧困山區(qū)、鹽堿地和土地沙化地區(qū)的農(nóng)民來說，可以滿足他們因地制宜脫貧致富的需求。

那氏大穗玉米品種是進入21世紀以來我國生物工程技術的一個高科技產(chǎn)物，它以獨特的大幅提高作物太陽光能的利用效率，使玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)以及傳統(tǒng)的耕作制度出現(xiàn)一個更大的提升和變革，給人類帶來實實在在的惠澤。

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