吉林省中部黑土區(qū)鮮食玉米品質(zhì)性狀對種植密度的響應(yīng)

， ，,，，王富， ，

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)部東北作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，吉林 長春 130033；2.吉農(nóng)綠色農(nóng)業(yè)高新科技發(fā)展有限公司，吉林 公主嶺 136100)

0 引 言

鮮食玉米也叫青玉米或果蔬玉米，由于其營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特而深受人們的歡迎[1]；鮮食玉米用途廣泛，除鮮食外，也是重要的食品加工原料，因而這幾年發(fā)展迅猛[2]，2016年全國種植面積達到120萬hm2，目前已經(jīng)成為一種重要的新興產(chǎn)業(yè)。

吉林省位于世界三大黃金玉米帶上，隨著人民生活水平的提高以及對食品營養(yǎng)與保健作用的重視，吉林省鮮食玉米市場發(fā)展迅速，初步統(tǒng)計常年穩(wěn)定種植面積為13.2～20萬hm2，成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革條件下，調(diào)結(jié)構(gòu)、保增長、實現(xiàn)農(nóng)民增收的重要途徑[3]。鮮食玉米的品質(zhì)是影響其市場發(fā)展和種植規(guī)模的決定因素[4]。大量研究表明，鮮食玉米的品質(zhì)性狀受品種(遺傳因素)與栽培條件(施肥、種植密度)的影響較大[5-7]，而目前吉林省中部黑土區(qū)針對種植密度對鮮食玉米品質(zhì)性狀影響方面的研究鮮有報道。因此，探索黑土區(qū)鮮食玉米合理的種植密度，并揭示其對鮮食玉米品質(zhì)性狀的影響規(guī)律，對指導(dǎo)區(qū)域鮮食玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2017年在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院梨樹蔡家農(nóng)業(yè)科研試驗示范基地(123°55′42″E,43°21′24″N)進行，該試驗點位于松遼平原腹地，屬中溫帶大陸性氣候，為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，年日照2 787.1 h，最高氣溫達37.8 ℃，生育期(5～10月)平均降水量為460.3 mm，活動積溫2 700 ℃～3 000 ℃，地勢平坦，土壤類型為黑鈣土，土壤肥力中等，有機質(zhì)含量16.43 g·kg-1、全氮1.2 g·kg-1、有效氮127.2 mg·kg-1、速效磷 19.5 mg·kg-1、速效鉀101.0 mg·kg-1。試驗材料為鮮食玉米品種520、脆王與黃白粒,分別記作520、CW、HB，由吉農(nóng)綠色農(nóng)業(yè)高新科技發(fā)展有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計與田間管理

種植密度設(shè)3.5萬株·hm-2、4.5萬株·hm-2、5.5萬株·hm-2和6.5萬株·hm-24個水平，分別以D3.5、D4.5、D5.5、D6.5表示。實驗采用雙因素完全隨機區(qū)組設(shè)計，3 次重復(fù)。小區(qū)面積21.6 m2，行長6 m，種植6行，壟距0.6 m；5月21日播種。采用傳統(tǒng)“一炮轟”施肥方法，N-P-K施用量分別為240 kg·hm-2、120 kg·hm-2和120 kg·hm-2，整地時一次性施入，由于鮮食玉米對除草劑較敏感，只在出苗后進行人工除草作業(yè)，其它管理同大田。

1.3 測定指標(biāo)與方法

在授粉后第21 d，每個處理選取有代表性的鮮果穗5個，標(biāo)記后放入保鮮箱內(nèi)，帶回實驗室用于品質(zhì)性狀分析。先將取回的鮮穗去苞葉后用天平稱量鮮穗重，利用刻度尺測定其有效穗長，取其中3穗利用手術(shù)刀將全部籽粒與穗軸分離，計算出籽率與鮮籽粒產(chǎn)量：

出籽率=籽粒鮮重/果穗鮮重×100%

(1)

鮮籽粒產(chǎn)量=有效密度×鮮穗產(chǎn)量×出籽率

(2)

然后，將每果穗切下的籽粒稱重后45 ℃條件下烘干并粉碎，利用離子色譜法測定籽粒可溶性糖組分的含量。最后，在剩余2果穗中，每穗取中部籽粒用于百粒重的測定，同時，選取其中10粒用FAA固定液固定24 h，切取籽粒胚面果皮置于27 ℃條件下干燥2 h，其中一部分利用測微計測定果皮厚度，另一部分籽粒用于皮渣率的計算，皮渣率的測定按照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)試行方法測定，具體參照張凱迪[8]方法進行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2010進行數(shù)據(jù)的匯總，IBM SPSS 21.0進行差異顯著性分析，SigmaPlot 12.0 進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度對鮮籽粒產(chǎn)量與商品品質(zhì)的影響

鮮食玉米鮮籽粒產(chǎn)量極顯著地受種植密度(D)、品種(V)以及兩者之間交互作用的影響。隨著種植密度的增加，鮮食玉米的鮮籽粒產(chǎn)量呈先升高后下降的趨勢，3個品種均在5.5萬株·hm-2的種植密度下鮮籽粒產(chǎn)量最高，品種520、CW與HB最高鮮籽粒產(chǎn)量分別達13 416 kg·hm-2、13 556 kg·hm-2與12 484 kg·hm-2。不同品種比較，品種CW對密度變化較為敏感，高密度條件下產(chǎn)量下降明顯，因此，其適宜種植密度為4.5～5.5萬株·hm-2，品種520和HB適宜種植密度控制在5.5～6.0萬株·hm-2，見圖1。

圖1 種植密度對玉米鮮籽粒產(chǎn)量的影響Fig.1 The effect of planting density on fresh grain yield of different fresh corn varieties

鮮穗重、有效穗長、出籽率以及百粒重等性狀指標(biāo)均極顯著(P<0.01)地受種植密度(D)的影響，除鮮穗重外其它性狀同時顯著或極顯著的受品種(V)的影響，鮮穗重、有效穗長、出籽率均極顯著地受品種與種植密度交互作用(V×D)的影響，見表1。其中，有效穗長與鮮穗重兩個指標(biāo)對密度變化的響應(yīng)較為敏感，隨種植密度的增加有效穗長和鮮穗重呈顯著下降趨勢，可作為評價鮮食玉米商品品質(zhì)的主要指標(biāo)。

表1 種植密度對鮮食玉米鮮籽粒商品品質(zhì)的影響 Table 1 The effects of planting density on commercial quality of fresh corn

注：*與**分別表示在0.05與0.01水平上差異顯著，ns表示差異不顯著。下同。
Note：* and ** mean significant differences at 0.05 and 0.01 levels,respectively; ns means no significant difference.The same is as below.

2.2 種植密度對鮮食玉米食用品質(zhì)的影響

種皮厚度是影響鮮食玉米食用口感的重要指標(biāo)，3個品種的種皮厚度受品種的影響較大，品種HB種皮厚度最厚平均為87.0 μm， 520次之平均為77.5 μm ，CW種皮厚度最薄平均為76.2 μm。種植密度對種皮厚度的影響較小，隨種植密度的增加種皮有增加趨勢，但并未達到顯著水平，見圖2。

圖2 種植密度對鮮食玉米鮮籽粒種皮厚度的影響Fig.2 The effect of planting density on pericarp thickness of different fresh corn varieties

不同處理下，鮮食玉米皮渣率比較如圖3所示。方差分析結(jié)果表明，鮮食玉米的皮渣率顯著地受品種與種植密度的影響，3個品種中，520皮渣率最大平均為14.1%，HB次之平均為13.6%，CW最低平均為8.03%。隨著種植密度的增加皮渣率有增加趨勢，且差異達顯著水平(P<0.05)。進一步對不同品種鮮食玉米皮渣率與種皮厚度關(guān)系進行研究，結(jié)果表明皮渣率的大小與鮮食玉米的種皮厚度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖4，R2=0.020 95，P<0.05)。

圖3 種植密度對鮮食玉米鮮籽粒皮渣率的影響Fig.3 The effect of planting density on residue rate of different fresh corn varieties

2.3 種植密度對鮮食玉米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

可溶性糖的含量是鮮食玉米風(fēng)味與營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。不同處理下籽粒中果糖等可溶性糖的變化如表2所示。3個鮮食玉米品種籽粒中可溶性糖含量，以蔗糖含量最高，其次是葡萄糖、果糖和麥芽糖，其中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖以及可溶性總糖含量顯著(P<0.05)或極顯著地(P<0.01)受品種的影響，而蔗糖、麥芽糖和可溶性總糖含量顯著(P<0.05)地受種植密度的影響。3個品種中520可溶性總糖含量最高平均值為22.1%，其次是CW為20.8%，HB最低為18.9%。不同密度比較，隨著種植密度的增加，蔗糖、麥芽糖和可溶性總糖含量均呈降低趨勢。

3 討論與結(jié)論

我國因地理位置的不同，種植的鮮食甜、糯玉米類型存在差異，傳統(tǒng)上華南地區(qū)以甜玉米為主[9]，東北地區(qū)以糯玉米為主要栽培種，但近幾年隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和市場需求的發(fā)展，甜玉米在東北發(fā)展較為迅速。

圖4 鮮食玉米皮渣率與種皮厚度的關(guān)系Fig.4 The relationship between residue rate and pericarp thickness in fresh corn varieties

表2 種植密度對鮮食玉米鮮籽粒營養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 2 The effects of planting density on nutritional quality of fresh corns

鮮食玉米的品質(zhì)主要包括食用品質(zhì)、商業(yè)品質(zhì)、加工品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)[10]。其中甜度、風(fēng)味、果皮柔嫩性及果穗的外觀是衡量鮮食玉米品質(zhì)的重要指標(biāo)[1]。果皮厚度可以影響鮮食玉米的口感，是衡量鮮食品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。本試驗條件下，3個供試材料中以品種CW種皮厚度最薄，HB最厚，而種植密度并未顯著影響種皮厚度，這說明種皮厚度主要由品種遺傳特性決定，張凱迪[8]研究結(jié)果也證明了這一點。因此，通過品種遺傳改良，選育種皮厚度適宜的品種是改良玉米適口性的重要手段。然而，鑒于籽粒灌漿過程中玉米種皮厚度的變化是一個呈拋物線動態(tài)變化的過程[11]，采收期也是影響種皮厚度的重要因素，因此，也是生產(chǎn)中需要注意的問題。

皮渣率是衡量鮮食玉米食用品質(zhì)與加工品質(zhì)的重要指標(biāo)。本試驗結(jié)果表明，鮮食玉米的皮渣率顯著地受品種與種植密度的影響，其中受品種的影響最大，其次是種植密度，表現(xiàn)為隨密度的增加鮮食玉米的皮渣率增加。禹玉華等[12]研究表明，鮮食玉米的皮渣率與籽粒灌漿的速度有很大的關(guān)系，增加種植密度會降低灌漿進程[13]進而影響皮渣率。糖的組成和含量是評價鮮食玉米品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。其中可溶性糖中的果糖含量適宜糖尿病人食用，而不易引起血糖濃度波動，常常作為重要的評價指標(biāo)。從本研究結(jié)果來看，果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖以及可溶性總糖含量顯著受品種的影響，蔗糖、麥芽糖與可溶性總糖同時受種植密度的影響。供試品種中果糖和可溶性總糖含量以品種520含量最高，其次是CW，再次是HB。因此，品種的含糖量及其組成因品種而異，并受到種植密度的影響。此外，氨基酸、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪及維生素等的含量也是衡量鮮食玉米品質(zhì)的重要指標(biāo)[14- 15]，有待于下一步深入研究。

鮮食玉米主要以穗鮮銷售為生產(chǎn)目標(biāo)，因此在追求產(chǎn)量最大化的同時必須兼顧品質(zhì)。而栽培措施是影響鮮食玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素，其中種植密度的影響最為顯著[16]。大量資料表明，鮮食玉米的適宜種植密度遠遠小于普通生產(chǎn)田[8,16]。本研究進一步證明，合理密植是協(xié)調(diào)鮮食玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的重要農(nóng)藝措施，吉林省中部黑土區(qū)，鮮食玉米品種CW推薦種植密度為4.5～5.5萬株·hm-2，520與HB推薦種植密度為5.5～6.0萬株·hm-2。