不同種植密度對玉米新品種永優(yōu)1573籽粒灌漿速率和脫水速率的影響

楊美麗 王幫太 程建梅

摘要 ? ?采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，研究了不同種植密度（6.00萬、6.75萬、7.50萬、8.25萬株/hm2）對玉米新品種永優(yōu)1573籽粒灌漿速率和脫水速率相關(guān)性狀的影響，并設(shè)置6.75萬株/hm2種植密度下鄭單958、先玉335作為對照。結(jié)果表明，隨著種植密度的提高，各性狀總體有逐漸減小的變化趨勢，但未受到顯著影響。通過籽粒百粒干重和灌漿速率定位到永優(yōu)1573合適種植密度，在此密度水平下，與對照品種相比，永優(yōu)1573在籽粒干物質(zhì)積累上處于優(yōu)勢水平，可以獲得較高的產(chǎn)量。研究結(jié)果可為進(jìn)一步快速評價選育新品種產(chǎn)量形成機(jī)理和定位種植群體水平奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 ? ?玉米;永優(yōu)1573;種植密度;籽粒灌漿;脫水速率

中圖分類號 ? ?S513 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）21-0017-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract ? ?Using random block design，the effects of different planting densities（60 000，67 500，75 000，82 500 plants/hm2） on grain filling rate and dehydration rate of new maize variety Yongyou 1573 were studied，the Zhengdan 958 and Xianyu 335 were set as control with the planting density of 67 500 plants/hm2. The results showed that，with the increase of planting density，the overall variation trend of each character gradually decreased，but the effect was not significant.The suitable planting density of Yongyou 1573 was determined by dry weight per grain and filling rate. At this density level，compared with the control varieties，Yongyou 1573 was at the dominant level in the accumulation of seed dry matter，and could obtain a higher yield. The results laid a foundation for further rapid evaluation of the yield formation mechanism of breeding new varieties and locating the level of planting population.

Key words ? ?maize;Yongyou 1573;planting density;grain filling;dehydration rate

玉米灌漿速率的快慢決定著籽粒發(fā)育的程度，影響玉米灌漿速率的因素除了品種本身遺傳特性外，同時還受生態(tài)環(huán)境和栽培措施的影響，其中，合理的群體結(jié)構(gòu)是玉米形成高產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施[1]。多位學(xué)者利用不同密度水平和栽培模式下對玉米籽粒灌漿速率進(jìn)行了深入的研究[2-4]。王 ?萌等[1]采用4種種植密度和3種空間布局模式對鄭單958進(jìn)行了籽粒灌漿速率和品質(zhì)性狀的研究表明，種植密度并未對籽粒灌漿過程有顯著的影響，不同的空間分布在一定程度上影響了籽粒灌漿速率。付晉峰等[5]通過不同的播期和種植密度的設(shè)置，對玉米籽粒灌漿進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，種植密度主要是在灌漿后期對玉米中部籽粒灌漿速率影響較大，對頂部籽粒主要是階段性的影響。張 ?明等[6]對春播玉米在5個種植密度下進(jìn)行了籽粒灌漿速率的研究表明，籽粒最大灌漿速率、灌漿持續(xù)時間隨著種植密度的增大而減小，并且通過籽粒產(chǎn)量明確不同品種的最適種植密度。

玉米品種籽粒脫水速率和收獲時含水量是影響機(jī)械粒收質(zhì)量、安全儲藏和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素[7]。較高的玉米籽粒含水量嚴(yán)重影響我國玉米整體品質(zhì)。國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)對于籽粒脫水速率和含水量的研究報(bào)道較多，籽粒脫水速率和成熟期含水量不同品種之間存在顯著差異，具有可遺傳性[8-13]。生育后期氣象條件以及播期、種植密度、栽培措施對籽粒脫水速率和含水量都有影響[14]。Widdicombe等[15]研究表明，隨著種植密度的增加，早熟和晚熟玉米品種籽粒脫水速率均略有加快。另外，還有學(xué)者研究表明，栽培密度在一定范圍內(nèi)對玉米籽粒脫水速率不構(gòu)成影響[10]。萬澤花等[16]研究了不同熟期夏玉米品種籽粒灌漿和脫水特性及種植密度的調(diào)控作用，結(jié)果表明，隨著種植密度的增加，不同玉米品種的籽粒灌漿速率降低，生理成熟期的籽粒含水量降低。

本文對玉米新品種永優(yōu)1573在不同種植密度下的籽粒灌漿速率和籽粒脫水速率等相關(guān)性狀進(jìn)行研究，探明了不同種植密度下該品種的干物質(zhì)積累、籽粒灌漿及產(chǎn)量形成的響應(yīng)特征。現(xiàn)將試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2017—2018年在鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行，以玉米品種永優(yōu)1573、鄭單958、先玉335為試驗(yàn)材料。

1.2 ? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個密度處理，即永優(yōu)1573設(shè)置6.00萬、6.75萬、7.50萬、8.25萬株/hm2種植密度，對照鄭單958、先玉335設(shè)置6.75萬株/hm2種植密度。完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，10行區(qū)，行長5 m，行距60 cm，田間管理按照高產(chǎn)田進(jìn)行。

1.3 ? ?測定指標(biāo)與方法

每個種植密度下在玉米雌穗未吐絲前，選擇生長正常的植株進(jìn)行人工雌穗套袋，待花絲抽出5～8 cm后，在同一時間抽取雌穗袋并人工輔助一次性充分授粉，同時記錄授粉日期[17-18]。自授粉后20 d開始調(diào)查取樣，每處理隨機(jī)取3個統(tǒng)一授粉植株，每隔5 d調(diào)查取樣1次，至授粉后55 d結(jié)束，共計(jì)6次田間取樣。在室內(nèi)，選取每穗中部籽粒100粒測其鮮重，苞葉全部去除后測鮮重，籽粒脫粒后測穗軸鮮重，鮮籽粒、苞葉和穗軸分別裝入紗網(wǎng)袋中于105 ℃烘60 min，再在85 ℃烘干7 d至恒重稱量。以干物質(zhì)增長速率表示灌漿速率。其計(jì)算公式如下：

籽粒灌漿速率（g/d）=（后一次百粒干重-前一次百粒干重）/2次取樣間隔天數(shù);

籽粒含水量（%）=（籽粒鮮重-籽粒干重）/籽粒鮮重×100。

苞葉和穗軸含水量計(jì)算方法同籽粒含水量。

1.4 ? ?數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理分析和作圖，使用DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、方差分析。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?不同種植密度玉米相關(guān)性狀

由表1可以看出，種植密度對玉米品種永優(yōu)1573百粒重、苞葉含水量、穗軸含水量、籽粒含水量、籽粒脫水速率和籽粒灌漿速率的影響差異均不顯著。但各性狀總體趨勢是隨著種植密度的增加有逐漸減小的變化趨勢，以2018年試驗(yàn)結(jié)果為例，與種植密度6.0萬株/hm2處理相比，種植密度為6.75萬株/hm2時，百粒干重、籽粒含水量、籽粒脫水速率、籽粒灌漿速率分別降低3.89%、3.14%、1.16%、16.36%;種植密度為7.5萬株/hm2時，百粒干重、籽粒含水量、籽粒脫水速率、籽粒灌漿速率分別降低4.11%、7.45%、5.81%、29.09%;種植密度為8.25萬株/hm2時，百粒干重、籽粒含水量、籽粒脫水速率、籽粒灌漿速率分別降低6.89%、13.50%、18.60%、47.27%。這說明隨著種植密度的增高，百粒干重、籽粒含水量變化較小，但籽粒脫水速率和籽粒灌漿速率變化較大，特別是當(dāng)達(dá)到一定高密度時，玉米群體結(jié)構(gòu)的光熱進(jìn)一步競爭，對籽粒脫水速率和籽粒灌漿速率有實(shí)質(zhì)性的影響。玉米新品種要根據(jù)不同密度條件下產(chǎn)量相關(guān)性狀定位最適種植密度。

2.2 ? ?不同種植密度玉米各生長時期相關(guān)性狀變化

玉米籽粒灌漿速率的高低對于穗粒重的建成具有重要的意義，籽粒含水量和脫水速率的高低是機(jī)收玉米的關(guān)鍵性指標(biāo)。由圖1、圖2可以看出，不同種植密度條件下，從授粉20 d開始至成熟期，籽粒灌漿速率基本符合“快—慢—較快—慢”的變化趨勢，總體情況是籽粒乳熟期灌漿速率由最高點(diǎn)急劇下降，種植密度越大降幅越大。籽粒生長進(jìn)入蠟熟期后先緩慢上升，進(jìn)而進(jìn)一步下降，但種植密度為6萬株/hm2時反而失去高籽粒灌漿速率的優(yōu)勢，表現(xiàn)持續(xù)下降。經(jīng)歷過籽粒完熟期后，不同種植密度下籽粒灌漿速率都到達(dá)一個最低點(diǎn)，特別是高密度下，一直維持最低的籽粒灌漿速率，但種植密度為6.75萬株/hm2時籽粒灌漿速率較高。在不同種植密度下，籽粒百粒干重總體隨著生育期逐漸增加，差異不顯著，與籽粒灌漿速率相對應(yīng)，種植密度為6.75萬株/hm2時百粒干重最大。

由圖3、圖4可以看出，不同種植密度條件下，從授粉20 d開始至成熟期，籽粒脫水速率和籽粒含水量都呈逐漸下降趨勢。其中籽粒脫水速率在各生育時期呈現(xiàn)“快速下降—升高—下降—升高”的趨勢，且種植密度為6.75萬株/hm2和7.5萬株/hm2時籽粒脫水速率變化幅度最大，后者在籽粒蠟熟期和完熟前期能保持較高的脫水速率。相對應(yīng)的籽粒含水量在種植密度為6.75萬株/hm2和7.5萬株/hm2時保持較低的水平。

2.3 ? ?不同玉米品種相同密度下相關(guān)性狀的變化

在種植密度為6.75萬株/hm2條件下，永優(yōu)1573各個性狀指標(biāo)表現(xiàn)良好，將其與對照鄭單958和先玉335在相同種植密度下各性狀指標(biāo)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，從授粉20 d開始至完熟期，籽粒百粒干重逐漸增加，從乳熟期至蠟熟期，先玉335都處于較高水平，直到完熟期，永優(yōu)1573處于領(lǐng)先水平，而鄭單958一直處于較低水平。籽粒灌漿速率從乳熟期至蠟熟前期，先玉335一直處于較高水平，但在蠟熟前期急劇下降，永優(yōu)1573保持了較高水平。籽粒含水量處于逐漸下降趨勢，各個生育期鄭單958和先玉335均平穩(wěn)下降，永優(yōu)1573處于波動下降趨勢，直到籽粒完熟期，先玉335達(dá)到較低的籽粒含水量。相對應(yīng)的籽粒脫水速率從較高的水平呈波動下降趨勢，但先玉335在完熟期籽粒脫水速率保持了較高的水平。

3 ? ?結(jié)論與討論

玉米品種隨著種植密度的增加，群體結(jié)構(gòu)的增大帶來植株間對光、熱、肥、水的相互競爭，造成干物質(zhì)積累較少，影響了灌漿后期同化物的供應(yīng)，最終導(dǎo)致灌漿速率下降、粒重降低，嚴(yán)重時會影響產(chǎn)量[14]。本研究結(jié)果表明，不同種植密度對玉米新品種永優(yōu)1573籽粒灌漿速率等性狀的影響在籽粒生理生長期都未達(dá)到顯著水平，這與王鐵固等[19]和王 ?萌等[1]的研究結(jié)果基本一致。這說明該品種具有良好的耐密性，種植密度的增加不會降低玉米單株的籽粒灌漿進(jìn)程，對單株籽粒產(chǎn)量影響不大，對種植密度反應(yīng)遲鈍，適當(dāng)?shù)卦黾用芏饶軌颢@得較高的產(chǎn)量。關(guān)于種植密度對其主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀的影響還有待進(jìn)一步研究。

玉米品種的成熟后期籽粒脫水性狀決定了其收獲時籽粒的含水量，選擇籽粒脫水快的品種是實(shí)現(xiàn)粒收的重要指標(biāo)性因素。本文對不同種植密度下玉米新品種1573籽粒生育時期籽粒脫水速率和含水量等相關(guān)性狀進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的增加對于籽粒含水量影響總體上稍微增加，籽粒脫水速率稍微減小，但影響不顯著，且在籽粒生理成熟期和收獲期差異進(jìn)一步縮小。

國內(nèi)目前隨著玉米全程機(jī)械化技術(shù)的快速發(fā)展，相關(guān)研究也逐漸增多，針對不同品種、不同處理方式進(jìn)行了有關(guān)籽粒灌漿和含水量遺傳變化、分子機(jī)理的研究[20-22]，普遍認(rèn)為，籽粒灌漿和含水量相關(guān)性狀在品種間差異顯著，環(huán)境因素和栽培措施能夠明顯影響性狀變化，環(huán)境和基因型之間也有交互作用。應(yīng)利用現(xiàn)代生物技術(shù)手段，發(fā)掘與籽粒灌漿和含水量相關(guān)性狀功能標(biāo)記信息，有針對性地選育適宜機(jī)收的玉米品種，以提高品種選育效率。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 王萌，陳國強(qiáng)，金海燕，等.不同種植密度和空間布局方式對夏玉米灌漿速率和籽粒品質(zhì)的影響[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，22（4）：9-12.

[2] 柯福來，馬興林，黃瑞冬，等.種植密度對先玉335群體子粒灌漿特征的影響[J].玉米科學(xué)，2011，19（2）：58-62.

[3] 劉霞，李宗新，王慶成，等.種植密度對不同粒型玉米品種子粒灌漿進(jìn)程、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].玉米科學(xué)，2007，15（6）：75-78.

[4] 付健，楊克軍，王玉鳳，等.不同種植方式和密度對玉米子粒灌漿速率的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（18）：4272-4275.

[5] 付晉峰，王璞.播期和種植密度對玉米子粒灌漿的影響[J].玉米科學(xué)，2016，24（3）：117-122.

[6] 張明，宋振偉，陳濤，等.不同春玉米品種干物質(zhì)生產(chǎn)和籽粒灌漿對種植密度的響應(yīng)[J].玉米科學(xué)，2015，23（3）：57-65.

[7] 王志紅，周福民，郭華，等.玉米籽粒脫水速率研究分析及種質(zhì)改良策略[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2015，5（7）：15-18.

[8] 王振華，張忠臣，常華章，等.黑龍江省38個玉米自交系生理成熟期及子粒自然脫水速率的分析[J].玉米科學(xué)，2001，9（2）：53-55.

[9] 李鳳海，郭佳麗，于濤，等.不同熟期玉米雜交種及其親本子粒脫水速率的比較研究[J].玉米科學(xué)，2012，20（6）：17-20.

[10] 閆淑琴，蘇俊，李春霞，等.玉米籽粒灌漿、脫水速率的相關(guān)與通徑分析[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（4）：1-4.

[11] 丁佳琦.我國不同年代玉米單交種及其親本灌漿和脫水速率的研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.

[12] 張立國，張林，管春云，等.玉米生理成熟后籽粒脫水速率與品質(zhì)性狀的相關(guān)分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，38（5）：582-585.

[13] 向葵.玉米籽粒脫水速率測定方法優(yōu)化及遺傳研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[14] 王克如，李少昆.玉米籽粒脫水速率影響因素分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（11）：2027-2035.

[15] WIDDICOMBE W D，THELEN K D.Row width and plant density effects on corn grain production in the Northern Corn Belt[J].Agronomy Journal，2002，94（5）：1020-1023.

[16] 萬澤花，任佰朝，趙斌，等.不同熟期夏玉米品種籽粒灌漿與脫水特性及其密度效應(yīng)[J].作物學(xué)報(bào)，2018，44（10）：1517-1526.

[17] 郭華，王靜，楊美麗，等.一種基于回歸模型的玉米籽粒含水量快速測定方法的建立及應(yīng)用[J].玉米科學(xué)，2018，26（3）：63-68.

[18] 李淑芳，王歡，張春宵，等.玉米單交種子粒自然脫水速率測定方法及應(yīng)用[J].分子植物育種，2018，16（15）：5040-5045.

[19] 王鐵固，趙新亮，張懷勝，等.種植密度對玉米葉部性狀及灌漿速率的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（3）：75-78.

[20] 張磊.玉米籽粒脫水速率QTL的初步定位[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2017.

[21] 張海波.玉米收獲期苞葉松緊度的GWAS分析及與果穗含水量的關(guān)系[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[22] 胡旦旦，張吉旺，劉鵬，等.密植條件下玉米品種混播對夏玉米光合性能及產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2018，44（6）：920-930.