密植型玉米自交系和品種的選育·鑒定及配套栽培技術

安 偉， 樊智翔， 韓志玲， 米小紅， 王計虎， 趙 力

(山西農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所，山西忻州 034000)

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密植型玉米自交系和品種的選育·鑒定及配套栽培技術

安 偉， 樊智翔， 韓志玲， 米小紅， 王計虎， 趙 力

(山西農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所，山西忻州 034000)

種植密度影響著玉米群體內(nèi)小氣候, 進而影響玉米的生長發(fā)育。在自交系及組合選育過程中, 通過提高種植密度增加個體間競爭壓力, 可以提高自交系及組合的選擇效果。介紹了密植型自交系及組合的選育鑒定方法和效果, 并提出了種植和推廣密植型玉米自交系及品種的配套栽培技術以及面臨的難題。加快密植型玉米自交系及組合的選育進程, 大力種植和推廣密植型玉米自交系及品種, 并輔以配套栽培技術，必將大大推動山西省玉米科研和生產(chǎn)水平的進一步提高, 加快山西省玉米生產(chǎn)發(fā)展。

密植型；玉米；自交系；品種；選育鑒定；栽培技術

在當前生產(chǎn)狀況下, 通過推廣和改種密植型自交系及品種和合理增加種植密度作為提高玉米產(chǎn)量的主要措施, 已成為越來越多玉米種植戶同行的共識。玉米育種選育自交系的方法之一是從雜種分離群體中篩選理想的個體，多代自交形成穩(wěn)定的自交系。選育自交系除了要引進新的種質(zhì)外，還應改進育種方法，提高選擇效果[1]。選擇效果的好壞直接關系到育種的成敗。多年的育種實踐表明，玉米種植密度逐步提高不僅是玉米不斷提高產(chǎn)量的主要途徑，也是在育種中提高選擇效果的重要手段[1-2]。李競雄指出，玉米栽培上最大的改革是種植密度的加大[3]。針對今后的育種目標，從育種的基礎材料開始，在自交的不同世代及雜交組合的選育鑒定中預先設計高密度進行評價，提高自交系及組合的選擇效果。優(yōu)良的密植型自交系及品種是提高玉米產(chǎn)量的重要前提，但只有輔以配套栽培技術才能保證其高產(chǎn)潛力得以充分發(fā)揮。

1 密度對玉米的影響

密度是影響玉米群體結構的主要因素，掌握合理的玉米栽培密度對玉米的生長起到較大的促進作用[4]。①如果密度較小，不僅是對土地、光、熱條件的浪費，雖然玉米個體發(fā)育很好、 米質(zhì)好, 但是因有效株數(shù)、穗數(shù)不夠,也不會使玉米達到一定的產(chǎn)量標準[5]。②在中密度下，能夠較好地協(xié)調(diào)玉米植株群體與個體的關系，在生長前期有較高的葉面積，能有效截獲較多的光能；中期具有適宜的群體，使下部葉片也得到一定的光照；后期葉面積下降緩慢，從而使玉米群體在生長后期保持較高的光合效率[6]。③玉米本身是一種高秸稈的植株，如果密度過大就會影響到正常的光照，莖稈的體細胞發(fā)育較快, 個頭長大,玉米的節(jié)間會變長，植株的高度將超過正常的高度，穗位也有所提高，形成大頭沉[7]。另外，玉米是一種室外作物，遇到大風天氣就易折易倒。④玉米的植株增高也會出現(xiàn)浪費養(yǎng)分的現(xiàn)象，而且較多的肥料供給了秸稈的生長，這就使玉米在雌穗分化、小穗小花的生殖生長階段或鼓粒階段缺乏足夠養(yǎng)分，普遍出現(xiàn)穗小、粒癟的問題，無法實現(xiàn)玉米的高產(chǎn)。⑤密度較大會嚴重影響玉米的授粉時間，對玉米穗的生長也會產(chǎn)生不利的影響。因此，雌雄不調(diào)的現(xiàn)象較為嚴重，造成禿尖，重者出現(xiàn)空桿，嚴重影響玉米的產(chǎn)量[8]。若要促進玉米的高產(chǎn)，必須保證花粉和花絲的結合。密度過大會造成“瞎穗”、“半拉瓢”等結實率低的現(xiàn)象。⑥密度大還會造成玉米的通風和透光受限，田間出現(xiàn)蔭蔽的情況導致玉米非常容易受到病蟲害的影響，例如玉米螟就喜歡在田間透光率30%的地塊產(chǎn)卵。由于玉米的生長對環(huán)境的要求也相對較高，如果環(huán)境受到一定的限制就會在秸稈上長出斑病，使得玉米減產(chǎn)。因此，選擇密植型玉米自交系和品種，并進行密度的合理安排，保證每個個體的生長環(huán)境最優(yōu)，以實現(xiàn)高產(chǎn)。

2 密植型玉米自交系及品種的選育鑒定方法

20世紀90年代初，以掖478系、掖單號為代表的具有株型緊湊、葉片上沖等顯著外形特征的密植型玉米自交系和品種獲得許多育種專家、經(jīng)銷商和農(nóng)民的認可，得到大面積應用推廣，為山西省及我國的玉米科研和生產(chǎn)做出了巨大貢獻。但是，密植型育種特別重視的是株型的緊湊，其生理上的密植性未進行嚴格的篩選。有些緊湊型玉米品種葉片寬大，寡照耐蔭能力弱，不適宜密植。然而，有些葉片夾角較大的品種具有生理上的耐密耐蔭機制，也具有較好的密植性。因此，密植型育種應該是理想的緊湊株型(具有小雄穗、緊湊型、堅韌莖稈、開葉距、大根系和低穗位等外形特征[2])和耐密、抗倒、耐肥等的生理機制2個方面的結合。

2.1 密植型玉米自交系的選育戴景瑞[9]指出選育玉米自交系的起點要高、取材要新、選擇要嚴、速度要快。李登海[10]提出，夏玉米高產(chǎn)要以增加密度為主要手段，走緊湊型玉米育種的道路。趙久然在實現(xiàn)超級玉米育種目標的技術路線中提出了以密植為核心的多抗、廣適、穩(wěn)產(chǎn)性的育種路線[11-13]。張世煌在鄭單958研究中提倡高密度育種策略，推廣密植育種方法[14]。

選育自交系應采取嚴、高、大選系法(嚴選擇、優(yōu)種質(zhì)、強脅迫、變換地、高密度、大群體)。嚴格選擇標準，對影響育種目標和造成嚴重減產(chǎn)的性狀實施一票否決；密植型自交系優(yōu)先選用新優(yōu)異種質(zhì)作為基礎材料；根據(jù)育種目標，因地制宜設置脅迫環(huán)境，篩選出多抗材料；通過改變地點的選育方法，使所育自交系抗性豐富、適應性廣；采用高密度(超過90 000株/hm2)種植；增大早代特別是S1的選擇群體3 000株以上。

筆者于2008年以密植母本系M3-11和父本系D2-7組配而成中晚熟耐密(67500株/hm2)玉米新品種“中地88”。

2.2 密植型玉米組合的選配、鑒定和篩選在選配密植型雜交組合時，至少其中1個親本要具有很好的密植性。鑒定密植型組合，應采用高密度及多點鑒定。試驗點至少3個，每個試驗點至少3行，行長5 m以上，最多只能一邊留過道，保證密度的脅迫。試驗密度應超過67 500株/hm2，鑒于當前的實際生產(chǎn)水平，以67 500株/hm2為宜。為了篩選出更密植型的品種，可進一步加大試驗密度至82 500株/hm2，甚至90 000～120 000株/hm2。試驗一定要保證密度，不要有缺苗斷壟。

2014年5月筆者選育的中晚熟耐密(67 500株/hm2)玉米新品種“中地88”通過山西省品種審定委員會審定(晉審玉2014009)。

3 密植型玉米自交系及品種的選育鑒定效果

在玉米群體中，隨著密度的增加，個體與個體的互相作用產(chǎn)生對資源的競爭加劇，增大表現(xiàn)型差異，有助于鑒別篩選，提高選擇效果。①淘汰了高密度下不適宜的基因型，使適宜的基因型得以保留，有利于穩(wěn)產(chǎn)密植自交系和組合的選育；②提高抗病蟲性。在高密度環(huán)境下，群體內(nèi)濕度大，透風性差，各種病蟲害極易發(fā)生；③提高耐旱、耐瘠薄。在高密度條件下，耐旱、耐瘠薄的植株可以高效利用土壤中有限的養(yǎng)分；④提高自交系及組合的抗倒性。在高密度環(huán)境下，只有莖稈堅韌、根系發(fā)達的植株才能被選擇并保留下來；⑤提高耐蔭性。密植型育種應該是株型和生理2個方面的結合，透光性好，植株葉片能接受較好的光照，極大地提高了植株的光能利用率。

4 密植型玉米自交系及品種的配套栽培技術

種植和推廣密植型自交系及品種可以推動玉米科研和生產(chǎn)水平的提高，但只有輔以配套栽培技術才能保證其高產(chǎn)潛力得以充分發(fā)揮[2,15]。

4.1 合理密植合理的密度種植是提高產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)，同時在一定范圍內(nèi)也能夠更好保證產(chǎn)量達到最高值。目前，山西省生產(chǎn)上大部分地區(qū)玉米品種和自交系的種植密度偏低，未達到合理密度，且各區(qū)域密度不均衡，差異較大。南部夏玉米區(qū)品種的密度大部分為52 500～60 000株/hm2，一部分品種的種植密度在67 500株/hm2左右，用于選育品種的自交系密度大部分為75 000～82 500株/hm2；中晚熟春玉米區(qū)品種的密度大部分為52 500～60 000株/hm2，用于選育品種的自交系密度大部分為67 500～75 000株/hm2；特早熟、早熟地區(qū)品種的密度最低，大部分不足52 500株/hm2，用于選育品種的自交系密度大部分為60 000～67 500株/hm2。在目前密度的基礎上, 合理增加種植密度(即增加7 500～15 000株/hm2)，可以提高玉米品種產(chǎn)量750～1 500 kg/hm2，提高玉米自交系產(chǎn)量375～750 kg/hm2。在適宜稀植的地區(qū)，適當增加密度也能起到增產(chǎn)的作用。總體趨勢是縮小株、行距，以實現(xiàn)密植增產(chǎn)。

4.2 因地制宜山西省各玉米產(chǎn)區(qū)的自然氣候條件、土壤條件、耕作制度和栽培特點相差很大。密植型自交系及品種應優(yōu)先在相應的南部夏播玉米區(qū)(包運城、臨汾夏玉米區(qū))、中晚熟春玉米區(qū)以及中(早)熟玉米區(qū)等土壤肥力和灌溉條件較好的地區(qū)種植和推廣。另外，在中晚熟春玉米區(qū)種植和推廣密植型自交系及品種，可以顯著減少病害和天氣對玉米產(chǎn)量的影響，達到穩(wěn)產(chǎn)的作用。然而，在一些干旱瘠薄的地區(qū)和適合稀植的特殊生態(tài)區(qū)還是適宜以稀植型品種及相應的自交系為主。

4.3 科學肥水管理密植型自交系及品種需要以科學的肥水管理作為保障，否則將很難發(fā)揮其增產(chǎn)潛力。種植密植型自交系及品種需要根據(jù)測土化驗結果進行平衡配方施肥；掌握好施肥時期并做到深施，減少揮發(fā)損失。同時，保證生育期內(nèi)的水分供應，尤其是需水關鍵期不受干旱脅迫。

4.4 改進播種方式套種在山西省還有相當大的面積，特別是在運城、臨汾夏玉米區(qū)。套種模式限制了玉米種植密度的進一步提高，特別是共生期間由于套種作物、蔬菜和雜糧等的遮光、爭水、爭肥，影響到玉米苗期生長，導致群體不整齊、病蟲害嚴重、田間操作困難。這種模式只適于中產(chǎn)水平，難以適應更高產(chǎn)的要求。因此，減少套種面積，增加直播面積，特別是推廣玉米鐵茬播種技術，有利于密植型自交系及品種獲得高產(chǎn)。

目前，山西省的用種質(zhì)量和機械播種狀況仍采用精量播種的方式。因此， 為了提高密度和播種的整體質(zhì)量，要不斷改進播種方式，采取每一穴增加1種或半株距機械播種，這樣在玉米出苗后可以保證單位面積的植株數(shù)量。同時，要選擇高質(zhì)量的密植型自交系及品種，通過精量以及半精量的播種方式來提高整體的出苗質(zhì)量和整齊度，這是提高產(chǎn)量的基礎。

4.5 提高規(guī)?；蜋C械化水平規(guī)模化和機械化是玉米生產(chǎn)發(fā)展的必然之路。提高機械化水平，適度規(guī)?；翘岣哂衩讍萎a(chǎn)和效益的重要途徑。目前，山西省玉米生產(chǎn)過程中勞動力成本普遍偏高、勞動強度大、機械化作業(yè)程度低，全省玉米耕、種生產(chǎn)環(huán)節(jié)已基本實現(xiàn)了機械化，但機收率僅超過32.0%，未能充分發(fā)揮農(nóng)機具在玉米生產(chǎn)中的增效作用。玉米密植型自交系及品種的推廣和機械化水平的提高將會顯著提高山西省玉米的生產(chǎn)水平。

育種和栽培密不可分，就密植型自交系及品種而言，在育種和栽培二者互動的過程中基本上是先通過育種來提高密植型自交系及品種的耐密性，再通過栽培增加種植密度，增加單產(chǎn)。反過來，在栽培上提高密度也要求通過育種進一步提高自交系及品種的耐密性。

多年研究表明，通過推廣和改種密植型自交系及品種是提高玉米產(chǎn)量的有效途徑。為此，加快選育、種植和推廣密植型自交系及品種的進程，并輔以配套的栽培技術，必將極大推動山西省玉米科研和生產(chǎn)水平的進一步提高，加快山西省玉米生產(chǎn)發(fā)展。

5 密植型玉米自交系及品種選育中面臨的難題

密植型玉米自交系及品種得到了很多育種專家、經(jīng)銷商和農(nóng)民的認可，但在高密度壓力下選育自交系及品種仍存在一些難題：①篩選玉米自交系及品種的適宜密度；②在自交系的選育過程中，增加哪個世代的壓力及增加多大的壓力效果最為明顯等問題則有待于進一步研究。

[1] 邢錦豐,趙久然,黃長玲,等.密植育種法在選育玉米自交系中的應用[J].玉米科學,2008,16(2):54-55.

[2] 趙久然,王榮煥.再議玉米耐密型品種的選育鑒定及配套栽培技術[J].玉米科學,2008,16(4):5-7.

[3] 戴景瑞.淺談自交系的選育[J].作物雜志,1991(3):11-12.

[4] 劉開昌,張秀清,王慶成,等.密度對玉米群體冠層內(nèi)小氣候的影響[J].植物生態(tài)學報,2000,24(4):489-493.

[5] 楊世民,廖爾華,袁繼超,等.玉米密度與產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素關系的研究[J].四川農(nóng)業(yè)大學學報,2000,18(4):322-324.

[6] 吳建明,梁和,陸國盈,等.密度和肥料對高油玉米生理性狀的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學報,2005,18(4):392-396.

[7] 何啟平.密度對不同玉米品種果穗維管束結構的影響[J].菏澤師專學報,2002,24(2):30-32.

[8] 王曉梅,崔坤,劉玉蘭,等.不同密度玉米品種雌雄穗開花間隔與產(chǎn)量相關性的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)科學,2003,28(4):5-7.

[9] 孫發(fā)明,金應世.耐密型玉米自交系的培育與改良[J].延邊農(nóng)學院學報,1992(3):168-170.

[10] 李登海.從事緊湊型玉米育種的回顧與展望[J].作物雜志,2000(5):1-5.

[11] 趙久然.超級玉米育種目標及實現(xiàn)途徑[J].作物雜志,2005(5):1-3.

[12] 趙久然.玉米“一增四改”生產(chǎn)技術手冊[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2007.

[13] 趙久然,孫世賢.對“超級玉米”育種目標及技術路線的認識與思考[C]//中國玉米品種科技論壇.北京:中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社,2007.

[14] 張世煌.鄭單958帶給我們的創(chuàng)新思路和發(fā)展機遇[J].玉米科學, 2006,14(6):4-6.

[15] 趙久然,王積軍.全國玉米高產(chǎn)創(chuàng)建配套栽培技術規(guī)程[M].北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社,2008.

The Breeding and Cultivation Techniques for High Density Tolerant Maize Inbred Lines and Cultivars

AN Wei, FAN Zhi-xiang, HAN Zhi-ling et al

(Maize Research Institute, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Xinzhou, Shanxi 034000)

The density of planting can influence the microclimate of maize group and their growth further. In the course of selecting maize inbred lines and varieties, increasing the density of cultivation can enhance the competition between individuals, thus, the efficiency of selecting can be advanced. The paper introduced the breeding methods and effect of high density tolerant maize inbred lines and cultivars. The issues for the related cultivation techniques and problem were also proposed. The paper indicated that accelerating the breeding procedure, promotion and utilization of high density tolerant maize inbred lines and cultivars would promote the level of maize research and production in Shanxi Province.

High density tolerant; Maize; Inbred lines; Variety; Breeding identification; Cultivation techniques

山西省科技攻關項目(20120311002-1)。

安偉(1975- )，男，山西代縣人，副研究員，碩士，從事玉米遺傳育種工作。

2015-03-09

S 413

A

0517-6611(2015)10-059-02