寧夏旱作區(qū)春玉米不同品種籽粒灌漿及脫水速率差異分析

王 斐， 趙 娟， 吳利曉， 王克雄， 關(guān)耀兵， 李玉蓮

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏固原 756000； 2.寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，寧夏中衛(wèi) 755000)

寧夏中南部干旱區(qū)地處我國西北內(nèi)陸黃土高原丘陵區(qū)，平均海拔1 000 m以上，年降水量300 mm左右，蒸發(fā)量 1 000 mm 以上，自然災(zāi)害頻發(fā)，是典型的旱作貧困區(qū)。近些年隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，玉米成為該地區(qū)增糧增產(chǎn)增效的主要作物之一。但因特殊的地域條件和氣候環(huán)境，該地區(qū)的玉米生產(chǎn)發(fā)展短板很多，如何提高單產(chǎn)依然是該地區(qū)當(dāng)前面臨的最主要任務(wù)，針對此方面的研究報道也很多[1-6]，主要從耐旱高產(chǎn)品種選育、耕作措施、種植制度等方面進行了大量研究，但關(guān)于籽粒灌漿特性方面的研究報道較少。本研究在前人研究基礎(chǔ)之上，通過對近幾年選育出的耐旱中早熟玉米新品種品種間的籽粒灌漿特性進行比較研究，旨在挖掘出新品種的增產(chǎn)潛力，尋找育種的切入點，進一步揭示寧夏中南部旱作區(qū)玉米籽粒灌漿特點和適宜該區(qū)域種植的玉米品種灌漿特性，為今后玉米高產(chǎn)栽培和品種選育提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015—2016年在寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院頭營科研基地進行，土壤為黑壚土，肥力中上，前作為胡麻。0～20 cm 土壤養(yǎng)分狀況：有機質(zhì)含量10.00 g/kg、全氮含量 6.10 g/kg、全磷含量3.30 g/kg、全鉀含量9.00 g/kg、堿解氮含量66.67 mg/kg、有效磷含量27.83 mg/kg、速效鉀含量195.00 mg/kg。秋季耕翻并冬灌，播前施有機復(fù)合肥 750 kg/hm2。

1.2 試驗材料

參試玉米品種有華金5號(寧夏紅禾種業(yè)有限公司提供)、昊玉9號(寧夏昊玉種業(yè)有限公司提供)、富農(nóng)340(紅禾種業(yè)有限公司提供)，大豐30為對照(CK)。

1.3 試驗設(shè)計與田間管理

試驗采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，3次重復(fù)。小區(qū)面積40 m2(長8 m×寬5 m)，行距50 cm，株距30 cm，區(qū)距80 cm，試驗密度67 500株/hm2，試驗地兩邊種保護行4行，每個小區(qū)中間2行用作采樣，2行用作測產(chǎn)。試驗于4月24日播種，人工拉線點播，每穴播2粒種子，確保全苗。5月8日前全部出苗，5月20日間苗、定苗，6月10日鋤草、去分蘗。5月20日、6月1日打除草劑(30%辛?！煛さ味∮蛻腋?各1次，9月上旬陸續(xù)成熟，9月18日取樣、收獲、計產(chǎn)。

1.4 試驗測定項目及方法

自授粉之日起，對同一天抽雄吐絲的植株進行標記，每隔5 d取樣1次，直至玉米達到生理成熟，生理成熟時期以玉米果穗中下部籽粒乳線完全消失為依據(jù)。每次取樣5個果穗，每穗取中部100粒，裝入事先準備好的鋁盒中稱其鮮質(zhì)量，隨后放在105 ℃的烘箱中殺青1 h，然后在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，稱其干質(zhì)量。

玉米籽粒灌漿速率(g/d)=[后1次籽粒干質(zhì)量(g)-前1次籽粒干質(zhì)量(g)]/間隔時間(d)。

含水量=[(鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)/鮮質(zhì)量]×100%。

脫水速率(%/d)=[前1次含水量(%)-后1次含水量(%)]/2次取樣相隔時間(d)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和制圖，采用DPS 6.55數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種籽粒含水量的變化

由圖1可知，在整個灌漿過程中不同品種籽粒含水量的變化均呈現(xiàn)下降趨勢，但不同的灌漿時期籽粒含水量下降幅度不一，授粉25～40 d各品種籽粒含水量呈線性下降趨勢，授粉40～45 d籽粒含水量變化幅度不大，授粉45 d以后籽粒含水量呈線性快速下降趨勢。富農(nóng)340的籽粒含水量較其他品種的含水量下降幅度小，昊玉9號和對照品種大豐30的籽粒含水量下降幅度相近，華金5號的籽粒含水量下降幅度居中。本試驗中昊玉9號的平均含水量為60.26%，華金5號的平均含水量為55.81%，富農(nóng)340的平均含水量為 49.23%，對照大豐30的平均含水量為59.49%，其中昊玉9號較對照增幅0.77%，其余品種平均含水量均低于對照。生理成熟期昊玉9號、華金5號、富農(nóng)340和大豐30的含水量依次為18.90%、19.13%、19.97%和19.33%，其中昊玉9號含水量比對照大豐30低0.43百分點，華金5號低0.2百分點，而富農(nóng)340比對照大豐30高0.64百分點。

2.2 不同品種籽粒百粒干質(zhì)量的比較分析

由圖2可以看出，不同品種籽粒百粒干質(zhì)量隨授粉后天數(shù)的增加呈“S”形曲線變化趨勢，授粉20 d前呈緩慢增加趨勢，授粉20～40 d快速增加，授粉40 d后呈緩慢增加趨勢至平穩(wěn)。其中，富農(nóng)340的籽粒干質(zhì)量增加幅度明顯高于其他3個品種，而昊玉9號和華金5號的籽粒干質(zhì)量增加幅度與對照大豐30相近，說明昊玉9號和華金5號與對照品種大豐30的籽粒灌漿干物質(zhì)累積量和速率接近，其中生理成熟時期富農(nóng)340百粒干質(zhì)量為26.03 g，處于最高水平，較對照大豐30高37.29%；昊玉9號次之，百粒干質(zhì)量為20.20 g，較對照大豐30高6.54%；再次為華金5號，百粒干質(zhì)量為19.84 g，較對照大豐30高4.64%。

2.3 不同品種籽粒灌漿速率的變化

由圖3可看出，不同品種的籽粒灌漿速率呈單峰曲線變化趨勢，可分為2個變化趨勢，即緩慢增加趨勢和緩慢下降趨勢。富農(nóng)340和昊玉9號與對照品種大豐30變化趨勢一致，在授粉后25 d灌漿速率達到最大值，而華金5號在授粉后 35 d 灌漿速率達到最大值，之后各品種的灌漿速率呈下降趨勢。昊玉9號和富農(nóng)340的灌漿速率高峰值出現(xiàn)較早，在授粉后25 d左右，峰值分別為0.87 g/d和1.02 g/d，其中昊玉9號與對照品種大豐30相同，富農(nóng)340較對照品種大豐30高17.24%，而華金5號在授粉后35 d峰值最高，為0.89 g/d，較對照品種大豐30高2.30%。本試驗中各參試品種的平均灌漿速率大小依次為富農(nóng)340(0.47 g/d)>昊玉9號(0.38 g/d)>大豐30(0.37 g/d)>華金5號(0.35 g/d)。其中富農(nóng)340和昊玉9號的灌漿速度在整個灌漿期間始終保持在較高水平，而華金5號的灌漿速率在高峰之后則急劇下降。本研究中，富農(nóng)340在授粉35～40 d籽粒灌漿速率呈平緩趨勢，授粉40 d后呈下降趨勢，出現(xiàn)此變化趨勢主要是因為在授粉30～35 d有一次有效降水，緩解了籽粒灌漿期持續(xù)高溫干旱，降水有效增加了籽粒含水量，促進籽粒灌漿速率出現(xiàn)拐點，說明富農(nóng)340灌漿期對水分比較敏感，持續(xù)高溫干旱下耐旱性較差，在有效降水高的地區(qū)和水地增產(chǎn)潛力大。

2.4 不同品種灌漿的持續(xù)時間比較

由圖4可見，不同品種較高灌漿速率的持續(xù)時間明顯不同。富農(nóng)340和華金5號持續(xù)時間相同，均為21 d，較對照大豐30多5 d，昊玉9號的持續(xù)時間為11 d，較對照大豐30 少 5 d。本試驗中，各參試品種成熟期的百粒干質(zhì)量大小分別是：昊玉9號為39.10 g，華金5號為32.43 g，富農(nóng)340為 30.87 g，對照大豐30為38.33 g。因此可看出高灌漿速率持續(xù)時間與百粒質(zhì)量關(guān)系密切，持續(xù)時間越長，百粒質(zhì)量越高，反之亦然。

2.5 不同品種籽粒脫水速率的比較

脫水速率快慢直接影響籽粒生理成熟后的收獲貯藏和脫粒，脫水速率快，早收獲、易貯藏、早脫粒，避免收獲后晾曬等工作，可以降低勞動成本，也是新品種選育中的衡量指標之一。由圖5可知，不同品種籽粒的脫水速率均表現(xiàn)為前期急劇上升后期緩慢下降的趨勢，但各參試品種間脫水速率峰值出現(xiàn)的時間和峰值差異較大。其中富農(nóng)340和昊玉9號出現(xiàn)在授粉后30 d，脫水速率分別為每天 1.87% 和1.67%，而對照大豐30出現(xiàn)的時間較早，為授粉后25 d，脫水速率為每天2.55%，華金5號出現(xiàn)的時間較晚，為授粉后40 d，脫水速率為每天2.13%。各參試品種的平均脫水速率大小依次為華金5號(1.40%/d)>對照大豐30(1.23%/d)>富農(nóng)340(1.22%/d)>昊玉9號(1.07%/d)。

2.6 不同品種籽粒灌漿速率和脫水速率與產(chǎn)量及穗部性狀的相關(guān)分析

由表1可以看出，籽粒灌漿速率與穗質(zhì)量、穗長、行粒數(shù)、禿尖長、穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與穗粗呈負相關(guān)。脫水速率與穗質(zhì)量、穗長、穗粗、穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量、灌漿速率正相關(guān)，與禿尖長呈負相關(guān)，與行粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)。說明籽粒灌漿速率快慢直接與穗質(zhì)量、粒質(zhì)量、穗長、行粒數(shù)、禿尖長、百粒質(zhì)量有關(guān)系，最終影響到籽粒產(chǎn)量。脫水速率快慢與禿尖長沒有關(guān)系，穗質(zhì)量、穗長、穗粗、穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量與脫水速率有關(guān)系。

表1 灌漿速率和脫水速率與主要性狀的相關(guān)分析

注：“*”表示顯著相關(guān)(P<0.05)；“**”表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。

3 討論與結(jié)論

針對籽粒灌漿方面的研究報道很多，研究表明，籽粒灌漿速率和灌漿持續(xù)時間兩者對粒質(zhì)量的增加起決定性作用[7-11]。本研究中的籽粒灌漿持續(xù)時間和百粒質(zhì)量關(guān)系密切，持續(xù)時間越長，百粒質(zhì)量越高，因此通過有效栽培措施延長灌漿持續(xù)時間對于增產(chǎn)有理論研究意義。

籽粒灌漿過程是玉米生長發(fā)育的重要階段，本研究中隨著玉米籽粒生長進程的加快，灌漿速率呈先緩慢上升，再線性增加，后持續(xù)下降的單峰曲線變化趨勢。能否有效調(diào)控籽粒灌漿階段的水肥措施，對于有效增加產(chǎn)量具有理論參考價值。

根據(jù)以上對各品種籽粒灌漿速率、籽粒脫水速率百粒質(zhì)量、產(chǎn)量、收獲時籽粒含水量等主要研究性狀所進行比較分析，結(jié)果表明，上述諸性狀品種間存在真實的且較大的差異。受自然條件限制，該地區(qū)無霜期、生育期、產(chǎn)量、收獲時籽粒含水量之間一直存在矛盾。生育期長，產(chǎn)量高，但收獲時含水量也較高，嚴重影響玉米籽粒的商品品質(zhì)，并帶來了一系列問題。

近年來寧夏旱作區(qū)主要以旱地品種引育和抗旱栽培技術(shù)研究為主，對籽粒灌漿過程和脫水速率的研究報道較少，但隨著近幾年來大量玉米收獲機械的參與，逐漸替代了人工高強度勞動和繁重的收獲工序，節(jié)省了勞動力和降低了勞動成本，但不同的品種脫水速率不同，進而影響后期的貯藏，因此選擇灌漿速率和脫水速率較快的耐旱中早熟玉米新品種是今后此地區(qū)的研究重點。