永優(yōu)系列玉米生長發(fā)育與灌漿特性分析

陳辰 李文科 朱漢青

摘要：通過研究永優(yōu)同一系列不同品種間農(nóng)藝性狀及灌漿特征的差異，為玉米品種的改良提供參考，選取4種永優(yōu)系列玉米，在同一條件下開展試驗，通過方差分析，研究不同品種間植株性狀及產(chǎn)量結構差異，運用Logistic模型分析不同品種灌漿特性，并進一步研究灌漿參數(shù)與產(chǎn)量的關系。結果表明：浚單509品種產(chǎn)量、葉面積增加速率、最大葉面積、株高、地上干質量、穗粒數(shù)、禿尖比及潛在千粒質量等性狀值均最大;浚單3136穗位高最小，百粒質量和穗粗最大。永優(yōu)系列玉米品種產(chǎn)量主要受灌漿漸增持續(xù)時間、平均灌漿速率和最大灌漿速率的影響較大，呈顯著正相關關系，因此在該品種選育過程中，在綜合各類性狀的同時選育灌漿速率較高的品種。

關鍵詞：“永優(yōu)”系列玉米;產(chǎn)量結構;生長發(fā)育;灌漿特性

中圖分類號： S513.04 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）14-0066-04

山東省是全國夏播玉米的主要產(chǎn)區(qū)，是玉米產(chǎn)量較大的省份之一，種植面積在360萬hm2左右，總產(chǎn)量在2 000萬t以上，占全國玉米總產(chǎn)的10%以上。近年來，玉米消費量持續(xù)呈剛性增長，據(jù)有關專家預測，2030年我國玉米需求量將達到2.1億t[1]，規(guī)劃和發(fā)展玉米生產(chǎn)優(yōu)勢對于社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要的基礎支撐作用。品種、肥料、氣象條件等是造成玉米產(chǎn)量不穩(wěn)定的主要因素，國內外資料表明，玉米是利用雜交優(yōu)勢獲得經(jīng)濟效益最明顯、增產(chǎn)潛力最大的高產(chǎn)作物[2]。玉米新品種對產(chǎn)量提高的貢獻率在50%以上[3-8]。玉米產(chǎn)量是多個農(nóng)藝性狀綜合作用的結果[9-14]，灌漿期是玉米產(chǎn)量形成的關鍵時期，籽粒灌漿特性是決定產(chǎn)量的主要因素，且不同玉米品種的物質積累特性存在一定差異[15-20]，分析品種間農(nóng)藝性狀的差異，研究籽粒灌漿特性，有利于選育和利用高產(chǎn)玉米新品種，對大幅度提高玉米生產(chǎn)潛力、推動玉米產(chǎn)業(yè)科技進步具有重要作用。

1 材料與方法

1.1 試驗站點概述

本試驗于2014、2015年在山東省夏津縣北城街道辦事處羅莊村（116°01′E、36°59′N）開展，試驗點土壤類型為黏質沙壤土，屬溫帶大陸性季風氣候，年平均降水量 492.1 mm，年平均氣溫13.1 ℃。

1.2 試驗品種

本研究選取永優(yōu)系列玉米品種國審浚單20、國審浚單29、鄂審浚單509和陜審浚單3136為供試材料，開展品種試驗，永優(yōu)系列玉米品種是由鶴壁市農(nóng)業(yè)科學院選育，于2012年1月由溫家寶總理命名為“永優(yōu)”。其中，浚單20是全國第二、黃淮海地區(qū)第一大玉米品種，為保障國家糧食安全作出了巨大貢獻。通過研究“永優(yōu)”同一系列不同品種間植株性狀、產(chǎn)量結構及灌漿特征的差異，以期為該品種玉米的改良提供參考。

1.3 試驗設計

試驗選取浚單29、浚單20、浚單509和浚單3136為供試品種，以常年小麥成熟期推遲3～5 d為播種期，試驗點常年小麥成熟期為6月6日，選取6月10日為播種期。每個品種分別設置4個重復，各小區(qū)行長6 m，行距0.6 m，株距 0.28 cm，寬7.2 m。試驗區(qū)四周種植不少于2行的保護區(qū)，保護區(qū)統(tǒng)一播種浚單29，栽培管理措施同一般大田管理。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生育期觀測 觀測記錄玉米出苗期、三葉期、七葉期、拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期和成熟期。

1.4.2 植株性狀觀測 選取代表性好的玉米植株10株，掛牌標記，在三葉期、七葉期、拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期測定植株高度，并在吐絲期測定莖粗和穗位高。

1.4.3 生長量觀測 在七葉期前進行植株初步標定，在拔節(jié)期再次篩選，選取小區(qū)生長均勻一致的植株，分別在三葉期、七葉期、拔節(jié)期、抽雄期、抽雄后10 d、成熟期對植株生物量及葉面積進行觀測。

1.4.4 灌漿速率觀測 選取大小一致、同日吐絲的果穗進行標記（記錄吐絲日期），自吐絲之日起10 d開始取樣，30 d前每鎘10 d取樣1次，30 d后每鎘5 d取樣1次，直至成熟為止，測定灌漿速率。

1.4.5 穗部性狀、產(chǎn)量及產(chǎn)量結構觀測 在玉米成熟后，每小區(qū)取2行，每行連續(xù)收取10株，共20株，自然風干，進行產(chǎn)量測定，僅正常播期進行產(chǎn)量結構分析，分別測定各小區(qū)果穗長、果穗粗、穗粒數(shù)、禿尖比、百粒質量等產(chǎn)量構成要素。

以上項目的測定方法均按照農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范進行。

1.4.6 氣象數(shù)據(jù) 氣象數(shù)據(jù)包括玉米生長期內日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、逐日降水量和日照時數(shù)，該數(shù)據(jù)由夏津縣氣象局提供。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Excel 2007對植株性狀、產(chǎn)量結構、氣象資料等數(shù)據(jù)進行處理和作圖，采用SPSS 17.0進行統(tǒng)計分析，采用CVXPT軟件對灌漿過程進行模擬及相關灌漿參數(shù)的計算。

2 結果與分析

2.1 夏玉米生長季氣象條件分析

2014、2015年玉米生長季內（6—9月）降水量、平均氣溫、≥10 ℃活動積溫、累積日照時數(shù)分別為324.6、 322.2 mm，24.2、24.7 ℃，1 696.9、1 789.0 ℃·d、801.7、879.3 h。對比2年的光、溫、水等條件（圖1）發(fā)現(xiàn)，2年的平均溫度幾乎相同，積溫也相差不大;2年的降水幾乎相等且分布不均，6、7月降水偏多，8、9月降水偏少，相比2014年，2015年降水量的分布更加不平均，7月上旬、8月中旬和9月下旬基本為0;而2015年日照時數(shù)比2014年偏多78 h。

2.2 品種對玉米葉面積的影響

由圖2可見，2014、2015年各品種玉米單株葉面積均隨玉米生育進程的推移呈先增大后減小的變化趨勢。七葉期之前單株葉面積增加緩慢，品種間葉面積基本無差異;七葉期至抽雄期單株葉面積迅速增加，浚單509增加速率相對較大;抽雄期前后，葉面積較大，之后逐漸減小，2年浚單509品種最大葉面積值均最大。

2.3 品種對玉米植株性狀的影響

由表1可見，2014、2015年均是浚單509品種株高最大，且與其他品種有顯著差異;浚單3136穗位高最小，且在2014年明顯小于其他品種;各品種間莖粗無顯著差異。

2.4 品種對玉米地上生物量的影響

不同品種玉米地上干質量呈“S”形曲線變化趨勢，各品種單株地上干質量在七葉期前幾乎不變，七葉期以后地上干質量增加速度逐漸加快，地上干質量在品種間差異逐漸展現(xiàn)。不同品種間地上干質量大小不同，最大為浚單509，顯著大于其他品種，浚單3136、浚單20和浚單29間相差不大（圖3）。

2.5 品種對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量結構的影響

從圖4可以看出，2年浚單509品種產(chǎn)量均最大，浚單29最小，但各品種間產(chǎn)量差異不明顯。進一步分析2014、2015年浚單系列品種產(chǎn)量性狀（表2）可知，浚單509穗粒數(shù)較多，具體表現(xiàn)為浚單509>浚單29>浚單3136>浚單20，且在2014年浚單509穗粒數(shù)明顯大于浚單3136和浚單20品種;浚單3136百粒質量最大，具體表現(xiàn)為浚單3136>浚單509>浚單20>浚單29，浚單3136百粒質量明顯大于浚單29和浚單20品種;各品種間單株籽粒質量差異不明顯。

2.6 品種對玉米穗部性狀的影響

由表3可見，2年浚單3136及浚單509品種穗長均較大，且明顯大于浚單29及浚單20品種;浚單3136穗粗顯著大于其他品種;浚單509禿尖比最大，浚單20最小，且2個品種間差異顯著。

2.7 品種對籽粒灌漿特征的影響

公式（2）為灌漿速率方程，將4個品種灌漿速率作圖。

各品種玉米灌漿速率均為單峰曲線，呈現(xiàn)“慢—快—慢”的變化趨勢（圖5）。平均灌漿速率和最大灌漿速率為浚單3136>浚單509>浚單20>浚單29;速增期持續(xù)時間表現(xiàn)為浚單29>浚單20>浚單509>浚單3136;漸增期持續(xù)時間表現(xiàn)為浚單20>浚單509>浚單3136>浚單29;灌漿總時間表現(xiàn)為浚單20>浚單509>浚單29>浚單3136（表5）。

對“永優(yōu)”系列玉米品種產(chǎn)量及各參數(shù)進行相關分析表明，該系列品種玉米產(chǎn)量與灌漿漸增持續(xù)時間、平均灌漿速率和最大灌漿速率呈顯著正相關，即漸增期持續(xù)時間越長，平均灌漿速率和最大灌漿速率越大，產(chǎn)量越高;而與速增期持續(xù)時間、緩增期持續(xù)時間及灌漿總時間呈負相關，但不顯著（表6）。

3 討論與結論

通過對永優(yōu)系列不同玉米品種間葉面積分析發(fā)現(xiàn)，七葉期至抽雄期間，單株葉面積增加最為迅速，且不同品種植株性狀、產(chǎn)量結構等要素的各性狀間表現(xiàn)不同，其中浚單509品種產(chǎn)量、葉面積增加速率、最大葉面積、株高、地上干質量、穗粒數(shù)、禿尖比等性狀值均最大;浚單3136穗位高最小，百粒質量和穗粗最大。

不同品種千粒質量的變化符合Logistic模型，從模型參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，潛在最大千粒質量表現(xiàn)為浚單509>浚單20>浚單3136>浚單29。

灌漿期是玉米產(chǎn)量形成的重要階段，玉米產(chǎn)量的形成主要由灌漿速率和灌漿持續(xù)期決定，通過對永優(yōu)系列不同玉米品種灌漿特性進行分析發(fā)現(xiàn)，該玉米系列品種產(chǎn)量主要受灌漿漸增持續(xù)時間、平均灌漿速率和最大灌漿速率的影響較大，呈顯著正相關關系，受速增期持續(xù)時間、緩增期持續(xù)時間及灌漿總時間影響不大。因此在該品種選育過程中，在綜合各類性狀的同時選育灌漿速率較高的品種，對提高該品種玉米產(chǎn)量有重要意義。

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