花期高溫對不同玉米品種主要農(nóng)藝形狀和產(chǎn)量的影響

吳偉華 柳家友 袁劉正 閆海霞 付家鋒 趙月強 王會強 張云杰 王蕊 李騰 劉康

摘要?為了評價玉米雜交種的花期耐高溫能力，利用智能溫室模擬高溫氣象在玉米花期前后進(jìn)處理，評價花期高溫環(huán)境對陽光98等10個夏玉米雜交種的花期、植株性狀與產(chǎn)量性狀等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，花期高溫使玉米的株高、穗位高變高，抽雄期、吐絲期延后，雌雄間隔期變長，穗長、穗粗、穗粒數(shù)、穗粒重、成穗率、理論產(chǎn)量下降。綜合不同玉米品種各性狀的耐高溫系數(shù)、高溫處理的理論畝產(chǎn)和隸屬函數(shù)值分析，漯玉336、陽光98、豫豐3358的花期耐高溫能力強，鄭單958、陽光99的花期耐高溫能力較強，漯玉152、先玉335、漯玉151花期耐高溫能力適中，漯玉164、漯玉167花期耐高溫能力較弱。

關(guān)鍵詞?花期高溫，玉米品種，耐高溫系數(shù)，隸屬函數(shù)值，理論產(chǎn)量

中圖分類號?S513文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A文章編號?0517-6611（2020）06-0033-04

Abstract?In order to evaluate the ability of maize hybrids to withstand high temperature in flowering stage， the intelligent greenhouse was used to simulate the high temperature weather before and after the maize flowering stage， and the effects of high temperature environment in flowering stage on the flowering stage， plant characters and yield characters of 10 summer maize hybrids were evaluated. Results showed that the high temperature stress caused higher plant height and ear height， delayed period of stamen growth， prolonged the period of male and female separation， and decreased ear length， ear diameter， ear grain number， ear grain weight， fertility and theoretical yield. According to the analysis of high temperature tolerance coefficient， theoretical yield and subordinate function value of different corn varieties， Luoyu 336， Yangguang 98 and Yufeng 3358 showed the strongest ability of high temperature tolerance at flowering stage， followed by Zhengdan 958 and Yangguang 99， and Luoyu 152， Xianyu 335 and Luoyu 151 had moderate ability， Luoyu 164 and Luoyu 167 showed weaker ability of high temperature tolerance at flowering stage.

Key words?High temperature at flowering stage，Maize variety，High temperature tolerance coefficient，Membership function value，Theoretical yield

黃淮海平原作為我國夏玉米主產(chǎn)區(qū)，夏玉米的種植總面積已超過1 000萬hm2，對中國糧食生產(chǎn)貢獻(xiàn)巨大。夏玉米在生長過程中會遇到影響其生長發(fā)育的各種不利因子。近年來，隨著“溫室效應(yīng)”的加劇，全球變暖，夏季高溫氣象時有發(fā)生，高溫造成的危害越來越大，已成為制約黃淮海農(nóng)作物生產(chǎn)的主要非生物逆境之一[1-3]。研究顯示，花期的高溫環(huán)境對夏玉米光合作用的影響非常大，對夏玉米的花期、植株性狀、雌雄穗的發(fā)育等均有較大影響[4-5]。因此，開展花期高溫脅迫對不同夏玉米品種影響的研究對于評價品種的耐高溫能力就顯得十分必要。

傳統(tǒng)玉米耐高溫?zé)岷δ芰﹁b定是通過田間試驗種植后，在當(dāng)年發(fā)生高溫?zé)岷庀蟮那闆r下調(diào)查相關(guān)產(chǎn)量性狀與歷年該品種在正常年份下的平均相關(guān)產(chǎn)量性狀的變化，從而分析其耐高溫?zé)岷Φ哪芰?。由于高溫?zé)岷庀蟀l(fā)生的不確定性，如果品種在試驗鑒定的年份沒有發(fā)生惡劣氣象，品種耐高溫?zé)岷Ｄ芰偷貌坏借b定，從而錯過該年度的耐高溫?zé)岷δ芰﹁b定，因此這種鑒定方法的應(yīng)用逐漸減少。鑒于此，筆者以10個玉米雜交種為研究材料，在玉米的花期通過智能溫室進(jìn)行模擬高溫環(huán)境處理，對比玉米的花期、植株性狀、產(chǎn)量性狀等指標(biāo)進(jìn)行觀察測定，綜合分析評判玉米雜交種的花期耐高溫潛力，為耐高溫玉米品種的篩選和推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

試驗于2018年5—9月在漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進(jìn)行。供試土壤為壤土，肥力均勻，地勢平坦。

1.2?試驗材料

試驗共10個已審定的品種及部分正參試的雜交種，為漯玉151、漯玉152、漯玉164、漯玉167、漯玉336、陽光98、陽光99、豫豐3358、鄭單958、先玉335。種子發(fā)芽率≥98%，種子純度≥99%。

1.3?試驗設(shè)計

試驗設(shè)2個處理，即高溫處理（HT）與常溫處理（CK）。5月12日人工點播播種（漯河位于豫中南，夏季高溫惡劣氣象時有發(fā)生，5月上旬至中旬種植能夠使常溫處理避開高溫天氣發(fā)生，便于與智能溫室的高溫處理進(jìn)行對比），試驗小區(qū)行長4 m，5行區(qū)，種植密度為7.5萬株/hm2，隨機排列，小區(qū)的中間3行作為3次重復(fù)。試驗小區(qū)的單株進(jìn)行小區(qū)內(nèi)人工套袋混合授粉，便于進(jìn)行測定品種雌雄穗的可育性。田間肥水管理與當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)示范田一致。

高溫處理（HT）：在試驗大喇叭口后期開始進(jìn)行控溫處理，每天08：00開始對溫室內(nèi)逐漸升溫，根據(jù)室外氣溫情況，溫室內(nèi)溫度保持在36～41 ℃，期間溫度保持在38～41 ℃的天數(shù)不少于7 d，17：00開始進(jìn)行逐漸降溫，使溫室內(nèi)溫度至與室外氣溫基本一致，試驗品種進(jìn)入灌漿期5 d后，保持室內(nèi)溫度與室外基本一致直到成熟收獲。

1.4?調(diào)查項目及方法

調(diào)查試驗小區(qū)品種的播種期、出苗期、抽雄期、吐絲期，計算出其播種至抽雄、播種至吐絲及雌雄間隔期。

測量品種的株高、穗位高并求平均值。收獲時統(tǒng)計每個小區(qū)的全部株數(shù)、有效果穗數(shù)（穗粒數(shù)≥20粒的果穗），計算試驗小區(qū)的成穗率。成穗率=有效果穗數(shù)/全部株數(shù)×100%。

收獲后測量品種3次重復(fù)的穗長、穗粗、穗粒數(shù)、穗粒重。

1.5?統(tǒng)計分析方法

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總處理，采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行差異性分析。通過分析品種各性狀、理論產(chǎn)量的相應(yīng)的耐高溫系數(shù)[6-8]和隸屬函數(shù)值[8-10]來綜合分析判斷品種的耐高溫能力。

品種相應(yīng)指標(biāo)的計算公式如下：

理論產(chǎn)量=穗粒重×種植密度×成穗率

耐高溫系數(shù)=高溫處理性狀值/常溫處理性狀值×100%

2?結(jié)果與分析

2.1?高溫對不同品種抽雄期、吐絲期即雌雄間隔期的影響

從表1可以看出，高溫處理后抽雄期和吐絲期延后，雌雄間隔時間變長，不同的品種之間有差異。10個品種抽雄期平均延后了2.7 d，吐絲期延后了3.7 d，雌雄間隔時間增加了1.0 d。與常溫處理（CK）相比，陽光98、陽光99、豫豐3358、漯玉336、漯玉151、漯玉152、漯玉164、漯玉167、鄭單958、先玉335高溫處理（HT）的抽雄期分別延后1.0、2.0、3.0、0、4.0、3.0、5.0、5.0、2.0、2.0 d，吐絲期分別延后1.0、3.0、4.0、0、6.0、4.0、6.0、7.0、3.0、3.0 d，雌雄間隔時間分別變長了0、1.0、1.0、0、2.0、1.0、1.0、2.0、1.0、1.0 d。

2.2?高溫對不同品種株高和穗位高的影響

從表2可以看出，高溫導(dǎo)致品種的株高、穗位高增高，品種之間存在差異，品種的株高、穗位高耐高溫系數(shù)均>100%。與常溫處理（CK）相比，陽光98、陽光99、豫豐3358、漯玉336、漯玉151、漯玉152、漯玉164、漯玉167、鄭單958、先玉335高溫處理（HT）的株高分別增加了1.47%、1.19%、2.02%、2.85%、0.37%、1.53%、2.81%、4.41%、3.18%、1.94%，平均增高2.18%，穗位高分別增加了1.67%、5.31%、3.70%、2.10%、1.15%、0.35%、0.99%、3.41%、2.85%、6.75%，平均增高2.83%。品種的株高耐高溫系數(shù)表明，不同品種株高受高溫影響由大到小分別是漯玉167、鄭單958、漯玉336、漯玉164、豫豐3358、先玉335、漯玉152、陽光98、陽光99、漯玉151，品種的穗位高耐高溫系數(shù)表明，不同品種穗位高受高溫影響由大到小分別是先玉335、陽光99、豫豐3358、漯玉167、鄭單958、漯玉336、陽光98、漯玉151、漯玉164、漯玉152。

2.3?高溫對不同品種穗長、穗粗、穗粒數(shù)及其耐高溫系數(shù)的影響

從表3可以看出，高溫導(dǎo)致品種的穗長、穗粗變小，穗粒數(shù)減少，品種間有差異，且相應(yīng)的耐高溫系數(shù)均小于100%。與常溫處理（CK）相比，陽光98、陽光99、豫豐3358、漯玉336、漯玉151、漯玉152、漯玉164、漯玉167、鄭單958、先玉335高溫處理（HT）的穗長分別減小了4.43%、12.42%、10.78%、0.87%、26.94%、23.04%、38.98%、46.25%、10.83%、12.66%，平均減小18.72%，穗粗分別減小了5.95%、5.81%、6.94%、0.56%、13.85%、10.73%、18.22%、18.08%、13.98%、13.52%，平均減小10.76%，穗粒數(shù)減小了18.91%、31.90%、21.82%、3.90%、54.36%、41.27%、75.43%、80.10%、50.68%、63.90%，平均減小44.23%。由品種穗長的耐高溫系數(shù)可知，穗長的耐高溫逆境能力最強的品種是漯玉336、陽光98，較強的品種有豫豐3358、鄭單958、陽光99、先玉335，最弱的品種是漯玉167，由品種穗粗的耐高溫系數(shù)可知，穗粗的耐高溫逆境能力最強的品種是漯玉336，較強的品種有陽光99、陽光98、豫豐3358，最弱的品種是漯玉164、漯玉167，由品種穗粒數(shù)的耐高溫系數(shù)可知，穗粒數(shù)耐高溫逆境能力最強的品種是漯玉336，較強的品種陽光98，最弱的品種是漯玉167。

2.4?高溫對不同品種穗粒重、成穗率、理論產(chǎn)量及其耐高溫系數(shù)的影響

從表4可以看出，高溫導(dǎo)致品種的穗粒重、成穗率、理論產(chǎn)量降低，且品種間有差異，相應(yīng)的耐高溫系數(shù)均小于100%。與常溫處理（CK）相比，陽光98、陽光99、豫豐3358、漯玉336、漯玉151、漯玉152、漯玉164、漯玉167、鄭單958、先玉335高溫處理（HT）的穗粒重分別減小了10.67%、29.23%、20.71%、2.41%、43.45%、36.96%、58.10%、67.63%、20.52%、34.01%，平均減小32.37%，成穗率分別減小了2.17%、4.16%、3.36%、2.13%、5.70%、15.99%、13.50%、35.50%、6.75%、13.60%，平均減小10.29%，理論產(chǎn)量下降了12.61%、32.17%、23.37%、4.49%、46.67%、47.04%、63.75%、79.12%、25.88%、42.98%，平均減小37.81%。由品種的穗粒重耐高溫系數(shù)可知，穗粒重耐高溫逆境能力較強的品種是漯玉336，陽光98次之，最弱的品種是漯玉167，由品種成穗率的耐高溫系數(shù)可知，成穗率耐高溫逆境能力最強的品種是漯玉336、陽光98、豫豐3358、陽光99，較強的品種有漯玉151，最弱的品種是漯玉167，由品種理論產(chǎn)量的耐高溫系數(shù)可知，理論產(chǎn)量耐高溫逆境能力最強的品種是漯玉336，較強的品種是陽光98，最弱的品種是漯玉167。

由高溫處理的理論產(chǎn)量結(jié)果可知，不同品種高溫環(huán)境下產(chǎn)量由高到低依次是漯玉336、陽光98、豫豐3358、鄭單958、陽光99、先玉335、漯玉151、漯玉152、漯玉164、漯玉167。

2.5?不同品種耐高溫能力的綜合評價

由圖1可知，花期高溫處理下，不同品種間的隸屬函數(shù)值差異很大。漯玉336的耐高溫系數(shù)的隸屬函數(shù)值最大，表明漯玉336的耐花期高溫的能力較強，其次是陽光98、豫豐3358、鄭單958、陽光99，漯玉152、漯玉151、先玉335、漯玉164、漯玉167的隸屬函數(shù)值較小，說明耐花期高溫的能力較弱。

3?結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，夏玉米雜交種在孕穗期前后遭遇高溫逆境后株高、穗位高變高，造成倒伏風(fēng)險加大，花期高溫造成玉米的抽雄期、吐絲期滯后，雌雄間隔時間變長，導(dǎo)致花期雌雄不調(diào)[11-12]，從而導(dǎo)致品種的穗粒數(shù)下降、穗粒重變輕、成穗率降低的風(fēng)險加大。與對照相比，花期高溫導(dǎo)致品種的株高和穗位高平均分別增加了2.18%、2.83%，品種的抽雄期平均延后了2.7 d，吐絲期平均延后了3.7 d，雌雄間隔時間增加了1.0 d，這與前人的研究結(jié)果相似。

花期高溫對玉米的產(chǎn)量構(gòu)成因素也產(chǎn)生較大影響，產(chǎn)量及其構(gòu)成因素也都不同程度地下降?；ㄆ诟邷丨h(huán)境下試驗品種的穗長變短、穗粗變細(xì)、穗粒數(shù)變少、穗粒重變輕、成穗率下降，不同品種之間有差異?；ㄆ诟邷卦斐捎衩卓諚U、花粒、畸形穗的發(fā)生，從而導(dǎo)致了理論產(chǎn)量下降。

對不同玉米品種在花期高溫環(huán)境下的花期、植株性狀、產(chǎn)量性狀的其耐高溫系數(shù)和隸屬函數(shù)值進(jìn)行分析，得出漯玉336、陽光98、豫豐3358的花期耐高溫能力強，鄭單958、陽光99的花期耐高溫能力次之，漯玉152、先玉335、漯玉151花期耐高溫能力適中，漯玉164、漯玉167花期耐高溫能力較弱。

隨著“溫室效應(yīng)”導(dǎo)致全球氣候變暖，黃淮海夏季高溫氣象近年來也發(fā)生頻繁，目前對玉米品種的耐高溫研究主要集中在花期[3-5，8，13]，而對于玉米的孕穗期、籽粒灌漿期的研究

較少，因此需要進(jìn)一步深入研究探索。

參考文獻(xiàn)

[1] THOMSON A M，BROWN R A，ROSENBERG N J，et al.Climate change impacts for the conterminous USA：An integrated assessment.Part 3.Dryland production of grain and forage crops[J].Climate change，2005，69：43-65.

[2] PRASAD P V V，BOOTE K J，ALLEN L H，JR，et al.Species，ecotype and cultivar differences in spikelet fertility and harvest index of rice in response to high temperature stress[J].Field crops research，2006，95：398-411.

[3] 張吉旺，董樹亭，王空軍，等.大田增溫對夏玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007，18（1）：52-56.

[4] 趙龍飛，李朝海，劉天學(xué)，等.花期前后高溫對不同基因型玉米光合特性及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（23）：4947-4958.

[5] 于康珂，劉源，李亞明，等.玉米花期耐高溫品種的篩選與綜合評價[J].玉米科學(xué)，2016，24（2）：62-71.

[6] 袁劉正，李潮海，王秀萍，等.不同玉米自交系耐蔭性比較[J].玉米科學(xué)，2008，16（6）：19-23.

[7] 袁菊紅，屠乃美，胡綿好，等.水稻和陸稻品種抗旱性綜合評價[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21（6）：167-170.

[8] 趙霞，穆心愿，馬智艷，等.不同玉米雜交種對花期高溫、干旱復(fù)合脅迫的響應(yīng)[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，46（8）：32-37.

[9] 張會麗，許興，朱林.利用隸屬函數(shù)值法對玉米成熟期抗旱性的綜合評價[J].玉米科學(xué)，2017（4）：32-39.

[10] 劉春榮，張國新，王秀萍.主成分分析及隸屬函數(shù)值法綜合評價玉米苗期耐鹽性[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（28）：13-14.

[11] 劉成，楊炳鵬，孫寶成，等.轉(zhuǎn)LOS5玉米的大田抗旱性鑒定[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49（23）：4469-4479.

[12] 張祖建，王晴晴，朗有忠，等.水稻抽穗期高溫脅迫對不同品種受粉和受精作用的影響[J].作物學(xué)報，2014，40（2）：273-282.

[13] 喬江方，李萍，張美微，等.花期高溫對不同夏玉米品種產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，48（7）：11-18.