李淑艷，秦偉娜，焦 婷，師尚禮，王正文，趙生國

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院, 甘肅 蘭州 730070）

玉米(Zea mays)是非常重要的糧食作物與飼料作物，在我國各地廣泛種植，面積與總生物量僅次于水稻(Oryza sativa)和小麥(Triticum aestivum)[1]。近年來我國對青貯玉米的需求不斷增加，對玉米品種的選育和推廣也漸受人們重視[2]。遺傳因素、環(huán)境條件等多種因素對作物的生物量和品質(zhì)會產(chǎn)生較大影響，同一個玉米品種在不同地理和氣候條件下的生物量也不同，所以，在某一特定地區(qū)通過田間試驗進行優(yōu)良品種的綜合評價和篩選很有必要[3]。玉米品種的優(yōu)劣主要通過其生物量及品質(zhì)衡量[4]，優(yōu)良的品種既要有較強的適應(yīng)能力，又要有較高的產(chǎn)量[5]。光合性能是影響玉米產(chǎn)量的重要因素[6]，研究光合特性和生物量的動態(tài)對玉米品種選育和高產(chǎn)栽培有重要的參考價值[7]。不同品種玉米光合變化受其生長環(huán)境的影響，如，黑龍江地區(qū)3 個不同青貯玉米品種的光合特性變化結(jié)果表明，品種‘龍輻208’生物量高，較適合該地區(qū)種植[8]；‘種星青飼1 號’、‘先玉335’以及‘利禾1 號’ 3 個品種可在內(nèi)蒙古中熟區(qū)種植[4]。

甘肅地形復(fù)雜，氣候條件差異較大。玉米作為甘肅省的第一大糧食作物，在全省糧食生產(chǎn)中占有重要的地位[9]。2015 年全省玉米種植面積101.40 萬hm2， 總產(chǎn)量565.6 萬t，目前栽培的主要玉米品種有‘隴單10 號’、‘隴單339’、‘金穗3 號’、‘大豐30’和‘吉祥1 號’等[10]。但是甘肅省的玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展依然存在品種布局不合理、品種類型單一等問題[11]。因此系統(tǒng)研究不同品種玉米在不同地區(qū)的光合特性及生物量的差異，可以為甘肅玉米高產(chǎn)高效栽培以及適宜品種的選擇提供理論依據(jù)及實踐指導(dǎo)，解決甘肅玉米產(chǎn)業(yè)品種布局不合理、品種類型單一等問題。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

分別選擇甘肅省的會寧縣(雨養(yǎng)區(qū))和武威市涼州區(qū)(灌溉區(qū))作為試驗地。

雨養(yǎng)區(qū)：白銀會寧縣位于甘肅省中部，屬于溫帶季風(fēng)性氣候，年蒸發(fā)量為1 800 mm 以上，年均降水量為332.6 mm，年均氣溫7.9 ℃，無霜期在155 d左右。該區(qū)域的年降水量遠遠小于年蒸發(fā)量，干旱嚴重，水資源嚴重短缺。土壤有機質(zhì)含量9.90 g·kg?1，速效氮、速效磷和速效鉀含量分別為32.10、9.72 和165.80 mg·kg?1。土壤pH 為8.47。

灌溉區(qū)：武威涼州區(qū)位于甘肅省西北部，屬于溫帶大陸干旱氣候，年蒸發(fā)量為2 020 mm，年均降水量為225 mm，年平均氣溫 7.7 ℃，無霜期在150 d左右。該區(qū)域主要進行的是灌溉農(nóng)業(yè)。土壤有機質(zhì)含量10.56 g·kg?1，速效氮、速效磷和速效鉀含量分別為57.92、9.52 和128.94 mg·kg?1。土壤pH 為8.66。

1.2 試驗材料

供試材料為20 個飼用玉米品種(表1)。

表1 飼用玉米品種Table 1 Varieties of feed corn

1.3 試驗設(shè)計

采用雙因子(品種、地區(qū))試驗設(shè)計，田間種植采用隨機區(qū)組排列，共20 個處理，田間種植不設(shè)重復(fù)，即共20 個小區(qū)采用分行種植，每個品種種植3 行，行距為0.4 m，每個小區(qū)約100 m2，各小區(qū)間距0.6 m。兩地區(qū)均于2020 年的4 月15 日播種，采用覆膜栽培措施，播種前施用農(nóng)家肥作基肥，拔節(jié)期追施磷肥過磷酸鈣24 kg·hm?2(兩地所用肥料均相同)。在雨養(yǎng)區(qū)不進行灌水處理，灌溉區(qū)6 月10 日左右玉米進入拔節(jié)期時開始進行第1 次灌水，灌水量為28 m3·hm?2，每隔15 d 左右灌溉1 次，整個生育期灌水6 次，其他管理方式均同大田管理。

1.4 測定指標(biāo)及方法

生物量：在乳熟期中期，每個品種樣地隨機取3 個1 × 1 m 的樣方，留茬10 cm 刈割后進行取樣測產(chǎn)，計算鮮重，于60 ℃下烘干至恒重，計算干重[12]。

株高：于乳熟期用卷尺測量兩地區(qū)所有品種從地面到植株頂端的垂直高度，每小區(qū)隨機選取5 株測定。

莖葉比：莖葉分離后并帶回實驗室，105 ℃殺青30 min 后于60 ℃下烘干至恒重，測定莖葉比[13]。

枯葉數(shù)：完熟期隨機選擇10 株，從植株基部往上觀測每個植株的枯葉數(shù)[14]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2010 完成進行數(shù)據(jù)記錄和作圖，以“平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，采用SPSS 19.0 進行單因素方差分析(ANOVA)，LSD 法進行多重比較(P＜ 0.05)。

2 結(jié)果分析

2.1 不同地區(qū)不同飼用玉米品種生物量比較

品種、地區(qū)和兩者的交互作用對玉米鮮干重均存在極顯著影響(P＜ 0.01) (表2)。雨養(yǎng)區(qū)‘豫青貯23’鮮干重最高，其次為‘隴單10 號’，‘豫青貯23’較‘晉單73’鮮干重分別提高了76.65%和73.28%。灌溉區(qū)‘桂青貯1 號’鮮重最高，‘豫玉22’干重最高，‘桂青貯1 號’較‘和盛5288’鮮重提高了138.94%、‘豫玉22’較‘和盛5288’干重提高了86.83% (表3)。

表3 不同地區(qū)不同玉米品種生物量Table 3 Yield of different corn varieties in different regions

2.2 不同地區(qū)不同飼用玉米品種株高比較

不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對玉米株高影響極顯著(P＜ 0.01) (表2)。雨養(yǎng)區(qū)‘屯玉168’、‘金穗715’株高顯著高于除‘利單295’、‘豫青貯23’、‘北農(nóng)青貯208’、‘潞鑫66 號’外的其他玉米品種(P＜0.05)，‘金穗715’、‘屯玉168’分別較‘蜀玉201’提高了20.14%和18.84%。灌溉區(qū)‘金穗715’、‘豫青貯23’、‘北農(nóng)青貯208’株高顯著高于除‘TW268’、‘文玉3 號’、‘寧單34 號’、‘桂青貯1 號’、‘禾佳源鐵研53’、‘晉單73’外的其他玉米品種(P＜ 0.05)，‘豫青貯23’較‘屯玉168’提高了33.37% (圖1)。

圖1 不同地區(qū)不同玉米品種株高Figure 1 Plant height of different corn varieties in different regions

表2 生產(chǎn)性能及光合特性方差分析(P)Table 2 Analysis of variance for production performance and photosynthetic characteristics (P)

2.3 不同地區(qū)不同飼用玉米品種莖葉比比較

不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對莖葉比影響顯著(P＜ 0.05) (表2)。雨養(yǎng)區(qū)‘屯玉168’莖葉比顯著高于其他玉米品種(P＜ 0.05)，其次為‘豫青貯23’，而‘屯玉168’、‘豫青貯23’分別較‘晉單73’莖葉比提高了110.71%和71.14%。在灌溉區(qū)‘金穗715’莖葉比最高，其次為‘晉單73’，而‘金穗715’、‘晉單73’分別較‘隴單339’莖葉比提高了52.73%和50.88% (圖2)。

圖2 不同地區(qū)不同玉米品種莖葉比Figure 2 Stem-leaf ratio of different corn varieties in different regions

2.4 不同地區(qū)不同飼用玉米品種枯葉數(shù)比較

不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對完熟期玉米枯葉數(shù)影響極顯著(P＜ 0.01) (表2)。雨養(yǎng)區(qū)與灌溉區(qū)均以品種‘延科288’枯葉數(shù)最多；雨養(yǎng)區(qū)‘桂青貯1 號’枯葉數(shù)最少，較‘延科288’相比降低了233.33%。灌溉區(qū)‘晉單73’枯葉數(shù)最少，其次為‘蜀玉201’，‘晉單73’較‘延科288’相比枯葉數(shù)降低了109.23% (圖3)。

圖3 不同地區(qū)不同玉米品種枯葉數(shù)Figure 3 Number of dead leaves of different corn varieties in different regions

2.5 不同地區(qū)不同飼用玉米品種單株葉面積比較

不同地區(qū)對單株葉面積影響不顯著(P＞ 0.05)，品種對LAp影響極顯著(P＜ 0.01)兩者的交互作用對LAp影響顯 著 (表2) (P＜ 0.05)。雨養(yǎng)區(qū)‘桂青貯1 號’、‘禾佳源鐵研53’的LAP顯著高于除‘寧單34’、‘潞鑫66 號’、‘屯玉168’外的品種。‘桂青貯1 號’、‘禾佳源鐵研53’分別較‘北農(nóng)青貯208’ 提高了87.45%和84.04%。灌溉區(qū)‘禾佳源鐵研53’最高，其次是‘潞鑫66 號’，而‘禾佳源鐵研53’、‘潞鑫66 號’分別較‘隴單339’提高了99.47%和92.51% (圖4)。

圖4 不同地區(qū)不同玉米品種單株葉面積Figure 4 Leaf area per plant of different corn varieties in different regions

2.6 不同地區(qū)不同飼用玉米品種光合特性比較

2.6.1 不同地區(qū)不同飼用玉米品種葉綠素含量比較

不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對葉綠素含量無顯著影響(P＞ 0.05) (表2)。雨養(yǎng)區(qū)‘北農(nóng)青貯208’、‘金凱3 號’葉綠素含量顯著高于‘寧單34 號’(P＜ 0.05)，其余品種之間葉綠素含量無顯著差異。在灌溉區(qū)‘寧單34 號’葉綠素含量顯著高于‘晉單73’、‘桂青貯1 號’、‘利農(nóng)368’，其余品種之間葉綠素含量差異不顯著(圖5)。

圖5 不同地區(qū)不同玉米品種葉綠素含量Figure 5 Chlorophyll content of different corn varieties in different regions

2.6.2 不同地區(qū)不同飼用玉米品種蒸騰速率比較

不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對Tr影響極顯著(P＜ 0.01) (表2)。雨養(yǎng)區(qū)‘TW268’顯著高于除‘隴 單10 號’、‘北 農(nóng)青貯208’外的品 種(P＜ 0.05)，‘TW268’、‘隴單10 號’分別較‘晉單73’提高了123.96%和120.02%。灌溉區(qū)‘桂青貯1 號’與‘豫玉22’、‘隴單10 號’較高，顯著高于其他品種(P＜ 0.05) (圖6)。

圖6 不同地區(qū)不同玉米品種蒸騰速率Figure 6 Transpiration rate of different corn varieties in different regions

2.6.3 不同地區(qū)飼用玉米品種凈光合速率比較

不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對Pn影響極顯著(P＜ 0.01) (表2)。雨養(yǎng)區(qū)‘北農(nóng)青貯208’與‘TW208’、‘豫青貯23’、‘隴單10 號’之間差異不顯著(P＞ 0.05)，但顯著高于其他品種(P＜ 0.05)，‘北農(nóng)青貯208’較‘潞鑫66 號’相比Pn提高了141.11%。灌溉區(qū)‘隴單10 號’的Pn與‘桂青貯1 號’之間無顯著差異(P ＞0.05)，但顯著高于其他品種(P＜ 0.05)，且‘隴單10 號’較‘和盛5288’相比提高了96.15%(圖7)。

圖7 雨養(yǎng)區(qū)不同玉米品種凈光合速率Figure 7 Photosynthetic rate of different corn varieties in different regions

2.6.4 不同地區(qū)不同飼用玉米品種氣孔導(dǎo)度比較

不同地區(qū)對Gs影響顯著(P＜ 0.05)，品種及兩者的交互作用對Gs影響極顯著(P＜ 0.01) (表4)。雨養(yǎng)區(qū)‘北農(nóng)青貯208’ Gs顯著高于除‘金凱3 號’、‘豫青貯23’、‘隴單10 號’外的其他品種(P＜ 0.05)，‘北農(nóng)青貯208’較‘潞鑫66 號’相比提高了123.26%。灌溉區(qū)‘豫玉22’ Gs顯著高于‘利單295’、‘豫青貯23’、‘北農(nóng)青貯208’、‘寧單34 號’、‘延科288’、‘利農(nóng)368’，‘豫玉22’較‘利農(nóng)368’提高了87.79% (圖8)。

圖8 不同地區(qū)不同玉米品種氣孔導(dǎo)度Figure 8 Stomatal conductance of different corn varieties in different regions

表4 灰色關(guān)聯(lián)度分析Table 4 Grey relational analysis

2.6.5 不同地區(qū)不同飼用玉米品種胞間CO2濃度

不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對Ci影響極顯著(P＜ 0.01) (表4)。雨養(yǎng)區(qū)‘TW268’ Ci最高，其次為‘金凱3 號’，分別較‘寧單34 號’相比Ci提高了292.64%和276.71%。灌溉區(qū)‘和盛5288’ Ci與‘屯玉168’、‘TW268’、‘北農(nóng)青貯208’、‘豫青貯23’、‘金凱3 號’、‘禾佳源鐵研53’之間相比無顯著差異(P ＞0.05)，與其他品種之間差異顯著(P＜ 0.05)，‘和盛5288’較‘桂青貯1 號’提高了271.21% (圖9)。

圖9 不同地區(qū)不同玉米品種胞間CO2 濃度Figure 9 Intercellular CO2 concentration of different corn varieties in different regions

2.7 生物量及光合性能的灰色關(guān)聯(lián)度分析

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原理，關(guān)聯(lián)度越大，品種各指標(biāo)越接近參考數(shù)列。由灰色關(guān)聯(lián)度分析(表4)可以看出，雨養(yǎng)區(qū)‘桂青貯1 號’參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)值最大，其次為‘北農(nóng)青貯208’、‘豫青貯23’、‘禾佳源鐵研53’、‘屯玉168’；灌溉區(qū)‘蜀玉201’參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)值最大，其次為‘隴單10 號’、‘寧單34 號’、‘晉單73’、‘桂青貯1 號’。

3 討論

3.1 不同地區(qū)對青飼玉米品種生物量的影響

有研究指出玉米生物量受遺傳因素、生態(tài)環(huán)境條件等多種因素的共同影響[18]，本研究結(jié)果表明品種、地區(qū)和兩者的交互作用對玉米鮮干重均存在著極顯著的影響(P＜ 0.01)。水熱等資源在一定程度上決定了某一區(qū)域品種的產(chǎn)量潛力[19]，雨養(yǎng)區(qū)與灌溉區(qū)兩個地區(qū)水熱資源差異顯著，在這兩個地方進行田間試驗，結(jié)果表明，雨養(yǎng)區(qū)種植的品種‘豫青貯23’鮮干重最高，其次為品種‘隴單10 號’；種植在灌溉區(qū)的品種‘桂青貯1 號’、‘豫玉22’鮮干重最高。同一地區(qū)不同的玉米品種對環(huán)境的適應(yīng)能力不同，導(dǎo)致不同玉米品種的生物量也不同[20]。雨養(yǎng)區(qū)水資源嚴重短缺，楊瑞晗等[21]研究表明，干旱是造成作物減產(chǎn)的主要因素，品種‘豫青貯23’、‘隴單10 號’在雨養(yǎng)區(qū)表現(xiàn)出較高的生物量，表明這兩個品種的抗旱性較好。灌溉區(qū)水資源充足，品種‘桂青貯1 號’、‘豫玉22’在灌溉區(qū)表現(xiàn)出較高的生物量， 表明這兩個品種在水資源充足的地區(qū)表現(xiàn)更好。

3.2 不同地區(qū)對青飼玉米品種農(nóng)藝性狀的影響

株高對玉米植株的生長勢很重要，較高的植株高度具有較強的植株生長勢，對飼草品種而言，其株高與生物學(xué)產(chǎn)量呈正比[22]。在本研究中雨養(yǎng)區(qū)品種‘屯玉168’ 、‘豫青貯23’株高較高；灌溉區(qū)品種‘桂青貯1 號’、‘豫玉22’株高也較高。莖葉比指的是植物葉量在生物總量中所占比例的大小，是用來評價不同玉米品種草質(zhì)的主要參考指標(biāo)，莖葉比比例越低，葉量越大，葉的纖維素含量低，營養(yǎng)物質(zhì)含量多，適口性強，牧草的品質(zhì)也就越好[23-24]。本研究中，雨養(yǎng)區(qū)‘桂青貯1 號’莖葉比較低；灌溉區(qū)品種‘蜀玉201’、‘隴單10 號’莖葉比較低。葉片衰老是作物在生長發(fā)育過程中細胞程序化死亡結(jié)果[25]，有研究發(fā)現(xiàn)，延緩葉片的衰老進程，增加葉片的功能期，能顯著提高作物的生物產(chǎn)量[26]。研究結(jié)果表明玉米持綠性受遺傳因素與環(huán)境影響較大，不同品種在不同生態(tài)條件下表現(xiàn)不盡相同[27]，在本研究中，雨養(yǎng)區(qū)品種桂‘青貯1 號’枯葉數(shù)最少，灌溉區(qū)品種‘晉單73’枯葉數(shù)最低，其次為‘蜀玉201’。

3.3 不同地區(qū)對青飼玉米品種光合特性的影響

光合作用是影響作物生長發(fā)育及生物量形成的重要因素之一，單株葉面積、葉綠素含量、凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度以及蒸騰速率等是反應(yīng)作物光合能力的重要指標(biāo)[28]。葉綠素是植物體內(nèi)非常重要的一類光合色素，是光合作用進行的物質(zhì)基礎(chǔ)[29]。本研究結(jié)果表明，不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對SPAD 無顯著影響(P＞ 0.05)，這與劉軍[30]在研究中指出的輕度的水分脅迫與充分灌溉的植株葉綠素含量無顯著差異相一致。在本研究中，不同地區(qū)對LAp影響不顯著(P＞ 0.05)，品種對LAp影響極顯著(P＜ 0.01)，兩者的交互作用對LAp影響顯著(P＜ 0.05)；不同品種對Gs影響顯著(P＜0.05)，地區(qū)及兩者的交互作用Gs對影響極顯著(P＜0.01)；不同地區(qū)、品種以及兩者交互作用對Tr、Pn、Ci影響均達到極顯著(P＜ 0.01)，這與前人研究結(jié)果一致，作物生長的生態(tài)環(huán)境與其遺傳特性共同影響作物進行光合作用能力的高低[31]。在本研究中，雨養(yǎng)區(qū)品種‘豫青貯23’表現(xiàn)出了較高的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度，且蒸騰速率較低，灌溉區(qū)品種‘延科288’、‘蜀玉201’、‘隴單10 號’凈光合速率高。王坤等[32]也在研究中表明，在相同環(huán)境條件下，植株不同品種間的光合生理特性也不盡相同。

4 結(jié)論

就生物量、株高、枯葉數(shù)、葉綠素含量、葉面積以及光合氣體參數(shù)等綜合來看，不同青飼玉米品種對不同地區(qū)的適應(yīng)性不同，雨養(yǎng)區(qū)適宜種植的青飼玉米品種有‘桂青貯1 號’、‘北農(nóng)青貯208’和‘豫青貯23’；較適宜在灌溉區(qū)種植的品種有‘蜀玉201’和‘隴單10 號’。