丁曉塽

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所/糧食作物種質(zhì)創(chuàng)新與遺傳改良湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430064）

玉米（Zea maysL.）是中國(guó)重要的糧食作物，在保障國(guó)家糧食安全方面具有重要作用［1］。中國(guó)玉米種植帶縱跨寒溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶生態(tài)區(qū)，分布在低地平原、丘陵和高原山區(qū)等不同自然條件下。湖北省的玉米種植區(qū)主要分為鄂西北山地玉米區(qū)、鄂西南玉米區(qū)、江漢平原玉米區(qū)、鄂東丘陵低山玉米區(qū)和鄂北崗地夏玉米區(qū)［2］。但隨著玉米多用途的開發(fā)，玉米在飼料和生物能源和其他工業(yè)原料需求方面的供需矛盾日益突出［3，4］。

湖北省是中國(guó)重要的畜牧業(yè)養(yǎng)殖大省，且當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的玉米主要用于加工飼料，其中飼料加工消耗占總消費(fèi)的90%、工業(yè)需求占5%、食用占5%，但目前湖北省自產(chǎn)玉米產(chǎn)量遠(yuǎn)低于需求量，其缺口在未來可達(dá)360 萬t［5］。近年來，中國(guó)“玉米帶”主要分布在長(zhǎng)江流域以北，南方各省消費(fèi)的玉米主要從北方調(diào)入，但這種格局正受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。湖北省近幾年的玉米產(chǎn)量增加主要是依靠種植面積的不斷擴(kuò)大，其單產(chǎn)還主要維持在4 500～5 300 kg/hm2，導(dǎo)致主要依賴種植面積擴(kuò)大的“玉米帶”主產(chǎn)省份的玉米產(chǎn)量增幅變緩，且隨著北方玉米加工需求量的增加及受自然災(zāi)害等不穩(wěn)定因素的影響，調(diào)入南方的玉米受到限制，因此篩選出適合湖北省不同種植模式的玉米品種是穩(wěn)定湖北省玉米生產(chǎn)的關(guān)鍵［6，7］。本研究以南、北方玉米品種為對(duì)象，對(duì)比不同品種作春玉米和夏玉米種植時(shí)產(chǎn)量性能及適應(yīng)性的差異，為選出適合湖北省的高產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)的玉米品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇來源于不同區(qū)域已經(jīng)審定的品種共7 個(gè)，均屬于中熟類品種，包括宜昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的宜單629、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的華玉20 號(hào)、武漢隆?？缔r(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司培育的福玉178、襄陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的襄玉655、湖北省種子集團(tuán)有限公司培育的漢玉555、山東省萊州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的登海11 號(hào)、山東登海種業(yè)股份有限公司培育的登海9 號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2020 年開展大田試驗(yàn)，湖北省武漢市漢南區(qū)作春玉米栽培試驗(yàn)點(diǎn)（114°48′E，30°55′N），襄陽(yáng)市（112°21′E，32°08′N）作夏玉米栽培試驗(yàn)點(diǎn)。漢南區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)土壤耕層有機(jī)質(zhì)含量為18.6 g/kg，全氮含量為1.7 g/kg，速效磷含量為15.5 mg/kg，速效鉀含量為110.6 mg/kg，pH 5.9。襄陽(yáng)市試驗(yàn)點(diǎn)耕層有機(jī)質(zhì)含量為25.6 g/kg，全氮含量為2.1 g/kg，速效磷含量為20.5 mg/kg，速效鉀含量為135.6 mg/kg，pH 6.2。

春玉米于4 月15 日在漢南區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)播種；夏玉米于6 月25 日在襄陽(yáng)市試驗(yàn)點(diǎn)播種。試驗(yàn)均按隨機(jī)區(qū)組排列，3 次重復(fù)，共21 個(gè)小區(qū)，漢南區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)小區(qū)寬為4.0 m，長(zhǎng)為10.0 m；襄陽(yáng)市試驗(yàn)點(diǎn)小區(qū)寬為6.0 m，長(zhǎng)為9.0 m。兩試驗(yàn)點(diǎn)均為寬窄行種植，寬行行距為80 cm，窄行行距為40 cm，株距為28 cm，種植密度為6 萬株/hm2。氮、磷、鉀肥施用量分別為270 kg/hm2的N、90 kg/hm2的P2O5、120 kg/hm2的K2O。其中，氮肥30%作種肥，50%作拔節(jié)肥，20%作開花期追肥；磷肥全部作種肥；鉀肥70%作種肥，30%作開花期追肥。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 測(cè)定指標(biāo) 生育時(shí)期：準(zhǔn)確記錄玉米的播種期、出苗期（60%出苗）、吐絲期（60%吐絲）、完熟期（玉米子粒出現(xiàn)黑層）和全生育期。葉面積與干物質(zhì)含量：在玉米拔節(jié)期、吐絲期和完熟期從各處理小區(qū)選取有代表性的植株5 株進(jìn)行干物質(zhì)含量和葉面積測(cè)定，使用常規(guī)系數(shù)法計(jì)算單葉葉面積，即單葉葉面積=長(zhǎng)×寬×系數(shù)（其中未展開葉系數(shù)為0.50，完全展開葉片系數(shù)為0.75）。最終除去差異較大的植株，計(jì)算較一致的3 株葉片平均值。每小區(qū)選取20 株稱重計(jì)產(chǎn)，并對(duì)各品種進(jìn)行考種。

1.3.2 各指標(biāo)的計(jì)算方法 計(jì)算葉面積指數(shù)、凈同化率、光合勢(shì)和作物生長(zhǎng)率。

1）平均葉面積指數(shù)（LAI）的計(jì)算。

2）凈同化率（NAR）。凈同化率表示單位面積和單位時(shí)間內(nèi)玉米群體干物質(zhì)增長(zhǎng)量。

式中，L1、L2分別為t1、t2時(shí)間的葉面積；W1、W2為t1、t2時(shí)間的干重。每15 d 隨機(jī)選取有代表性的玉米5 株、將植株各器官分開，首先在105 ℃烘箱中殺青15～30 min，然后調(diào)至80 ℃恒溫繼續(xù)烘10 h 直到恒重，用電子天平稱重得W1、W2。

3）光合勢(shì)（LAD）的計(jì)算。

式中，LAi為第i個(gè)生育階段的平均葉面積；Di為第i個(gè)生育階段所持續(xù)的時(shí)間。

4）作物生長(zhǎng)率（CGR）的計(jì)算。

式中，Wi、Wi-1分別表示單位面積內(nèi)的作物在i、i-1 生育時(shí)期的干物質(zhì)質(zhì)量；Ti、Ti-1分別表示作物從出苗到Wi、Wi-1對(duì)應(yīng)生育時(shí)期的天數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所用數(shù)據(jù)采用DPS 3.01 和Microsoft Excel 2010軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各品種的產(chǎn)量比較

由表1 可知，春玉米、夏玉米中產(chǎn)量最高的品種都為宜單629，其產(chǎn)量分別為8.34、6.78 t/hm2。作春玉米種植時(shí)，宜單629 產(chǎn)量分別比漢玉555、福玉178、華玉20 號(hào)增加25.98%、19.66%和21.93%，均達(dá)顯著水平（P＜0.05），而襄玉655、宜單629、登海11號(hào)、登海9 號(hào)間產(chǎn)量無顯著差異。作夏玉米種植時(shí)，宜單629 與華玉20 號(hào)間產(chǎn)量無顯著差異，但都顯著高于其他幾個(gè)品種（P＜0.05）；除華玉20 號(hào)之外，其他品種作夏玉米產(chǎn)量均比作春玉米產(chǎn)量下降18.0%以上。

表1 各品種作春玉米和夏玉米栽培時(shí)的產(chǎn)量表現(xiàn)（單位：t/hm2）

2.2 各品種的生育期比較

由圖1 可知，作春玉米栽培時(shí)，除登海11 號(hào)全生育期較其他品種短3～6 d 外，其他品種全生育期相差不大。漢玉555 和福玉178 各生育期均較晚，全生育期達(dá)109 d；登海11 號(hào)全生育期只有103 d。作夏玉米栽培時(shí)，漢玉555、襄玉655、宜單629 各生育期接近，全生育期都在100 d 及以上，全生育期小于100 d 的福玉178、登海11 號(hào)、登海9 號(hào)各生育期接近；華玉20 號(hào)除出苗期外，其他各生育期均偏晚，全生育期最長(zhǎng)，達(dá)105 d。

圖1 各品種作春玉米和夏玉米栽培時(shí)的生育期表現(xiàn)

2.3 各品種的平均葉面積指數(shù)比較

由表2 可知，作春玉米栽培時(shí)，各玉米品種全生育期的葉面積指數(shù)以登海11 號(hào)最大，其次為宜單629 和襄玉655，其值分別為3.27、3.18 和3.12，三者間差異不顯著，但均顯著高于其他品種（P＜0.05），其他玉米品種的葉面積指數(shù)均小于3.0。從不同生育期來看，各生育期襄玉655、宜單629 和登海11 號(hào)均高于其他品種。

表2 各品種作春玉米和夏玉米栽培時(shí)各生育階段的葉面積指數(shù)表現(xiàn)

作夏玉米栽培時(shí)，從全生育期來看，葉面積指數(shù)最大的為宜單629（2.81），與其他6 個(gè)玉米品種間存在顯著差異（P＜0.05）；襄玉655 與華玉20 號(hào)二者間，漢玉555、福玉178 與登海11 號(hào)三者間葉面積指數(shù)均無顯著差異。從不同生育期看，各品種在不同生育期的葉面積指數(shù)表現(xiàn)并不一致，但總體上宜單629 表現(xiàn)出較好的優(yōu)勢(shì)。

2.4 各品種的群體凈同化率比較

由表3 可知，作春玉米栽培時(shí)，從全生育期和不同生育期來看，宜單629 的群體凈同化率都較低。作夏玉米栽培時(shí)，各品種全生育期群體凈同化率以登海9 號(hào)最大，為12.15 g/（m2·d），顯著高于其他玉米品種（P＜0.05），除宜單629 外，其他幾個(gè)品種間差異不顯著；登海9 號(hào)各生育期群體凈同化率都較高，福玉178 在拔節(jié)前期的群體凈同化率較高，但拔節(jié)以后的群體凈同化率與其他品種相比處于居中狀態(tài)；整個(gè)生育期間宜單629 的凈同化率都較低。

表3 各品種作春玉米和夏玉米栽培時(shí)各生育階段的群體凈同化率表現(xiàn) ［單位：g/（m2·d）］

2.5 各品種的葉片光合勢(shì)比較

由表4 可知，作春玉米栽培時(shí)，各品種全生育期葉片光合勢(shì)以襄玉655、宜單629 和登海11 號(hào)的光合勢(shì)較大，分別為367.24、361.83 和331.72 m2·d，顯著高于其他4 個(gè)品種（P＜0.05），其中漢玉555 的光合勢(shì)最低；各品種各生育期葉片光合勢(shì)間的規(guī)律與全生育期基本一致。作夏玉米栽培時(shí)，各玉米品種全生育期葉片光合勢(shì)以宜單629 最大，為250.75 m2·d，顯著高于其他6 個(gè)品種（P＜0.05），以福玉178 最低。

表4 各品種作春玉米和夏玉米栽培時(shí)各生育階段的葉片光合勢(shì)表現(xiàn) （單位：m2·d）

2.6 各品種的作物生長(zhǎng)率比較

由表5 可知，作春玉米栽培時(shí)，福玉178 和登海9 號(hào)各生育期的作物生長(zhǎng)率均較低，全生育期作物生長(zhǎng)率顯著低于其他幾個(gè)品種（P＜0.05），而宜單629 在各生育期和全生育期的作物生長(zhǎng)率均較高。作夏玉米栽培時(shí)，各品種在出苗至拔節(jié)期的作物生長(zhǎng)率均高于同時(shí)期的春玉米種植，但是在其他生育期則低于同時(shí)期的春玉米種植；無論是春玉米還是夏玉米，其生長(zhǎng)率較大的生育期主要集中在拔節(jié)至吐絲期。出苗至拔節(jié)期，華玉20 號(hào)作為春玉米和夏玉米時(shí)作物生長(zhǎng)率都較高，福玉178 都較低；拔節(jié)至吐絲期漢玉555 和襄玉655 的作物生長(zhǎng)率都較高，福玉178 都較低；吐絲至完熟期，作春玉米時(shí)，登海11號(hào)的作物生長(zhǎng)率較高，作夏玉米時(shí)，宜單629 的作物生長(zhǎng)率較高。

表5 各品種作春玉米和夏玉米栽培時(shí)各生育階段的作物生長(zhǎng)率表現(xiàn) ［單位：g/（m2·d）］

2.7 各品種的綜合適應(yīng)性比較

由表6 可知，在相同漬害條件下，宜單629、登海9 號(hào)和登海11 號(hào)的出苗率都較高，分別為97.8%、97.5%和94.6%，苗勢(shì)都為強(qiáng)，表現(xiàn)出較高的耐漬能力；漢玉555 和華玉20 號(hào)的出苗率都偏低，分別為56.5%和44.5%，耐漬能力較弱；福玉178 和襄玉655的出苗率居中，分別為69.2%和67.3%，耐漬能力一般。在相同條件下，漢玉555 和宜單629 的倒伏率較低，分別為1.20%和3.89%，抗倒能力較強(qiáng)；華玉20號(hào)的倒伏率為9.45%；登海9 號(hào)和福玉178 的倒伏率分別為18.52%和12.82%，比華玉20 號(hào)弱；登海11號(hào)、襄玉655 倒伏率超過20.0%，抗倒能力較低。宜單629 抗病強(qiáng)、略抗蟲，相較于其他品種在抗病蟲害方面具有很好的優(yōu)勢(shì)。

表6 各品種作春玉米和夏玉米栽培時(shí)綜合適應(yīng)性表現(xiàn)

2.8 相關(guān)性分析

相關(guān)性分析表明（圖2），各品種無論是作春玉米還是作夏玉米栽培時(shí)，玉米產(chǎn)量與葉面積指數(shù)、葉片光合勢(shì)和作物生長(zhǎng)率均呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與群體凈同化率呈不顯著的負(fù)相關(guān)。

圖2 玉米產(chǎn)量與葉面積指數(shù)、群體凈同化率、葉片光合勢(shì)和作物生長(zhǎng)率的相關(guān)性分析

3 小結(jié)與討論

本研究采用來源于不同地區(qū)的玉米品種在湖北省進(jìn)行春玉米和夏玉米的種植，結(jié)果表明春玉米的平均產(chǎn)量要比夏玉米高，其中北方品種登海11 號(hào)和登海9 號(hào)產(chǎn)量降幅較大。有研究認(rèn)為，氣候變化是影響玉米南北差異的重要因素，其中日長(zhǎng)變短和溫度變高導(dǎo)致生育期縮短是造成玉米產(chǎn)量下降的兩個(gè)限制因子［8，9］，這與本研究結(jié)果一致。本研究中，宜單629 在作春玉米和夏玉米栽培時(shí)的產(chǎn)量分別為8.34 t/hm2和6.78 t/hm2，登海9 號(hào)在作春玉米和夏玉米栽培時(shí)的產(chǎn)量分別為8.20 t/hm2和6.16 t/hm2，這兩個(gè)品種在相同模式下種植均能表現(xiàn)出顯著的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，華玉20 號(hào)在作春玉米和夏玉米種植時(shí)，產(chǎn)量分別為6.84 t/hm2和6.66 t/hm2，沒有明顯差異。

品種之間產(chǎn)量的差異與其自身的品種特性存在很大的相關(guān)性，特別是生育期、葉面積指數(shù)、葉片光合勢(shì)和作物生長(zhǎng)率等，作物群體凈同化率隨著葉面積指數(shù)的增加而顯著降低，且群體凈同化率與產(chǎn)量存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系［10，11］。本研究發(fā)現(xiàn)，無論是作春玉米還是作夏玉米栽培時(shí)，產(chǎn)量較高的品種宜單629 都表現(xiàn)出較高的葉面積指數(shù)、葉片光合勢(shì)和作物生長(zhǎng)率，而群體凈同化率則相對(duì)較低。這可能是因?yàn)橛衩兹后w在種植過程中隨著葉面積指數(shù)的增加，群體變得擁擠，植株下部葉片的光合速率降低，從而降低凈同化率［12，13］。葉片光合勢(shì)代表植株某生育期進(jìn)行光合生產(chǎn)的葉片面積，本研究宜單629 在作春玉米和作夏玉米栽培時(shí)，在各生育期和全生育期的光合勢(shì)均較高，產(chǎn)量也較高。熊淑萍等［14］的研究表明，群體高光合勢(shì)可以顯著增強(qiáng)作物群體的光合能力、光合有效輻射及轉(zhuǎn)化效率，提高生物量和子粒產(chǎn)量。

從環(huán)境適應(yīng)性上來看，宜單629、登海9 號(hào)作春玉米和作夏玉米栽培時(shí)產(chǎn)量都較高，耐漬能力都較強(qiáng)，宜單629 生育期均居中，登海9 號(hào)都較長(zhǎng)；宜單629 抗倒伏能力強(qiáng)，登海9 號(hào)抗倒伏能力較低。襄玉655、登海11 號(hào)作春玉米栽培時(shí)產(chǎn)量都較高，作夏玉米栽培時(shí)產(chǎn)量較低。作春玉米、夏玉米栽培時(shí)，襄玉655 生育期居中，登海11 號(hào)生育期都較短；襄玉655、登海11 號(hào)抗倒伏能力都較低；前者耐漬能力一般，后者耐漬能力強(qiáng)。福玉178、華玉20 號(hào)作春玉米栽培時(shí)產(chǎn)量都居中，生育期都較長(zhǎng)；作夏玉米栽培時(shí)，福玉178 產(chǎn)量較低，生育期較短，華玉20 號(hào)產(chǎn)量較高，生育期較長(zhǎng)。福玉178 耐漬能力一般，抗倒伏能力一般；華玉20 號(hào)耐漬能力較弱，抗倒伏能力較強(qiáng)，但不及宜單629。

綜上所述，在相同試驗(yàn)條件下，產(chǎn)量高的玉米品種葉面積指數(shù)、葉片光合勢(shì)和作物生長(zhǎng)率都較大，但群體凈同化率較?。划a(chǎn)量低的玉米品種則相反。所選用的北方品種在湖北省不宜作夏玉米栽培；大部分品種的抗病蟲性相對(duì)偏弱。由此，提出在湖北省應(yīng)根據(jù)高產(chǎn)和適應(yīng)性好為選種前提，春玉米和夏玉米都可選種宜單629。