摘 要：研究以開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219、開(kāi)青239、雅玉青貯8號(hào)等5個(gè)青貯玉米品種為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)，以及其在高溫脅迫下的花粉活性與在干旱脅迫下的產(chǎn)量表現(xiàn)進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219的生物產(chǎn)量及各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)均優(yōu)于對(duì)照（雅玉青貯8號(hào)），具有較高的生物產(chǎn)量及優(yōu)良的品質(zhì)；在高溫脅迫下，開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)和開(kāi)青219的花粉表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐高溫能力，但雅玉青貯8號(hào)的花粉活性較弱，開(kāi)青239表現(xiàn)出對(duì)高溫敏感特性；在干旱脅迫下，開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱能力，開(kāi)青219表現(xiàn)出中等抗旱能力，雅玉青貯8號(hào)的抗旱能力較弱，而開(kāi)青239表現(xiàn)為對(duì)干旱敏感。試驗(yàn)結(jié)果可為旱區(qū)青貯玉米抗逆品種選育和改良提供實(shí)踐和理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：青貯玉米；生物產(chǎn)量；耐熱性；抗旱性

中圖分類(lèi)號(hào)：S513；S548 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674-7909（2025）1-90-5

DOI：10.19345/j.cnki.xckj.1674-7909.2025.01.015

0 引言

全株青貯玉米飼料已成為世界范圍內(nèi)奶牛養(yǎng)殖中重要和流行的飼料［1］。青貯玉米不僅可以為反芻動(dòng)物提供較高的能量，且木質(zhì)素含量低，能夠提供更多的易消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［2］。與其他青貯飼料作物相比，青貯玉米具有較低的收獲成本、較小的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)及可收獲作為飼料或谷物等特點(diǎn)［3-4］。青貯玉米成本效益突出，主要得益于其較高的干物質(zhì)產(chǎn)量及單位面積產(chǎn)量［5］。培育和種植青貯玉米可以滿足玉米產(chǎn)業(yè)均衡發(fā)展和畜牧業(yè)發(fā)展對(duì)飼料的需求，能有效緩解人畜爭(zhēng)糧矛盾［6］。

然而，青貯玉米嗜熱但不耐熱，且不耐干旱。在全球氣候變暖的大趨勢(shì)下，極端天氣事件的發(fā)生概率和強(qiáng)度大范圍增加［7］，嚴(yán)重威脅青貯玉米的生長(zhǎng)。氣溫的逐漸升高，降水的減少，降水模式的變化，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)穩(wěn)定性造成了全球性的影響［8-9］。嚴(yán)重干旱通過(guò)對(duì)作物生長(zhǎng)和土地肥力的負(fù)面影響，降低了作物產(chǎn)量［10-11］。1980—2015年，由于全球干旱，玉米產(chǎn)量下降了約40%［12］。預(yù)計(jì)到2100年，全球氣溫將不斷上升［13］。

干旱和高溫是嚴(yán)重制約我國(guó)玉米等作物生產(chǎn)的主要非生物脅迫［14-15］。高溫經(jīng)常與干旱同時(shí)發(fā)生，特別是在干旱易發(fā)地區(qū)?！盁崦{迫”“高溫脅迫”在作物生長(zhǎng)和發(fā)育階段可能有所不同，但預(yù)計(jì)其頻率和強(qiáng)度會(huì)增加［16］，影響不同的生理過(guò)程，嚴(yán)重威脅作物產(chǎn)量和品質(zhì)［10］。探索作物的干旱和高溫脅迫響應(yīng)機(jī)制，增強(qiáng)作物耐旱性和耐熱性，對(duì)提高作物產(chǎn)量具有重要意義［17-19］。研究以5個(gè)青貯玉米品種為試驗(yàn)對(duì)象，以篩選出耐熱性和抗旱性強(qiáng)的品種，提高青貯玉米生產(chǎn)能力，從而推動(dòng)畜牧業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用適宜在黃淮海地區(qū)種植的5個(gè)青貯玉米雜交品種開(kāi)展試驗(yàn)，包括開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219、開(kāi)青239、雅玉青貯8號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

5個(gè)青貯玉米品種的產(chǎn)量與品質(zhì)測(cè)定試驗(yàn)于2020年進(jìn)行，抗旱性及花粉活性測(cè)定試驗(yàn)于2024年進(jìn)行。其中，產(chǎn)量與品質(zhì)測(cè)定試驗(yàn)和花粉活性測(cè)定試驗(yàn)在河南省開(kāi)封市八里灣試驗(yàn)基地進(jìn)行，種植方式為玉米-小麥連作，小麥秸稈進(jìn)行還田處理；抗旱性試驗(yàn)在開(kāi)封市農(nóng)林科學(xué)研究院專(zhuān)用試驗(yàn)設(shè)施內(nèi)進(jìn)行。

1.2.1 產(chǎn)量與品質(zhì)測(cè)定試驗(yàn)

該試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)重復(fù)、5行區(qū)，行長(zhǎng)6.7 m，行距0.6 m，每667 m2種植5 000株，穴播。青貯玉米于2020年6月同時(shí)播種，在乳線位置處于玉米籽粒1/2至3/4時(shí)進(jìn)行全株收獲。各處理田間管理措施相同。對(duì)照品種為雅玉青貯8號(hào)。

試驗(yàn)測(cè)定的品質(zhì)指標(biāo)包括淀粉含量、中性洗滌纖維含量、酸性洗滌纖維含量和粗蛋白含量，委托北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院進(jìn)行檢測(cè)。此外，在收獲前對(duì)自然條件下各品種的田間表現(xiàn)進(jìn)行調(diào)查。

1.2.2 花粉活性測(cè)定試驗(yàn)

在花粉活性測(cè)定試驗(yàn)中，于散粉高峰期（11：00左右），每個(gè)小區(qū)各取10株提前套袋的玉米花粉。將各試驗(yàn)小區(qū)花粉混合后，均分別放置在34 ℃、36 ℃、38 ℃、40 ℃的恒溫干燥箱內(nèi)；干燥處理1 h后，采用TTC法測(cè)定花粉活力［19］；將自然條件下（32 ℃）的花粉活性設(shè)置為對(duì)照，每個(gè)樣品設(shè)置3組重復(fù)。

1.2.3 抗旱性測(cè)定試驗(yàn)

該試驗(yàn)在抗旱性試驗(yàn)棚內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)地上方設(shè)有可推拉電動(dòng)防雨棚，配備有灌溉設(shè)施。

為便于直觀對(duì)比不同品種的抗旱性，試驗(yàn)設(shè)置了非干旱脅迫對(duì)照組。為了減少試驗(yàn)過(guò)程中其他因素的干擾，一次性施入底肥，并在出苗前保持各品種2組試驗(yàn)田土壤含水量一致。在青貯玉米生長(zhǎng)過(guò)程中，視墑情補(bǔ)水，各品種2個(gè)處理的灌溉總量分別為7 500 m3/hm2和 3 500 m3/hm2。對(duì)5個(gè)供試玉米品種設(shè)置重復(fù)小區(qū)，行長(zhǎng)3 m，行距0.6 m，每行15穴，單行2粒播種，各處理設(shè)置2 m的分水隔離區(qū)，其他田間管理措施與大田相同，調(diào)查各小區(qū)收獲產(chǎn)量。

參考《玉米雜交種抗旱性鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》（DB41/T 1368—2017），對(duì)5個(gè)玉米品種進(jìn)行全生育期抗旱性評(píng)估?？购迪禂?shù)、抗旱指數(shù)按照以下公式計(jì)算：

[DRC=Ya/Ym]" " " " " " " " " "（1）

[DRI=DRC×（Ya/Y-a）]" " " " " " " " " " "（2）

式（1）（2）中，DRC為參試品種的抗旱系數(shù)，DRI為參試品種的抗旱指數(shù)，[Ya]為參試品種的干旱脅迫處理產(chǎn)量，[Ym]為參試品種的非干旱脅迫處理產(chǎn)量，[Y-a]為所有參試品種的干旱脅迫處理平均產(chǎn)量。玉米抗旱性分為5級(jí)，從強(qiáng)到弱依次為：1級(jí)，極強(qiáng)，抗旱指數(shù)≥1.20；2級(jí)，強(qiáng)，1.00≤抗旱指數(shù)≤1.19；3級(jí)，中等，0.80≤抗旱指數(shù)≤0.99；4級(jí)，弱，0.60≤抗旱指數(shù)≤0.79；5級(jí)，極弱，抗旱指數(shù)≤0.59。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用GraphPad Prism 9.0.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試青貯玉米產(chǎn)量與品質(zhì)比較分析

參試青貯玉米品種產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果如表1所示。其中，開(kāi)青1號(hào)每667 m2鮮質(zhì)量為3 925.9 kg，每667 m2生物產(chǎn)量為1 407.83 kg；開(kāi)玉6號(hào)每667 m2鮮質(zhì)量為3 817.1 kg，每667 m2生物產(chǎn)量為1 398.82 kg；開(kāi)青219每667 m2鮮質(zhì)量為3 857.1 kg，每667 m2生物產(chǎn)量為1 341.56 kg；開(kāi)青239每667 m2生物產(chǎn)量為1 296.69 kg。在每667 m2生物產(chǎn)量方面，開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219、開(kāi)青239分別比對(duì)照增產(chǎn)14.2%、13.5%、8.1%、5.2%，均具有較高的豐產(chǎn)性。

參試青貯玉米品種的品質(zhì)測(cè)定結(jié)果如表1所示。開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219、開(kāi)青239等4個(gè)品種的中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量均低于對(duì)照（雅玉青貯8號(hào)）；開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219、開(kāi)青239的淀粉含量依次為30.4%、32.5%、32.1%和31.4%，均高于對(duì)照；開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219的粗蛋白含量分別比對(duì)照高12.7%、11.3%和7.0%，開(kāi)青239的粗蛋白含量與對(duì)照一致。綜合來(lái)看，開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219的生物產(chǎn)量和各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于對(duì)照品種，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

2.2 高溫脅迫對(duì)花粉活性的影響

以32 ℃自然條件下各品種的花粉活性為對(duì)照，在34 ℃、36 ℃、38 ℃和40 ℃下處理1 h后，開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)和開(kāi)青219的花粉活性均顯著高于雅玉青貯8號(hào)和開(kāi)青239，表明上述3個(gè)品種的花粉均具有較強(qiáng)的抗高溫特性（見(jiàn)表2）。試驗(yàn)數(shù)據(jù)同時(shí)表明，高溫脅迫嚴(yán)重影響參試玉米品種的花粉活力，34 ℃處理1 h 后，與各對(duì)照相比，雅玉青貯8號(hào)的花粉活性下降了5.8%，開(kāi)青1號(hào)的下降了4.2%，開(kāi)玉6號(hào)的下降了5.2%，開(kāi)青219的下降了3.9%，開(kāi)青239的下降了9%（顯著下降）。升溫至36 ℃脅迫1 h，雅玉青貯8號(hào)、開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219和開(kāi)青239的花粉活力依次下降至65.8%、73.1%、71.8%、68.7%和66.2%；在38 ℃脅迫1 h情況下，上述品種的花粉活力依次下降至43.3%、49.3%、50.4%、48.2%和41.6%；在40 ℃脅迫1 h情況下，5個(gè)青貯玉米品種的花粉活力下降更加明顯，比對(duì)照依次下降了63.7%、58.6%、60.5%、61.4%和66.8%。綜上所述，開(kāi)青239的花粉對(duì)高溫最敏感，而開(kāi)青1號(hào)和開(kāi)玉6號(hào)的花粉抗高溫性能相對(duì)較高。

2.3 不同玉米品種的抗旱性比較

試驗(yàn)收集干旱脅迫與非干旱脅迫下5個(gè)品種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，計(jì)算5個(gè)品種的抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)，詳見(jiàn)表3。由表3可知，開(kāi)青239的抗旱系數(shù)為0.54，抗旱指數(shù)為0.37，抗旱性評(píng)價(jià)為極弱，與開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219相比存在顯著差異。其中，開(kāi)青1號(hào)和開(kāi)玉6號(hào)抗旱指數(shù)較高，分別為1.05和1.03，抗旱性均處于較強(qiáng)水平；開(kāi)青219抗旱指數(shù)為0.83，抗旱性處于中等水平；雅玉青貯8號(hào)為4級(jí)抗旱級(jí)別，抗旱能力較弱。玉米的抗旱性遺傳是由多個(gè)基因調(diào)控的，受其親本抗旱性和遺傳背景共同影響。為探究開(kāi)青1號(hào)和開(kāi)玉6號(hào)抗旱性較強(qiáng)的原因，對(duì)其親本也進(jìn)行了抗旱性評(píng)價(jià)，詳見(jiàn)表4。研究結(jié)果表明，開(kāi)青1號(hào)親本K342和開(kāi)玉6號(hào)親本K614的抗旱評(píng)價(jià)結(jié)果均為強(qiáng)抗旱性。

3 結(jié)論與討論

受大陸性季風(fēng)氣候影響，中國(guó)北方地區(qū)年降水量通常較低，當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物更容易受到高溫和干旱影響［20-21］。高溫和干旱對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的綜合影響大于其各自的影響。隨著干旱和高溫天氣規(guī)模、持續(xù)時(shí)間和頻率的同步增加，與個(gè)別事件相比，這些綜合事件可能會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生更大的影響［22］。研究表明，高溫會(huì)引起玉米的一些分子和生理問(wèn)題［23-24］，包括花粉活力、籽粒灌漿、淀粉含量、授粉后的理化性質(zhì)、光合作用、結(jié)實(shí)率、丙二醛含量、抗氧化酶活性等方面［25-28］。因此，研究干旱和高溫對(duì)中國(guó)北方地區(qū)作物產(chǎn)量的影響非常重要。

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提高，我國(guó)種植業(yè)向“糧-經(jīng)-飼”三元結(jié)構(gòu)發(fā)展，畜牧業(yè)也實(shí)現(xiàn)同步快速發(fā)展［29-30］，青貯玉米得到了應(yīng)用與發(fā)展。選用優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)的青貯玉米品種已經(jīng)成為保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和糧食生產(chǎn)安全的重要一環(huán)［31-32］。研究通過(guò)對(duì)開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219、開(kāi)青239、雅玉青貯8號(hào)等5個(gè)青貯玉米品種進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)和開(kāi)青219的花粉表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐高溫能力，雅玉青貯8號(hào)的耐高溫能力較弱，開(kāi)青239對(duì)高溫敏感；開(kāi)青1號(hào)和開(kāi)玉6號(hào)表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱能力，開(kāi)青219表現(xiàn)出中等抗旱能力，雅玉青貯8號(hào)的抗旱能力較弱，開(kāi)青239對(duì)干旱敏感；開(kāi)青1號(hào)和開(kāi)玉6號(hào)的親本K342、K614也表現(xiàn)出強(qiáng)抗旱性，證實(shí)了選擇合適的親本組合是提高雜交玉米抗旱性的關(guān)鍵。

研究發(fā)現(xiàn)開(kāi)青1號(hào)、開(kāi)玉6號(hào)、開(kāi)青219、開(kāi)青239與對(duì)照雅玉青貯8號(hào)相比，均具有較高的生物產(chǎn)量和更優(yōu)的品質(zhì)，雅玉青貯8號(hào)表現(xiàn)出較弱的抗高溫干旱特性，開(kāi)青1號(hào)和開(kāi)玉6號(hào)表現(xiàn)出較高的生物產(chǎn)量、優(yōu)異的品質(zhì)及抗高溫干旱特性，開(kāi)青219表現(xiàn)出較高的生物產(chǎn)量、優(yōu)異的品質(zhì)及中等的抗高溫干旱特性，開(kāi)青1號(hào)表現(xiàn)出較高的生物產(chǎn)量、優(yōu)異的品質(zhì)和高溫干旱敏感特性。

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Comprehensive Evaluation of Stress Resistance of Five Silage

Maize Hybrids

WU Zhanqing1 Wang Yuxi1 LI Haoyuan1 LI Baozhu2 ZHAO Xiang2 WANG Zhenyun3

CHEN Wei

1.Kaifeng Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Kaifeng 475004， China; 2.State Key Laboratory of Crop Stress Adaptation and Improvement， Henan University， Kaifeng 475004， China；3.Henan Qiule Seed Industry and Technology LTD.， COM.， Zhengzhou 450002， China

Abstract： In order to screen silage maize hybrids with strong heat and drought resistance， this study compared and analyzed the yield and quality of five silage maize hybrids， including Kaiqing 1， Kaiyu 6， Kaiqing 219， Kaiqing 239， and Yayu Silage 8， as well as their pollen activity under heat stress and yield performance under drought stress. The research results showed that the biological yield and various quality indicators of Kaiqing 1， Kaiyu 6， and Kaiqing 219 were better than the control （Yayu 8）， and the three varieties had high biological yield and excellent quality; Under high temperature stress， the pollen activity of Kaiqing 1， Kaiyu 6， and Kaiqing 219 showed strong heat tolerance， but the pollen activity of Yayu Silage 8 was weak， and Kaiqing 239 exhibited high temperature sensitivity; Under drought stress， Kaiqing 1 and Kaiyu 6 showed strong drought resistance， Kaiqing 219 showed moderate drought resistance， Yayu Silage 8 had weaker drought resistance， and Kaiqing 239 showed sensitivity to drought. The experimental results can provide materials and a theoretical basis for the breeding and improvement of stress resistant varieties of silage maize in arid areas.

Key words： silage maize; biological yield; heat resistance; drought resistance

基金項(xiàng)目：河南省中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)（Z20221343006）。

作者簡(jiǎn)介：吳占清（1969—），男，本科，副高級(jí)研究員，研究方向：玉米遺傳育種；王玉璽（1998—），女，碩士，初級(jí)研究員，研究方向：玉米遺傳育種；李豪遠(yuǎn)（1993—），男，碩士，中級(jí)研究員，研究方向：玉米遺傳育種；李保珠（1973—），男，博士，教授，研究方向：玉米遺傳育種；趙翔（1982—），男，博士，副教授，研究方向：玉米遺傳育種；王振云（1981—），男，碩士，助理研究員，研究方向：玉米遺傳育種。

通信作者：陳威（1974—），男，博士，副高級(jí)研究員，研究方向：玉米遺傳育種。