不同類型玉米雜交種的抗旱性和豐產性研究

黃學芳，黃明鏡，池寶亮，劉化濤，張冬梅，閆六英

（山西省農業科學院旱地農業研究中心，山西太原030006）

根據《全國新增500億公斤糧食生產能力規劃》，山西及西北地區在2020年前將承擔新增糧食產能11.5億kg的任務。玉米作為山西主要的大宗糧食作物之一，由于其單產水平遠高于其他糧食作物，必定在未來分擔更多的增產份額。近年來，玉米已經取代小麥成為山西第一大糧食作物，種植面積已由2000年的79.368萬hm2增加到2007年的127.047萬hm2[1]。玉米種植面積的增加，為山西省的糧食穩定增產起到了重要的作用。但是近幾年山西省玉米的平均產量一直在5 250 kg/hm2上下徘徊[1]，這與山西干旱缺水的自然條件有很大關系[2]。應對干旱，提高單產水平的重要手段之一就是培育和選用優良抗旱品種[3]。

在農業生產中，稀植大穗型品種一直占據著主導地位，這與農民的種植習慣和認識有關。在密植型品種出現后，農民對種植密植型品種心存疑慮，擔心其抗旱能力不強。不僅如此，在科研和生產一線的技術推廣人員，對種植稀植大穗型品種還是密植型品種也存在著爭論[4]。作物品種的抗旱能力固然重要，但品種的豐產性能也很重要，只有兼顧抗旱和豐產性能的品種才能在農業生產中取得最大的水分生產力。因此，本試驗對不同類型玉米品種進行抗旱性和豐產性研究，旨在為農業生產和科研育種提供積極的參考價值。

1 材料和方法

1.1 試驗品種

供試玉米品種共有20個，分為2類，一類是密植型品種，包括鄭單958、先玉335、中科11號、迪卡M9、大豐26號、KWS2564、永玉 3號；另一類是稀植型品種，包括農大4967、紀元1號、農大108、中單808、三北6號、魯單981、中科4號、登海9號、登海11號、晉單56號、豐禾96、潞玉6號、潞玉13號。

1.2 試驗地點

試驗在太原市小店區寺莊村進行。試驗所在地屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均降雨量為456mm，年平均氣溫9.5℃，全年日照時數平均2 808 h，全年≥10℃的積溫為3 400～3600℃，無霜期160 d左右；供試土壤為潮土，有機質15.6 g/kg、全氮 1.14 g/kg、堿解氮 87.4mg/kg、速效磷11.6mg/kg、速效鉀185mg/kg，肥力水平中等。

1.3 試驗設計

試驗在干旱脅迫和正常供水2種水分條件下進行，隨機區組排列，3次重復。小區面積為15 m2，行距60 cm，種植5行，種植密度為6.75萬株/hm2。干旱脅迫條件是指在生育期內盡量不補灌，2009年嚴重干旱情況下在大喇叭口期（7月3日）補灌50mm；正常供水條件是指在玉米生育期內保證玉米在適宜的水分條件下生長，試驗期間共補水2次，分別在6月19日和7月3日，每次補水50mm。為保證出苗率，播前統一補灌40mm。播前每小區用肥量為過磷酸鈣600 kg/hm2，硝酸磷肥 1 200 kg/hm2，作為底肥一次施入。2009年4月30日播種，9月30日收獲。

1.4 測定指標

記載生育期；測量株高、穗位高；在吐絲期進行穗三葉葉面積的測量；采用常規的烘干法水分測定方法，測定小區播期和收獲后0～200 cm的土壤水分，計算耗水量；收獲小區中間3行進行測產，并在小區中連續取10株考種（穗長、穗粗、穗粒數、百粒質量、收獲指數）；計算干旱脅迫強度[5]和抗旱指數[6]。

1.5 數據處理

數據處理、繪圖與分析采用Sigmaplot10.0軟件，Excel軟件，DPS統計分析軟件。

2 結果與分析

2.1 氣候條件與干旱脅迫強度

圖1是2009年玉米生長期間的日需水量和旬降雨量分布圖，需水量按照聯合國糧農組織（FAO）1998年推薦的作物蒸發量的標準方法進行計算。從圖1可以看出，玉米在整個生育期間，總體上是前期受旱，中期不缺，后期盈余的分布特點，前期特別是拔節前至大喇叭口期，由于受到了嚴重的干旱，此階段水分虧缺量達124.4mm。

從表1可看出，嚴重的干旱對玉米生長及產量造成了顯著影響，干旱脅迫條件比正常供水條件的玉米最終株高平均降低了27 cm，穗三葉葉面積減少了381 cm2，籽粒產量減產 1 971 kg/hm2，差異都達到了極顯著水平。以供試品種的平均產量計算干旱脅迫強度（DI），其值的范圍在0～1，DI值越大，說明干旱脅迫越嚴重。2009年試驗條件下的干旱脅迫強度為0.20。從產量減產程度及干旱脅迫強度，說明2009年試驗達到了玉米抗旱性鑒選的要求。

表1 不同水分條件下玉米形態及產量差異

2.2 不同類型玉米品種的抗旱性與豐產性分析

圖2是不同品種抗旱指數與正常水分條件下產量繪制的二維分布圖，其中，抗旱指數代表品種的抗旱能力，抗旱指數越高，抗旱性能越好；正常水分條件下的產量代表品種的豐產性能，產量越高，豐產性能越好。圖2中分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ4個區，分區的基準點是高于所有品種抗旱指數與產量平均值的5%，而提高5%是為了更好地篩選出抗旱性和豐產性能均較好的優良品種。Ⅰ區代表即抗旱又豐產的品種，Ⅱ區代表抗旱性差、豐產性好的品種，Ⅲ區代表即不抗旱又不豐產的品種，Ⅳ區代表抗旱性好、豐產性差的品種。從圖2可以看出，不同類型品種的抗旱性能與豐產性能表現出明顯的差別，7個密植型品種有6個在Ⅰ區，1個在Ⅱ區，表現出良好的抗旱性和豐產性；13個稀植型品種有1個在Ⅱ區，10個在Ⅲ區，2個在Ⅳ區，可以看出稀植型品種大部分表現出抗旱性差和豐產性不高的現象，個別品種要么抗旱性好，要么豐產性能好，但不能同時兼顧抗旱性和豐產性。

表2顯示，密植型品種和稀植型品種在正常供水和干旱脅迫條件下的產量及抗旱指數差異都達到了顯著水平；在干旱脅迫和正常供水2種條件下，密植型品種的平均產量比稀植型品種分別高1 545，1 544 kg/hm2，平均增產率分別達20.5%，16.2%；在抗旱性能上，密植型品種比稀植型品種的抗旱指數平均提高24.3%。

表2 不同類型玉米品種平均產量和抗旱指數差異

2.3 不同類型玉米品種的產量構成因素分析

構成玉米產量的三因素是穗數、穗粒數和百粒質量，由于試驗采用了統一的密度種植，因此穗數對不同品種的影響不作考慮，只需將穗粒數和百粒質量進行分析比較。圖3和圖4是正常供水和干旱脅迫條件下穗粒數和百粒質量二維分布圖，圖中的十字線是所有品種穗粒數和百粒質量的平均值。對圖3和圖4比較后發現，2種水分條件下的穗粒數有較大差異，達到了極顯著水平，而百粒質量差異不大，雖略有減少，但沒有達到顯著水平，這與試驗期間干旱發生的時期有關。2009年的降雨特點是前期受旱，中期不缺，后期盈余，前期受旱與穗粒數的形成有關，而后期是百粒質量形成階段，后期充分的降雨使2種水分條件下的百粒質量差異不顯著。

不同類型玉米品種在圖3和圖4中的分布有所不同。密植型品種在2種水分條件下都表現出穗粒數高、百粒質量中等或偏下的特點。而稀植型品種表現出穗粒數偏低、百粒質量高和穗粒數中等或中等偏上、百粒質量低的特點。總體上，密植型品種在穗粒數上高于稀植型品種，這是密植型品種在正常供水、干旱脅迫2種條件下的產量明顯高于稀植型品種的主要原因。

3 結論與討論

在雨養農業中，玉米常常處在一個干旱、復水（降雨）的交替環境中生長發育，因此當干旱來臨時，其具有一定的抗旱性是必要的，只有具有抵御干旱的能力，才能在降雨后繼續生長發育，可以說抗旱是玉米產量形成的基礎。

在本試驗中，拔節前至大喇叭期嚴重干旱的情況下，密植型品種比稀植型品種形成了更多的穗粒數，表現出良好的抗旱性能，也為更高產量的形成奠定了基礎。這與謝振江等[7]、胡昌浩等[8]研究認為公頃粒數對產量的影響最大相一致。

試驗結果表明，密植型品種在干旱脅迫條件下的平均產量比稀植型品種高1 545 kg/hm2，增產率達20.5%。因此，在農業生產中應大力推廣密植型品種，玉米的產量將會大幅提高，就能夠承擔更多的糧食產能任務。

［1］ 盧建明.山西統計年鑒[M].北京：中國統計出版社，2008：248-251.

［2］ 陳奇恩.試述山西農業[J].山西農業科學，1988（1）：23-24.

［3］ 山侖.生物節水研究現狀及展望 [J].中國科學基金，2006（2）：66-71.

［4］ 蔡云風.稀植大穗型玉米品種的優勢與利用前景 [J].種子科技，2001，19（2）：79.

［5］ 黎裕，王天宇，劉成，等.玉米抗旱品種的篩選指標研究[J].植物遺傳資源學報，2004，5（3）：210-215.

［6］ 蘭巨生，胡福順，張景瑞.作物抗旱指數的概念和統計方法[J].華北農學報，1990，5（2）：20-25.

［7］ 謝振江，李明順，李新海，等.華北地區玉米雜交種農藝性狀演變規律的研究[J].西北農業學報，2007，16（2）：28-32.

［8］ 胡昌浩，董樹亭，王空軍，等.我國不同年代玉米品種生育特性演進規律研究Ⅰ產量性狀的演進 [J].玉米科學，1998，6（2）：44-48.