競爭對不同基因型玉米產(chǎn)量及氮素含量的影響

摘要：通過大田試驗(yàn)，比較研究了不同基因型玉米在混播時的競爭能力與產(chǎn)量之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，在不同密度條件下，競爭可以使4個玉米品種的產(chǎn)量發(fā)生變化，緊湊型玉米品種產(chǎn)量較對照有所提高，其他3個品種顯著降低；競爭顯著增加了ZD958葉片N素含量，而其他3個品種葉片N素積累量顯著下降；另外，競爭顯著升高了4個品種莖稈和籽粒中的N素含量。說明不同基因型玉米之間的競爭力存在差異，緊湊型玉米品種ZD958在4個玉米品種當(dāng)中具有較強(qiáng)的競爭能力。

關(guān)鍵詞：玉米；競爭；基因型；氮素含量

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2011.02.001

Effects of Competitive on Yield and Nitrogen Content of Different Genotype Maize

AN Hong-ming1，2， YANG Hao-wen2， WANG Hong-jing3， DONG Shu-ting1

（1.Agronomy College of Shandong Agricultural University， State Key Laboratory of Crop Biology， Tai'an 271018， China ;2.Govemment of Shangzhuang，Rongcheng，Shandong264300， China;3.Party School of Rongcheng Municipal Committee， Rongcheng，Shandong264300， China）

Abstract：A field trial was used to study the relationship between competitiveability and productive performance of different genotype. The results were as follows.There were changes on the yield of the four genotype maize in different density， which was caused by competition in different varieties. Compared to the control， there was improvement in yield of the compact type of corn，but reduction significantly of that in other varieties.Competition enhanced the accumulation of N in the leaves of ZD958 obviously， where as that in the leaves of other 3 varieties decreased significantly. Compared with the control， the nitrogen content in stem and seeds of the four varieties in the competition treatment was increased obviously.The results showed that there were differences between the different genotypes maize.Compared with four genotype maize，the cometitive ability of ZD958 was higher.

Key words: maize; competitive ability; genotype; nitrogen content

玉米作為全世界三大糧食作物之一，為了培育更適應(yīng)環(huán)境和高產(chǎn)的新品種，對其育種過程的研究就顯得尤為重要。毫無疑問，在比較評價不同年代的玉米品種時，籽粒性狀和農(nóng)藝性狀是基本指標(biāo)，但是競爭力也同樣具有重要意義。對競爭力指標(biāo)的研究不僅有助于從進(jìn)化角度選擇玉米新品種，而且對植物競爭的研究也具有理論指導(dǎo)意義。對作物競爭力的研究具有相當(dāng)長的歷史，但主要集中于作物——雜草競爭帶來的產(chǎn)量損失的研究上，或者是不同環(huán)境條件下的種間競爭，或者是間作作物之間的互利作用導(dǎo)致的相對產(chǎn)量的提高[1-6]。但是關(guān)于不同玉米品種之間的競爭力的比較卻鮮有報道。本研究目的在于，確定不同基因型玉米品種在混播條件下的競爭能力與單播條件下的產(chǎn)量和氮積累之間存在的關(guān)系，為今后栽培和育種提供一定的理論基礎(chǔ)。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料為近年在生產(chǎn)上大面積推廣的鄭單958（ZD958）、農(nóng)大108（ND108）、魯單981（LD981）和金海5號（JH5）4個夏玉米品種。其中ZD958為緊湊型品種， ND108、JH5、LD981為半緊湊型品種。

1.2試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2008—2009年在黃淮海區(qū)域山東玉米技術(shù)創(chuàng)新中心和作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。設(shè)置4.5，6.75，9萬株·hm-2 3個密度下4個品種混作，混作處理一個穴內(nèi)分別有4個品種各一株 。穴距分別是120，80，60 cm，采用4行區(qū)，小區(qū)長12 m，寬3 m，3個重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，混作處理用D表示。同等密度下以4個品種單作為對照，采用4行區(qū)，株距分別是30，20，15 cm。田間管理參照高產(chǎn)田，生育期內(nèi)保證良好的肥水供應(yīng)，共施N 544 kg·hm-2 ，P2O5 489 kg·hm-2 ，K2O 577 kg·hm-2。

1.3測定項(xiàng)目

開花期開始測定和取樣，以后每隔15 d取樣和測定。植株分為葉片、莖稈和籽粒3部分，分別于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，稱重后0.42 mm篩粉碎供室內(nèi)分析測定。成熟期收獲，測產(chǎn)采用小區(qū)計產(chǎn)的方法，每個小區(qū)連續(xù)收獲30個果穗，重復(fù)3次，考種及測產(chǎn)。氮素含量測定，采用半微量凱氏定氮法。

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003軟件進(jìn)行處理和作圖，用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析（LSD法）。

2結(jié)果與分析

2.1 競爭對不同基因型玉米干物質(zhì)積累特性的影響

由圖1可以看出，花后各處理的干物質(zhì)積累量呈逐漸上升的趨勢，競爭顯著降低了4個品種的干物質(zhì)積累量，4個品種干物質(zhì)積累量的降低幅度隨著密度的增加而增加。表明競爭條件下，4個品種存在著對資源的競爭，導(dǎo)致群體受光條件比較差，干物質(zhì)積累量下降，并且競爭強(qiáng)度隨著密度的增加而增加。

2.2 競爭對不同基因型玉米籽粒產(chǎn)量及其組成的影響

由表1可以看出，低密度條件下，競爭顯著升高了ZD958的千粒質(zhì)量和產(chǎn)量，ND108和JH5的穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量略有下降但差異不顯著，LD981的行粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量顯著降低；中等密度條件下，競爭顯著升高了ZD958的行粒數(shù)和產(chǎn)量， ND108和JH5的產(chǎn)量顯著下降，LD981的行粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量顯著降低；高密度條件下，競爭降低了ZD958的行粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量，但差異均不顯著，ND108、JH5和LD981的行粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量顯著降低。

相對產(chǎn)量指的是競爭條件下的產(chǎn)量與對照產(chǎn)量的比值。由表1可以看出，在4.5，6.75，9萬株·hm-2 3個密度條件下，ZD958的相對產(chǎn)量分別是1.09，1.05，0.99；ND108的相對產(chǎn)量分別是0.95，0.91，0.87；JH5的相對產(chǎn)量分別是0.95，0.90，0.87；LD981的相對產(chǎn)量分別是0.89，0.86，0.75。4個品種的相對產(chǎn)量都是隨著密度的升高而下降的。這表明了ZD958具有較高的競爭能力，在競爭中能更為有效的利用有限的資源，但是這種競爭能力隨著密度的增加逐漸減弱。

2.3 競爭對不同基因型玉米氮積累特性的影響

2.3.1 葉片含氮量圖2可以看出，低密度條件下競爭使ZD958葉片含氮量顯著降低，隨著密度的增加，葉片含氮量增加，高于對照；競爭可以使ND108、JH5、LD9813個品種葉片含氮量降低，隨著密度的增加葉片含氮量降低幅度增加。說明競爭使緊湊型玉米提高葉片含氮量來保證葉片生育后期仍具有較高的光合活性及良好的保綠性，這可能是ZD958在競爭條件下生物量和籽粒產(chǎn)量沒有降低的原因之一。

2.3.2 莖稈含氮量由圖3可以看出，競爭可以使4個品種的各個處理中的莖稈含氮量顯著增加。隨著密度的增加，ZD958莖稈含氮量增加幅度降低；其他3個品種隨著密度的增加莖稈含氮量的增加幅度升高。

2.3.3 籽粒含氮量由圖4可以看出，低密度條件下競爭使ZD958籽粒含氮量顯著降低，隨著密度的增加，籽粒含氮量增加，高于對照；低密度條件下競爭可以使ND108、JH5、LD9813個品種籽粒含氮量升高，隨著密度的增加籽粒含氮量降低，低于對照。

3討論與結(jié)論

種植密度是影響玉米產(chǎn)量形成的重要因素。現(xiàn)代玉米對高密度的耐受能力是由于冠層結(jié)構(gòu)緊湊，植株較矮，葉片少而直立，使冠層在較高的葉面積指數(shù)下能夠截獲較多的光能[7]。胡延吉[5]研究發(fā)現(xiàn)在競爭條件下煙農(nóng)15的產(chǎn)量受到強(qiáng)烈抑制，魯麥21有較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，具有更強(qiáng)的占有和利用共同資源的能力，將成為競爭的優(yōu)勝者。混播群體由于遺傳基礎(chǔ)的異質(zhì)性導(dǎo)致群體緩沖性和調(diào)節(jié)能力的增強(qiáng)，使產(chǎn)量超過其組成品種單播產(chǎn)量的平均值。混播群體中的優(yōu)勢品種由于自我調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)而具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。不同的產(chǎn)量相關(guān)因素對競爭反映的敏感性不同[8]。本試驗(yàn)研究表明，在低密度和中等密度條件下，競爭顯著升高了ZD958的產(chǎn)量，在高密度條件下ZD958的產(chǎn)量略有下降，但差異不顯著；競爭使ND108、JH5和LD981在3個密度下的產(chǎn)量均降低，其中除ND108和JH5在低密度條件下的差異不顯著外，其它差異均顯著。

高產(chǎn)田對中國糧食總產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為54.09%[9]。玉米作為高產(chǎn)之王，其高產(chǎn)記錄不斷被刷新，趙久然[10]認(rèn)為現(xiàn)階段超級玉米的單產(chǎn)水平在15 000 kg·hm-2以上，且品質(zhì)優(yōu)良。但隨著產(chǎn)量水平的不斷提高和氮肥用量的不斷增加，導(dǎo)致氮肥利用率顯著下降，同時對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅[11]。如何提高高產(chǎn)田氮肥利用率是當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)，作物基因型在吸收利用礦質(zhì)營養(yǎng)元素方面存在極大的差異[12]。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示：競爭顯著增加了ZD958葉片中N素積累量，而其它3個品種葉片中N素積累量顯著下降；另外，競爭顯著升高了4個品種莖稈、籽粒和根系中的N素含量，說明競爭條件下促進(jìn)了植株對N的吸收及N在玉米體內(nèi)的分配。競爭提高了緊湊型玉米品種ZD958葉片中的氮素含量，保證了葉片在生育后期具有較高的光合活性，從而保證了產(chǎn)量的形成。

在不同密度條件下，競爭可以使4個玉米品種的產(chǎn)量發(fā)生變化，緊湊型玉米品種產(chǎn)量較對照有所提高，其他3個品種顯著降低。說明不同基因型玉米之間的競爭力存在差異，緊湊型玉米ZD958由于株型緊湊，葉片直立，在競爭中能更為有效的利用有限的資源，使籽粒產(chǎn)量提高或者降低不至于太多；而半緊湊型玉米和平展型玉米在競爭中處于弱勢地位，產(chǎn)量降低明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李博，陳家寬，沃金森，等.植物競爭研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報，1998，15(4):18-29.

[2] 張榮，孫國軍，李鳳民，等.兩春小麥品種競爭能力、水分利用效率及產(chǎn)量關(guān)系的研究[J].西北植物學(xué)報，2002，22(2): 235-242.

[3] 劉琳，徐炳成，李鳳民，等.土壤水分對兩個冬小麥品種產(chǎn)量和競爭能力的影響[J].生態(tài)學(xué)報，1999，127(8):3442-3449.

[4] 姜文順，王空軍，吳秋萍，等.夏玉米雜交種登海3719根系分布與競爭力[J].作物學(xué)報，2008， 34(9):1650-1655.

[5] 胡延吉.兩個不同適應(yīng)性冬小麥品種的競爭能力[J].作物學(xué)報，2003，29(2):175-180.

[6] 彭曉邦，蔡婧，姜在民，等.渭北黃土區(qū)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)光能競爭與生產(chǎn)力[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2008，19(11):2414-2419.

[7] 星耀武，史新海，王慷林，等.不同株型玉米雜交種的產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的研究[J].玉米科學(xué)， 2005，13(4):92-94.

[8] 杜峰，梁宗鎖，胡莉娟.植物競爭研究綜述[J].生態(tài)學(xué)雜志，2004，23(4):157-163.

[9] 劉景輝，張志敏，李立軍，等.超高產(chǎn)是中國未來糧食安全的基本技術(shù)途徑[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2003，24(3): 161-165.

[10] 趙久然.超級玉米指標(biāo)及選育模式[J].玉米科學(xué)，2005，13(3):3-9.

[11] 易鎮(zhèn)邪，王璞，申麗霞，等.不同類型氮肥對夏玉米氮素積累、轉(zhuǎn)運(yùn)與氮肥利用的影響[J].作物學(xué)報，2006， 32(5):772-778.

[12] 徐祥玉，張敏敏，翟丙年，等.夏玉米氮效率基因型差異研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2006，12(4):495-499.