玉米高產(chǎn)品種籽粒灌漿特性研究

吳秋平+郭新平+韓成衛(wèi)+王惠芳+孔曉民

摘要：以鄭單958為對(duì)照，對(duì)3個(gè)高產(chǎn)玉米品種籽粒灌漿特性進(jìn)行研究，并運(yùn)用Logistic生長(zhǎng)模型擬合籽粒灌漿過程（R2>0.99），結(jié)果表明：迪卡517、登海605和金海5號(hào)較鄭單958（CK）達(dá)到灌漿峰值后的灌漿速率下降相對(duì)較慢；籽粒灌漿速率和干物質(zhì)積累量在籽粒生長(zhǎng)各階段均存在品種間差異，3個(gè)高產(chǎn)品種的最大灌漿速率、灌漿速率最大時(shí)生長(zhǎng)最和平均灌漿速率均明顯高于鄭單958，而灌漿活躍期各品種表現(xiàn)與之接近。籽粒灌漿速率的提高，尤其是快增期灌漿速率高，利于縮短后期庫(kù)容建成時(shí)間，促進(jìn)籽粒快速灌漿，從而能進(jìn)一步發(fā)揮品種增產(chǎn)潛力。

關(guān)鍵詞：玉米；高產(chǎn)品種；灌漿特性；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S513.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2015）04-0030-04

玉米是C4作物，高產(chǎn)潛力大，其高產(chǎn)潛力的研究對(duì)于提高單產(chǎn)具有重要參考價(jià)值[1，2]。籽粒灌漿期是影響玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的重要生育階段[3.4]。玉米籽粒產(chǎn)量由單位面積的籽粒數(shù)和粒重共同決定，粒重是灌漿速率和灌漿持續(xù)時(shí)間的函數(shù)[4，5]。灌漿速率受基因型和環(huán)境條件的共同影響，呈較復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化6，7]。灌漿時(shí)間的長(zhǎng)短和灌漿速率決定了玉米灌漿時(shí)期的干物質(zhì)積累量[8]。利用Logistic方程可準(zhǔn)確地?cái)M合玉米籽粒灌漿過程，對(duì)玉米籽粒灌漿進(jìn)行生長(zhǎng)分析[9～12]。有學(xué)者對(duì)不同種植密度和肥水等栽培措施調(diào)控條件下的玉米產(chǎn)量與干物質(zhì)積累分配規(guī)律進(jìn)行過多方面研究[13，14]，但不同玉米品種間存在差異，而針對(duì)超高產(chǎn)玉米品種的研究鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)選用當(dāng)時(shí)超高產(chǎn)玉米品種鄭單958（CK）、迪卡517、登海605、金海5號(hào)為材料，對(duì)其籽粒灌漿特性及其與粒重的進(jìn)行研究，以深化對(duì)粒重形成過程的認(rèn)知，并針對(duì)灌漿關(guān)鍵過程采取有效調(diào)控措施，以期為玉米超高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

收稿日期：2014-12-25

基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（nycytx-02）

1材料與方法

1.1供試材料

試驗(yàn)品種為黃淮海地區(qū)大面積推廣并具有不同產(chǎn)量結(jié)構(gòu)特征的高產(chǎn)品種，分別為鄭單958（CK，ZD958）、迪卡517（DK517）、登海605（DH605）和金海5號(hào)（JH5）。試驗(yàn)于2011年在濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)田進(jìn)行，其地力基礎(chǔ)好。6月19日播種，密度均為6.0萬株/hm3，每小區(qū)種植6行，行長(zhǎng)5m，小區(qū)面積20m2。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。播種前施用300kg/hm2復(fù)合肥（N、P、K比例為15：15：15）做基肥，大喇叭口期追施尿素450kg/hm2，其它管理按照高產(chǎn)田進(jìn)行。

1.2測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1籽粒灌漿特性于各品種6片展開葉時(shí)，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致且有代表性的植株進(jìn)行標(biāo)記，每個(gè)小區(qū)標(biāo)記100株以上。吐絲期對(duì)標(biāo)記植株進(jìn)行統(tǒng)一套袋和人工授粉，自授粉后第10d開始取樣，之后每隔7d取樣1次，每次取3～5個(gè)果穗，每穗取中部籽粒100粒，于105℃烘箱殺青0.5h后，75℃烘至恒重后稱重。用Logistic方程W=A/（1+Be-Ct）模擬開花后籽粒干重的變化規(guī)律，其中，t為開花后天數(shù)，W為花后百粒重，A為理論最大百粒重，B為初值參數(shù)，C為生長(zhǎng)速率參數(shù)[16]。

1.2.2產(chǎn)量及其構(gòu)成性狀成熟期，每個(gè)小區(qū)人工收獲中間2行，自然風(fēng)干，考種后脫粒計(jì)產(chǎn)（按14%標(biāo)準(zhǔn)含水量折算產(chǎn)量）。各小區(qū)選擇有代表性的10個(gè)果穗考種，計(jì)算穗粒數(shù)、百粒重等。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用CurveExpert1.3軟件擬合灌漿方程，使用DPS軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，用MicrosoftExcel2003軟件計(jì)算數(shù)據(jù)并作圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同品種籽粒干重積累動(dòng)態(tài)

各品種籽粒干重在授粉后10～45d快速增加，52d時(shí)增長(zhǎng)速率減緩（圖1）。授粉后10～30d，鄭單958百粒重增速表現(xiàn)與迪卡517相似，兩者均高于登海605和金海5號(hào)；授粉后38d，迪卡517百粒重增速明顯高于鄭單958，其次是登海605和金海5號(hào)，自此鄭單958百粒重始終最低（圖1）。不同品種籽粒灌漿速率呈單峰曲線變化，灌漿峰值表現(xiàn)為登海605>鄭單958>迪卡517>金海5號(hào)。各品種達(dá)到峰值后，登海605和金海5號(hào)灌漿速率下降較緩慢，其次是迪卡517，鄭單958表現(xiàn)前期上升快后期下降也快的趨勢(shì)（圖2）。

2.2不同品種灌漿特征參數(shù)比較

以授粉后天數(shù)（t）為自變量，粒重（W）為因變量，運(yùn)用Logistic方程可以較好地?cái)M合籽粒灌漿過程。由表1可看出，不同品種籽粒灌漿過程方程擬合的決定系數(shù)（R2）都在0.99以上，F(xiàn)檢驗(yàn)均達(dá)到極顯著水平，說明Logistic方程能較好地?cái)M合各品種籽粒灌漿過程。與鄭單958的籽粒灌漿參數(shù)相比，登海605和金海5號(hào)的最大灌漿速率出現(xiàn)時(shí)間晚，最大灌漿速率、灌漿速率最大時(shí)生長(zhǎng)量和平均灌漿速率均明顯高于鄭單958，而灌漿活躍期各品種表現(xiàn)與鄭單958接近。

依據(jù)Logistic曲線進(jìn)一步將不同玉米品種的灌漿過程分為漸增期、快增期和緩增期，由表2可以看出，與鄭單958相比，灌漿漸增期迪卡517、登海605和金海5號(hào)的持續(xù)期長(zhǎng)，粒重增量明顯增加，平均灌漿速率則略低；灌漿快增期登海605和金海5號(hào)的持續(xù)期與鄭單958接近，迪卡517減少2.1d，但3個(gè)品種的粒重增量和平均灌漿速率仍表現(xiàn)較高趨勢(shì)；灌漿緩增期各品種間表現(xiàn)與灌漿快增期相似。

2.3不同品種產(chǎn)量及其構(gòu)成

不同品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成如表3所示。與鄭單958相比，迪卡517、登海605和金海5號(hào)產(chǎn)量均增加，增幅為3.97%～7.12%，前兩者與其差異顯著。產(chǎn)量構(gòu)成方面，迪卡517、登海605和金海5號(hào)的穗粒數(shù)分別較鄭單958高7.13%、3.60%和1.81%，百粒重則以金海5號(hào)最高，登海605次之，迪卡517表現(xiàn)最低。

3結(jié)論與討論

玉米產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重三要素構(gòu)成，在穗數(shù)和穗粒數(shù)一定條件下，粒重對(duì)產(chǎn)量有著至關(guān)重要的作用。灌漿期是玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵過程，研究玉米的灌漿特征對(duì)于揭示玉米產(chǎn)量形成機(jī)制具有重要意義[17，18]。有關(guān)玉米品種灌漿過程對(duì)粒重和產(chǎn)量的影響不同研究得出的結(jié)論不一，主要圍繞提高灌漿速率或者增加灌漿持續(xù)期，亦或兩者共同影響決定品種產(chǎn)量[6，19]，本研究發(fā)現(xiàn)，玉米粒重增長(zhǎng)盡管受環(huán)境的影響，但籽粒的干物質(zhì)積累過程有其自身的發(fā)展規(guī)律，均符合Logistic生長(zhǎng)曲線模型（圖1和表1）。劉霞等[10]研究認(rèn)為，玉米粒重與快增期灌漿速率、緩增期灌漿速率呈顯著正相關(guān)，受平均灌漿速率影響較小；張海艷等[12]則研究表明，玉米粒重形成取決于灌漿速率，而不是灌漿持續(xù)時(shí)間；劉明等[20]認(rèn)為，粒重與平均灌漿速率和最大灌漿速率顯著正相關(guān)，與灌漿活躍期相關(guān)較小。不同研究結(jié)果得出結(jié)論不一，推測(cè)其原因可能是由于籽粒灌漿速率受加性遺傳規(guī)律影響顯著，因此易受品種本身基因型和外界環(huán)境條件（溫度、光照等）的共同影響[21，6]。

本研究表明，三個(gè)高產(chǎn)品種的最大灌漿速率、灌漿速率最大時(shí)生長(zhǎng)量和平均灌漿速率均明顯高于鄭單958，而灌漿快增期各品種表現(xiàn)與鄭單958接近，說明迪卡517、登海605和金海5號(hào)較鄭單958粒重增加的主要原因是提高了籽粒灌漿速率。迪卡517、登海605和金海5號(hào)較鄭單958在籽粒灌漿各階段的粒重增幅、持續(xù)期和平均灌漿速率表現(xiàn)均有所不同，尤其表現(xiàn)在籽粒干重快速增加的快增期灌漿速率顯著高于鄭單958（表1、表2），說明籽粒快增期高灌漿速率利于品種提高百粒重。籽粒灌漿速率對(duì)于粒重和單株籽粒產(chǎn)量的作用大于有效灌漿期，通過延長(zhǎng)籽粒灌漿期提高產(chǎn)量則往往受到當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件和種植制度的限制[21，22]。因此，在保證一定穗粒數(shù)基礎(chǔ)上，提高籽粒灌漿速率，加快同化物在籽粒中的積累速度對(duì)提高產(chǎn)量效果更顯著，尤其增加快增期和緩增期灌漿速率，從而縮短后期庫(kù)容建成時(shí)間，利于籽粒快速灌漿，生產(chǎn)上，選用灌漿速率潛力高的玉米品種，合理優(yōu)化玉米生長(zhǎng)后期肥水供應(yīng)，特別是氮肥的施用以提高玉米植株灌漿中后期葉片生理活性，增強(qiáng)光合性能，能進(jìn)一步提高玉米品種的增產(chǎn)潛力[1]。endprint