廣西主栽玉米品種氮脅迫能力鑒定

盧亞妮 侯青光 韋維 藍現丹 韋貴劍

摘要：【目的】鑒定廣西主栽玉米品種的耐低氮能力，篩選適合廣西種植的耐低氮型玉米品種，為當地山區玉米生產提供參考。【方法】采用裂區設計，以施氮量為主處理、品種為副處理進行10個主栽玉米品種氮脅迫試驗。主處理設正常施氮（N 180 kg/ha，CK）與氮脅迫（N 0 kg/ha）2個處理，灌漿期測量株高與穗位高，成熟期測產并調查穗部性狀。分析各玉米品種主要農藝性狀指標的耐低氮指數差異性及相關性，并采用模糊函數法五級制劃分標準對各玉米品種的耐低氮能力進行綜合評價。【結果】氮脅迫處理的株高、穗位、穗長、穗行、穗粒數、百粒重和產量均低于CK，果穗禿尖長則較CK長。不同玉米品種在氮脅迫下各性狀的耐低氮指數存在差異，其中以產量的耐低氮指數最小，氮脅迫對其影響最大；株高、穗長、穗行、百粒重等性狀的耐低氮指數差異不明顯；禿尖長的耐低氮指數變幅最大。相關性分析結果表明，產量與穗粒數呈極顯著正相關（P<0.01），與百粒重呈顯著正相關（P<0.05，下同），與禿尖長呈顯著負相關；氮脅迫條件下，玉米各性狀對產量影響程度排序為穗粒數>百粒重>禿尖長>穗行>穗長>株高>穗位。以模糊函數法對各品種耐低氮能力進行綜合評價，結果表明，桂單0810、迪卡008、華優168和桂單162的耐低氮能力較強，先達901、亞航0919、兆豐788、桂單901和正大808種的耐低氮性屬于中間類型， 瑞特237的耐低氮能力較弱。【結論】產量、穗粒數、百粒重和禿尖長可作為大田生產中快速、簡易篩選耐低氮玉米品種的指標；初步篩選出耐低氮能力較強的品種為桂單0810、迪卡008、華優168和桂單162。

關鍵詞： 玉米；氮脅迫；鑒定；廣西

中圖分類號： S513 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）06-0901-05

0 引言

【研究意義】玉米是廣西主要的糧食作物。在廣西，玉米多種植于山坡地，地塊小，土層淺薄，土壤貧瘠，土壤養分缺乏是限制玉米產量的重要因素之一。生產中為了提高作物單產，一般依賴于化肥的大量投入，導致氮肥利用率低，既增加農業投資成本，又引發一系列水土污染問題（張福鎖等，2008；王楠等，2014，馮尚宗等，2015；蔣虹榮等，2015；王惠珠，2015）。因此，針對廣西特殊的生態環境和生產條件，利用玉米自身遺傳潛力，篩選并推廣應用耐低氮玉米品種是解決廣西土壤養分瘠薄、氮肥利用率低等問題的有效途徑之一。【前人研究進展】近年，許多學者相繼開展了玉米氮利用效率的相關研究。宿曉東（2006）采用營養液培養方式對貴州省廣泛種植的玉米自交系和雜交種進行耐低氮玉米品種篩選及篩選指標研究，認為玉米3～4葉期為氮素篩選關鍵時期，0.05 mol/L氮水平為最佳氮脅迫壓力。張興華等（2010）和姚啟倫等（2011）分別利用大田試驗和盆栽試驗對玉米品種耐低氮能力進行研究，通過耐低氮脅迫指數法提出了相關篩選指標，為篩選鑒定耐低氮玉米品種提供了參考。常程等（2014）對遼寧省主栽玉米品種的耐低氮能力進行了鑒定，以穗粒數、穗粒重、禿尖長作為評價指標，將玉米品種分為氮素反應不敏感、氮素反應敏感及中間型3個類群。眾多研究表明，在不同供氮水平下，不同玉米品種的氮利用效率存在差異，通過低氮脅迫能夠篩選出耐低氮玉米品種（路海東等，2010；王玲敏等，2012；崔文芳等，2014）。【本研究切入點】目前，針對廣西特殊生態環境與生產條件進行耐低氮玉米新品種篩選鑒定的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】分析廣西10個主栽玉米品種在不同供氮水平下產量和農藝性狀的差異性及其相關性，并采用模糊函數法對各玉米品種的耐低氮能力進行綜合評價，以期篩選出適合廣西種植的耐低氮型玉米品種，為當地山區玉米生產提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗用玉米品種共10個，均為廣西大面積栽培品種，分別為桂單0810、桂單162、桂單901、先達901、迪卡008、亞航0919、華優168、瑞特237、兆豐788和正大808，均由廣西玉米創新團隊河池綜合試驗站提供。

1. 2 試驗方法

試驗于2014年秋季在廣西河池市農業科學研究所玉米試驗基地進行。前茬為玉米，土壤堿解氮含量86.0 mg/kg。試驗采用裂區設計，以施氮量為主處理，品種為副處理，田間隨機排列，3次重復。主區設正常施氮（N 180 kg/ha，CK）、氮脅迫（N 0 kg/ha）2個處理。以尿素為氮源分2次施入，第1次以總用量的29%作為基肥在播種時施入，其余于大喇叭口期施入，每公頃施磷肥600 kg、鉀肥450 kg，均作底肥一次性施入。副區每品種為2行區，行長5.00 m，行距0.70 m，株距0.27 m，面積7.00 m2。主處理間設2行保護行。

1. 3 測定項目及方法

每小區在灌漿期連續取10株用直尺測量株高及穗位高，株高為由地表至雄穗頂端的高度，穗位高為由地表至最上部果穗著生節的高度。成熟時全區收獲計產，折算13%標準水含量。每小區取10個具代表性果穗進行室內考種，調查穗長、穗行、穗粒數、禿尖、百粒重等穗部性狀。

1. 4 數據處理

試驗數據采用Excel 2003和DPS 7.05進行統計分析。

耐低氮指數為不施氮處理測定值與正常處理測定值的比值（陳澤輝和劉元生，2014），反映玉米測定性狀對氮脅迫的相對敏感程度，當各性狀與產量指標呈正相關時，指數越小，表明該性狀對氮脅迫越敏感；指數越大，表明氮脅迫對其影響越小。在低氮脅迫下，某一性狀指標與產量指標呈正相關時：

■ij=■

當某一性狀指標與產量指標呈負相關時：

■ij=1-■

式中，Xij為i品種j性狀的耐低氮指數Xjmin和Xjmax分別為j性狀所有參試品種耐低氮指數的最小值和最大值；■ij為i品種j性狀的具體隸屬值；品種抗逆隸屬值為各性狀隸屬值的累加平均，品種隸屬值越大，耐低氮能力越強。

為了直觀反映各品種的耐低氮能力，采用模糊隸屬度五級制（張衛星等，2005）把品種隸屬值劃分為五級。Ⅰ級：強抗，隸屬值≥0.7；Ⅱ級：抗，隸屬值≥0.6；Ⅲ級：中抗，隸屬值≥0.4；Ⅳ級：弱抗，隸屬值≥0.3；Ⅴ級：不抗，隸屬值<0.3。

2 結果與分析

2. 1 不同氮處理下玉米主要農藝性狀及產量表現

不同供氮水平對玉米產量及主要農藝性狀有一定的影響。由表1可知，氮脅迫處理的玉米株高、穗位高、穗長、穗行數、穗粒數、百粒重和產量均低于CK，禿尖長則比CK長。其中，株高、穗粒數、禿尖、百粒重和產量5個性狀表現值在不同氮處理間的差異達極顯著水平（P<0.01，下同），而穗位高、穗長及穗行數在兩個氮水平間差異不顯著（P>0.05，下同）。

2. 3 主要農藝性狀間耐低氮指數的相關性分析

產量性狀是氮脅迫的最終體現，產量高低與產量構成因素密切相關。由表3可知，產量與穗粒數達到極顯著正相關，與百粒重達到顯著正相關（P<0.05，下同），與禿尖呈顯著負相關。氮脅迫條件下，玉米各性狀與產量的相關性排序為穗粒數>百粒重>禿尖>穗行>穗長>株高>穗位。此外，穗粒數與禿尖長呈極顯著負相關，與其他性狀差異不顯著，說明禿尖增長，果穗的有效行粒數減少，穗粒數減少，導致產量下降。

2. 4 不同玉米品種耐低氮指數的模糊隸屬度分析

以各品種主要性狀的平均隸屬值對品種抗逆性進行綜合評價，結果（表4）表明，桂單0810、迪卡008和華優168的隸屬值大于0.7，為Ⅰ級強抗類型；桂單162隸屬值為0.682，介于0.6～0.7，為Ⅱ級抗類型；先達901、亞航0919、兆豐788、桂單901和正大808隸屬值介于0.4～0.6，為Ⅲ中抗類型；瑞特237隸屬值介于0.3～0.4，為Ⅳ弱抗類型。說明氮脅迫下不同品種耐氮能力不同，桂單0810、迪卡008、華優168和桂單162耐低氮能力較強；先達901和亞航0919等5個品種屬于中間類型；瑞特237耐低氮能力較弱。

3 討論

眾多研究表明，利用作物抗逆性差異，通過氮脅迫能夠篩選出耐低氮品種，而氮脅迫最終體現在產量性狀上（張衛星等，2005；王玲敏等，2012；陳澤輝和劉元生，2014）。氮素是玉米產量的關鍵性因素，氮素缺乏可直接導致玉米產量下降（Singletary and Below， 1990）。常程等（2014）對22個遼寧省主栽玉米品種耐低氮能力進行鑒定，結果表明，施氮處理的玉米株高、穗位高、穗長、百粒重、穗粒重等各項指標均高于不施氮處理，其中穗粒重、穗粒數、禿尖長的特征向量值大，對玉米耐低氮性作用明顯，可作為低氮敏感性玉米篩選評價指標。本研究結果表明，正常施氮處理的株高、穗位高、穗長、穗行數、穗粒數、百粒重、產量均高于氮脅迫處理，產量與穗粒數、百粒重呈極顯著或顯著正相關，產量與禿尖長呈顯著負相關，氮脅迫下玉米各性狀對產量影響程度排序為穗粒數>百粒重>禿尖長>穗行>穗長>株高>穗位，因此初步認為能夠以產量、穗粒數、百粒重、禿尖長作為大田生產中快速、簡易篩選耐低氮品種的指標，與常程等（2014）的研究結果基本一致。

近年來，在低氮條件下篩選不同品種（品系）的報道中，有關低氮脅迫壓力、篩選方法及篩選指標的研究結果也不相同。張興華等（2010）采用耐低氮脅迫指數法對30個玉米品種進行研究，發現低氮條件下穗長存在顯著或極顯著的品種差異，相對單穗質量的耐低氮脅迫指數變異幅度最大，可作為篩選耐低氮能力品種的核心鑒定指標；千粒質量、穗長和穗粒數與單穗質量的相關性較大，為間接篩選指標。在本研究中，穗行數、穗長、株高和穗位高在氮脅迫下的表現型值比正常施氮表現型值小，氮脅迫處理的禿尖長均比正常施氮處理長，穗位高、穗長及穗行數在兩個氮水平間差異不顯著，禿尖長在品種間差異較明顯，此外，氮脅迫下的產量與穗長差異不顯著。本研究結果與前人研究結果存在差異，可能是因為穗行數、穗長、株高和穗位高這些性狀主要受品種遺傳性的影響，而受營養脅迫因素的影響不明顯；禿尖程度與授粉質量、養分供給及品種特性密切相關，在相同氣候環境條件下，養分脅迫對禿尖影響較明顯，且禿尖的耐低氮指數變化幅度較大，說明禿尖長這一性狀對氮脅迫比較敏感。

本研究采用模糊隸屬度五級制對廣西10個主栽玉米品種的耐低氮性進行綜合分析，初步篩選出耐低氮能力較強的品種有桂單0810、迪卡008、華優168和桂單162，鑒定結果與田間多年生產結果基本相符。

目前，關于不同玉米品種氮吸收效率、耐低氮玉米品種篩選鑒定的相關報道較多，但真正運用到生產實踐中的很少，可能是由于在大多數生理指標試驗鑒定篩選中，水肥等營養元素均由人為控制，而生產實踐中條件復雜，且存在許多障礙性因素，生產實踐與試驗環境存在巨大差異，造成試驗結果產生差異。大田試驗鑒定的試驗條件接近于生產條件，但由于試驗過程中容易受土壤、環境等多種因素的影響，很難形成一個穩定統一的脅迫環境，對試驗結果也會產生影響。玉米在脅迫環境下的生長發育機能較復雜，很難以某一個指標準確地反映其抗逆性。因此，在今后的耐低氮玉米品種篩選鑒定中，試驗區域要具有代表性，優良品種（品系）要具有針對性，且需采用生理指標與大田種植相結合的篩選方法。此外，如何結合氮脅迫壓力與土壤氮供給能力，如何篩選簡易、可靠的指標及可操作性強的篩選方法進行玉米品種耐氮性快速鑒定等問題還需進一步探討。

4 結論

本研究結果表明，產量及主要農藝性狀對低氮脅迫的響應存在差異，產量、穗粒數、百粒重和禿尖長可作為大田生產中鑒定玉米品種耐低氮能力的快速、簡易篩選指標。初步篩選出耐低氮能力較強的品種為桂單0810、迪卡008、華優168和桂單162。

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（責任編輯 王 暉）