河北省夏玉米生長階段降雨特點及抗旱性鑒定

李 嬌 代 亮 王淑譽 王亞飛 劉新月 段會軍

（1.河北農業大學 保定071001；2.保定大農種子有限公司 河北保定071000；3.清苑縣農業農村局 河北清苑071100）

河北省是我國重要的農業和糧食產地， 但隨著當地氣候和環境的變化，近50 年當地平均降水量逐漸遞減[1]，而降水量的變化則直接影響到土壤濕度的時空分布和作物的生長發育過程， 較低的降水量給農業方面的生產帶來了嚴峻的威脅[2-3]。 目前影響玉米產量性狀的主要限制因素中， 干旱脅迫占有主導地位[3]。 玉米是我國主要谷類作物之一，也是河北省第一大糧食作物， 其在農業生產生活上起著至關重要的作用。 玉米在其自身發育和生長的過程中需要很多水分，若降水量不足，玉米對水分的需求無法得到滿足，很容易出現干旱現象，從而影響到玉米的正常生長發育[4]。 玉米籽粒開花授粉至灌漿初期是玉米的豐收臨界期， 也是決定玉米籽粒產量形成的一個關鍵時期，需要給予較多的水分和養分。 若這一時期發生缺水干旱，會使莖葉內因缺水而影響養分傳輸，形成的籽粒干癟不飽滿， 同時還會大幅度降低玉米體內系統的自我調節能力，從而導致減產[5]。 因此，如何快速改良玉米品種， 提高其抗旱能力和精準地進行抗旱性鑒定，已成為了許多學者研究的重要課題。前人對夏玉米的抗旱性鑒定作過大量的研究與發掘， 這些研究成果從不同層次的程度反映了不同玉米品種的抗旱能力[6-8]。 如張文英等在玉米種子的萌發期、 苗期分別調查研究了干旱脅迫和非旱脅迫下的胚根長、胚芽長、初生根條數、產量和發芽率等性狀[6]，但玉米灌漿期干旱脅迫對玉米產量性狀指標的影響的報道較少。

本試驗根據河北省山前平原區、 低平原東北部及低平原中南部這3 個平原生態區近30 年玉米各生長階段過程中的降雨數據， 發現玉米灌漿期降雨量最少。 因此， 在灌漿期對8 個玉米雜交種進行干旱處理。 根據不同玉米雜交品種在灌漿期干旱處理后的穗行數、 百粒重、 禿尖長等產量性狀， 探討玉米抗旱性與其產量及產量性狀的關系， 為河北省夏玉米抗旱機制的深入研究及抗旱鑒定等工作提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米品種先玉335、極峰2 號、鄭單958、農單 476、巡天 969、華農 887、先玉 1266、刑玉 11 種子由河北農業大學農學院玉米改良中心提供，2019 年6 月25 日播種于土壤肥力適宜的河北農業大學清苑試驗站全自動防雨棚（38°79′N、115°56′E）。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，種植密度為4 000 株/畝，設置干旱脅迫組，在5 m×5 m 的抗旱池中進行處理。種質資源抗旱性鑒定小區面積需要適當減小， 設定區塊的行距為60 cm、株距為28 cm，每個品種種植3 行，3 次重復。 前期正常灌溉，在 75% 的植株完成授粉后，開始對試驗組進行干旱脅迫處理。

1.3 測定方法

1.3.1 降水數據測定 查閱整理河北省近30 年降水資料， 采用Microsoft Excel 2020 軟件對試驗數據進行數據處理及分析。

1.3.2 產量性狀數據測定 ①玉米收獲期。 每個品種選取時應注意避免選取過好或過差的地塊， 應根據植株整齊度和地塊的大小來合理的確定樣點[9]，選30 個測量其穗行數、 行粒數和百粒重， 并計算平均值。②計算產量。理論產量（kg/畝）=畝收獲穗數×穗行數×行粒數×百粒重×10-5×0.85。

1.4 測定指標

測定指標參照岳海旺[10]等研究，對8 個不同品種的穗行數、行粒數、百粒重等性狀指標進行測定。

1.5 研究區詳情與資料

河北省位于中國華北地區， 界于北緯36°05′～42°40′、東經 113°27′～119°50′ 之間。 屬于溫帶大陸性季風氣候， 大部分地區四季分明。 河北省地勢西北高、東南低，由西北向東南傾斜。 地貌復雜多樣，有高原、山地、平原三大地貌。 東南降水高、西北降水低為降雨量分布的主要特點，夏季降水頻率較為頻繁，經常發生旱澇災害。 本研究采用的數據來自于河北省19 個地面氣象站點的氣象資料[11]。 圖1 為夏玉米主產區各氣象站點分布圖。

圖1 夏玉米主產區各氣象站點分布

2 結果與分析

2.1 夏玉米各生長階段降水特點

2.1.1 夏玉米各生長階段近30 年在山前平原區降水特點 由圖2 可知， 山前平原區降水特點為播種出苗期至小喇叭口期（6 月10 日至7 月20 日）降水量逐漸增加， 小喇叭口期至抽絲期 （7 月20 日至9 月15 日） 降雨量基本沒有太大差異； 抽絲期至灌漿期（9 月15～30 日）降雨量大幅度下降；灌漿期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量大幅度上升。 綜上所述可得灌漿期(9 月16～30 日)降水量最少，降水量為 20.21 mm；完熟期（10 月 1～10 日）降水量最多，降水量為56.26 mm。

2.1.2 夏玉米各生長階段近30 年在低平原東北部降水特點 由圖3 可知， 低平原東北部降水特點為播種期至大喇叭口期（6 月10 日至7 月31 日）降水量逐漸增加， 大喇叭口期至抽雄期 （7 月31 日至8 月10 日）降雨量逐漸減少；抽雄期至抽絲期（8 月10 日至9 月15 日）降雨量沒有明顯變化；抽絲期至灌漿期（9 月15～30 日）降雨量大幅度減少；灌漿期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量大幅度增加。 綜上所述可得灌漿期(9 月16～30 日)降水量最少，降水量為 16.32 mm；大喇叭口期（7 月 21～31 日）降水量最多，降水量為114.97 mm。

2.1.3 夏玉米各生長階段近30 年在低平原中南部降水特點 由圖4 可知， 低平原中南部降水特點為播種期至大喇叭口期（6 月10 日至7 月31 日）降水量逐漸增加， 大喇叭口期至抽雄期 （7 月31 日至8 月10 日）降雨量逐漸減少；抽雄期至抽絲期（8 月10 日至9 月15 日）降雨量沒有明顯變化；抽絲期至灌漿期（9 月15～30 日）降雨量大幅度減少；灌漿期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量持續減少。 綜上所述可得完熟期(10 月1～10 日)降水量最少，降水量為 12.04 mm；大喇叭口期（7 月 21～31 日）降水量最多，降水量為54.89 mm。

由圖2～圖4 可知，山前平原區、低平原北部、低平原中南部3 個生態區綜合降水特點為播種期至抽絲期（6 月 10 日至 9 月 15 日）均無大幅度變化，而灌漿期（9 月16～30 日）是 3 個生態區出現最大轉折點的時期，綜合來看此時期是降水量最低的時期。 綜上所述，夏玉米灌漿期降水量最少，所以在灌漿期對玉米不同品種進行抗旱性鑒定。

圖2 山前平原區降水數據

圖4 低平原中南部降水數據

2.2 不同玉米雜交種的產量相關分析

由附表可知， 經干旱處理后8 個玉米雜交種的產量相關性狀中，鄭單958 與邢玉11 的穗行數相對較多，先玉335 穗行數相對較少；極峰2 號與邢玉11的行粒數相對較多，巡天969 的行粒數相對較少；鄭單958 和先玉335 的百粒重相對較高， 巡天969 百粒重相對而言較低。 由圖5可知，鄭單958 產量相對較高，其次是邢玉11 和極峰2 號，巡天969 產量相對最低。

附表 干旱脅迫下不同玉米品種產量相關性狀

圖5 干旱處理下不同玉米品種的產量

3 討論

河北省屬于黃淮海平原地區，全年降水量較少。夏玉米生育期需水較多、對水分養分缺乏比較敏感，所以缺水干旱成為了限制玉米產量的重要因素。 因此，如何盡快改良玉米品種，提高其抗旱能力成為大多數玉米科研工作者關注的重要課題。郁凌華[12]等研究認為， 最合適夏玉米生長發育的時期是黃淮海地區的多雨時期, 夏玉米的生長發育過程及收獲產量狀況直接受這個雨期降水量多少的影響。 本試驗分析河北省近30 年降水數據發現，山前平原區、低平原東北部及低平原中南部3 個生態區， 灌漿期是夏玉米生育時期降水量最少的時期。 而7～8 月是夏玉米較容易受到干旱脅迫的時期， 在這個時段夏玉米受干旱的影響較為嚴重， 所以應更加注重這個時間段的干旱監測，以便及時做出干旱預警。 不同區域的降雨量、干旱發生頻次率等存在一定的差異，合理的播種能夠充分利用降雨條件，從而獲得高產[13-15]。

劉如香[16]研究認為，如果籽粒灌漿階段發生持續干旱，會增加玉米植株發生變黃老化的葉數、減少平均穗粒數，使玉米籽粒干癟、 穗粒重下降，同時由于干旱伴隨的高溫缺水造成禿尖長度增加、 千粒重明顯下降, 最終導致產量降低，植株生育后期的高溫也加速了植株的衰亡。 趙瑋[17]等研究認為，百粒重的多少隨著灌漿期的降水量而變化， 降水量高的時候百粒重較大，降水量少的時候百粒重隨之下降，作物的需水量明顯影響著作物在灌漿期各產量性狀指標。本試驗研究結果顯示， 在灌漿期對先玉335、 極峰2 號、 鄭單 958、 農單 476、 巡天 969、 華農 887、先玉1266、刑玉11 玉米雜交種進行抗旱池處理，經干旱處理后， 不同品種的穗行數、 行粒數及百粒重等產量性狀指標受到不同程度的影響。 進行產量測定后得知， 8 個品種中鄭單958 產量最高， 其次是邢玉11 和極峰2 號， 說明這3 個玉米雜交種的抗旱性較強。 抗旱性強的品種有助于推動農業生產發展， 所以應著重將抗旱性高的品種在生產上進行推廣應用。

綜上所述， 本試驗分析了河北省3 個生態區近30 年的降水數據， 研究了玉米灌漿期干旱對產量相關性狀及產量的影響， 研究結果對夏玉米各生長階段受氣候條件影響、 抗旱性鑒定及選育抗旱品種具有一定的指導意義。 但是，只研究降雨量與產量性狀的關系具有局限性， 今后應深入開展干旱對玉米各方面指標的影響及相應的分子生物學研究， 以便進一步探討玉米的抗旱性機制。