四個玉米品種在鎘污染土壤中的產量和農藝性狀表現

摘 要 采用大田栽培試驗的方法，研究了不同玉米品種產量及其農藝性狀對鎘污染土壤的響應。結果表明：在鎘濃度為0.86 mg·kg-1的條件下，4個供試玉米品種的農藝性狀在Cd脅迫下存在一定的差異，其中湘農玉27號的株高、莖粗、穗位葉葉長均顯著低于湘農玉36號、湘農玉22號、湘薈玉1號；湘農玉27號、湘薈玉1號的穗位葉葉寬顯著低于湘農玉36號、湘農玉22號。4個供試玉米品種產量變幅為7 530.09～11 446.85 kg·hm-2，其中湘農玉36號顯著高于湘農玉27號、湘薈玉1號、湘農玉22號。在Cd低積累玉米品種篩選中，可考慮湘農玉36號作為供試品種。

關鍵詞 鎘；玉米品種；農藝性狀；產量；湖南省瀏陽市達滸鎮

中圖分類號：S513 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.22.012

我國約有7%的耕地土壤受鎘（Cadmium，Cd）污染，且鎘是我國耕地土壤的首要重金屬污染物[1]。2014年的《全國土壤污染狀況調查公報》表明，土壤中Cd的點位超標率高達7.0%，遠高于Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等7種重金屬的污染[2]。Cd不僅對玉米的新陳代謝有著十分嚴重的危害，也是玉米植物體內的非必要元素，在玉米生長發育過程中Cd如果超出一定范圍會產生抑制作用。鎘污染已是制約玉米產業發展的重要原因之一，不同程度的鎘污染還直接影響玉米產量和品質。有學者研究表明玉米在Cd脅迫后葉片發黃，地上地下部分生物量降低，玉米穗的產量下降，甚至籽粒性狀和品質性狀均受到影響[3]。研究表明，當Cd濃度大于10 μg·g-1時，會對植物產生危害[4-5]。植物攝取過量Cd時，多種生理生化過程會直接或間接地被抑制，如呼吸作用、光合作用、細胞伸長、氮代謝和營養生長，導致生物量降低[6]。玉米是我國主要的糧食、飼料、經濟作物。約9 000年前，玉米由北美洲墨西哥南部地區的大芻草（Zea mays subspecies parviglumis）馴化而來[7]。迄今為止，人類栽培玉米的歷史有7 000余年[8]。在我國，玉米已成為種植范圍最廣、總產量最高的農作物。小麥、水稻和玉米作為全球三大主糧作物，只有玉米是異花授粉C4作物，C4作物具有較高的光合利用效率和巨大的產能潛力，在工業加工和能源方面也發揮著積極作用，被稱為21世紀“谷物之王”[9-10]。玉米產量和品質受品種遺傳特性和環境因素共同影響，并且各性狀之間既相互聯系又相互制約，某一性狀的改變會導致其他性狀改變。瀏陽市位于湖南省東北部，當地四季分明，常年種植玉米。近年來，隨著生產技術的不斷提高，瀏陽市急需高產、穩產、優質、適宜機械化的優良品種。為篩選出低鎘積累、適合當地種植、高產優質、豐產性好、抗逆性強的玉米優良品種，以4個玉米品種為研究對象，開展大田作物常規管理試驗，探索鎘污染土壤對玉米產量及其農藝性狀的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2021年在湖南省瀏陽市達滸鎮進行，當地為亞熱帶季風氣候，年平均氣溫18.9 ℃，年日照時間為1 597.2 h，年降水量為1 377.7 mm。供試土壤為黏質土，主要化學性質為pH值4.88、有機質28.10 g·kg-1、堿解氮395.62 mg·kg-1、有效磷7.63 mg·kg-1、速效鉀254.17 mg·kg-1。土壤全Cd含量為0.86 mg·kg-1。根據《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），瀏陽市基地土壤中Cd含量高于農用地土壤污染風險篩選值，低于農用地土壤污染風險管制值。

1.2 供試材料

試驗玉米品種分別為湘農玉22號、湘農玉27號、湘薈玉1號和湘農玉36號。

1.3 試驗設計

采用隨機區組試驗設計，于2021年在湖南省瀏陽市達滸鎮播種。每667 m2種植3 200株。播種前劃分小區，小區長3.0 m，寬1.2 m，每個品種3次重復，共24個小區。人工穴播，普通玉米種子每穴2粒，每667 m2施三元復合肥（有效N、P、K含量均≥15%）50 kg作基肥，二葉一心間苗，三葉一心定苗。玉米生長期間田間管理同普通栽培。

1.4 試驗方法

采用隨機取樣法，于收獲前每個品種選取10株測量株高、穗位高、莖粗、穗位葉葉長及穗位葉葉寬等農藝性狀。

采用隨機取樣法，每個小區取10個果穗，隨后帶回實驗室晾曬至安全含水量（14.0%）并進行考種，測量穗長、穗粗、穗行數、行粒數及百粒重等。

1.5 數據處理

運用Office 2012進行數據整理，采用SPSS 20.0進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 鎘污染土壤的不同玉米品種農藝性狀的差異分析

由表1可知，在株高方面，4個玉米品種間湘農玉36號最大，湘薈玉1號次之，株高最小的是湘農玉27號，湘農玉27號顯著低于其他3個品種。在穗位高方面，湘農玉36號最大，其次是湘農玉27號，穗位高最小的是湘農玉22號，4個品種間均未存在顯著性差異。在莖粗方面，湘薈玉1號最大，湘農玉36號次之，莖粗最小的是湘農玉27號，其中湘農玉27號顯著低于其他3個品種。在穗位葉葉長方面，湘農玉22號最大，湘農玉36號次之，穗位葉葉長最小的是湘農玉27號，其他3個品種顯著高于湘農玉27號。在穗位葉葉寬方面，湘農玉22號最大，湘農玉36號次之，穗位葉葉寬最小的是湘農玉27號，其中湘農玉22號、湘農玉36號顯著高于湘農玉27號、湘薈玉1號。在葉面積方面，湘農玉22號最大，湘農玉36號次之，葉面積最小的是湘農玉27號，其中湘農玉22號、湘農玉36號顯著高于湘農玉27號、湘薈玉1號。

2.2 鎘污染土壤的不同玉米品種產量的差異分析

由表2可知，在穗長方面，4個玉米品種間湘農玉36號穗長最大，湘農玉27號次之，穗長最小的是湘農玉22號，其中湘農玉22號顯著低于除湘薈玉1號外的其他2個玉米品種。在穗粗方面，湘農玉36號和湘農玉27號的穗粗最大，湘薈玉1號次之，湘農玉22號最小，各品種間穗粗未存在顯著性差異。在禿尖長方面，湘農玉22號的禿尖長最大，湘農玉27號次之，湘農玉36號最小，其中湘農玉22號顯著高于湘農玉36號，但與其他2個玉米品種相比，未達到顯著性差異。在行粒數方面，湘農玉36號的行粒數最大，湘薈玉

1號次之，最小的是湘農玉22號，湘農玉36號顯著高于其他3個玉米品種。在穗行數方面，湘薈玉1號的穗行數最大，湘農玉36號次之，湘農玉22號最小，其中湘薈玉1號顯著高于除湘農玉36號的其他2個玉米品種，湘農玉22號的穗行數顯著低于其他3個玉米品種。在百粒重方面，湘農玉36號的百粒重最大，湘農玉22號次之，湘薈玉1號最小，其中湘農玉36號顯著高于除湘農玉22號的其他2個玉米品種。在產量方面，湘農玉36號最大，湘薈玉1號次之，湘農玉22號最小，其中湘農玉36號顯著高于其他3個玉米品種。

3 結論

在鎘污染土壤的條件下，4個品種產量從高到低依次為湘農玉36號、湘薈玉1號、湘農玉27號、湘農玉22號，平均產量為9 580.15 kg·hm-2，其中湘農玉36號產量最高，為11 446.85 kg·hm-2。從供試玉米品種的農藝、產量等性狀看，株高、穗位高、穗位葉葉寬、穗行數、行粒數、穗長、穗粗及百粒重均存在一定的差異，其中湘農玉36號在株高、穗位高、穗長、穗粗、行粒數及百粒重方面均優于其余品種。因此，在下一步Cd積累篩選中，可以考慮湘農玉36號為低鎘積累品種，該結果可為選育Cd低累積品種提供借鑒。

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（責任編輯：張春雨）