不同熟期玉米品種生長發育特性與產量形成研究

張 晶，趙云娟，張定一，張建宏，王建軍，段 峰，李民祥，申虎飛

（1. 山西農業大學 小麥研究所，山西 臨汾 041000；2. 臨汾市農業生態保護發展中心，山西 臨汾 041000；3. 臨汾市鄉村振興研究院，山西 臨汾 041000；4. 蒲縣農業農村局，山西 臨汾 041000）

玉米是我國重要的糧食作物，同時又可作飼用和工業原料，種植面積居全國糧食作物之首，已成為我國第一大糧食作物，其產量對我國糧食安全有重要的意義［1?3］。玉米生育期直接影響其對光溫資源的利用和干物質積累，進而直接影響產量［4?5］。冷涼區目前種植的春玉米品種多為中晚熟甚至晚熟品種，而晚熟品種在該區域產量、適應性、經濟效益等方面并沒有明顯優勢［6?8］。晉南冷涼區無霜期短，熱量資源有限，導致玉米生育期縮短，同時早霜凍是主要的氣象災害之一，早霜凍發生主要表現在后期所需有效積溫不足，玉米穗粒不能正常成熟，灌漿不飽滿，造成嚴重減產，最嚴重時減產50%以上。低溫冷害已經成為玉米生產過程中的主要制約因素，與玉米后期的產量有緊密聯系［9］。因此，選擇適宜熟期玉米品種是晉南冷涼區玉米獲得高產穩產的關鍵。為此，以不同熟期玉米品種為材料，研究其生育進程、葉面積指數、SPAD 值、地上部干質量、灌漿過程中百粒質量和單穗鮮質量的變化以及產量的差異，以期為晉南冷涼區高產、優質玉米的選擇提供依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及試驗設計

試驗于2022 年在山西農業大學小麥研究所隰縣試驗站（36°40′5″N、110°55′59″E）進行。

供試材料為3 個不同熟期的玉米品種和育187（早熟）、迪卡1563（中早熟）和先達6018（中晚熟）。采用大區設計，大區面積10 m×400 m=4 000 m2，劃分3 個取樣小區。4 月25 日機械播種，種植密度為66 600 株/hm2，寬窄行種植，等行距（60 cm）?；┛蒯尫剩∟∶P2O5∶K2O 為26∶12∶13）750 kg/hm2，按高產田水平進行田間管理，9 月25 日收獲。試驗地玉米全生育期的月降雨量和月均溫如圖1 所示。

圖1 試驗地月降水量和月均溫

1.2 測定項目及方法

1.2.1 生育時期 人工觀察記載玉米的出苗期、吐絲期和成熟期。各生育時期的調查記載標準以小區內出現該時期特定生理性狀的植株數達到全小區總植株數的60%以上時為時間記載點。

1.2.2 葉面積指數 于苗期、拔節期、大喇叭口期、吐絲期和灌漿期測定葉片長度和寬度，利用長寬系數法計算葉面積，并計算葉面積指數。單葉葉面積=長×寬×0.75；葉面積指數=（單株總葉面積×株數）/面積。

1.2.3 棒三葉SPAD 值 于吐絲后0、9、18、27、36、45、54 d 在小區內隨機選取10 株玉米，在9：00—11：00用SPAD-502 葉綠素計測定玉米棒三葉（穗上葉、穗位葉、穗下葉）的SPAD 值，測定部位為玉米葉片長度的50%處，避開葉脈位置。

1.2.4 地上部干質量 于苗期、拔節期、大喇叭口期、吐絲期、成熟期，每個處理選擇3 株玉米，成熟期樣品按葉片、莖稈、籽粒、穗軸分開，其他時期（苗期除外）按照莖、葉分開，105 ℃殺青1 h，80 ℃烘干至恒質量，稱各部位干質量。

1.2.5 單穗鮮質量、百粒質量 吐絲期，從小區內選擇長勢均勻、同一天吐絲的若干健康植株統一進行掛牌標記。從掛牌當日算起，每隔9 d 取一次樣，每次取5 個均勻果穗，稱單穗鮮質量。然后隨機選擇果穗上發育飽滿的3 行籽粒完整剝下，統計每個玉米上取下的籽?？倲?，稱籽粒鮮質量。之后放入烘箱內，在105 ℃下殺青30 min，再于80 ℃烘干至恒質量，計算百粒質量。

1.2.6 產量及其構成因素 成熟期，調查小區穗數；并收獲每個小區中間的3行果穗，每小區隨機重復3次，每個重復取30 個果穗，調查穗長、穗粗、穗行數、行粒數、禿尖長、軸粗、穗粒數、百粒質量。收獲穗全部脫粒后自然風干，用水分儀測定水分后，按14%含水量折合產量。

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel 2016 進行整理，利用DPS 15.10 軟件采用LSD法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同熟期玉米品種生育進程分析

由表1 可以看出，不同熟期玉米品種同時播種，在相同氣候條件下，出苗時間一致。不同熟期玉米品種出苗—吐絲、吐絲—成熟及播種—成熟所需的時間不同，均表現為和育187<迪卡1563<先達6018。出苗—吐絲，先達6018 較和育187、迪卡1563 分別推遲9、6 d，吐絲—成熟分別推遲4、2 d，生育期分別推遲13、8 d；迪卡1563 與和育187 生育期相差5 d，其中出苗—吐絲相差3 d，吐絲—成熟相差2 d，生育期延長主要體現在出苗—吐絲營養生長階段，其次是吐絲—成熟。

表1 不同熟期玉米品種的生育進程

2.2 不同熟期玉米品種葉面積指數分析

由圖2 可以看出，不同熟期玉米品種苗期和大喇叭口期葉面積指數無顯著差異；拔節期，和育187 葉面積指數最高，與先達6018 差異達顯著水平，迪卡1563 與二者均無顯著差異；吐絲期，先達6018 葉面積指數最高，與和育187 和迪卡1563 差異達顯著水平；灌漿期，3 個熟期品種葉面積指數差異顯著，表現為和育187>先達6018>迪卡1563。

圖2 不同熟期玉米品種葉面積指數

2.3 不同熟期玉米品種棒三葉SPAD 值分析

由表2 可以看出，不同熟期玉米品種均表現為吐絲后54 d 棒三葉SPAD 值快速下降。其中，和育187吐絲后54 d 棒三葉SPAD 值高于迪卡1563 和先達6018。和育187 在吐絲后0、9、18、54 d 棒三葉的SPAD 值均無顯著差異；穗上葉吐絲后45 d SPAD 值最高，隨后開始下降；穗下葉在吐絲后27 d SPAD 值最高，隨后開始下降。迪卡1563 在吐絲后0、9、18、36、54 d 棒三葉的SPAD 值均無顯著差異，吐絲后45 d差異最大，三者間差異達顯著水平。先達6018 在吐絲后18、27、36 d 棒三葉的SPAD 值均無顯著差異；吐絲后0、9 d 棒三葉的SPAD 值均表現為穗位葉>穗下葉>穗上葉；吐絲后54 d 穗位葉SPAD 值顯著高于穗上葉和穗下葉。

表2 不同熟期玉米品種棒三葉SPAD 值

2.4 不同熟期玉米品種地上部干質量分析

由表3 可以看出，不同熟期玉米品種苗期地上部干質量無顯著差異。拔節期，不同熟期玉米品種莖、葉干質量差異均達到顯著水平，和育187 最高，迪卡1563 次之。大喇叭口期，不同熟期玉米品種葉干質量無顯著差異，莖干質量以和育187 和迪卡1563 較高，二者差異不顯著。吐絲期，莖干質量以和育187和先達6018 較高，二者差異不顯著；不同熟期玉米品種葉干質量差異顯著，先達6018 最高，和育187 次之。成熟期，莖、葉和籽粒干質量均表現為先達6018>和育187>迪卡1563，其中，莖、葉差異均達顯著水平，和育187 和先達6018 籽粒干質量差異不顯著；穗軸干質量表現為和育187>迪卡1563>先達6018，品種間差異達顯著水平。

表3 不同熟期玉米品種地上部干質量g/株

2.5 不同熟期玉米品種單穗鮮質量和百粒質量分析

由圖3 可以看出，不同熟期玉米品種單穗鮮質量表現不同，和育187 和迪卡1563 單穗鮮質量表現為先升后降，吐絲后45 d 最高；先達6018 單穗鮮質量表現為上升趨勢，吐絲后27~45 d 平緩增長；吐絲后54 d單穗鮮質量表現為先達6018>和育187>迪卡1563。

圖3 不同熟期玉米品種單穗鮮質量和百粒質量

由圖3 可以看出，不同熟期玉米品種整個籽粒形成過程中，百粒質量的增長速度呈慢—快—慢的變化趨勢，3 個玉米品種在吐絲后18 d 百粒質量差異開始變大，吐絲后54 d 差距縮小，和育187 較迪卡1563和先達6018 百粒質量分別提高1.99 g 和4.58 g。

2.6 不同熟期玉米品種穗部性狀分析

由表4 可以看出，不同熟期玉米品種穗粗和軸粗無差異顯著；穗長以和育187 較長，與迪卡1563 和先達6018 差異顯著；和育187 穗行數16.0 行，迪卡1563和先達6018 均為18.0 行；行粒數以先達6018、和育187 較高，二者差異不顯著；禿尖長以和育187 較長，迪卡1563 次之，二者差異不顯著。

表4 不同熟期玉米品種成熟期穗部性狀

2.7 不同熟期玉米品種產量及其構成因素分析

由表5 可以看出，不同熟期玉米品種穗數差異不顯著；穗粒數以先達6018 最高，較迪卡1563 和和育187 分別提高14.50%和24.94%，三者差異顯著；和育187 百粒質量最高，較迪卡1563 和先達6018 分別顯著提高23.65%和24.07%，迪卡1563 和先達6018 百粒質量差異不顯著；3 個不同熟期玉米品種的產量表現為先達6018>和育187>迪卡1563，差異未達顯著水平。

表5 不同熟期玉米品種產量及其構成因素

3 結論與討論

理論上產量和生育期在一定范圍內呈正相關關系，較長的生育期可為籽粒形成奠定良好的生物產量基礎，適當延長生育期可增加光能利用時間，獲得較高產量［10］。長期以來，為了獲得高產，生產上晚熟品種在晉南冷涼區一直占主導地位。任佰朝等［11］研究發現，玉米品種生理成熟所需要的積溫主要取決于品種自身的特性，篩選出與各地區的溫度等資源狀況相匹配的品種尤為重要。為合理選擇不同熟期品種，前人進行了不同熟期品種產量、籽粒灌漿特性等方面的研究［12?14］。黃智鴻等［15］研究發現，高產玉米在大喇叭口期到灌漿期葉面積指數都高，且在后期葉面積指數下降緩慢，而本研究中3 個不同熟期玉米品種葉面積指數均表現為苗期到吐絲期逐漸升高，灌漿期開始下降。佟桐等［16］研究發現，春玉米籽粒產量在很大程度上取決于后期的光合生產能力，后期的光合產物對籽粒的貢獻率為78%～84%。本研究中，3 個玉米品種中和育187 在灌漿期棒三葉SPAD 值和葉面積指數仍較高，說明該品種葉片的功能持續期長，后期葉片的光合能力強。

董桂芳等［17］研究發現，即使在同一生態區內，玉米品種因其自身基因型的差異，各自對氣象條件的反應有所不同。因此，不同熟期玉米品種因其各自生育階段所處的溫光條件不同，其物質積累與分配特性有所不同。朱祥芬等［18］研究也發現，不同玉米品種干物質積累速度不同。本研究中不同玉米品種的地上部干質量有明顯差異，與前人［18］研究結果一致。錢春榮等［19］研究發現，在熱量資源限制型地區，花后干物質積累對產量的貢獻率更大。本研究中，成熟期干質量表現為先達6018>和育187>迪卡1563，產量變化趨勢與其一致。王同朝等［20］和肖珊珊等［21］研究認為，中熟玉米品種灌漿快，有效灌漿時間短，而晚熟玉米品種灌漿相對滯后，有效灌漿時間長，本研究中不同熟期品種灌漿結果與其一致。

張冬梅等［22］研究發現，中熟玉米品種產量最高，但正常年份不能完全成熟，產量潛力沒有完全發揮，經濟產量和早熟品種之間沒有顯著差異。王亮等［23］研究發現，中熟、中晚熟品種產量普遍高于晚熟品種。本研究中3 個不同熟期玉米品種產量差異不顯著，參試的早熟玉米品種盡管生育期相對較短，但產量與中晚熟品種差異不顯著且較中晚熟品種穗部性狀更協調。史振聲等［24］通過對不同熟期玉米品種進行研究發現，中熟、中晚熟玉米品種較晚熟品種更具優勢且有增產趨勢?；跁x南冷涼區氣候特點，中晚熟、晚熟玉米品種對干旱、低溫、早霜、寡照等災害反應敏感，特別是個別年份的早霜提前和低溫寡照災害，會導致玉米不能充分成熟，影響玉米品質。因此，在晉南氣候寒冷潮濕區域，應選擇生育期較短的早熟、中早熟品種，而對早熟、中早熟品種在該區域的配套栽培技術、穩產性和增產潛力及生理生態特性的研究還有待繼續深入。