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永优系列玉米生长发育与灌浆特性分析

范文

陈辰李文科朱汉青

摘要：通过研究永优同一系列不同品种间农艺性状及灌浆特征的差异，为玉米品种的改良提供参考，选取4种永优系列玉米，在同一条件下开展试验，通过方差分析，研究不同品种间植株性状及产量结构差异，运用Logistic模型分析不同品种灌浆特性，并进一步研究灌浆参数与产量的关系。结果表明：浚单509品种产量、叶面积增加速率、最大叶面积、株高、地上干质量、穗粒数、秃尖比及潜在千粒质量等性状值均最大;浚单3136穗位高最小，百粒质量和穗粗最大。永优系列玉米品种产量主要受灌浆渐增持续时间、平均灌浆速率和最大灌浆速率的影响较大，呈显著正相关关系，因此在该品种选育过程中，在综合各类性状的同时选育灌浆速率较高的品种。

关键词：“永优”系列玉米;产量结构;生长发育;灌浆特性

中图分类号： S513.04 ?文献标志码： A ?文章编号：1002-1302（2019）14-0066-04

山东省是全国夏播玉米的主要产区，是玉米产量较大的省份之一，种植面积在360万hm2左右，总产量在2 000万t以上，占全国玉米总产的10%以上。近年来，玉米消费量持续呈刚性增长，据有关专家预测，2030年我国玉米需求量将达到2.1亿t[1]，规划和发展玉米生产优势对于社会经济发展具有重要的基础支撑作用。品种、肥料、气象条件等是造成玉米产量不稳定的主要因素，国内外资料表明，玉米是利用杂交优势获得经济效益最明显、增产潜力最大的高产作物[2]。玉米新品种对产量提高的贡献率在50%以上[3-8]。玉米产量是多个农艺性状综合作用的结果[9-14]，灌浆期是玉米产量形成的关键时期，籽粒灌浆特性是决定产量的主要因素，且不同玉米品种的物质积累特性存在一定差异[15-20]，分析品种间农艺性状的差异，研究籽粒灌浆特性，有利于选育和利用高产玉米新品种，对大幅度提高玉米生产潜力、推动玉米产业科技进步具有重要作用。

1 材料与方法

1.1 试验站点概述

本试验于2014、2015年在山东省夏津县北城街道办事处罗庄村（116°01′E、36°59′N）开展，试验点土壤类型为黏质沙壤土，属温带大陆性季风气候，年平均降水量 492.1 mm，年平均气温13.1 ℃。

1.2 试验品种

本研究选取永优系列玉米品种国审浚单20、国审浚单29、鄂审浚单509和陕审浚单3136为供试材料，开展品种试验，永优系列玉米品种是由鹤壁市农业科学院选育，于2012年1月由温家宝总理命名为“永优”。其中，浚单20是全国第二、黄淮海地区第一大玉米品种，为保障国家粮食安全作出了巨大贡献。通过研究“永优”同一系列不同品种间植株性状、产量结构及灌浆特征的差异，以期为该品种玉米的改良提供参考。

1.3 试验设计

试验选取浚单29、浚单20、浚单509和浚单3136为供试品种，以常年小麦成熟期推迟3～5 d为播种期，试验点常年小麦成熟期为6月6日，选取6月10日为播种期。每个品种分别设置4个重复，各小区行长6 m，行距0.6 m，株距 0.28 cm，宽7.2 m。试验区四周种植不少于2行的保护区，保护区统一播种浚单29，栽培管理措施同一般大田管理。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 生育期观测观测记录玉米出苗期、三叶期、七叶期、拔节期、抽雄期、吐丝期和成熟期。

1.4.2 植株性状观测选取代表性好的玉米植株10株，挂牌标记，在三叶期、七叶期、拔节期、抽雄期、吐丝期测定植株高度，并在吐丝期测定茎粗和穗位高。

1.4.3 生长量观测在七叶期前进行植株初步标定，在拔节期再次筛选，选取小区生长均匀一致的植株，分别在三叶期、七叶期、拔节期、抽雄期、抽雄后10 d、成熟期对植株生物量及叶面积进行观测。

1.4.4 灌浆速率观测选取大小一致、同日吐丝的果穗进行标记（记录吐丝日期），自吐丝之日起10 d开始取样，30 d前每镉10 d取样1次，30 d后每镉5 d取样1次，直至成熟为止，测定灌浆速率。

1.4.5 穗部性状、产量及产量结构观测在玉米成熟后，每小区取2行，每行连续收取10株，共20株，自然风干，进行产量测定，仅正常播期进行产量结构分析，分别测定各小区果穗长、果穗粗、穗粒数、秃尖比、百粒质量等产量构成要素。

以上项目的测定方法均按照农业气象观测规范进行。

1.4.6 气象数据气象数据包括玉米生长期内日平均气温、日最高气温、日最低气温、逐日降水量和日照时数，该数据由夏津县气象局提供。

1.5 数据处理与统计分析

采用Excel 2007对植株性状、产量结构、气象资料等数据进行处理和作图，采用SPSS 17.0进行统计分析，采用CVXPT软件对灌浆过程进行模拟及相关灌浆参数的计算。

2 结果与分析

2.1 夏玉米生长季气象条件分析

2014、2015年玉米生长季内（6—9月）降水量、平均气温、≥10 ℃活动积温、累积日照时数分别为324.6、 322.2 mm，24.2、24.7 ℃，1 696.9、1 789.0 ℃·d、801.7、879.3 h。对比2年的光、温、水等条件（图1）发现，2年的平均温度几乎相同，积温也相差不大;2年的降水几乎相等且分布不均，6、7月降水偏多，8、9月降水偏少，相比2014年，2015年降水量的分布更加不平均，7月上旬、8月中旬和9月下旬基本为0;而2015年日照时数比2014年偏多78 h。

2.2 品种对玉米叶面积的影响

由图2可见，2014、2015年各品种玉米单株叶面积均随玉米生育进程的推移呈先增大后减小的变化趋势。七叶期之前单株叶面积增加缓慢，品种间叶面积基本无差异;七叶期至抽雄期单株葉面积迅速增加，浚单509增加速率相对较大;抽雄期前后，叶面积较大，之后逐渐减小，2年浚单509品种最大叶面积值均最大。

2.3 品种对玉米植株性状的影响

由表1可见，2014、2015年均是浚单509品种株高最大，且与其他品种有显著差异;浚单3136穗位高最小，且在2014年明显小于其他品种;各品种间茎粗无显著差异。

2.4 品种对玉米地上生物量的影响

不同品种玉米地上干质量呈“S”形曲线变化趋势，各品种单株地上干质量在七叶期前几乎不变，七叶期以后地上干质量增加速度逐渐加快，地上干质量在品种间差异逐渐展现。不同品种间地上干质量大小不同，最大为浚单509，显著大于其他品种，浚单3136、浚单20和浚单29间相差不大（图3）。

2.5 品种对玉米产量及产量结构的影响

从图4可以看出，2年浚单509品种产量均最大，浚单29最小，但各品种间产量差异不明显。进一步分析2014、2015年浚单系列品种产量性状（表2）可知，浚单509穗粒数较多，具体表现为浚单509>浚单29>浚单3136>浚单20，且在2014年浚单509穗粒数明显大于浚单3136和浚单20品种;浚单3136百粒质量最大，具体表现为浚单3136>浚单509>浚单20>浚单29，浚单3136百粒质量明显大于浚单29和浚单20品种;各品种间单株籽粒质量差异不明显。

2.6 品种对玉米穗部性状的影响

由表3可见，2年浚单3136及浚单509品种穗长均较大，且明显大于浚单29及浚单20品种;浚单3136穗粗显著大于其他品种;浚单509秃尖比最大，浚单20最小，且2个品种间差异显著。

2.7 品种对籽粒灌浆特征的影响

公式（2）为灌浆速率方程，将4个品种灌浆速率作图。

各品种玉米灌浆速率均为单峰曲线，呈现“慢—快—慢”的变化趋势（图5）。平均灌浆速率和最大灌浆速率为浚单3136>浚单509>浚单20>浚单29;速增期持续时间表现为浚单29>浚单20>浚单509>浚单3136;渐增期持续时间表现为浚单20>浚单509>浚单3136>浚单29;灌浆总时间表现为浚单20>浚单509>浚单29>浚单3136（表5）。

对“永优”系列玉米品种产量及各参数进行相关分析表明，该系列品种玉米产量与灌浆渐增持续时间、平均灌浆速率和最大灌浆速率呈显著正相关，即渐增期持续时间越长，平均灌浆速率和最大灌浆速率越大，产量越高;而與速增期持续时间、缓增期持续时间及灌浆总时间呈负相关，但不显著（表6）。

3 讨论与结论

通过对永优系列不同玉米品种间叶面积分析发现，七叶期至抽雄期间，单株叶面积增加最为迅速，且不同品种植株性状、产量结构等要素的各性状间表现不同，其中浚单509品种产量、叶面积增加速率、最大叶面积、株高、地上干质量、穗粒数、秃尖比等性状值均最大;浚单3136穗位高最小，百粒质量和穗粗最大。

不同品种千粒质量的变化符合Logistic模型，从模型参数分析发现，潜在最大千粒质量表现为浚单509>浚单20>浚单3136>浚单29。

灌浆期是玉米产量形成的重要阶段，玉米产量的形成主要由灌浆速率和灌浆持续期决定，通过对永优系列不同玉米品种灌浆特性进行分析发现，该玉米系列品种产量主要受灌浆渐增持续时间、平均灌浆速率和最大灌浆速率的影响较大，呈显著正相关关系，受速增期持续时间、缓增期持续时间及灌浆总时间影响不大。因此在该品种选育过程中，在综合各类性状的同时选育灌浆速率较高的品种，对提高该品种玉米产量有重要意义。

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