不同类型玉米杂交种的抗旱性和丰产性研究

黄学芳，黄明镜，池宝亮，刘化涛，张冬梅，闫六英

（山西省农业科学院旱地农业研究中心，山西太原030006）

根据《全国新增500亿公斤粮食生产能力规划》，山西及西北地区在2020年前将承担新增粮食产能11.5亿kg的任务。玉米作为山西主要的大宗粮食作物之一，由于其单产水平远高于其他粮食作物，必定在未来分担更多的增产份额。近年来，玉米已经取代小麦成为山西第一大粮食作物，种植面积已由2000年的79.368万hm2增加到2007年的127.047万hm2[1]。玉米种植面积的增加，为山西省的粮食稳定增产起到了重要的作用。但是近几年山西省玉米的平均产量一直在5 250 kg/hm2上下徘徊[1]，这与山西干旱缺水的自然条件有很大关系[2]。应对干旱，提高单产水平的重要手段之一就是培育和选用优良抗旱品种[3]。

在农业生产中，稀植大穗型品种一直占据着主导地位，这与农民的种植习惯和认识有关。在密植型品种出现后，农民对种植密植型品种心存疑虑，担心其抗旱能力不强。不仅如此，在科研和生产一线的技术推广人员，对种植稀植大穗型品种还是密植型品种也存在着争论[4]。作物品种的抗旱能力固然重要，但品种的丰产性能也很重要，只有兼顾抗旱和丰产性能的品种才能在农业生产中取得最大的水分生产力。因此，本试验对不同类型玉米品种进行抗旱性和丰产性研究，旨在为农业生产和科研育种提供积极的参考价值。

1 材料和方法

1.1 试验品种

供试玉米品种共有20个，分为2类，一类是密植型品种，包括郑单958、先玉335、中科11号、迪卡M9、大丰26号、KWS2564、永玉 3号；另一类是稀植型品种，包括农大4967、纪元1号、农大108、中单808、三北6号、鲁单981、中科4号、登海9号、登海11号、晋单56号、丰禾96、潞玉6号、潞玉13号。

1.2 试验地点

试验在太原市小店区寺庄村进行。试验所在地属暖温带大陆性季风气候，年平均降雨量为456mm，年平均气温9.5℃，全年日照时数平均2 808 h，全年≥10℃的积温为3 400～3600℃，无霜期160 d左右；供试土壤为潮土，有机质15.6 g/kg、全氮 1.14 g/kg、碱解氮 87.4mg/kg、速效磷11.6mg/kg、速效钾185mg/kg，肥力水平中等。

1.3 试验设计

试验在干旱胁迫和正常供水2种水分条件下进行，随机区组排列，3次重复。小区面积为15 m2，行距60 cm，种植5行，种植密度为6.75万株/hm2。干旱胁迫条件是指在生育期内尽量不补灌，2009年严重干旱情况下在大喇叭口期（7月3日）补灌50mm；正常供水条件是指在玉米生育期内保证玉米在适宜的水分条件下生长，试验期间共补水2次，分别在6月19日和7月3日，每次补水50mm。为保证出苗率，播前统一补灌40mm。播前每小区用肥量为过磷酸钙600 kg/hm2，硝酸磷肥 1 200 kg/hm2，作为底肥一次施入。2009年4月30日播种，9月30日收获。

1.4 测定指标

记载生育期；测量株高、穗位高；在吐丝期进行穗三叶叶面积的测量；采用常规的烘干法水分测定方法，测定小区播期和收获后0～200 cm的土壤水分，计算耗水量；收获小区中间3行进行测产，并在小区中连续取10株考种（穗长、穗粗、穗粒数、百粒质量、收获指数）；计算干旱胁迫强度[5]和抗旱指数[6]。

1.5 数据处理

数据处理、绘图与分析采用Sigmaplot10.0软件，Excel软件，DPS统计分析软件。

2 结果与分析

2.1 气候条件与干旱胁迫强度

图1是2009年玉米生长期间的日需水量和旬降雨量分布图，需水量按照联合国粮农组织（FAO）1998年推荐的作物蒸发量的标准方法进行计算。从图1可以看出，玉米在整个生育期间，总体上是前期受旱，中期不缺，后期盈余的分布特点，前期特别是拔节前至大喇叭口期，由于受到了严重的干旱，此阶段水分亏缺量达124.4mm。

从表1可看出，严重的干旱对玉米生长及产量造成了显著影响，干旱胁迫条件比正常供水条件的玉米最终株高平均降低了27 cm，穗三叶叶面积减少了381 cm2，籽粒产量减产 1 971 kg/hm2，差异都达到了极显著水平。以供试品种的平均产量计算干旱胁迫强度（DI），其值的范围在0～1，DI值越大，说明干旱胁迫越严重。2009年试验条件下的干旱胁迫强度为0.20。从产量减产程度及干旱胁迫强度，说明2009年试验达到了玉米抗旱性鉴选的要求。

表1 不同水分条件下玉米形态及产量差异

2.2 不同类型玉米品种的抗旱性与丰产性分析

图2是不同品种抗旱指数与正常水分条件下产量绘制的二维分布图，其中，抗旱指数代表品种的抗旱能力，抗旱指数越高，抗旱性能越好；正常水分条件下的产量代表品种的丰产性能，产量越高，丰产性能越好。图2中分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ4个区，分区的基准点是高于所有品种抗旱指数与产量平均值的5%，而提高5%是为了更好地筛选出抗旱性和丰产性能均较好的优良品种。Ⅰ区代表即抗旱又丰产的品种，Ⅱ区代表抗旱性差、丰产性好的品种，Ⅲ区代表即不抗旱又不丰产的品种，Ⅳ区代表抗旱性好、丰产性差的品种。从图2可以看出，不同类型品种的抗旱性能与丰产性能表现出明显的差别，7个密植型品种有6个在Ⅰ区，1个在Ⅱ区，表现出良好的抗旱性和丰产性；13个稀植型品种有1个在Ⅱ区，10个在Ⅲ区，2个在Ⅳ区，可以看出稀植型品种大部分表现出抗旱性差和丰产性不高的现象，个别品种要么抗旱性好，要么丰产性能好，但不能同时兼顾抗旱性和丰产性。

表2显示，密植型品种和稀植型品种在正常供水和干旱胁迫条件下的产量及抗旱指数差异都达到了显著水平；在干旱胁迫和正常供水2种条件下，密植型品种的平均产量比稀植型品种分别高1 545，1 544 kg/hm2，平均增产率分别达20.5%，16.2%；在抗旱性能上，密植型品种比稀植型品种的抗旱指数平均提高24.3%。

表2 不同类型玉米品种平均产量和抗旱指数差异

2.3 不同类型玉米品种的产量构成因素分析

构成玉米产量的三因素是穗数、穗粒数和百粒质量，由于试验采用了统一的密度种植，因此穗数对不同品种的影响不作考虑，只需将穗粒数和百粒质量进行分析比较。图3和图4是正常供水和干旱胁迫条件下穗粒数和百粒质量二维分布图，图中的十字线是所有品种穗粒数和百粒质量的平均值。对图3和图4比较后发现，2种水分条件下的穗粒数有较大差异，达到了极显著水平，而百粒质量差异不大，虽略有减少，但没有达到显著水平，这与试验期间干旱发生的时期有关。2009年的降雨特点是前期受旱，中期不缺，后期盈余，前期受旱与穗粒数的形成有关，而后期是百粒质量形成阶段，后期充分的降雨使2种水分条件下的百粒质量差异不显著。

不同类型玉米品种在图3和图4中的分布有所不同。密植型品种在2种水分条件下都表现出穗粒数高、百粒质量中等或偏下的特点。而稀植型品种表现出穗粒数偏低、百粒质量高和穗粒数中等或中等偏上、百粒质量低的特点。总体上，密植型品种在穗粒数上高于稀植型品种，这是密植型品种在正常供水、干旱胁迫2种条件下的产量明显高于稀植型品种的主要原因。

3 结论与讨论

在雨养农业中，玉米常常处在一个干旱、复水（降雨）的交替环境中生长发育，因此当干旱来临时，其具有一定的抗旱性是必要的，只有具有抵御干旱的能力，才能在降雨后继续生长发育，可以说抗旱是玉米产量形成的基础。

在本试验中，拔节前至大喇叭期严重干旱的情况下，密植型品种比稀植型品种形成了更多的穗粒数，表现出良好的抗旱性能，也为更高产量的形成奠定了基础。这与谢振江等[7]、胡昌浩等[8]研究认为公顷粒数对产量的影响最大相一致。

试验结果表明，密植型品种在干旱胁迫条件下的平均产量比稀植型品种高1 545 kg/hm2，增产率达20.5%。因此，在农业生产中应大力推广密植型品种，玉米的产量将会大幅提高，就能够承担更多的粮食产能任务。

［1］ 卢建明.山西统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2008：248-251.

［2］ 陈奇恩.试述山西农业[J].山西农业科学，1988（1）：23-24.

［3］ 山仑.生物节水研究现状及展望 [J].中国科学基金，2006（2）：66-71.

［4］ 蔡云风.稀植大穗型玉米品种的优势与利用前景 [J].种子科技，2001，19（2）：79.

［5］ 黎裕，王天宇，刘成，等.玉米抗旱品种的筛选指标研究[J].植物遗传资源学报，2004，5（3）：210-215.

［6］ 兰巨生，胡福顺，张景瑞.作物抗旱指数的概念和统计方法[J].华北农学报，1990，5（2）：20-25.

［7］ 谢振江，李明顺，李新海，等.华北地区玉米杂交种农艺性状演变规律的研究[J].西北农业学报，2007，16（2）：28-32.

［8］ 胡昌浩，董树亭，王空军，等.我国不同年代玉米品种生育特性演进规律研究Ⅰ产量性状的演进 [J].玉米科学，1998，6（2）：44-48.