环境因素对玉米植株性状的影响

孔令杰 马行军 卢红 孟庆长 郑飞 赵文明 张美景 陈艳萍 袁建华

摘要 [目的]分析江苏地区玉米品种植株性状的相关性，并探讨环境因素对玉米植株性状的影响。[方法]在江苏盐城大丰市开展玉米植株性状相关性试验，采用随机区组试验设计，播种密度6.75万株/hm2;在江苏省宿迁市沭阳县、连云港赣榆县和徐州丰县开展环境因素对玉米植株性状的影响试验，播种密度6.75万株/hm2。[结果]比较不同品种的植株性状，发现不同类型的品种间穗下节间数、穗上节间数、地上总节数、株高、穗位高等植株性状显著不同;品种的生育期与植株的地上总节数和穗下节数呈极显著正相关，株高与植株的总节数呈显著正相关，穗位高与植株的穗下节数呈显著相关。对3个地点的植株性状和环境因素分析后发现，穗上节数受环境影響小，积温与株高、地上总节数呈极显著正相关，积温与穗位高呈显著正相关;降雨量与株高、穗位高、穗上节数、穗下节数、地上总节数呈正相关，其中与株高呈显著正相关。[结论]该研究可为江苏省玉米新品种选育及高产栽培提供参考。

关键词 光照;积温;降水;植株性状

中图分类号 S513 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）33-11641-03

Effects of Environmental Factors on Plant Traits in Maize

KONG Ling-jie1， MA Xing-jun2， LU Hong3，YUAN Jian-hua1* et al （1. Institute of Food Crops， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing， Jiangsu 210014; 2. Jiangsu Fengxian County Agricultural Technical Promotion Center， Fengxian， Jiangsu 221700; 3. Ganyu County Crops Cultivation Instruction Station， Ganyu， Jiangsu 222100）

Abstract [Objective] Relevancy of plant traits of different maize varieties in Jiangsu was analyzed， and impact of environmental factors on plant traits explored. [Method] Relevancy test of maize plant traits was conducted in Dafeng， Yancheng City， Jiangsu Province by adopting randomized block test， and sowing density was 67 500 plants/hm2; impact test of environmental factors on maize plant traits was conducted in Shuyang County （Suqian City）， Ganyu County （Lianyungang City）， Fengxian County （Xuzhou City）， sowing density was 67 500 plants/hm2. [Result] Plant traits of different varieties were compared， below-ear internode number， above-ear internode number， aboveground node number， plant height， ear height of different varieties varied greatly; growth season showed extremely significant positive correlation with aboveground node number and below-ear internode number， plant height showed significant positive correlation with total node number， ear height showed significant positive correlation with below-ear internode number. By studying plant traits and environmental factors in the 3 locations， it was found that above-ear internode number was less impacted by environment， accumulated temperature showed extremely significant positive correlation with plant height and aboveground total node number， accumulated temperature and ear height showed significant positive correlation; precipitation showed positive correlation with ear height， above-ear internode， below-ear internode， aboveground total node number， and significant positive correlation with plant height. [Conclusion] The study provides references for the new varieties breeding and high-yield cultivation of maize in Jiangsu.

Key words Illumination; Accumulated temperature; Rainfall; Plant traits

基金项目 现代农业产业技术体系建设专项（CARS-02-50）;国家“863”计划项目（2011AA10A103）;江苏省科技支撑计划项目（BE2013434）;江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（13）2027）。

作者简介 孔令杰（1982- ），男，山东聊城人，助研，硕士，从事玉米栽培生理研究。*通讯作者，研究员，从事玉米遗传育种工作。

收稿日期 2014-10-15

穗上節间数的广义遗传力和狭义遗传力均较高，受环境影响小。穗上节间数与穗位高呈显著负相关，通过增加穗上节间数来降低穗位高是一种提高植株抗倒伏性的可行途径[1]。玉米的节间数决定着玉米的叶片数量，多叶型玉米种质表现为植株高大、茎秆高度木质化、穗位以上叶片数多、叶面积增大、生物学产量高、花期延迟等特点[2]。玉米的总叶片数受温度的影响较小，每展开1片叶所需要的时间受温度的影响较大，温度高时1～2 d展开1片叶，温度低时5～6 d甚至7～9 d才能展开1片叶[3]。多叶型玉米自交系比普通玉米自交系的穗上部叶片多3～6片，叶面积增大，光合时间随着生育期的延长而延长，灌浆速率快，穗位降低1～2节[4]。为此，笔者在江苏地区开展环境因素对玉米植株性状的影响试验。

1 材料与方法

1.1 试验地点 在江苏省盐城大丰市开展试验1，在江苏省宿迁市沭阳县、连云港赣榆县和徐州丰县开展试验2。

1.2 试验设计

1.2.1 试验1。采用随机区组试验设计，选择长江玉6号（CJY6）、东单98（DD98）、苏玉10（SY10）、苏玉17（SY17）、苏玉18（SY18）、苏玉19（SY19）、苏玉20（SY20）、苏玉22（SY22）、苏玉25（SY25）、苏玉29（SY29）、中江玉1号（ZJY1）、中江玉703（ZJY703）12个品种开展该试验，重复3次，行距为50 cm，播种密度67 500株/hm2，其他管理同大田生产。

1.2.2 试验2。选择苏玉36（SY36）、苏玉20（SU20）、伟科702（WK702）、郑单958（ZD958）4个夏玉米品种，在夏玉米主产区高产田块选择3个试验点开展该试验，播种密度为67 500株/hm2，其他管理同大田生产。

1.3 测定指标

从地面到雄穗顶端的高度为株高。从地面到上部第1个雌穗着生节位的高度为穗位高。第1个雌穗着生节位以上节间数为穗上节数。露出地面的节至上部第1个雌穗着生节位之间的节为穗下节间数。植株地上总节数为穗上节数与穗下节数之和。

1.4 数据统计分析 采用EXCEL 2003进行数据的整理，采用DPSv 7.05进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 品种间植株性状的比较

从表1可以看出，不同品种间穗下节间数、穗上节间数、地上总节数、株高、穗位高存在一定差异，有的达到显著水平（P<0.05）。SY29的穗下节间数（9.0）最多，显著多于其他品种;ZJY703的穗下节间数（6.3）最少，显著少于SY29、CJY6、DD98、SY18、SY19、SY20、SY25、ZJY1等品种。SY29和ZJY703的穗上节间数显著多于其他品种，DD98的穗上节间数显著少于其他品种。SY29的地上总节间数显著多于其他品种，DD98、SY10号和SY22的地上总节间数显著少于其他品种。SY25、SY29、SY20的株高显著高于其他品种，DD98、SY17、SY18、SY22、ZJY1的株高显著低于其他品种。SY18、SY22、ZJY1和ZJY703的穗位高与SY17差异不显著，显著低于SY10、SY19和SY25、CJY6、DD98、SY20和SY29等品种。

2.2 植株性状的相关性分析

从表2可以看出，品种的生育期与植株的地上总节数（r=0.72）和穗下节数（r=0.72）极显著相关，总节数与植株的穗下节数（r=0.73）和穗上节数（r=0.71）极显著相关，株高与植株的总节数显著相关（r=0.59），穗位高与植株的穗下节间数极显著相关（r=0.72）。

表1 品种间植株性状的比较

注：同列数据后无相同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

表2 植株性状相关性分析

注：*P<0.05;**P<0.01。

2.3 植株性状的方差分析

从表3可以看出，品种间的株高、穗位高、穗上节间数、穗下节间数、地上总节间数等植株性状差异极显著。3个试验点间的穗上节间数差异不明显，其他植株性状受环境影响明显，3个地点间差异极显著。各品种的地上总节间数在3个试验点间互作不明显，其他植株性状有显著的互作效应。WK702在丰县的株高260.0 cm，SY20在沭阳仅有198.8 cm;ZD958在丰县的穗位高121.2 cm，SY20在沭阳仅有72.2 cm;SY36在丰县地上总节间数为16.4节，沭阳的WK702和SY20及赣榆的ZD958仅有14.0节。

表3 不同品种在不同地点的植株性状方差分析（F值）

2.4 不同品种间植株性状的比较

从表4可以看出，WK702和ZD958的株高差异不明显，SY36和SY20的株高差异不明显，前两个品种的株高显著高于后两个品种的株高。SY36和SY20的穗位高差异不明显，显著低于WK702的穗位高，WK702的株高显著低于ZD958的穗位高。WK702、ZD958和SY20的穗上节间数、穗下节间数和地上总节间数差异不明显，极显著低于SY36。

表4 不同品种间植株性状的比较

注：同列数据后无相同小写字母表示差异显著（P<0.05），无相同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。

2.5 不同地点间植株性状的比较

从表5可以看出，穗上节间数在3个试验点间的差异不明显。沭阳和赣榆试验点的穗下节间数与地上总节间数差异不明显，显著低于丰县试验点的穗下节间数和地上总节间数。其中，沭阳的株高和穗位高最小，丰县的株高和穗位高最大，赣榆县的居中。

表5 不同地点间的植株性状比较

注：同列数据后无相同小写字母表示差异显著（P<0.05），无相同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。

2.6 环境因素与植株性状的相关性分析

从表6可以看出，株高与拔节期的积温和降雨量呈显著正相关;穗位高与拔节期的积温、降雨量、日照时数呈正相关，其中与积温呈显著正相关。穗下节间数与积温、降雨量和日照时数呈正相关，但相关性不显著。地上总节间数与积温间极显著正相关，与降雨量和日照时数间正相关，但未达到显著水平。

表6 拔节期环境因素与植株性状的相关性分析

3 讨论与结论

3.1 植株性状的相关性

玉米的生育期主要体现积温效应，不同类型品种的生育期及不同的生育阶段都需要一定积温[5]。玉米植株的每一片叶对应一个节，玉米的节间数量与玉米的叶片数相对应，不同品种间的株高、穗位高、穗上节间数、穗下节间数、地上总节间数等植株性状显著不同。春玉米每展开1片叶需要的积温为243～272 ℃，夏玉米每展开1片叶需要的积温为213～233 ℃[6-7]。该研究发现，不同品种的生育期与植株的地上总节间数和穗下节间数呈极显著正相关，与拔节期积温呈显著正相关。由于玉米的叶片数具有可遗传性[8]，在品种选择时，选择叶片数较少的品种，有利于缩短玉米的生育期。玉米穗位高与穗下节间数呈极显著正相关，玉米总节间数相对固定，穗上节间数和穗下间总节间数也相对稳定，由于穗下总节间数中有4～6个节被覆盖在土层之下，受降雨、温度等因素影响，有1～2个节可伸长至土层之上，最终影响穗下节数的地上部分的数量。此外，降雨和积温直接影响植株节间长度和植株高度，通过田间管理措施调整农田土壤含水量和温度，有利于降低株高，提高抗倒伏能力。

3.2 环境因素对植株性状的影响

玉米的穗上节间数具有遗传稳定性[8]。该研究发现，3地点间的穗上节间数变化不明显，受环境的影响较小，相同地点不同品种间的穗上节间数显著不同。光照、温度、降水、CO2浓度等生态因素决定着玉米的生长发育和产量形成，随着生产条件的改善和产量水平的提高，生态因素特别是气候因素作用将愈发显得重要[9]。株高、穗位高、穗下节间数和地上总节间数等植株性状受环境影响，不同试点间明显不同。经相关性分析，株高与积温呈极显著正相关，株高与降雨量呈显著正相关，穗位高与积温呈显著正相关，穗位高与降雨量呈一定的正相关。该试验中不同品种和不同试验点的地上部总节间数和穗下节间数显著不同，这可能是由于降雨等环境因素影响贴近表层土壤的1～2个节间的长度，导致贴近地表的1～2个节间紧缩在地表之下或地表之上，最终影响节间数和节间长度。

植株的穗下节间数和地上总节间数与玉米的生育期呈极显著正相关，选育早熟品种时，减少总节间数具有一定的参考价值。在全株节数相对稳定的情况下，适当增加穗上节间数、减少穗下节间数可以降低穗位高。在试验中发现丰县在苗期至拔节期的光照、温度和降水资源丰富，有利于植株生长，倒伏的风险较大。积温和光照难以实现人工控制，江苏玉米自然降雨丰富，应通过挖“三沟”及时排水，调节土壤含水量。

参考文献

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[4] 李长文，刘秀荣，杨粤.多叶型玉米选育进展[J].玉米科学，1993，3（1）：4-6.

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[7] 刘锋，孙本普，李秀云，等.夏播早熟玉米的叶片数和积温研究[J].天津农业科学，2011，17（6）：121-125.

[8] 张丽颖，刘祥久，张善华.国内部分玉米自交系植株形态性状与产量相关性[J].玉米科学，2005，13（1）：19-21.

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