广西主栽玉米品种氮胁迫能力鉴定

卢亚妮 侯青光 韦维 蓝现丹 韦贵剑

摘要：【目的】鉴定广西主栽玉米品种的耐低氮能力，筛选适合广西种植的耐低氮型玉米品种，为当地山区玉米生产提供参考。【方法】采用裂区设计，以施氮量为主处理、品种为副处理进行10个主栽玉米品种氮胁迫试验。主处理设正常施氮（N 180 kg/ha，CK）与氮胁迫（N 0 kg/ha）2个处理，灌浆期测量株高与穗位高，成熟期测产并调查穗部性状。分析各玉米品种主要农艺性状指标的耐低氮指数差异性及相关性，并采用模糊函数法五级制划分标准对各玉米品种的耐低氮能力进行综合评价。【结果】氮胁迫处理的株高、穗位、穗长、穗行、穗粒数、百粒重和产量均低于CK，果穗秃尖长则较CK长。不同玉米品种在氮胁迫下各性状的耐低氮指数存在差异，其中以产量的耐低氮指数最小，氮胁迫对其影响最大；株高、穗长、穗行、百粒重等性状的耐低氮指数差异不明显；秃尖长的耐低氮指数变幅最大。相关性分析结果表明，产量与穗粒数呈极显著正相关（P<0.01），与百粒重呈显著正相关（P<0.05，下同），与秃尖长呈显著负相关；氮胁迫条件下，玉米各性状对产量影响程度排序为穗粒数>百粒重>秃尖长>穗行>穗长>株高>穗位。以模糊函数法对各品种耐低氮能力进行综合评价，结果表明，桂单0810、迪卡008、华优168和桂單162的耐低氮能力较强，先达901、亚航0919、兆丰788、桂单901和正大808种的耐低氮性属于中间类型， 瑞特237的耐低氮能力较弱。【结论】产量、穗粒数、百粒重和秃尖长可作为大田生产中快速、简易筛选耐低氮玉米品种的指标；初步筛选出耐低氮能力较强的品种为桂单0810、迪卡008、华优168和桂单162。

关键词： 玉米；氮胁迫；鉴定；广西

中图分类号： S513 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）06-0901-05

0 引言

【研究意义】玉米是广西主要的粮食作物。在广西，玉米多种植于山坡地，地块小，土层浅薄，土壤贫瘠，土壤养分缺乏是限制玉米产量的重要因素之一。生产中为了提高作物单产，一般依赖于化肥的大量投入，导致氮肥利用率低，既增加农业投资成本，又引发一系列水土污染问题（张福锁等，2008；王楠等，2014，冯尚宗等，2015；蒋虹荣等，2015；王惠珠，2015）。因此，针对广西特殊的生态环境和生产条件，利用玉米自身遗传潜力，筛选并推广应用耐低氮玉米品种是解决广西土壤养分瘠薄、氮肥利用率低等问题的有效途径之一。【前人研究进展】近年，许多学者相继开展了玉米氮利用效率的相关研究。宿晓东（2006）采用营养液培养方式对贵州省广泛种植的玉米自交系和杂交种进行耐低氮玉米品种筛选及筛选指标研究，认为玉米3～4叶期为氮素筛选关键时期，0.05 mol/L氮水平为最佳氮胁迫压力。张兴华等（2010）和姚启伦等（2011）分别利用大田试验和盆栽试验对玉米品种耐低氮能力进行研究，通过耐低氮胁迫指数法提出了相关筛选指标，为筛选鉴定耐低氮玉米品种提供了参考。常程等（2014）对辽宁省主栽玉米品种的耐低氮能力进行了鉴定，以穗粒数、穗粒重、秃尖长作为评价指标，将玉米品种分为氮素反应不敏感、氮素反应敏感及中间型3个类群。众多研究表明，在不同供氮水平下，不同玉米品种的氮利用效率存在差异，通过低氮胁迫能够筛选出耐低氮玉米品种（路海东等，2010；王玲敏等，2012；崔文芳等，2014）。【本研究切入点】目前，针对广西特殊生态环境与生产条件进行耐低氮玉米新品种筛选鉴定的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】分析广西10个主栽玉米品种在不同供氮水平下产量和农艺性状的差异性及其相关性，并采用模糊函数法对各玉米品种的耐低氮能力进行综合评价，以期筛选出适合广西种植的耐低氮型玉米品种，为当地山区玉米生产提供参考。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

试验用玉米品种共10个，均为广西大面积栽培品种，分别为桂单0810、桂单162、桂单901、先达901、迪卡008、亚航0919、华优168、瑞特237、兆丰788和正大808，均由广西玉米创新团队河池综合试验站提供。

1. 2 试验方法

试验于2014年秋季在广西河池市农业科学研究所玉米试验基地进行。前茬为玉米，土壤碱解氮含量86.0 mg/kg。试验采用裂区设计，以施氮量为主处理，品种为副处理，田间随机排列，3次重复。主区设正常施氮（N 180 kg/ha，CK）、氮胁迫（N 0 kg/ha）2个处理。以尿素为氮源分2次施入，第1次以总用量的29%作为基肥在播种时施入，其余于大喇叭口期施入，每公顷施磷肥600 kg、钾肥450 kg，均作底肥一次性施入。副区每品种为2行区，行长5.00 m，行距0.70 m，株距0.27 m，面积7.00 m2。主处理间设2行保护行。

1. 3 测定项目及方法

每小区在灌浆期连续取10株用直尺测量株高及穗位高，株高为由地表至雄穗顶端的高度，穗位高为由地表至最上部果穗着生节的高度。成熟时全区收获计产，折算13%标准水含量。每小区取10个具代表性果穗进行室内考种，调查穗长、穗行、穗粒数、秃尖、百粒重等穗部性状。

1. 4 数据处理

试验数据采用Excel 2003和DPS 7.05进行统计分析。

耐低氮指数为不施氮处理测定值与正常处理测定值的比值（陈泽辉和刘元生，2014），反映玉米测定性状对氮胁迫的相对敏感程度，当各性状与产量指标呈正相关时，指数越小，表明该性状对氮胁迫越敏感；指数越大，表明氮胁迫对其影响越小。在低氮胁迫下，某一性状指标与产量指标呈正相关时：

■ij=■

当某一性状指标与产量指标呈负相关时：

■ij=1-■

式中，Xij为i品种j性状的耐低氮指数Xjmin和Xjmax分别为j性状所有参试品种耐低氮指数的最小值和最大值；■ij为i品种j性状的具体隶属值；品种抗逆隶属值为各性状隶属值的累加平均，品种隶属值越大，耐低氮能力越强。

为了直观反映各品种的耐低氮能力，采用模糊隶属度五级制（张卫星等，2005）把品种隶属值划分为五级。Ⅰ级：强抗，隶属值≥0.7；Ⅱ级：抗，隶属值≥0.6；Ⅲ级：中抗，隶属值≥0.4；Ⅳ级：弱抗，隶属值≥0.3；Ⅴ级：不抗，隶属值<0.3。

2 结果与分析

2. 1 不同氮处理下玉米主要农艺性状及产量表现

不同供氮水平对玉米产量及主要农艺性状有一定的影响。由表1可知，氮胁迫处理的玉米株高、穗位高、穗长、穗行数、穗粒数、百粒重和产量均低于CK，秃尖长则比CK长。其中，株高、穗粒数、秃尖、百粒重和产量5个性状表现值在不同氮处理间的差异达极显著水平（P<0.01，下同），而穗位高、穗长及穗行数在两个氮水平间差异不显著（P>0.05，下同）。

2. 3 主要农艺性状间耐低氮指数的相关性分析

产量性状是氮胁迫的最终体现，产量高低与产量构成因素密切相关。由表3可知，产量与穗粒数达到极显著正相关，与百粒重达到显著正相关（P<0.05，下同），与秃尖呈显著负相关。氮胁迫条件下，玉米各性状与产量的相关性排序为穗粒数>百粒重>秃尖>穗行>穗长>株高>穗位。此外，穗粒數与秃尖长呈极显著负相关，与其他性状差异不显著，说明秃尖增长，果穗的有效行粒数减少，穗粒数减少，导致产量下降。

2. 4 不同玉米品种耐低氮指数的模糊隶属度分析

以各品种主要性状的平均隶属值对品种抗逆性进行综合评价，结果（表4）表明，桂单0810、迪卡008和华优168的隶属值大于0.7，为Ⅰ级强抗类型；桂单162隶属值为0.682，介于0.6～0.7，为Ⅱ级抗类型；先达901、亚航0919、兆丰788、桂单901和正大808隶属值介于0.4～0.6，为Ⅲ中抗类型；瑞特237隶属值介于0.3～0.4，为Ⅳ弱抗类型。说明氮胁迫下不同品种耐氮能力不同，桂单0810、迪卡008、华优168和桂单162耐低氮能力较强；先达901和亚航0919等5个品种属于中间类型；瑞特237耐低氮能力较弱。

3 讨论

众多研究表明，利用作物抗逆性差异，通过氮胁迫能够筛选出耐低氮品种，而氮胁迫最终体现在产量性状上（张卫星等，2005；王玲敏等，2012；陈泽辉和刘元生，2014）。氮素是玉米产量的关键性因素，氮素缺乏可直接导致玉米产量下降（Singletary and Below， 1990）。常程等（2014）对22个辽宁省主栽玉米品种耐低氮能力进行鉴定，结果表明，施氮处理的玉米株高、穗位高、穗长、百粒重、穗粒重等各项指标均高于不施氮处理，其中穗粒重、穗粒数、秃尖长的特征向量值大，对玉米耐低氮性作用明显，可作为低氮敏感性玉米筛选评价指标。本研究结果表明，正常施氮处理的株高、穗位高、穗长、穗行数、穗粒数、百粒重、产量均高于氮胁迫处理，产量与穗粒数、百粒重呈极显著或显著正相关，产量与秃尖长呈显著负相关，氮胁迫下玉米各性状对产量影响程度排序为穗粒数>百粒重>秃尖长>穗行>穗长>株高>穗位，因此初步认为能够以产量、穗粒数、百粒重、秃尖长作为大田生产中快速、简易筛选耐低氮品种的指标，与常程等（2014）的研究结果基本一致。

近年来，在低氮条件下筛选不同品种（品系）的报道中，有关低氮胁迫压力、筛选方法及筛选指标的研究结果也不相同。张兴华等（2010）采用耐低氮胁迫指数法对30个玉米品种进行研究，发现低氮条件下穗长存在显著或极显著的品种差异，相对单穗质量的耐低氮胁迫指数变异幅度最大，可作为筛选耐低氮能力品种的核心鉴定指标；千粒质量、穗长和穗粒数与单穗质量的相关性较大，为间接筛选指标。在本研究中，穗行数、穗长、株高和穗位高在氮胁迫下的表现型值比正常施氮表现型值小，氮胁迫处理的秃尖长均比正常施氮处理长，穗位高、穗长及穗行数在两个氮水平间差异不显著，秃尖长在品种间差异较明显，此外，氮胁迫下的产量与穗长差异不显著。本研究结果与前人研究结果存在差异，可能是因为穗行数、穗长、株高和穗位高这些性状主要受品种遗传性的影响，而受营养胁迫因素的影响不明显；秃尖程度与授粉质量、养分供给及品种特性密切相关，在相同气候环境条件下，养分胁迫对秃尖影响较明显，且秃尖的耐低氮指数变化幅度较大，说明秃尖长这一性状对氮胁迫比较敏感。

本研究采用模糊隶属度五级制对广西10个主栽玉米品种的耐低氮性进行综合分析，初步筛选出耐低氮能力较强的品种有桂单0810、迪卡008、华优168和桂单162，鉴定结果与田间多年生产结果基本相符。

目前，关于不同玉米品种氮吸收效率、耐低氮玉米品种筛选鉴定的相关报道较多，但真正运用到生产实践中的很少，可能是由于在大多数生理指标试验鉴定筛选中，水肥等营养元素均由人为控制，而生产实践中条件复杂，且存在许多障碍性因素，生产实践与试验环境存在巨大差异，造成试验结果产生差异。大田试验鉴定的试验条件接近于生产条件，但由于试验过程中容易受土壤、环境等多种因素的影响，很难形成一个稳定统一的胁迫环境，对试验结果也会产生影响。玉米在胁迫环境下的生长发育机能较复杂，很难以某一个指标准确地反映其抗逆性。因此，在今后的耐低氮玉米品种筛选鉴定中，试验区域要具有代表性，优良品种（品系）要具有针对性，且需采用生理指标与大田种植相结合的筛选方法。此外，如何结合氮胁迫压力与土壤氮供给能力，如何筛选简易、可靠的指标及可操作性强的筛选方法进行玉米品种耐氮性快速鉴定等问题还需进一步探讨。

4 结论

本研究结果表明，产量及主要农艺性状对低氮胁迫的响应存在差异，产量、穗粒数、百粒重和秃尖长可作为大田生产中鉴定玉米品种耐低氮能力的快速、简易筛选指标。初步筛选出耐低氮能力较强的品种为桂单0810、迪卡008、华优168和桂单162。

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（责任编辑 王 晖）