籽粒大小对机播玉米苗期生长及产量的影响

程秋博，孔凡磊，豆 攀，查 丽，朱从桦，谢孟林，马晓君，袁继超

(四川农业大学 农学院，四川 温江 611130)

籽粒大小对机播玉米苗期生长及产量的影响

程秋博，孔凡磊，豆 攀，查 丽，朱从桦，谢孟林，马晓君，袁继超

(四川农业大学 农学院，四川 温江 611130)

【目的】 在春播和夏播条件下研究种子大小对机播玉米出苗、苗期生长及产量的影响，为进一步提高机播质量和玉米产量提供理论依据。【方法】 以长玉19、正红311和正红505 3个玉米品种为材料，在室内测定种子的活力差异，田间采用裂区设计，研究不同籽粒大小对幼苗生长、干物质积累和产量的影响。【结果】 玉米大、中粒种的发芽率、发芽指数和活力指数较高，田间机播后幼苗和植株的长势较旺，植株较高，茎粗和叶面积较大，干物质积累较多，尤其是生育前期，生育后期的效应缩小，但仍表现出一定的增产效果，品种和播期间表现出的规律基本一致，其中正红311植株生长前期慢、后期快，大、中粒种增产最明显；各品种夏播条件下的效应增强且持续时间更长。【结论】 在玉米机械化生产中，应尽量选取较大籽粒播种，同时注意因地制宜，根据品种特性和栽培季节进行种子的精选加工和分级应用。

机播；玉米；籽粒大小；苗期生长

发展现代化农业是全世界各个国家共同的追求，农业机械化又是现代化农业的基础[1-2]，然而我国农业机械化整体水平不高、发展不平衡，其中玉米机械化的发展尤为滞后[3-5]。精量播种是玉米机械化播种的重要体现，而种子质量是当前影响机播质量的重要因素[6-7]。前人对种子发芽率、纯度等质量指标做了大量的研究[8-9]，但是忽略了籽粒大小的作用。传统上常用百粒质量来评价玉米种子的大小，但这种方法并不能准确反映种子籽粒大小的差异，相反，用籽粒粒径来代表种子大小更为确切[10]，种子生产加工上也更好控制。

种子籽粒大小不同，活力有差异，为幼苗提供的养分量也不同，致使作物苗期生长差异较大。一般研究认为，较小粒种而言，大、中粒种种子活力大，发芽能力强，出苗率高，易形成壮苗，苗期有较强的抗逆能力[11-19]，但是苗期生长速率较慢[20-21]，最终产量差异不尽一致[22-24]。前人对玉米籽粒大小的研究多集中在室内种子活力的差异上，大田条件下全生育期的研究相对较少，鲜有机播条件下的研究报道。本研究以籽粒大小有较大差异的3个玉米品种为材料，在室内测定了种子的活力差异，田间采用裂区设计，研究了不同籽粒大小对幼苗生长、干物质积累和产量的影响，以期为提高玉米机械播种质量和产量提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

玉米品种为长玉19、正红311、正红505，由四川农业大学正红生物技术有限责任公司提供，分别用孔径有较大差异的筛子在各品种中选出大、中、小粒种子作为供试材料(表1)。

表 1 玉米种子的籽粒大小情况

1.2 试验方法

1.2.1 室内发芽试验 试验选取正红505和正红311 3个大小的籽粒为材料，按照 GB/T 3543.4-1995种子检验规程进行沙床发芽试验，25 ℃光照培养，每天浇一次水并观察发芽情况，每个处理设置4个重复，每个重复100粒种子，培养7 d后计算发芽率，测定幼苗形态指标，并计算种子活力指数[25-26]。

发芽率=正常发芽种子数/供试种子数×100%。

发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)(Dt为发芽天数，Gt为与Dt相对应的每天发芽种子数)。

幼苗高度：每个重复选取有代表性的正常幼苗5株，用直尺分别测定从胚芽鞘节至最长叶叶尖的长度。

叶面积：长宽系数法(叶面积=叶长×叶宽×0.75)。

幼苗鲜质量：先将幼苗洗干净，再用滤纸吸干水分，然后用天平称质量。

幼苗干质量：将样品于105 ℃下杀青30 min后80 ℃烘至恒质量，用天平称质量。

活力指数：活力指数Ⅰ=发芽指数×幼苗高度；活力指数Ⅱ=发芽指数×幼苗鲜质量；活力指数Ⅲ=发芽指数×幼苗干质量；活力指数Ⅳ=发芽指数×叶面积。

1.2.2 田间机播试验 试验于2014年3月-2014年8月在四川农业大学成都校区农场进行。试验采用裂区设计，主区为玉米品种，A1～A3分别代表玉米品种正红505、正红311、长玉19，副区为籽粒大小，根据各品种种子自身的大小用不同孔径的筛子分为大、中、小3级，分别用B1～B3表示，共9个处理，3次重复，总计27个小区，小区面积为5.5 m×4 m。分春播(4月11日播种)和夏播(5月13日播种)，宽窄行(150 cm+50 cm)垄作覆膜栽培，垄高15 cm，垄面宽60 cm，采用鸭嘴式人力单行播种机膜上点播，株距21 cm，密度为3 333株/666.7 m2，其他栽培管理措施同当地大田生产，保持小区间一致。三叶期、五叶期每次每小区取样10株(包括地下根系)，拔节期、吐丝期和成熟期每次每小区取 3～5株地上部分植株，分别测定形态指标(成熟期不测)及干物质积累量。

(1)形态特征。株高(苗期为苗高)：用直尺测量，苗期为胚芽鞘节至最长叶叶尖(扶直)的长度，抽雄后为茎基至雄穗顶部的长度；茎粗：用数显游标卡尺测出茎基部(拔节期后测第2节间)粗度；叶面积指数：叶面积指数=叶片总面积/土地面积，叶面积用长宽系数法测量计算。

(2)干物质积累量。形态指标测定后将样品先在105 ℃烘箱中杀青2 h，然后调至80 ℃烘至恒质量，称质量。

(3)产量及其构成因素。收获前调查有效穗数，取连续20株考种(调查穗行数、行粒数、百粒质量)，并实收计产。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2013进行数据处理，运用DPS 7.05软件进行不同处理间的统计分析及差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同籽粒大小玉米种子的活力差异

如表2所示，不同品种、不同籽粒大小玉米种子的发芽率、发芽指数及活力指数均存在一定差异，而籽粒大小间的差异更为明显且达到显著水平。正红311的平均发芽率、发芽指数分别较正红505高14.8%和13.3%，平均活力指数Ⅰ、Ⅳ较正红505高16.2%和19.8%，而平均活力指数Ⅱ、Ⅲ较正红505低18.7%和25.6%。由此可见，正红311较正红505发芽有一定优势，活力指数因幼苗性状而有高有低，综合来看差异不大，这可能与其品种特性有关，也可能与其籽粒较大有关。

表2显示，随着玉米籽粒的增大，种子发芽率、发芽指数及活力指数均表现出增加的趋势，其中大、中粒种子差异不大，但与小粒种子间均存在显著差异。正红311和正红505品种规律一致，取平均值后，大、中粒种子发芽率较小粒种子分别高出22.1%和12.9%，发芽指数分别高出24.8%和29.5%，活力指数Ⅰ分别高出67.9%和56.6%，活力指数Ⅱ分别高出150.0%和102.8%，活力指数Ⅲ分别高出168.7%和94.0%，活力指数Ⅳ分别高出126.8%和86.7%。可见种子增大，活力和发芽能力增强，这与其贮藏养分较多有关。玉米种子发芽率普遍偏低，这可能与培养箱内光照不足、判断标准过高有关。

表 2 籽粒大小对玉米种子发芽的影响

注: B1～B3分别为大、中、小粒种子。 同列数据后标不同小写字母表示在0.05水平差异显著。下表同。

Note:B1-B3represent large grain,medium grain and small grain,respectively.Different lowercase letters mean significant difference at 0.05 probability level.

2.2 籽粒大小对机播玉米形态特征的影响

从表3～5可以看出，不同大小籽粒、不同品种和不同种植季节间玉米的田间生长状况存在一定差异。从整体上来看，随着种子籽粒的增大，植株的株高、茎粗和叶面积指数均有增加的趋势，其中大、中粒种子间的差异相对较小，但与小粒种子间均存在显著差异，随着生育进程的推进这种差异变小，至拔节期时差异不显著，尤其是株高和茎粗，这可能与小粒种子植株中后期补偿生长有关，不同品种与不同播期下表现出的规律基本一致。

从品种上来看，长玉19前期生长较旺，株高、茎粗最大，大粒种的株高显著高于正红311和正红505；正红311植株前期生长较慢，株高、叶面积较小，后期生长加快；正红505茎粗较小，幼苗叶面积较大。品种间差异较小且主要存在于生育前期，生育中后期差异不明显。3个品种平均，在春播条件下，大粒和中粒种子较小粒种子在三叶期、五叶期、拔节期、吐丝期的株高增幅分别为21.3%和15.5%，21.5%和10.8%，11.9%和8.6%，0.3%和0.4%；茎粗的增幅分别为26.4%和26.4%，9.8%和8.0%，8.1%和4.9%，0.0%和2.3%；叶面积指数的增幅分别为57.1%和39.3%，35.9%和15.9%，25.5和18.1%，9.1%和7.6%。从播期上来看，与春播相比，夏播条件下的株高和叶面积指数均有增加的趋势，尤其是生育前期，茎粗前期差异不大，后期有降低趋势。夏播条件下整体变化规律与春播一致，大、中粒种子也表现出明显的优势，但优势持续时间更长、效果更加明显，至吐丝期时优势依然存在，尤其是茎粗，其次是株高，这可能是由于夏播温度高，生长快，生育期缩短，大、中籽粒表现出的优势就更突出。

表 3 籽粒大小对机播玉米株高的影响

表 4 籽粒大小对机播玉米茎粗的影响

在株高、茎粗和叶面积3个性状中，叶面积在不同籽粒大小间差异最大，其次为株高，3个品种三叶期、五叶期和拔节期平均，叶面积大、中粒较小粒的增幅春播和夏播分别为26.0%，18.2%和42.1%，18.3%，株高相应的增幅为14.5%，9.6%和19.8%，11.2%，茎粗相应的增幅为10.4%，7.9%和14.2%，8.4%，表现为叶面积大于株高，株高大于茎粗，夏播大于春播(中粒茎粗例外)。

表 5 籽粒大小对机播玉米叶面积指数的影响

2.3 籽粒大小对机播玉米干物质积累的影响

如表6所示，不同品种、不同籽粒大小和不同种植季节间玉米植株在各生育时期干物质积累量存在一定差异，特别是不同籽粒大小之间。随着籽粒的增大，玉米各时期干物质积累量增加，其中大、中粒种子间差异相对较小，但均与小粒种子间存在明显差异，随着生育进程的推进差异变小，不同品种与不同播期下表现出的规律基本一致。

表 6 籽粒大小对机播玉米干物质积累的影响

注：夏播吐丝后遇大风暴雨，玉米大面积倒伏，故成熟期无数据。

Note:There was no data because of lodging in big storm after silking stage in summer sowing.

从品种来上看，拔节期之前，正红311干物质积累较慢，显著低于长玉19和正红505；拔节期后，正红311干物质积累速率增加，干物质积累量与长玉19无显著差异，甚至高于正红505。从籽粒大小来看，3个品种规律一致，平均处理后，春播条件下大粒和中粒种子在三叶期、五叶期、拔节期、吐丝期、成熟期的植株干物质积累量较小粒种子分别增加75.0%和47.2%，52.5%和41.8%，36.0%和26.5%，4.2%和6.3%及7.1%和6.2%。夏播条件下整体变化趋势基本一致，且效果更显著，持续时间更长，至吐丝时籽粒大小间还有显著差异。与春播相比，夏播条件下的玉米植株表现出前期生长较快，积累的干物质较多，但中后期的中、小粒种子则相反，尤其是小粒种，干物质积累量较春播的少，这可能是因为夏季田间高温、干旱，小粒种子的植株抗旱生长能力弱。

2.4 籽粒大小对机播玉米产量及其构成因素的影响

如表7所示，不同品种玉米的穗行数、行粒数、穗粒数和百粒质量均存在一定差异，其中穗粒数和百粒质量差异显著，穗粒数表现为正红505>正红311>长玉19，而百粒质量表现为长玉19>正红311>正红505，3个品种的最终产量差异不显著。

不同籽粒大小间的产量及其构成因素也有较大差异，随着籽粒增大，产量有逐渐提高的趋势。春播时，正红505、正红311、长玉19大粒种和中粒种的产量分别较小粒种提高8.5%，16.3%，6.5%和6.4%，13.2%，9.9%，正红311的增幅最大，且大、小粒种间的差异达到显著水平，表明春季机播时，正红311选择大、中粒种显得更为重要；长玉19和正红505不同籽粒大小间的产量差异相对较小，未达显著水平，这可能与小粒种中后期的补偿生长有关。正红505大、中粒种较小粒种增产的主要原因是穗行数和穗粒数增加，正红311增产的原因是行粒数和穗粒数增加，而长玉19增产的主要原因则是百粒质量和行粒数增加。夏播试验因吐丝后遇大风暴雨，导致玉米植株倒伏，未收到产量结果。

表 7 籽粒大小对机播玉米产量及其构成因素的影响(春播)

3 讨论与小结

机械精量播种是今后玉米生产发展的必然方向[6-7]，种子质量是影响机播效果的重要因素，特别是种子籽粒大小[8-11]，其本身活力的差异还可能会影响幼苗和植株的生长甚至最终的经济产量。玉米种子的活力不仅在品种间存在差异，而且同一品种不同籽粒大小之间也有较大差异[11]。一般认为大粒种较小粒种具有更高的活力，表现为发芽率更高[12,16-17]，幼苗长势更旺[13-15,20]，内源保护酶活性和产量更高[23]，但也有研究结果认为，小粒种的幼苗生长速率更大[13,20]，大、小粒种产量差异不显著[22]。张岭梅等[24]研究认为，中粒种子的产量最高，小粒种次之，大粒种的产量最低。本研究结果表明，玉米大、中粒种的发芽率、发芽指数和活力指数均较小粒种高，田间机播后幼苗和植株的株高、茎粗、叶面积和干物质积累量均较小粒种高，且这种效应随生育进程的推进而递减，但最终仍然表现出一定的增产效果，增幅明显，其中正红311大、中粒种的产量增幅高达16.3%和13.2%，且差异达到显著水平。

本研究还发现，玉米种子大小在幼苗和植株生长、干物质积累和产量上的效应在品种和播期间的表现基本一致，但响应程度有所差异。从品种来看，春播大、中粒种子较小粒种子的增产效果以正红311最明显，这可能与其遗传特性有关，该品种苗势较弱，生产上更应注意选用大、中粒种；从播种期来看，夏播的效应更大，持续时间更长，这可能与其温度较高，植株生长较快有关，也可能与大、中粒种耐高温、耐旱等抗逆能力较强有一定关系。这种品种和播期间在不同种子大小的植株生长、产量上的效应差异，可能是前人在这方面研究结果不尽一致的重要原因。

综上所述，籽粒大小对机播玉米苗期生长及产量有着重要影响，大、中粒种子活力更大，发芽能力更强，在各生育期都表现出一定的生长优势，最终达到增产效果。品种和播期间表现出的规律基本一致，但响应程度有所不同，夏播条件下的响应更强，延续时间更长，更应注重播种较大粒种。因此，在发展玉米机械化的同时，也要重视机播用种的选育，不仅要注重种子质量的选择，更要尽量选用较大粒种，最终达到高产、高效的目的。另外，在生产上也要注意因地制宜，根据品种特性和栽培季节的气候条件进行种子的精选加工和分级应用。

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Effect of kernel size on seedling growth and yield of machine sowed maize

CHENG Qiubo,KONG Fanlei,DOU Pan,ZHA Li,ZHU Conghua,XIE Menglin,MA Xiaojun,YUAN Jichao

(Agricultural College,Sichuan Agricultural University,Wenjiang,Sichuan 611130,China)

【Objective】 This study investigated effect of kernel size on emergence,seeding growth and yield of maize sowed by machine in spring and summer to improve machine sowing quality and maize yield. 【Method】 With 3 maize varieties Changyu 19,Zhenghong 311 and Zhenghong 505 as materials,seed vigor was determined in laboratory and effects of kernel size on seedling,dry matter accumulation and yield were investigated with a split-plot design.【Result】 Germination,germination index vital index,height of seeding and plant,stem diameter,leaf area,and dry matter accumulation of large and medium grains were higher than those of small grains after sowing by machine in field,especially in the early growing stage.The differences became smaller in late stage.The effects of variety and sowing date were almost the same.Large and medium grains of Zhenghong 311,which grew slow in early growing stage but fast in late growing stage,had the biggest increase in production.The effects were stronger and longer for sowing in summer than in spring. 【Conclusion】 Larger grain should be sowed in mechanization of maize production,local conditions should be considered in agricultural production,and selection and classification should be conducted according to variety characteristics and climatic conditions of cultivation season.

machine sowing;maize;kernel size;seedling growth

时间:2016-10-20 16:36

10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.12.009

2015-06-04

国家科技支撑计划项目(2012BAD04B13)；农业部行业专项(20150312705)

程秋博(1990-)，男，四川广元人，硕士，主要从事作物高产栽培研究。E-mail:530883288@qq.com

袁继超(1963-)，男，重庆江津人，教授，博士生导师，主要从事作物高产栽培技术研究。E-mail:yuanjc5@163.com

S513.04

A

1671-9387(2016)12-0056-08

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20161020.1636.018.html