新疆干旱区密植条件下不同玉米品种主要农艺性状及耐密性分析

杨 杰，韩登旭，王业建，阿布来提·阿布拉，梁晓玲，郗浩江，李铭东，王 仙，文丽伟

(1.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.疏勒县农业技术推广中心，新疆疏勒 844200)

0 引 言

【研究意义】玉米(ZeamaysL.)是中国乃至世界栽培面积最大、单产最高的粮食作物[1-2]。2019年，随着我国玉米深加工产能的增强，玉米消费能力进一步提升，玉米产量达到2.9×108t左右，约占我国粮食年消费的40%左右，远超稻谷和小麦，成为我国粮食消费最大的作物(https://www.sohu.com/a/325767228_775892)。玉米广泛应用于饲料和生物质能源等领域[3]。高产是玉米育种目标，由于育种水平的不断提高，农业生产条件逐步改善，玉米单产不断增加。但是，依靠挖掘单株生产力大幅度提高玉米产量已比较困难。鉴定筛选与分析新疆干旱与半干旱区种植主要玉米品种的耐密性，对耐密种质创新和新品质选育有实际意义。【前人研究进展】国内外的玉米生产实践表明种植耐密杂交种是创高产的首要因素[4-5]。周灵芝等[6]研究表明，随着种植密度的增加，果穗长、果穗粗、穗行数、行粒数、百粒重逐渐减小，秃尖长、株高、穗位高等逐渐增加，京科糯2000、都市丽人在种植密度分别为4.80×104～5.40×104、5.40×104～6.00×104株/hm2时产量最高。史振声等[7]研究发现，不同玉米品种的耐密性差别很大，铁单12、辽单35的适宜种植密度分别为4.80×104、5.25×104株/hm2的密度范围内，郑单538籽粒产量表现较好。王向阳等[8]研究发现，产量随着种植密度增加呈先增加后下降的趋势，耐密性玉米杂交种洛玉4号在种植密度为6.00×104～7.50×104株/hm2的产量最高。李向岭[9]研究表明，在 45 000～90 000 株/hm2的种植密度范围内，随着种植密度的增加，产量也呈增加趋势。周旭梅[10]认为，随着种植密度增加，丹 3363 产量先增加再减小，在种植密度为 75 000 株/hm2时产量最高。【本研究切入点】目前国内有关某一品种最佳适宜种植密度研究报道较多，而针对特定区域性密植条件下主栽玉米品种主要农艺性状与产量关系以及耐密性研究报道较少。研究新疆干旱区密植条件下不同玉米品种主要农艺性状及耐密性。【拟解决的关键问题】在新疆干旱与半干旱特殊生态区研究主栽玉米品种的耐密性，以耐密系数为依据，结合主要农艺性状，对新疆干旱与半干旱区种植的主要玉米品种的耐密性进行鉴定筛选与分析，为耐密种质创新和耐密玉米新品种选育提供理论基础和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材 料

选用最新国审、省审、即将审定、进入国家和省级区域试验表现突出、2016～2018年适应性筛选试验和耐密鉴定试验表现突出的先玉335、联创825、新玉108号、九圣禾2468、先玉1225、MC703、瑞普909、陕单650、华美1号、禾育187、郑单958等11个中晚熟玉米品种作为材料。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验地点设在新疆农业科学院安宁渠综合试验场，采用裂区设计，密度为主处理，品种为副处理。设计2个密度水平(8.25×104株/hm2D1,10.5×104株/hm2D2)。

田间随机完全区组排列，3次重复，6行区，行长6 m。重复间留走道1.0 m，小区行间不留走道。试验田四周设保护行4～6行，种植与管理方式同当地大田生产。

1.2.2 性状调查

开花期调查各材料调查ASI值(吐丝期与散粉期间隔)；8月底选取中间2行中连续的10株调查株高、穗位高等性状；9月底调查空秆率、倒伏率、倒折率、病株率等性状；收获以后果穗室内考种测量果穗长、果穗粗、秃尖长、穗行数、穗行粒数、百粒重、籽粒含水量、单株产量即穗粒重。

1.3 数据处理

数据处理在Excel2010软件中处理，用R语言进行统计分析。

耐密系数计算按照苏方宏[9]提出的表征玉米品种耐密性的公式进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同密度处理下品种间产量差异

研究表明，品种处理之间产量差异达到极显著水平，随着种植密度的增加，不同品种产量差异较大，耐密性强的品种，随着种植密度的增加，因群体数量增加，整体表现增产；耐密性较差的品种，则因群体单株数量增加，单位面积上争水争肥，光合效率降低进而减产，品种是影响产量的最主要的因子。密度处理差异显著，不同的种植密度对产量的影响也较大，品种与密度互作差异没有达到显著水平。表1

研究表明，先玉335、先玉1225等国外品种耐密性较强，随着种植密度的增加表现增产，先玉335在8.25×104株/hm2低密度条件下产量为19 954.23 kg/hm2，10.5×104株/hm2高密度下产量为20 131.33 kg/hm2，先玉335在高密度条件下产量达到最大潜力。先玉1225在8.25×104株/hm2D1低密度条件下产量为18 496.95 kg/hm2，10.5×104株/hm2高密度下产量为16 590.90 kg/hm2，在高密度下产量下降，但与国内自育品种相比，高密度下产量下降值较低，仍表现出极强的耐密性。国内品种联创825在8.25×104株/hm2低密度条件下产量为19 484.1 kg/hm2，10.5×104株/hm2高密度下产量为18 586.35 kg/hm2，在低密度和高密度下产量均高于先玉1225，是国内自育品种耐密性最强的品种之一。九圣禾2468在8.25×104株/hm2低密度条件下产量为17 879.62 kg/hm2，10.5×104株/hm2高密度下产量为18 003.82 kg/hm2，在高密度下产量增加，表现出较强的耐密性。新玉108号、MC703等品种产量潜力较大，新玉108号在高、低密度条件下产量下降较低，也表现出较强的耐密性，但整体产量水平低于国外品种。表2

2.2 不同密度处理下品种间主要农艺性状差异表现

2.2.1 主要农艺性状方差

研究表明，随着种植密度的增加大部分品种株高随之递增，新玉108号、九圣禾2468、MC703 3个品种株高和穗位都降低，主要是对高密度胁迫压力敏感度较低，在同样水肥条件下，因群体单株数量增加，互相竞争力加剧，进而表现出株高和穗位高下降的结果。株高、穗位高、果穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒重、籽粒收获含水量等性状均达到极显著水平，品种是主要农艺性状的主要影响因子。不同密度下各品种株高、穗位高、穗长、果穗粗、穗行数、行粒数等性状也达到显著水平，随着密度的增加，单位面积上群体单株数量增加，株行空间减小，株高和穗位高会随之增加；随着密度增加，果穗变短、变小、穗行数、行粒数等均下降，秃尖长度因密度增加而增大，导致部分不耐密品种产量下降。表3

表3 主要农艺性状差异显著性比较

2.2.2 主要农艺性状相关性

研究表明，在不同种植密度下，株高与穗位高、穗长(极值:0.65)、百粒重(极值:0.52)、折合单产(667 m2)(极值:0.67)、折合14%水分单产(667 m2)量(极值:0.64)等性状间差异均达极显著水平。果穗长与行粒数(极值:0.71)、百粒重(极值:0.61)、折合单产(667 m2)(极值:0.49)、折合14%水分单产量(极值:0.52)、秃尖长度(极值:0.51)间均达到极显著水平；果穗粗与穗行数(极值:0.40)、百粒重(极值:0.44)、收获籽粒含水量、折合单产量(极值:0.49)、折合14%水分单产量(极值:0.52)差异均达到极显著水平；行粒数与含水量和产量间均达到极显著水平。随着种植密度的增加株高、穗位高缓慢增加，果穗长、果穗粗、穗行数、行粒数等均逐渐减小，秃尖长增大，不同品种差异较大。图1

图1 主要农艺性状相关性

2.3 品种耐密性评价

研究表明，不同密度处理品种间产量差异较大。在D1低密度下(8.25×104株/hm2)平均单株产量位居前5的品种是联创825、郑单958、先玉335、先玉1225、禾育187；在D2高密度下(10.5×104株/hm2)平均单株产量位居前5的品种是先玉335、联创825、MC703、先玉1225、禾育187。在D2(10.5×104株/hm2)/D1(8.25×104株/hm2)密度下，计算各品种的耐密系数，耐密系数排在前5位的品种是联创825(耐密系数:0.085 8)、先玉335(耐密系数:0.084 9)、先玉1225(耐密系数:0.078 6)、禾育187(耐密系数:0.077 2)、新玉108号(耐密系数:0.072 3)与九圣禾2468(耐密系数:0.072 3)并列第5。国外品种耐密性较强，国内自育部分品种耐密性较强，联创825耐密性最强，排列第1。表4，表5

表4 高低密度下不同品种主要农艺性状增减变化

表5 不同密度下品种产量及耐密性

3 讨 论

玉米产量水平高低受到很多因素的影响。在同等生长条件下，种植密度是影响作物生产重要的因素之一[12-13]。史振声等[14]研究 30 个品种在 4 个密度下的株高变化，将其变化归纳为3种情况：一是株高会随密度的增加而升高；二是随密度增加而升高，但上升到一定程度后不再继续升高；三是并不因密度的增大而发生较大变化，第1种多属于稀植型品种，后2种多属于密植型品种，往往具有较大的增密增产潜力。张吉旺[15]研究表明，在 75 000～165 000 株/hm2范围内，增密会降低株高。研究表明，株高、穗位高等均随着种植密度的增加而缓慢增加，大部分品种株高与密度呈正相关。新玉108号、MC703、九圣禾2468 3个品种株高和穗位高随着密度增加而下降。分析主要原因是新玉108号等3个品种耐密性相比较强，对密度反应敏感度较低。另外，新玉108等品种耐旱性较强，在新疆干旱半干旱条件下对水肥敏性也较低，在高密度下株高和穗位高没有出现大幅度的增减变化。大部分品种果穗长、果穗粗、穗行数、行粒数均随着种植密度增加呈现缓慢减少的趋势，先玉335随着密度增加果穗长略有小幅度增加，先玉1225随着密度增加穗行数略有增加，国外品种抗逆性和耐密性较强，试验设计高密度压力对其胁迫压力不足，相反表现出高密度下增长效应，高产和耐密潜力较大。随着密度增加秃尖长度都逐渐增大。华美1号、陕单605、新玉108号等部分品种籽粒收获含水量增加。是由于密度增加后，植株之间必须在水分、养分和空间等方面形成恶性竞争，最终导致穗粒数和百粒重相应下降[14-15]，在低密度条件下，由于单株的营养面积大，通风透光条件差，玉米生长后期籽粒脱水速率降低，导致含水增加。

4 结 论

随着种植密度的增加表现增产，先玉335在8.25×104株/hm2低密度条件下产量为19 954.23 kg/hm2，10.5×104株/hm2高密度下产量为20 131.33 kg/hm2，在高密度条件下产量达到最大潜力；国内品种联创825、新玉108号、九圣禾2468、MC703等品种产量潜力较大，但整体产量水平低于国外品种。九圣禾2468在8.25×104株/hm2低密度条件下产量为17 879.6 kg/hm2，10.5×104株/hm2高密度下产量为18 003.85 kg/hm2，表现出较强的耐密性。结合产量、株高、穗位高、单株产量及耐密系数等主要农艺性状综合评价，先玉335、先玉1225等国外品种耐密性较强，联创825、新玉108号、九圣禾2468等国产品种耐密性也较好。