不同熟期玉米品种生长发育特性与产量形成研究

张 晶，赵云娟，张定一，张建宏，王建军，段 峰，李民祥，申虎飞

（1. 山西农业大学 小麦研究所，山西 临汾 041000；2. 临汾市农业生态保护发展中心，山西 临汾 041000；3. 临汾市乡村振兴研究院，山西 临汾 041000；4. 蒲县农业农村局，山西 临汾 041000）

玉米是我国重要的粮食作物，同时又可作饲用和工业原料，种植面积居全国粮食作物之首，已成为我国第一大粮食作物，其产量对我国粮食安全有重要的意义［1‑3］。玉米生育期直接影响其对光温资源的利用和干物质积累，进而直接影响产量［4‑5］。冷凉区目前种植的春玉米品种多为中晚熟甚至晚熟品种，而晚熟品种在该区域产量、适应性、经济效益等方面并没有明显优势［6‑8］。晋南冷凉区无霜期短，热量资源有限，导致玉米生育期缩短，同时早霜冻是主要的气象灾害之一，早霜冻发生主要表现在后期所需有效积温不足，玉米穗粒不能正常成熟，灌浆不饱满，造成严重减产，最严重时减产50%以上。低温冷害已经成为玉米生产过程中的主要制约因素，与玉米后期的产量有紧密联系［9］。因此，选择适宜熟期玉米品种是晋南冷凉区玉米获得高产稳产的关键。为此，以不同熟期玉米品种为材料，研究其生育进程、叶面积指数、SPAD 值、地上部干质量、灌浆过程中百粒质量和单穗鲜质量的变化以及产量的差异，以期为晋南冷凉区高产、优质玉米的选择提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料及试验设计

试验于2022 年在山西农业大学小麦研究所隰县试验站（36°40′5″N、110°55′59″E）进行。

供试材料为3 个不同熟期的玉米品种和育187（早熟）、迪卡1563（中早熟）和先达6018（中晚熟）。采用大区设计，大区面积10 m×400 m=4 000 m2，划分3 个取样小区。4 月25 日机械播种，种植密度为66 600 株/hm2，宽窄行种植，等行距（60 cm）。基施控释肥（N∶P2O5∶K2O 为26∶12∶13）750 kg/hm2，按高产田水平进行田间管理，9 月25 日收获。试验地玉米全生育期的月降雨量和月均温如图1 所示。

图1 试验地月降水量和月均温

1.2 测定项目及方法

1.2.1 生育时期 人工观察记载玉米的出苗期、吐丝期和成熟期。各生育时期的调查记载标准以小区内出现该时期特定生理性状的植株数达到全小区总植株数的60%以上时为时间记载点。

1.2.2 叶面积指数 于苗期、拔节期、大喇叭口期、吐丝期和灌浆期测定叶片长度和宽度，利用长宽系数法计算叶面积，并计算叶面积指数。单叶叶面积=长×宽×0.75；叶面积指数=（单株总叶面积×株数）/面积。

1.2.3 棒三叶SPAD 值 于吐丝后0、9、18、27、36、45、54 d 在小区内随机选取10 株玉米，在9：00—11：00用SPAD-502 叶绿素计测定玉米棒三叶（穗上叶、穗位叶、穗下叶）的SPAD 值，测定部位为玉米叶片长度的50%处，避开叶脉位置。

1.2.4 地上部干质量 于苗期、拔节期、大喇叭口期、吐丝期、成熟期，每个处理选择3 株玉米，成熟期样品按叶片、茎秆、籽粒、穗轴分开，其他时期（苗期除外）按照茎、叶分开，105 ℃杀青1 h，80 ℃烘干至恒质量，称各部位干质量。

1.2.5 单穗鲜质量、百粒质量 吐丝期，从小区内选择长势均匀、同一天吐丝的若干健康植株统一进行挂牌标记。从挂牌当日算起，每隔9 d 取一次样，每次取5 个均匀果穗，称单穗鲜质量。然后随机选择果穗上发育饱满的3 行籽粒完整剥下，统计每个玉米上取下的籽粒总数，称籽粒鲜质量。之后放入烘箱内，在105 ℃下杀青30 min，再于80 ℃烘干至恒质量，计算百粒质量。

1.2.6 产量及其构成因素 成熟期，调查小区穗数；并收获每个小区中间的3行果穗，每小区随机重复3次，每个重复取30 个果穗，调查穗长、穗粗、穗行数、行粒数、秃尖长、轴粗、穗粒数、百粒质量。收获穗全部脱粒后自然风干，用水分仪测定水分后，按14%含水量折合产量。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2016 进行整理，利用DPS 15.10 软件采用LSD法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同熟期玉米品种生育进程分析

由表1 可以看出，不同熟期玉米品种同时播种，在相同气候条件下，出苗时间一致。不同熟期玉米品种出苗—吐丝、吐丝—成熟及播种—成熟所需的时间不同，均表现为和育187<迪卡1563<先达6018。出苗—吐丝，先达6018 较和育187、迪卡1563 分别推迟9、6 d，吐丝—成熟分别推迟4、2 d，生育期分别推迟13、8 d；迪卡1563 与和育187 生育期相差5 d，其中出苗—吐丝相差3 d，吐丝—成熟相差2 d，生育期延长主要体现在出苗—吐丝营养生长阶段，其次是吐丝—成熟。

表1 不同熟期玉米品种的生育进程

2.2 不同熟期玉米品种叶面积指数分析

由图2 可以看出，不同熟期玉米品种苗期和大喇叭口期叶面积指数无显著差异；拔节期，和育187 叶面积指数最高，与先达6018 差异达显著水平，迪卡1563 与二者均无显著差异；吐丝期，先达6018 叶面积指数最高，与和育187 和迪卡1563 差异达显著水平；灌浆期，3 个熟期品种叶面积指数差异显著，表现为和育187>先达6018>迪卡1563。

图2 不同熟期玉米品种叶面积指数

2.3 不同熟期玉米品种棒三叶SPAD 值分析

由表2 可以看出，不同熟期玉米品种均表现为吐丝后54 d 棒三叶SPAD 值快速下降。其中，和育187吐丝后54 d 棒三叶SPAD 值高于迪卡1563 和先达6018。和育187 在吐丝后0、9、18、54 d 棒三叶的SPAD 值均无显著差异；穗上叶吐丝后45 d SPAD 值最高，随后开始下降；穗下叶在吐丝后27 d SPAD 值最高，随后开始下降。迪卡1563 在吐丝后0、9、18、36、54 d 棒三叶的SPAD 值均无显著差异，吐丝后45 d差异最大，三者间差异达显著水平。先达6018 在吐丝后18、27、36 d 棒三叶的SPAD 值均无显著差异；吐丝后0、9 d 棒三叶的SPAD 值均表现为穗位叶>穗下叶>穗上叶；吐丝后54 d 穗位叶SPAD 值显著高于穗上叶和穗下叶。

表2 不同熟期玉米品种棒三叶SPAD 值

2.4 不同熟期玉米品种地上部干质量分析

由表3 可以看出，不同熟期玉米品种苗期地上部干质量无显著差异。拔节期，不同熟期玉米品种茎、叶干质量差异均达到显著水平，和育187 最高，迪卡1563 次之。大喇叭口期，不同熟期玉米品种叶干质量无显著差异，茎干质量以和育187 和迪卡1563 较高，二者差异不显著。吐丝期，茎干质量以和育187和先达6018 较高，二者差异不显著；不同熟期玉米品种叶干质量差异显著，先达6018 最高，和育187 次之。成熟期，茎、叶和籽粒干质量均表现为先达6018>和育187>迪卡1563，其中，茎、叶差异均达显著水平，和育187 和先达6018 籽粒干质量差异不显著；穗轴干质量表现为和育187>迪卡1563>先达6018，品种间差异达显著水平。

表3 不同熟期玉米品种地上部干质量g/株

2.5 不同熟期玉米品种单穗鲜质量和百粒质量分析

由图3 可以看出，不同熟期玉米品种单穗鲜质量表现不同，和育187 和迪卡1563 单穗鲜质量表现为先升后降，吐丝后45 d 最高；先达6018 单穗鲜质量表现为上升趋势，吐丝后27~45 d 平缓增长；吐丝后54 d单穗鲜质量表现为先达6018>和育187>迪卡1563。

图3 不同熟期玉米品种单穗鲜质量和百粒质量

由图3 可以看出，不同熟期玉米品种整个籽粒形成过程中，百粒质量的增长速度呈慢—快—慢的变化趋势，3 个玉米品种在吐丝后18 d 百粒质量差异开始变大，吐丝后54 d 差距缩小，和育187 较迪卡1563和先达6018 百粒质量分别提高1.99 g 和4.58 g。

2.6 不同熟期玉米品种穗部性状分析

由表4 可以看出，不同熟期玉米品种穗粗和轴粗无差异显著；穗长以和育187 较长，与迪卡1563 和先达6018 差异显著；和育187 穗行数16.0 行，迪卡1563和先达6018 均为18.0 行；行粒数以先达6018、和育187 较高，二者差异不显著；秃尖长以和育187 较长，迪卡1563 次之，二者差异不显著。

表4 不同熟期玉米品种成熟期穗部性状

2.7 不同熟期玉米品种产量及其构成因素分析

由表5 可以看出，不同熟期玉米品种穗数差异不显著；穗粒数以先达6018 最高，较迪卡1563 和和育187 分别提高14.50%和24.94%，三者差异显著；和育187 百粒质量最高，较迪卡1563 和先达6018 分别显著提高23.65%和24.07%，迪卡1563 和先达6018 百粒质量差异不显著；3 个不同熟期玉米品种的产量表现为先达6018>和育187>迪卡1563，差异未达显著水平。

表5 不同熟期玉米品种产量及其构成因素

3 结论与讨论

理论上产量和生育期在一定范围内呈正相关关系，较长的生育期可为籽粒形成奠定良好的生物产量基础，适当延长生育期可增加光能利用时间，获得较高产量［10］。长期以来，为了获得高产，生产上晚熟品种在晋南冷凉区一直占主导地位。任佰朝等［11］研究发现，玉米品种生理成熟所需要的积温主要取决于品种自身的特性，筛选出与各地区的温度等资源状况相匹配的品种尤为重要。为合理选择不同熟期品种，前人进行了不同熟期品种产量、籽粒灌浆特性等方面的研究［12‑14］。黄智鸿等［15］研究发现，高产玉米在大喇叭口期到灌浆期叶面积指数都高，且在后期叶面积指数下降缓慢，而本研究中3 个不同熟期玉米品种叶面积指数均表现为苗期到吐丝期逐渐升高，灌浆期开始下降。佟桐等［16］研究发现，春玉米籽粒产量在很大程度上取决于后期的光合生产能力，后期的光合产物对籽粒的贡献率为78%～84%。本研究中，3 个玉米品种中和育187 在灌浆期棒三叶SPAD 值和叶面积指数仍较高，说明该品种叶片的功能持续期长，后期叶片的光合能力强。

董桂芳等［17］研究发现，即使在同一生态区内，玉米品种因其自身基因型的差异，各自对气象条件的反应有所不同。因此，不同熟期玉米品种因其各自生育阶段所处的温光条件不同，其物质积累与分配特性有所不同。朱祥芬等［18］研究也发现，不同玉米品种干物质积累速度不同。本研究中不同玉米品种的地上部干质量有明显差异，与前人［18］研究结果一致。钱春荣等［19］研究发现，在热量资源限制型地区，花后干物质积累对产量的贡献率更大。本研究中，成熟期干质量表现为先达6018>和育187>迪卡1563，产量变化趋势与其一致。王同朝等［20］和肖珊珊等［21］研究认为，中熟玉米品种灌浆快，有效灌浆时间短，而晚熟玉米品种灌浆相对滞后，有效灌浆时间长，本研究中不同熟期品种灌浆结果与其一致。

张冬梅等［22］研究发现，中熟玉米品种产量最高，但正常年份不能完全成熟，产量潜力没有完全发挥，经济产量和早熟品种之间没有显著差异。王亮等［23］研究发现，中熟、中晚熟品种产量普遍高于晚熟品种。本研究中3 个不同熟期玉米品种产量差异不显著，参试的早熟玉米品种尽管生育期相对较短，但产量与中晚熟品种差异不显著且较中晚熟品种穗部性状更协调。史振声等［24］通过对不同熟期玉米品种进行研究发现，中熟、中晚熟玉米品种较晚熟品种更具优势且有增产趋势。基于晋南冷凉区气候特点，中晚熟、晚熟玉米品种对干旱、低温、早霜、寡照等灾害反应敏感，特别是个别年份的早霜提前和低温寡照灾害，会导致玉米不能充分成熟，影响玉米品质。因此，在晋南气候寒冷潮湿区域，应选择生育期较短的早熟、中早熟品种，而对早熟、中早熟品种在该区域的配套栽培技术、稳产性和增产潜力及生理生态特性的研究还有待继续深入。