不同玉米品种产量特性及环境适应性研究

丁晓塽

（湖北省农业科学院粮食作物研究所/粮食作物种质创新与遗传改良湖北省重点实验室/农业农村部作物分子育种重点实验室，武汉 430064）

玉米（Zea maysL.）是中国重要的粮食作物，在保障国家粮食安全方面具有重要作用［1］。中国玉米种植带纵跨寒温带、暖温带、亚热带和热带生态区，分布在低地平原、丘陵和高原山区等不同自然条件下。湖北省的玉米种植区主要分为鄂西北山地玉米区、鄂西南玉米区、江汉平原玉米区、鄂东丘陵低山玉米区和鄂北岗地夏玉米区［2］。但随着玉米多用途的开发，玉米在饲料和生物能源和其他工业原料需求方面的供需矛盾日益突出［3，4］。

湖北省是中国重要的畜牧业养殖大省，且当地生产的玉米主要用于加工饲料，其中饲料加工消耗占总消费的90%、工业需求占5%、食用占5%，但目前湖北省自产玉米产量远低于需求量，其缺口在未来可达360 万t［5］。近年来，中国“玉米带”主要分布在长江流域以北，南方各省消费的玉米主要从北方调入，但这种格局正受到严峻的挑战。湖北省近几年的玉米产量增加主要是依靠种植面积的不断扩大，其单产还主要维持在4 500～5 300 kg/hm2，导致主要依赖种植面积扩大的“玉米带”主产省份的玉米产量增幅变缓，且随着北方玉米加工需求量的增加及受自然灾害等不稳定因素的影响，调入南方的玉米受到限制，因此筛选出适合湖北省不同种植模式的玉米品种是稳定湖北省玉米生产的关键［6，7］。本研究以南、北方玉米品种为对象，对比不同品种作春玉米和夏玉米种植时产量性能及适应性的差异，为选出适合湖北省的高产、适应性强的玉米品种提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择来源于不同区域已经审定的品种共7 个，均属于中熟类品种，包括宜昌市农业科学院培育的宜单629、华中农业大学培育的华玉20 号、武汉隆福康农业发展有限公司培育的福玉178、襄阳市农业科学院培育的襄玉655、湖北省种子集团有限公司培育的汉玉555、山东省莱州市农业科学院选育的登海11 号、山东登海种业股份有限公司培育的登海9 号。

1.2 试验设计

于2020 年开展大田试验，湖北省武汉市汉南区作春玉米栽培试验点（114°48′E，30°55′N），襄阳市（112°21′E，32°08′N）作夏玉米栽培试验点。汉南区试验点土壤耕层有机质含量为18.6 g/kg，全氮含量为1.7 g/kg，速效磷含量为15.5 mg/kg，速效钾含量为110.6 mg/kg，pH 5.9。襄阳市试验点耕层有机质含量为25.6 g/kg，全氮含量为2.1 g/kg，速效磷含量为20.5 mg/kg，速效钾含量为135.6 mg/kg，pH 6.2。

春玉米于4 月15 日在汉南区试验点播种；夏玉米于6 月25 日在襄阳市试验点播种。试验均按随机区组排列，3 次重复，共21 个小区，汉南区试验点小区宽为4.0 m，长为10.0 m；襄阳市试验点小区宽为6.0 m，长为9.0 m。两试验点均为宽窄行种植，宽行行距为80 cm，窄行行距为40 cm，株距为28 cm，种植密度为6 万株/hm2。氮、磷、钾肥施用量分别为270 kg/hm2的N、90 kg/hm2的P2O5、120 kg/hm2的K2O。其中，氮肥30%作种肥，50%作拔节肥，20%作开花期追肥；磷肥全部作种肥；钾肥70%作种肥，30%作开花期追肥。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 测定指标 生育时期：准确记录玉米的播种期、出苗期（60%出苗）、吐丝期（60%吐丝）、完熟期（玉米子粒出现黑层）和全生育期。叶面积与干物质含量：在玉米拔节期、吐丝期和完熟期从各处理小区选取有代表性的植株5 株进行干物质含量和叶面积测定，使用常规系数法计算单叶叶面积，即单叶叶面积=长×宽×系数（其中未展开叶系数为0.50，完全展开叶片系数为0.75）。最终除去差异较大的植株，计算较一致的3 株叶片平均值。每小区选取20 株称重计产，并对各品种进行考种。

1.3.2 各指标的计算方法 计算叶面积指数、净同化率、光合势和作物生长率。

1）平均叶面积指数（LAI）的计算。

2）净同化率（NAR）。净同化率表示单位面积和单位时间内玉米群体干物质增长量。

式中，L1、L2分别为t1、t2时间的叶面积；W1、W2为t1、t2时间的干重。每15 d 随机选取有代表性的玉米5 株、将植株各器官分开，首先在105 ℃烘箱中杀青15～30 min，然后调至80 ℃恒温继续烘10 h 直到恒重，用电子天平称重得W1、W2。

3）光合势（LAD）的计算。

式中，LAi为第i个生育阶段的平均叶面积；Di为第i个生育阶段所持续的时间。

4）作物生长率（CGR）的计算。

式中，Wi、Wi-1分别表示单位面积内的作物在i、i-1 生育时期的干物质质量；Ti、Ti-1分别表示作物从出苗到Wi、Wi-1对应生育时期的天数。

1.4 统计分析

所用数据采用DPS 3.01 和Microsoft Excel 2010软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 各品种的产量比较

由表1 可知，春玉米、夏玉米中产量最高的品种都为宜单629，其产量分别为8.34、6.78 t/hm2。作春玉米种植时，宜单629 产量分别比汉玉555、福玉178、华玉20 号增加25.98%、19.66%和21.93%，均达显著水平（P＜0.05），而襄玉655、宜单629、登海11号、登海9 号间产量无显著差异。作夏玉米种植时，宜单629 与华玉20 号间产量无显著差异，但都显著高于其他几个品种（P＜0.05）；除华玉20 号之外，其他品种作夏玉米产量均比作春玉米产量下降18.0%以上。

表1 各品种作春玉米和夏玉米栽培时的产量表现（单位：t/hm2）

2.2 各品种的生育期比较

由图1 可知，作春玉米栽培时，除登海11 号全生育期较其他品种短3～6 d 外，其他品种全生育期相差不大。汉玉555 和福玉178 各生育期均较晚，全生育期达109 d；登海11 号全生育期只有103 d。作夏玉米栽培时，汉玉555、襄玉655、宜单629 各生育期接近，全生育期都在100 d 及以上，全生育期小于100 d 的福玉178、登海11 号、登海9 号各生育期接近；华玉20 号除出苗期外，其他各生育期均偏晚，全生育期最长，达105 d。

图1 各品种作春玉米和夏玉米栽培时的生育期表现

2.3 各品种的平均叶面积指数比较

由表2 可知，作春玉米栽培时，各玉米品种全生育期的叶面积指数以登海11 号最大，其次为宜单629 和襄玉655，其值分别为3.27、3.18 和3.12，三者间差异不显著，但均显著高于其他品种（P＜0.05），其他玉米品种的叶面积指数均小于3.0。从不同生育期来看，各生育期襄玉655、宜单629 和登海11 号均高于其他品种。

表2 各品种作春玉米和夏玉米栽培时各生育阶段的叶面积指数表现

作夏玉米栽培时，从全生育期来看，叶面积指数最大的为宜单629（2.81），与其他6 个玉米品种间存在显著差异（P＜0.05）；襄玉655 与华玉20 号二者间，汉玉555、福玉178 与登海11 号三者间叶面积指数均无显著差异。从不同生育期看，各品种在不同生育期的叶面积指数表现并不一致，但总体上宜单629 表现出较好的优势。

2.4 各品种的群体净同化率比较

由表3 可知，作春玉米栽培时，从全生育期和不同生育期来看，宜单629 的群体净同化率都较低。作夏玉米栽培时，各品种全生育期群体净同化率以登海9 号最大，为12.15 g/（m2·d），显著高于其他玉米品种（P＜0.05），除宜单629 外，其他几个品种间差异不显著；登海9 号各生育期群体净同化率都较高，福玉178 在拔节前期的群体净同化率较高，但拔节以后的群体净同化率与其他品种相比处于居中状态；整个生育期间宜单629 的净同化率都较低。

表3 各品种作春玉米和夏玉米栽培时各生育阶段的群体净同化率表现 ［单位：g/（m2·d）］

2.5 各品种的叶片光合势比较

由表4 可知，作春玉米栽培时，各品种全生育期叶片光合势以襄玉655、宜单629 和登海11 号的光合势较大，分别为367.24、361.83 和331.72 m2·d，显著高于其他4 个品种（P＜0.05），其中汉玉555 的光合势最低；各品种各生育期叶片光合势间的规律与全生育期基本一致。作夏玉米栽培时，各玉米品种全生育期叶片光合势以宜单629 最大，为250.75 m2·d，显著高于其他6 个品种（P＜0.05），以福玉178 最低。

表4 各品种作春玉米和夏玉米栽培时各生育阶段的叶片光合势表现 （单位：m2·d）

2.6 各品种的作物生长率比较

由表5 可知，作春玉米栽培时，福玉178 和登海9 号各生育期的作物生长率均较低，全生育期作物生长率显著低于其他几个品种（P＜0.05），而宜单629 在各生育期和全生育期的作物生长率均较高。作夏玉米栽培时，各品种在出苗至拔节期的作物生长率均高于同时期的春玉米种植，但是在其他生育期则低于同时期的春玉米种植；无论是春玉米还是夏玉米，其生长率较大的生育期主要集中在拔节至吐丝期。出苗至拔节期，华玉20 号作为春玉米和夏玉米时作物生长率都较高，福玉178 都较低；拔节至吐丝期汉玉555 和襄玉655 的作物生长率都较高，福玉178 都较低；吐丝至完熟期，作春玉米时，登海11号的作物生长率较高，作夏玉米时，宜单629 的作物生长率较高。

表5 各品种作春玉米和夏玉米栽培时各生育阶段的作物生长率表现 ［单位：g/（m2·d）］

2.7 各品种的综合适应性比较

由表6 可知，在相同渍害条件下，宜单629、登海9 号和登海11 号的出苗率都较高，分别为97.8%、97.5%和94.6%，苗势都为强，表现出较高的耐渍能力；汉玉555 和华玉20 号的出苗率都偏低，分别为56.5%和44.5%，耐渍能力较弱；福玉178 和襄玉655的出苗率居中，分别为69.2%和67.3%，耐渍能力一般。在相同条件下，汉玉555 和宜单629 的倒伏率较低，分别为1.20%和3.89%，抗倒能力较强；华玉20号的倒伏率为9.45%；登海9 号和福玉178 的倒伏率分别为18.52%和12.82%，比华玉20 号弱；登海11号、襄玉655 倒伏率超过20.0%，抗倒能力较低。宜单629 抗病强、略抗虫，相较于其他品种在抗病虫害方面具有很好的优势。

表6 各品种作春玉米和夏玉米栽培时综合适应性表现

2.8 相关性分析

相关性分析表明（图2），各品种无论是作春玉米还是作夏玉米栽培时，玉米产量与叶面积指数、叶片光合势和作物生长率均呈显著正相关（P＜0.05），与群体净同化率呈不显著的负相关。

图2 玉米产量与叶面积指数、群体净同化率、叶片光合势和作物生长率的相关性分析

3 小结与讨论

本研究采用来源于不同地区的玉米品种在湖北省进行春玉米和夏玉米的种植，结果表明春玉米的平均产量要比夏玉米高，其中北方品种登海11 号和登海9 号产量降幅较大。有研究认为，气候变化是影响玉米南北差异的重要因素，其中日长变短和温度变高导致生育期缩短是造成玉米产量下降的两个限制因子［8，9］，这与本研究结果一致。本研究中，宜单629 在作春玉米和夏玉米栽培时的产量分别为8.34 t/hm2和6.78 t/hm2，登海9 号在作春玉米和夏玉米栽培时的产量分别为8.20 t/hm2和6.16 t/hm2，这两个品种在相同模式下种植均能表现出显著的产量优势，华玉20 号在作春玉米和夏玉米种植时，产量分别为6.84 t/hm2和6.66 t/hm2，没有明显差异。

品种之间产量的差异与其自身的品种特性存在很大的相关性，特别是生育期、叶面积指数、叶片光合势和作物生长率等，作物群体净同化率随着叶面积指数的增加而显著降低，且群体净同化率与产量存在显著的负相关关系［10，11］。本研究发现，无论是作春玉米还是作夏玉米栽培时，产量较高的品种宜单629 都表现出较高的叶面积指数、叶片光合势和作物生长率，而群体净同化率则相对较低。这可能是因为玉米群体在种植过程中随着叶面积指数的增加，群体变得拥挤，植株下部叶片的光合速率降低，从而降低净同化率［12，13］。叶片光合势代表植株某生育期进行光合生产的叶片面积，本研究宜单629 在作春玉米和作夏玉米栽培时，在各生育期和全生育期的光合势均较高，产量也较高。熊淑萍等［14］的研究表明，群体高光合势可以显著增强作物群体的光合能力、光合有效辐射及转化效率，提高生物量和子粒产量。

从环境适应性上来看，宜单629、登海9 号作春玉米和作夏玉米栽培时产量都较高，耐渍能力都较强，宜单629 生育期均居中，登海9 号都较长；宜单629 抗倒伏能力强，登海9 号抗倒伏能力较低。襄玉655、登海11 号作春玉米栽培时产量都较高，作夏玉米栽培时产量较低。作春玉米、夏玉米栽培时，襄玉655 生育期居中，登海11 号生育期都较短；襄玉655、登海11 号抗倒伏能力都较低；前者耐渍能力一般，后者耐渍能力强。福玉178、华玉20 号作春玉米栽培时产量都居中，生育期都较长；作夏玉米栽培时，福玉178 产量较低，生育期较短，华玉20 号产量较高，生育期较长。福玉178 耐渍能力一般，抗倒伏能力一般；华玉20 号耐渍能力较弱，抗倒伏能力较强，但不及宜单629。

综上所述，在相同试验条件下，产量高的玉米品种叶面积指数、叶片光合势和作物生长率都较大，但群体净同化率较小；产量低的玉米品种则相反。所选用的北方品种在湖北省不宜作夏玉米栽培；大部分品种的抗病虫性相对偏弱。由此，提出在湖北省应根据高产和适应性好为选种前提，春玉米和夏玉米都可选种宜单629。