不同基因型玉米品种的抗旱性及收获指数研究

2012-06-22樊修武

山西农业科学 2012年3期

石平，樊修武

（山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原 030032）

玉米是北方雨养农业地区主要栽培作物之一。干旱是玉米生产的主要限制因子，不同玉米品种对水分亏缺的反应存在明显差异[1-3]。对不同玉米品种抗旱性进行分析评价，筛选出节水又高产的玉米品种是现实可行的生物节水措施，对缓解我国粮食安全和水资源安全有着十分重要的意义。同时，可根据品种的抗旱性强弱和水资源分布情况，实现适水种植、减轻盲目种植的损失。

兰巨生等[4]提出了抗旱指数（DRI）的概念，从而弥补了Chionoy提出的抗旱系数及Fischer[5]提出的敏感指数的不足，使农作物抗旱性鉴定的产量指标在生物学意义上有了实质性的改进。抗旱指数已有较多应用[6-9]，在玉米抗旱性评价方面也有报道[10-11]。以收获经济产量为目的的抗旱性评价试验经常会设定不同的灌溉定额。DRI基于某水分阶段两端产量来评价其抗旱性。每个品种的水分适应范围不同，对于品种而言，不同的灌溉定额既可增产，又可以导致减产。不同水分梯度下玉米产量和DRI的关系需要进一步研究，尤其是在玉米新品种不断被审定用于生产的现实条件下，更应对其抗旱性进行深入研究。

收获指数（HI）反映了作物群体光合同化物转化为经济产品的能力，是评价作物品种和栽培成效的重要指标。随着作物新品种的定向选育和栽培措施的不断改善，其中，品种改良的主要目标之一就是提高其收获指数[12]。谷类作物的收获指数已由过去的0.3左右提高到0.4～0.5，有的甚至达到0.6。HI有较高的遗传力，同时也受环境条件的制约[13]，不同作物品种收获指数不同[14]。

本研究通过人为设定不同灌溉定额创造不同水分梯度，将新近育成审定的不同基因玉米品种种植在不同水分条件下，鉴定其经济产量和生物产量，计算其抗旱指数和收获指数，并对不同玉米品种抗旱指数和收获指数进行分析评价，筛选出节水又具有高收获指数的玉米品种，这对气候变暖、干旱加剧的现实条件下，实现其生物节水又高产稳产非常必要，对缓解我国粮食安全和水资源安全有着十分重要的意义。

1 材料和方法

1.1 试验概况

试验在山西省农业科学院旱地农业研究中心中试基地进行。该基地属暖温带半干旱季风性气候，平均降水460 mm，≥10℃年活动积温为3 500℃，无霜期165 d，前茬作物为玉米，土壤为碳酸褐土，肥力中等。

1.2 供试材料

供试材料选用最新育成并审定应用的17个中晚熟玉米杂交种：先玉335、郑单958、晋单55、农大108、晋玉811、丹玉86、晋单62、强盛9号、沈玉18、中玉9号、东单60、中单14、中单5458、大丰3号、鲁单6006、屯玉38、屯玉42。

1.3 试验设计

试验采用二因素裂区设计，水分梯度为主区，分别为：不灌（雨养条件），低灌（补水60 mm），中灌（补水 100 mm），高灌（补水 160 mm）；品种为副区，17个供试品种在各水分梯度中随机排列。小区面积为5 m×2 m，不同水分梯度小区中间设2 m隔离带，水分梯度重复3次，共204个小区。

1.4 测定指标

产量测定指标为：穗长、穗粗、穗粒数、百粒质量、经济产量、地上部生物产量。

抗旱指数：DDRI＝（Ya/Ym）×（Ya/Ya＊），其中，DDRI表示抗旱指数；Ya，Ym，Ya＊分别表示基因型旱地产量、水浇地产量和鉴定试验中供鉴基因型在旱地产量的均值。

收获指数＝经济产量/地上部生物产量×100%。

1.5 数据分析

采用DPS统计软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同水分梯度下各基因型玉米品种经济产量结果分析

由表1可知，不同水分梯度下（耗水325.6，363.6，421.6，469.1 mm），经济产量差异均达到显著水平（P＜0.05），除耗水 363.6，421.6 mm 之间未达到极显著水平外，其余水分梯度之间经济产量达到极显著差异，极差为5 114.7 kg/hm2。

表1 不同水分梯度间经济产量结果显著性分析

由表2可知，雨养条件下（耗水325.6 mm），各参试品种经济产量的均值最低，平均经济产量仅为最高经济产量均值的42.3%；在补灌60 mm（耗水363.6 mm）条件下，各品种经济产量显著提高，各参试品种的平均经济产量达到最高经济产量的70.6%，耗水量达到最高耗水量的77.5%，而补灌水量（60 mm）仅占最高补灌水量（160 mm）的37.5%；在补灌100 mm（耗水421.6 mm）条件下，各参试品种的经济产量进一步提高，经济产量均值达到试验最高经济产量均值的83.0%，但耗水量占到最高耗水量的89.9%，补灌水量占最高补灌水量的62.5%；在补灌160 mm（耗水469.1 mm）条件下，各参试品种经济产量均值达到8 857.8 kg/hm2。

结果表明，补灌水量达到最高补灌水量60%时，即可获得最高经济产量的70%～80%的经济产量水平，充分证明了节水灌溉的潜力所在，而且通过有限灌溉可调动玉米自身的高效用水能力。

表2 不同水分梯度下各玉米品种经济产量

从表2可以看出，不同基因型玉米品种在不同水分梯度下的经济产量表现并不相同，在雨养条件下（耗水325.6 mm），东单60、农大108、中玉9号3个基因型品种经济产量均值达到4 550.3 kg/hm2，较其他14个参试品种经济产量的均值（3 570.1 kg/hm2）高出 980.2 kg/hm2，增产率为27.5%，说明农大108、东单60和中玉9号这3个品种的抗旱性较强，适宜在干旱地区种植。但在水分条件改善后，其经济产量水平不随之大幅度提高，说明这3个品种的丰产潜力不大。在耗水 363.6 mm（补水 60 mm）、421.6 mm（补水 100 mm）、469.1 mm（补水 160 mm）3种水分梯度下，先玉335和郑单958这2个基因型品种的经济产量均值较其他15个基因型品种均值分别高出17.31%，22.17%和18.25%，说明在一定的水分供给范围内，这2个品种具有较广泛的水分适应性，同时具有较好的高产潜力。

2.2 不同水分梯度下各基因型玉米品种的抗旱指数

表3表明，不同玉米品种间DRI的差异明显，在0.123～1.017之间变动，其实质与雨养条件下不同基因型品种的产量紧密相关。随着补水量的加大，DRI有变小的趋势，这是由于各基因型品种的产量有随补水量加大而增加的原因所致。

据DRI均值将各基因型品种划分为3个抗旱类型。抗旱型（DRI＞0.7）：农大108、中玉 9号、东单 60；较抗旱型（DRI为 0.7～0.5）：先玉 335、晋玉 811、沈玉 18、丹玉 86、屯玉 42、屯玉 38；不抗旱型（DRI＜0.5）：郑单958、晋单55、中单5458、晋单 62、鲁单 6006、强盛 9 号、中单 14、大丰3号。

表3 不同水分梯度下各玉米品种抗旱指数

近年生产实践证明，选用玉米抗旱性品种类型时，应以中等抗旱性品种为主，如先玉335玉米品种虽抗旱性不是最佳，但它在适当水分供给范围内，丰产性良好，因此，玉米品种的抗旱性只要达到中等水平，同时具有较好的丰产性，就能获得广泛的适应性。显然，过分追求玉米品种的抗旱性不一定妥当。另外，DRI用于玉米品种抗旱性筛选时，一定要兼顾其品种的产量水平，因为玉米品种在极端水分条件下抗旱性无实践意义。

2.3 各基因型玉米品种在不同水分梯度下的收获指数

由表4可知，各基因型玉米品种在不同水分梯度下HI在35%～62%之间变动。从不同水分梯度下HI平均值看，除雨养条件下HI较低外，其他3个水分梯度下HI均值基本一致，说明水分条件在极限（供水325.6 mm）时，对玉米HI影响较大，导致严重减产。但当水分条件得到一定改善后，其就再不是影响玉米HI的最大因子了。从不同基因型玉米品种的HI看，在雨养条件下（耗水325.6 mm），农大108、中玉9号、东单 60这3个基因型品种HI均值为48%，较其他14个品种均值（42%）高出6百分点。说明，这3个基因型品种在极度干旱条件下，有较强的光合产物转化能力。在水分条件改善（补灌60，100，160 mm）的条件下，先玉335和郑单958这2个基因型品种HI均值分别达到58.5%，61.0%和60.5%，较其他15个品种均值（55.0%，53.5%，53.9%）分别高出3.5，7.5，6.6百分点。说明先玉335和郑单958这2个基因型品种在一定水分条件下，具有光合产物向经济产量（籽粒）转化的较强能力。

表4 各基因型玉米品种在不同水分梯度下的收获指数 %

3 小结

本研究结果表明，不同基因型品种的抗旱指数和水分适应范围有明显差异，不同水分梯度下的DRI次序并无变化，是与旱地条件下的产量紧密相关。分析认为，在水分极端条件下的抗旱性（DRI）存在一定的局限性，在保证玉米正常生长发育水分条件下，鉴定其不同基因型品种的抗旱性较为妥当。这样可鉴定出有一定的抗旱性又具有较好的丰产性的优良品种。另外，收获指数达到60%者亦属优良品种的高值，可能会成为下一步品种鉴选的重要指标，这还需进一步作深入探讨。

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