玉米高产品种籽粒灌浆特性研究

吴秋平+郭新平+韩成卫+王惠芳+孔晓民

摘要：以郑单958为对照，对3个高产玉米品种籽粒灌浆特性进行研究，并运用Logistic生长模型拟合籽粒灌浆过程（R2>0.99），结果表明：迪卡517、登海605和金海5号较郑单958（CK）达到灌浆峰值后的灌浆速率下降相对较慢；籽粒灌浆速率和干物质积累量在籽粒生长各阶段均存在品种间差异，3个高产品种的最大灌浆速率、灌浆速率最大时生长最和平均灌浆速率均明显高于郑单958，而灌浆活跃期各品种表现与之接近。籽粒灌浆速率的提高，尤其是快增期灌浆速率高，利于缩短后期库容建成时间，促进籽粒快速灌浆，从而能进一步发挥品种增产潜力。

关键词：玉米；高产品种；灌浆特性；产量

中图分类号：S513.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2015）04-0030-04

玉米是C4作物，高产潜力大，其高产潜力的研究对于提高单产具有重要参考价值[1，2]。籽粒灌浆期是影响玉米产量及其构成因素的重要生育阶段[3.4]。玉米籽粒产量由单位面积的籽粒数和粒重共同决定，粒重是灌浆速率和灌浆持续时间的函数[4，5]。灌浆速率受基因型和环境条件的共同影响，呈较复杂的动态变化6，7]。灌浆时间的长短和灌浆速率决定了玉米灌浆时期的干物质积累量[8]。利用Logistic方程可准确地拟合玉米籽粒灌浆过程，对玉米籽粒灌浆进行生长分析[9～12]。有学者对不同种植密度和肥水等栽培措施调控条件下的玉米产量与干物质积累分配规律进行过多方面研究[13，14]，但不同玉米品种间存在差异，而针对超高产玉米品种的研究鲜见报道。本试验选用当时超高产玉米品种郑单958（CK）、迪卡517、登海605、金海5号为材料，对其籽粒灌浆特性及其与粒重的进行研究，以深化对粒重形成过程的认知，并针对灌浆关键过程采取有效调控措施，以期为玉米超高产栽培提供理论依据。

收稿日期：2014-12-25

基金项目：国家现代玉米产业技术体系建设专项（nycytx-02）

1材料与方法

1.1供试材料

试验品种为黄淮海地区大面积推广并具有不同产量结构特征的高产品种，分别为郑单958（CK，ZD958）、迪卡517（DK517）、登海605（DH605）和金海5号（JH5）。试验于2011年在济宁市农业科学研究院试验田进行，其地力基础好。6月19日播种，密度均为6.0万株/hm3，每小区种植6行，行长5m，小区面积20m2。随机区组排列，重复3次。播种前施用300kg/hm2复合肥（N、P、K比例为15：15：15）做基肥，大喇叭口期追施尿素450kg/hm2，其它管理按照高产田进行。

1.2测定项目与方法

1.2.1籽粒灌浆特性于各品种6片展开叶时，选择长势一致且有代表性的植株进行标记，每个小区标记100株以上。吐丝期对标记植株进行统一套袋和人工授粉，自授粉后第10d开始取样，之后每隔7d取样1次，每次取3～5个果穗，每穗取中部籽粒100粒，于105℃烘箱杀青0.5h后，75℃烘至恒重后称重。用Logistic方程W=A/（1+Be-Ct）模拟开花后籽粒干重的变化规律，其中，t为开花后天数，W为花后百粒重，A为理论最大百粒重，B为初值参数，C为生长速率参数[16]。

1.2.2产量及其构成性状成熟期，每个小区人工收获中间2行，自然风干，考种后脱粒计产（按14%标准含水量折算产量）。各小区选择有代表性的10个果穗考种，计算穗粒数、百粒重等。

1.3数据处理

采用CurveExpert1.3软件拟合灌浆方程，使用DPS软件进行相关统计分析，用MicrosoftExcel2003软件计算数据并作图。

2结果与分析

2.1不同品种籽粒干重积累动态

各品种籽粒干重在授粉后10～45d快速增加，52d时增长速率减缓（图1）。授粉后10～30d，郑单958百粒重增速表现与迪卡517相似，两者均高于登海605和金海5号；授粉后38d，迪卡517百粒重增速明显高于郑单958，其次是登海605和金海5号，自此郑单958百粒重始终最低（图1）。不同品种籽粒灌浆速率呈单峰曲线变化，灌浆峰值表现为登海605>郑单958>迪卡517>金海5号。各品种达到峰值后，登海605和金海5号灌浆速率下降较缓慢，其次是迪卡517，郑单958表现前期上升快后期下降也快的趋势（图2）。

2.2不同品种灌浆特征参数比较

以授粉后天数（t）为自变量，粒重（W）为因变量，运用Logistic方程可以较好地拟合籽粒灌浆过程。由表1可看出，不同品种籽粒灌浆过程方程拟合的决定系数（R2）都在0.99以上，F检验均达到极显著水平，说明Logistic方程能较好地拟合各品种籽粒灌浆过程。与郑单958的籽粒灌浆参数相比，登海605和金海5号的最大灌浆速率出现时间晚，最大灌浆速率、灌浆速率最大时生长量和平均灌浆速率均明显高于郑单958，而灌浆活跃期各品种表现与郑单958接近。

依据Logistic曲线进一步将不同玉米品种的灌浆过程分为渐增期、快增期和缓增期，由表2可以看出，与郑单958相比，灌浆渐增期迪卡517、登海605和金海5号的持续期长，粒重增量明显增加，平均灌浆速率则略低；灌浆快增期登海605和金海5号的持续期与郑单958接近，迪卡517减少2.1d，但3个品种的粒重增量和平均灌浆速率仍表现较高趋势；灌浆缓增期各品种间表现与灌浆快增期相似。

2.3不同品种产量及其构成

不同品种的产量及其构成如表3所示。与郑单958相比，迪卡517、登海605和金海5号产量均增加，增幅为3.97%～7.12%，前两者与其差异显著。产量构成方面，迪卡517、登海605和金海5号的穗粒数分别较郑单958高7.13%、3.60%和1.81%，百粒重则以金海5号最高，登海605次之，迪卡517表现最低。

3结论与讨论

玉米产量由单位面积穗数、穗粒数和粒重三要素构成，在穗数和穗粒数一定条件下，粒重对产量有着至关重要的作用。灌浆期是玉米产量形成的关键过程，研究玉米的灌浆特征对于揭示玉米产量形成机制具有重要意义[17，18]。有关玉米品种灌浆过程对粒重和产量的影响不同研究得出的结论不一，主要围绕提高灌浆速率或者增加灌浆持续期，亦或两者共同影响决定品种产量[6，19]，本研究发现，玉米粒重增长尽管受环境的影响，但籽粒的干物质积累过程有其自身的发展规律，均符合Logistic生长曲线模型（图1和表1）。刘霞等[10]研究认为，玉米粒重与快增期灌浆速率、缓增期灌浆速率呈显著正相关，受平均灌浆速率影响较小；张海艳等[12]则研究表明，玉米粒重形成取决于灌浆速率，而不是灌浆持续时间；刘明等[20]认为，粒重与平均灌浆速率和最大灌浆速率显著正相关，与灌浆活跃期相关较小。不同研究结果得出结论不一，推测其原因可能是由于籽粒灌浆速率受加性遗传规律影响显著，因此易受品种本身基因型和外界环境条件（温度、光照等）的共同影响[21，6]。

本研究表明，三个高产品种的最大灌浆速率、灌浆速率最大时生长量和平均灌浆速率均明显高于郑单958，而灌浆快增期各品种表现与郑单958接近，说明迪卡517、登海605和金海5号较郑单958粒重增加的主要原因是提高了籽粒灌浆速率。迪卡517、登海605和金海5号较郑单958在籽粒灌浆各阶段的粒重增幅、持续期和平均灌浆速率表现均有所不同，尤其表现在籽粒干重快速增加的快增期灌浆速率显著高于郑单958（表1、表2），说明籽粒快增期高灌浆速率利于品种提高百粒重。籽粒灌浆速率对于粒重和单株籽粒产量的作用大于有效灌浆期，通过延长籽粒灌浆期提高产量则往往受到当地生态条件和种植制度的限制[21，22]。因此，在保证一定穗粒数基础上，提高籽粒灌浆速率，加快同化物在籽粒中的积累速度对提高产量效果更显著，尤其增加快增期和缓增期灌浆速率，从而缩短后期库容建成时间，利于籽粒快速灌浆，生产上，选用灌浆速率潜力高的玉米品种，合理优化玉米生长后期肥水供应，特别是氮肥的施用以提高玉米植株灌浆中后期叶片生理活性，增强光合性能，能进一步提高玉米品种的增产潜力[1]。endprint