宁夏旱作区春玉米不同品种籽粒灌浆及脱水速率差异分析

王 斐， 赵 娟， 吴利晓， 王克雄， 关耀兵， 李玉莲

(1.宁夏农林科学院固原分院，宁夏固原 756000； 2.宁夏中卫市沙坡头区农业技术推广服务中心，宁夏中卫 755000)

宁夏中南部干旱区地处我国西北内陆黄土高原丘陵区，平均海拔1 000 m以上，年降水量300 mm左右，蒸发量 1 000 mm 以上，自然灾害频发，是典型的旱作贫困区。近些年随着产业结构调整，玉米成为该地区增粮增产增效的主要作物之一。但因特殊的地域条件和气候环境，该地区的玉米生产发展短板很多，如何提高单产依然是该地区当前面临的最主要任务，针对此方面的研究报道也很多[1-6]，主要从耐旱高产品种选育、耕作措施、种植制度等方面进行了大量研究，但关于籽粒灌浆特性方面的研究报道较少。本研究在前人研究基础之上，通过对近几年选育出的耐旱中早熟玉米新品种品种间的籽粒灌浆特性进行比较研究，旨在挖掘出新品种的增产潜力，寻找育种的切入点，进一步揭示宁夏中南部旱作区玉米籽粒灌浆特点和适宜该区域种植的玉米品种灌浆特性，为今后玉米高产栽培和品种选育提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015—2016年在宁夏农林科学院固原分院头营科研基地进行，土壤为黑垆土，肥力中上，前作为胡麻。0～20 cm 土壤养分状况：有机质含量10.00 g/kg、全氮含量 6.10 g/kg、全磷含量3.30 g/kg、全钾含量9.00 g/kg、碱解氮含量66.67 mg/kg、有效磷含量27.83 mg/kg、速效钾含量195.00 mg/kg。秋季耕翻并冬灌，播前施有机复合肥 750 kg/hm2。

1.2 试验材料

参试玉米品种有华金5号(宁夏红禾种业有限公司提供)、昊玉9号(宁夏昊玉种业有限公司提供)、富农340(红禾种业有限公司提供)，大丰30为对照(CK)。

1.3 试验设计与田间管理

试验采用随机区组试验设计，3次重复。小区面积40 m2(长8 m×宽5 m)，行距50 cm，株距30 cm，区距80 cm，试验密度67 500株/hm2，试验地两边种保护行4行，每个小区中间2行用作采样，2行用作测产。试验于4月24日播种，人工拉线点播，每穴播2粒种子，确保全苗。5月8日前全部出苗，5月20日间苗、定苗，6月10日锄草、去分蘖。5月20日、6月1日打除草剂(30%辛酰·烟·滴丁油悬浮剂)各1次，9月上旬陆续成熟，9月18日取样、收获、计产。

1.4 试验测定项目及方法

自授粉之日起，对同一天抽雄吐丝的植株进行标记，每隔5 d取样1次，直至玉米达到生理成熟，生理成熟时期以玉米果穗中下部籽粒乳线完全消失为依据。每次取样5个果穗，每穗取中部100粒，装入事先准备好的铝盒中称其鲜质量，随后放在105 ℃的烘箱中杀青1 h，然后在80 ℃下烘干至恒质量，称其干质量。

玉米籽粒灌浆速率(g/d)=[后1次籽粒干质量(g)-前1次籽粒干质量(g)]/间隔时间(d)。

含水量=[(鲜质量-干质量)/鲜质量]×100%。

脱水速率(%/d)=[前1次含水量(%)-后1次含水量(%)]/2次取样相隔时间(d)。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2003进行数据统计和制图，采用DPS 6.55数据处理软件进行数据相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种籽粒含水量的变化

由图1可知，在整个灌浆过程中不同品种籽粒含水量的变化均呈现下降趋势，但不同的灌浆时期籽粒含水量下降幅度不一，授粉25～40 d各品种籽粒含水量呈线性下降趋势，授粉40～45 d籽粒含水量变化幅度不大，授粉45 d以后籽粒含水量呈线性快速下降趋势。富农340的籽粒含水量较其他品种的含水量下降幅度小，昊玉9号和对照品种大丰30的籽粒含水量下降幅度相近，华金5号的籽粒含水量下降幅度居中。本试验中昊玉9号的平均含水量为60.26%，华金5号的平均含水量为55.81%，富农340的平均含水量为 49.23%，对照大丰30的平均含水量为59.49%，其中昊玉9号较对照增幅0.77%，其余品种平均含水量均低于对照。生理成熟期昊玉9号、华金5号、富农340和大丰30的含水量依次为18.90%、19.13%、19.97%和19.33%，其中昊玉9号含水量比对照大丰30低0.43百分点，华金5号低0.2百分点，而富农340比对照大丰30高0.64百分点。

2.2 不同品种籽粒百粒干质量的比较分析

由图2可以看出，不同品种籽粒百粒干质量随授粉后天数的增加呈“S”形曲线变化趋势，授粉20 d前呈缓慢增加趋势，授粉20～40 d快速增加，授粉40 d后呈缓慢增加趋势至平稳。其中，富农340的籽粒干质量增加幅度明显高于其他3个品种，而昊玉9号和华金5号的籽粒干质量增加幅度与对照大丰30相近，说明昊玉9号和华金5号与对照品种大丰30的籽粒灌浆干物质累积量和速率接近，其中生理成熟时期富农340百粒干质量为26.03 g，处于最高水平，较对照大丰30高37.29%；昊玉9号次之，百粒干质量为20.20 g，较对照大丰30高6.54%；再次为华金5号，百粒干质量为19.84 g，较对照大丰30高4.64%。

2.3 不同品种籽粒灌浆速率的变化

由图3可看出，不同品种的籽粒灌浆速率呈单峰曲线变化趋势，可分为2个变化趋势，即缓慢增加趋势和缓慢下降趋势。富农340和昊玉9号与对照品种大丰30变化趋势一致，在授粉后25 d灌浆速率达到最大值，而华金5号在授粉后 35 d 灌浆速率达到最大值，之后各品种的灌浆速率呈下降趋势。昊玉9号和富农340的灌浆速率高峰值出现较早，在授粉后25 d左右，峰值分别为0.87 g/d和1.02 g/d，其中昊玉9号与对照品种大丰30相同，富农340较对照品种大丰30高17.24%，而华金5号在授粉后35 d峰值最高，为0.89 g/d，较对照品种大丰30高2.30%。本试验中各参试品种的平均灌浆速率大小依次为富农340(0.47 g/d)>昊玉9号(0.38 g/d)>大丰30(0.37 g/d)>华金5号(0.35 g/d)。其中富农340和昊玉9号的灌浆速度在整个灌浆期间始终保持在较高水平，而华金5号的灌浆速率在高峰之后则急剧下降。本研究中，富农340在授粉35～40 d籽粒灌浆速率呈平缓趋势，授粉40 d后呈下降趋势，出现此变化趋势主要是因为在授粉30～35 d有一次有效降水，缓解了籽粒灌浆期持续高温干旱，降水有效增加了籽粒含水量，促进籽粒灌浆速率出现拐点，说明富农340灌浆期对水分比较敏感，持续高温干旱下耐旱性较差，在有效降水高的地区和水地增产潜力大。

2.4 不同品种灌浆的持续时间比较

由图4可见，不同品种较高灌浆速率的持续时间明显不同。富农340和华金5号持续时间相同，均为21 d，较对照大丰30多5 d，昊玉9号的持续时间为11 d，较对照大丰30 少 5 d。本试验中，各参试品种成熟期的百粒干质量大小分别是：昊玉9号为39.10 g，华金5号为32.43 g，富农340为 30.87 g，对照大丰30为38.33 g。因此可看出高灌浆速率持续时间与百粒质量关系密切，持续时间越长，百粒质量越高，反之亦然。

2.5 不同品种籽粒脱水速率的比较

脱水速率快慢直接影响籽粒生理成熟后的收获贮藏和脱粒，脱水速率快，早收获、易贮藏、早脱粒，避免收获后晾晒等工作，可以降低劳动成本，也是新品种选育中的衡量指标之一。由图5可知，不同品种籽粒的脱水速率均表现为前期急剧上升后期缓慢下降的趋势，但各参试品种间脱水速率峰值出现的时间和峰值差异较大。其中富农340和昊玉9号出现在授粉后30 d，脱水速率分别为每天 1.87% 和1.67%，而对照大丰30出现的时间较早，为授粉后25 d，脱水速率为每天2.55%，华金5号出现的时间较晚，为授粉后40 d，脱水速率为每天2.13%。各参试品种的平均脱水速率大小依次为华金5号(1.40%/d)>对照大丰30(1.23%/d)>富农340(1.22%/d)>昊玉9号(1.07%/d)。

2.6 不同品种籽粒灌浆速率和脱水速率与产量及穗部性状的相关分析

由表1可以看出，籽粒灌浆速率与穗质量、穗长、行粒数、秃尖长、穗粒质量、百粒质量、产量呈正相关，与穗粗呈负相关。脱水速率与穗质量、穗长、穗粗、穗粒质量、百粒质量、产量、灌浆速率正相关，与秃尖长呈负相关，与行粒数呈极显著正相关。说明籽粒灌浆速率快慢直接与穗质量、粒质量、穗长、行粒数、秃尖长、百粒质量有关系，最终影响到籽粒产量。脱水速率快慢与秃尖长没有关系，穗质量、穗长、穗粗、穗粒质量、百粒质量、产量与脱水速率有关系。

表1 灌浆速率和脱水速率与主要性状的相关分析

注：“*”表示显著相关(P<0.05)；“**”表示极显著相关(P<0.01)。

3 讨论与结论

针对籽粒灌浆方面的研究报道很多，研究表明，籽粒灌浆速率和灌浆持续时间两者对粒质量的增加起决定性作用[7-11]。本研究中的籽粒灌浆持续时间和百粒质量关系密切，持续时间越长，百粒质量越高，因此通过有效栽培措施延长灌浆持续时间对于增产有理论研究意义。

籽粒灌浆过程是玉米生长发育的重要阶段，本研究中随着玉米籽粒生长进程的加快，灌浆速率呈先缓慢上升，再线性增加，后持续下降的单峰曲线变化趋势。能否有效调控籽粒灌浆阶段的水肥措施，对于有效增加产量具有理论参考价值。

根据以上对各品种籽粒灌浆速率、籽粒脱水速率百粒质量、产量、收获时籽粒含水量等主要研究性状所进行比较分析，结果表明，上述诸性状品种间存在真实的且较大的差异。受自然条件限制，该地区无霜期、生育期、产量、收获时籽粒含水量之间一直存在矛盾。生育期长，产量高，但收获时含水量也较高，严重影响玉米籽粒的商品品质，并带来了一系列问题。

近年来宁夏旱作区主要以旱地品种引育和抗旱栽培技术研究为主，对籽粒灌浆过程和脱水速率的研究报道较少，但随着近几年来大量玉米收获机械的参与，逐渐替代了人工高强度劳动和繁重的收获工序，节省了劳动力和降低了劳动成本，但不同的品种脱水速率不同，进而影响后期的贮藏，因此选择灌浆速率和脱水速率较快的耐旱中早熟玉米新品种是今后此地区的研究重点。