玉米盛花期不同时间授粉对果穗结实性状的影响

张迎新，方正武长江大学农学院,湖北荆州434025 主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心(长江大学),湖北荆州434025

张有富 (河西学院农业与生态工程学院，甘肃 张掖 734000)

吴中华 (湖北荃银高科种业有限公司，湖北 荆州 434025)

王书平 (长江大学农学院,湖北荆州 434025 主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心(长江大学),湖北荆州 434025)

甘肃张掖是我国最大的杂交玉米种子生产基地，该地气候干燥、光照充足、土壤肥沃、灌溉条件便利，非常适合玉米制种产业的发展，所生产的种子子粒饱满、纯度高、商品性好[1]。由于制种产业发展过快，片面追求产量和效益，各种问题逐渐暴露出来，如玉米制种生产中，玉米果穗的结实率仅60%～70%，甚至更低，直接影响到玉米的结实率，严重制约着产量的提高和农户的收入[2]。

花粉是玉米的雄性配子体，通过有性繁殖能够传递亲本的遗传信息。花粉生活力是花粉所具有的生长、萌发及发育性能，是玉米正常受精结实的关键因素之一[3]。玉米制种的产量取决于父本花粉量的大小、花粉活力的强弱，同时又受温度、湿度、光照、营养、土壤、水分、密度、病虫害等因素的影响[4]。温度是玉米花粉生活力维持时间长短的重要影响因素之一。温度相对较低时花粉寿命会较长；温度较高时，花粉呼吸强度增大，致使营养成分枯竭耗尽，花粉失活[5]。玉米开花期对高温最为敏感，此时花粉最易受到高温热害产生不育，致使结实率下降，产量降低[4]。降志兵等[6]采用离体花粉高温处理模拟自然条件下高温对花粉活力的危害，发现32、35℃处理下花粉生活力可持续较长时间，38℃对花粉生活力危害较大。近年来，随着气候变暖，我国局部地区气候反常，气温超过30℃以上的天气明显增多，对玉米的正常结实造成严重影响，极大地降低了玉米的结实率。2011年张掖市因高温导致雄花败育，使许多地方玉米减产[7]。

为找出制种玉米种子生产过程中的最佳授粉时间，提高玉米的结实率。本研究选择2个典型的杂交种亲本郑58和PH4CV，于2018年7月进行授粉时间对玉米果穗结实性状影响的田间试验。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用自交系为郑58(郑单958父本)、PH4CV(先玉335父本)，均由甘肃省德光种业有限公司提供。

1.2 试验方法

试验在河西学院农业与生物技术学院科技示范园进行，播种时间为4月25日，株距15cm，行距50cm，2个自交系各种植3行，每行50株，土壤肥力均匀一致，田间管理同制种玉米。

花粉从玉米自交系雄穗上定时采集，每次选择3株作为1个处理。授粉设13个时间点，分别是7:00、8:00、9:00、10:00、11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、17:00、18:00、19:00。盛花期观察玉米植株的散粉情况，及时挂牌注明套袋时间，并做好雌雄穗的套袋管理。7月18日、7月20日天气晴朗正值盛花期，分别对郑58和PH4CV自交系植株进行授粉，在羊皮纸袋上标明授粉时间，以方便授粉后果穗的考种。试验从6：00开始，将雄穗套袋去除后，摇动植株，尽量去除雄穗花粉，套上新纸袋，7：00摇动植株，使花粉落入羊皮纸袋内。同时取下雌穗花丝的纸袋，将花丝用剪刀剪齐后，将花粉均匀洒在花丝上，重新套上羊皮纸袋，防止窜粉。3次重复，并依次做好下一时间的采粉和授粉工作。

1.3 收获与考种

10月9日收获果穗并进行室内考种。考种内容包括玉米果穗的秃尖长度、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、百粒重。

1.4 统计分析

试验数据均采取 Excel 2010 进行数据整理，用DPS 7.05统计软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同时间授粉对果穗秃尖长度的影响

从图1可以看出，郑58在上午9:00～11:00和下午16:00～18:00授粉，果穗秃尖长度短，PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗秃尖长度短，且上午授粉秃尖长度短于下午授粉。

图1 不同授粉时间下的玉米自交系果穗秃尖长度

2.2 不同时间授粉对穗长和穗粗的影响

从图2可以看出，郑58在早晨8:00～9:00和下午15:00～17:00，PH4CV在早晨9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉，果穗较长；从图3可以看出，郑58在早晨9:00～10:00和下午16:00～18:00，PH4CV在早晨9:00～11:00授粉，果穗较粗。

图2 不同授粉时间下的玉米自交系穗长

图3 不同授粉时间下的玉米自交系穗粗

2.3 不同时间授粉对穗行数和行粒数的影响

从图4可以看出，郑58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00，PH4CV在上午10:00～11:00穗行数最多；从图5可以看出，郑58在上午9:00～10:00，PH4CV在上午10:00～11:00行粒数最多。

图4 不同授粉时间下的玉米自交系穗行数

2.4 不同时间授粉对穗粒数的影响

从图6可以看出，郑58在上午9:00～11:00，下午16:00～8:00授粉种子穗粒数多，PH4CV在上午9:00～12:00，下午16:00～17:00授粉穗粒数多，且上午授粉穗粒数多于下午。

2.5 不同时间授粉对百粒重的影响

从图7可以看出，郑58在上午8:00～12:00，下午15:00～18:00授粉，百粒重较大；PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉，百粒重较小。

图5 不同授粉时间下的玉米自交系行粒数

图6 不同授粉时间下的玉米自交系穗粒数

图7 不同授粉时间下的玉米自交系百粒重

3 讨论与结论

玉米喜温暖不耐低温，全生育期要求比较高的温度。过早播种则出苗期长、出苗率低、苗弱、生理病害严重，播种过晚则影响玉米后期灌浆导致成熟过晚[8]，在河西走廊制种区，一般在4月15至5月5日播种为宜，不同自交系生育期差异可略微调整[9]。本研究于4月25日对2个玉米自交系进行播种，玉米植株能够在适宜的温度环境条件下生长。

种植密度过大，会推迟花期，也会导致群体内光照变弱，植株发育后期枯黄叶增多，叶片早衰，影响光合产物的增加，从而影响玉米产量的形成[10]。本研究采用株距15cm、行距50cm的种植密度，以减少密度对授粉的影响。

花粉发育期间对外界条件敏感，如遇到高温、干旱条件，严重影响花粉的发育，导致花粉败育，或易形成畸形花粉粒，花粉生活力减弱，影响受精；受精后因环境条件影响，子房在中途停止发育，不能结实；灌浆过程中环境变化可能导致胚乳生长停止，形成瘪粒[11]。

盛花期是玉米植株雄穗散粉最佳的时期。已有研究表明，玉米植株开始散粉后第3d进入盛期，第5d达到高峰，7d后盛花期株数明显减少，10d后开花极少。盛花期1d内玉米雄穗均能开花散粉。玉米单株雄穗开始散粉后2～5d散粉量最大，单株散粉期一般持续5～10d，自交系在不同年份间散粉期变幅不大[9]。本研究结果显示,郑58和PH4CV在这一时期的不同时间对玉米雌穗授粉，果穗结实差异明显。

本研究结果表明，2个自交系在一天中不同时间授粉均可结实，但结实性状存在一定差异。郑58在上午9:00～11:00和下午16:00～18:00授粉果穗秃尖长度较短;PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗秃尖长度较短，且上午授粉秃尖短于下午。郑58在上午8:00～9:00和下午15:00～16:00授粉、PH4CV在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉果穗穗长较长；郑58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉、PH4CV在上午9:00～11:00授粉果穗的穗粗较大。郑58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉、PH4CV在上午10:00～11:00授粉穗行数最多；郑58在上午9:00～10:00、PH4CV在上午10:00～11:00授粉行粒数最多。郑58在上午9:00～11:00和下午16:00～8:00授粉穗粒数最多；PH4CV在上午9:00～12:00和下午16:00～17:00授粉穗粒数多，且上午授粉穗粒数多于下午。郑58在上午8:00～12:00和下午15:00～18:00授粉百粒重较大，PH4CV在上午9:00～13:00和下午15:00～18:00授粉百粒重较小。

综合2个玉米自交系的室内考种结果，盛花期郑58在9:00～11:00和16:00～18:00授粉果穗的秃尖长度较短、穗长和穗粗值较大、穗粒数较多；PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗的秃尖长度较短，且上午授粉果穗的秃尖长度短于下午，穗长和穗粗值大，穗粒数较多。2个自交系均在9:00～11:00和16:00～18:00授粉果穗的结实性状较好。不同时间授粉对PH4CV自交系结实性状的影响较大，而对郑58自交系影响则相对较小。