河北省夏玉米生长阶段降雨特点及抗旱性鉴定

李 娇 代 亮 王淑誉 王亚飞 刘新月 段会军

（1.河北农业大学 保定071001；2.保定大农种子有限公司 河北保定071000；3.清苑县农业农村局 河北清苑071100）

河北省是我国重要的农业和粮食产地， 但随着当地气候和环境的变化，近50 年当地平均降水量逐渐递减[1]，而降水量的变化则直接影响到土壤湿度的时空分布和作物的生长发育过程， 较低的降水量给农业方面的生产带来了严峻的威胁[2-3]。 目前影响玉米产量性状的主要限制因素中， 干旱胁迫占有主导地位[3]。 玉米是我国主要谷类作物之一，也是河北省第一大粮食作物， 其在农业生产生活上起着至关重要的作用。 玉米在其自身发育和生长的过程中需要很多水分，若降水量不足，玉米对水分的需求无法得到满足，很容易出现干旱现象，从而影响到玉米的正常生长发育[4]。 玉米籽粒开花授粉至灌浆初期是玉米的丰收临界期， 也是决定玉米籽粒产量形成的一个关键时期，需要给予较多的水分和养分。 若这一时期发生缺水干旱，会使茎叶内因缺水而影响养分传输，形成的籽粒干瘪不饱满， 同时还会大幅度降低玉米体内系统的自我调节能力，从而导致减产[5]。 因此，如何快速改良玉米品种， 提高其抗旱能力和精准地进行抗旱性鉴定，已成为了许多学者研究的重要课题。前人对夏玉米的抗旱性鉴定作过大量的研究与发掘， 这些研究成果从不同层次的程度反映了不同玉米品种的抗旱能力[6-8]。 如张文英等在玉米种子的萌发期、 苗期分别调查研究了干旱胁迫和非旱胁迫下的胚根长、胚芽长、初生根条数、产量和发芽率等性状[6]，但玉米灌浆期干旱胁迫对玉米产量性状指标的影响的报道较少。

本试验根据河北省山前平原区、 低平原东北部及低平原中南部这3 个平原生态区近30 年玉米各生长阶段过程中的降雨数据， 发现玉米灌浆期降雨量最少。 因此， 在灌浆期对8 个玉米杂交种进行干旱处理。 根据不同玉米杂交品种在灌浆期干旱处理后的穗行数、 百粒重、 秃尖长等产量性状， 探讨玉米抗旱性与其产量及产量性状的关系， 为河北省夏玉米抗旱机制的深入研究及抗旱鉴定等工作提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试玉米品种先玉335、极峰2 号、郑单958、农单 476、巡天 969、华农 887、先玉 1266、刑玉 11 种子由河北农业大学农学院玉米改良中心提供，2019 年6 月25 日播种于土壤肥力适宜的河北农业大学清苑试验站全自动防雨棚（38°79′N、115°56′E）。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，种植密度为4 000 株/亩，设置干旱胁迫组，在5 m×5 m 的抗旱池中进行处理。种质资源抗旱性鉴定小区面积需要适当减小， 设定区块的行距为60 cm、株距为28 cm，每个品种种植3 行，3 次重复。 前期正常灌溉，在 75% 的植株完成授粉后，开始对试验组进行干旱胁迫处理。

1.3 测定方法

1.3.1 降水数据测定 查阅整理河北省近30 年降水资料， 采用Microsoft Excel 2020 软件对试验数据进行数据处理及分析。

1.3.2 产量性状数据测定 ①玉米收获期。 每个品种选取时应注意避免选取过好或过差的地块， 应根据植株整齐度和地块的大小来合理的确定样点[9]，选30 个测量其穗行数、 行粒数和百粒重， 并计算平均值。②计算产量。理论产量（kg/亩）=亩收获穗数×穗行数×行粒数×百粒重×10-5×0.85。

1.4 测定指标

测定指标参照岳海旺[10]等研究，对8 个不同品种的穗行数、行粒数、百粒重等性状指标进行测定。

1.5 研究区详情与资料

河北省位于中国华北地区， 界于北纬36°05′～42°40′、东经 113°27′～119°50′ 之间。 属于温带大陆性季风气候， 大部分地区四季分明。 河北省地势西北高、东南低，由西北向东南倾斜。 地貌复杂多样，有高原、山地、平原三大地貌。 东南降水高、西北降水低为降雨量分布的主要特点，夏季降水频率较为频繁，经常发生旱涝灾害。 本研究采用的数据来自于河北省19 个地面气象站点的气象资料[11]。 图1 为夏玉米主产区各气象站点分布图。

图1 夏玉米主产区各气象站点分布

2 结果与分析

2.1 夏玉米各生长阶段降水特点

2.1.1 夏玉米各生长阶段近30 年在山前平原区降水特点 由图2 可知， 山前平原区降水特点为播种出苗期至小喇叭口期（6 月10 日至7 月20 日）降水量逐渐增加， 小喇叭口期至抽丝期 （7 月20 日至9 月15 日） 降雨量基本没有太大差异； 抽丝期至灌浆期（9 月15～30 日）降雨量大幅度下降；灌浆期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量大幅度上升。 综上所述可得灌浆期(9 月16～30 日)降水量最少，降水量为 20.21 mm；完熟期（10 月 1～10 日）降水量最多，降水量为56.26 mm。

2.1.2 夏玉米各生长阶段近30 年在低平原东北部降水特点 由图3 可知， 低平原东北部降水特点为播种期至大喇叭口期（6 月10 日至7 月31 日）降水量逐渐增加， 大喇叭口期至抽雄期 （7 月31 日至8 月10 日）降雨量逐渐减少；抽雄期至抽丝期（8 月10 日至9 月15 日）降雨量没有明显变化；抽丝期至灌浆期（9 月15～30 日）降雨量大幅度减少；灌浆期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量大幅度增加。 综上所述可得灌浆期(9 月16～30 日)降水量最少，降水量为 16.32 mm；大喇叭口期（7 月 21～31 日）降水量最多，降水量为114.97 mm。

2.1.3 夏玉米各生长阶段近30 年在低平原中南部降水特点 由图4 可知， 低平原中南部降水特点为播种期至大喇叭口期（6 月10 日至7 月31 日）降水量逐渐增加， 大喇叭口期至抽雄期 （7 月31 日至8 月10 日）降雨量逐渐减少；抽雄期至抽丝期（8 月10 日至9 月15 日）降雨量没有明显变化；抽丝期至灌浆期（9 月15～30 日）降雨量大幅度减少；灌浆期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量持续减少。 综上所述可得完熟期(10 月1～10 日)降水量最少，降水量为 12.04 mm；大喇叭口期（7 月 21～31 日）降水量最多，降水量为54.89 mm。

由图2～图4 可知，山前平原区、低平原北部、低平原中南部3 个生态区综合降水特点为播种期至抽丝期（6 月 10 日至 9 月 15 日）均无大幅度变化，而灌浆期（9 月16～30 日）是 3 个生态区出现最大转折点的时期，综合来看此时期是降水量最低的时期。 综上所述，夏玉米灌浆期降水量最少，所以在灌浆期对玉米不同品种进行抗旱性鉴定。

图2 山前平原区降水数据

图4 低平原中南部降水数据

2.2 不同玉米杂交种的产量相关分析

由附表可知， 经干旱处理后8 个玉米杂交种的产量相关性状中，郑单958 与邢玉11 的穗行数相对较多，先玉335 穗行数相对较少；极峰2 号与邢玉11的行粒数相对较多，巡天969 的行粒数相对较少；郑单958 和先玉335 的百粒重相对较高， 巡天969 百粒重相对而言较低。 由图5可知，郑单958 产量相对较高，其次是邢玉11 和极峰2 号，巡天969 产量相对最低。

附表 干旱胁迫下不同玉米品种产量相关性状

图5 干旱处理下不同玉米品种的产量

3 讨论

河北省属于黄淮海平原地区，全年降水量较少。夏玉米生育期需水较多、对水分养分缺乏比较敏感，所以缺水干旱成为了限制玉米产量的重要因素。 因此，如何尽快改良玉米品种，提高其抗旱能力成为大多数玉米科研工作者关注的重要课题。郁凌华[12]等研究认为， 最合适夏玉米生长发育的时期是黄淮海地区的多雨时期, 夏玉米的生长发育过程及收获产量状况直接受这个雨期降水量多少的影响。 本试验分析河北省近30 年降水数据发现，山前平原区、低平原东北部及低平原中南部3 个生态区， 灌浆期是夏玉米生育时期降水量最少的时期。 而7～8 月是夏玉米较容易受到干旱胁迫的时期， 在这个时段夏玉米受干旱的影响较为严重， 所以应更加注重这个时间段的干旱监测，以便及时做出干旱预警。 不同区域的降雨量、干旱发生频次率等存在一定的差异，合理的播种能够充分利用降雨条件，从而获得高产[13-15]。

刘如香[16]研究认为，如果籽粒灌浆阶段发生持续干旱，会增加玉米植株发生变黄老化的叶数、减少平均穗粒数，使玉米籽粒干瘪、 穗粒重下降，同时由于干旱伴随的高温缺水造成秃尖长度增加、 千粒重明显下降, 最终导致产量降低，植株生育后期的高温也加速了植株的衰亡。 赵玮[17]等研究认为，百粒重的多少随着灌浆期的降水量而变化， 降水量高的时候百粒重较大，降水量少的时候百粒重随之下降，作物的需水量明显影响着作物在灌浆期各产量性状指标。本试验研究结果显示， 在灌浆期对先玉335、 极峰2 号、 郑单 958、 农单 476、 巡天 969、 华农 887、先玉1266、刑玉11 玉米杂交种进行抗旱池处理，经干旱处理后， 不同品种的穗行数、 行粒数及百粒重等产量性状指标受到不同程度的影响。 进行产量测定后得知， 8 个品种中郑单958 产量最高， 其次是邢玉11 和极峰2 号， 说明这3 个玉米杂交种的抗旱性较强。 抗旱性强的品种有助于推动农业生产发展， 所以应着重将抗旱性高的品种在生产上进行推广应用。

综上所述， 本试验分析了河北省3 个生态区近30 年的降水数据， 研究了玉米灌浆期干旱对产量相关性状及产量的影响， 研究结果对夏玉米各生长阶段受气候条件影响、 抗旱性鉴定及选育抗旱品种具有一定的指导意义。 但是，只研究降雨量与产量性状的关系具有局限性， 今后应深入开展干旱对玉米各方面指标的影响及相应的分子生物学研究， 以便进一步探讨玉米的抗旱性机制。