关于2020年国审通过玉米品种

杜艳娣

摘要：玉米株高和穗位高是玉米理想株型中两个重要的农艺性状，通过穗高系数把二者有机的结合起来。通过大样本分析，2020年国审通过的普通玉米品种，平均株高283cm，穗位高108cm，穗高系数38.2%。首次提出穗高系数值为38.2%时的“黄金律穗高系数”一词概念，并定义为玉米“标准穗高系数”。以“标准穗高系数”为统领所构建的株型具有结构严谨，形体不松散的特征，得出了在结合植株其他优良性状的条件下，穗高系数值为38.2%时，作物的产量、耐密性和抗倒伏性或将达到理想状态的结论，并将“标准穗高系数”列入构建玉米理想株型所有性状中的首要性状。

关键词：玉米;穗高系数;黄金律

为贯彻落实《数字农业农村发展规划（2019—2025年）》（农规发【2019】33号）精神，更好更快地实现农业数字化，充分发挥大数据的优化配置投入要素的核心功能，以加快推进农艺和信息技术集成研究和系统示范为核心，以实现农业数字化为目的，以构建作物理想生长模型为目标。

玉米是世界上三大粮食作物之一，典型的碳四作物，具有较高的产量潜能。2021年我国玉米种植面积达到了6.5亿亩以上，是种植面积最大的作物，在保障我国粮食安全中占有重要地位。如何增加玉米产量，提高作物的抗倒伏能力，在发挥保障粮食供给、增加经济效益上显得尤为重要。

1 材料与方法

2020年国家品种审定委员会审定通过了845个玉米品种，并分别于2020年4月29日和2020年11月26日，在中华人民共和国农业农村部官网发布。

第一次共审定通过43个品种，收集到有效株高和穗高信息47个，平均株高277cm，穗高106cm，穗高系数为38.32%;除去4个特种品种后，有常规品种38个，有39个株高和穗高信息，平均穗高系数为：38.34%。

第二次共审定通过了802个品种，收集到有效株高和穗高信息数为934，其中，有三个爆裂品种没株高和穗高信息，在去除爆裂、青贮、黏、甜四类104个特种品种后，共有698常规品种，平均株高为282cm，穗高108cm，穗高系数为38.16%。

全年审定845个品种，平均株高276cm，穗高106cm，平均穗高系数38.3%。

全年审定736个常规品种，平均株高281.8cm，穗高系数107.6cm，平均穗高系数38.2%。

2 结论与讨论

作物株型结构直接影响作物群体光能分布，进而影响群体光合作用[1]。目前，关于株型的研究包括植株的形态特征和空间排列方式以及与群体光能利用直接相关的生理生态方面的机能性状。一般而言，育种者倾向利用构成玉米株型的叶型、根型、茎型和穗型等主要因素，推广者则重点推广一些穗高系数合适的优秀品种，可从品种简介中可直接了解到的表型性状。

2.1 穗高系数研究进展

玉米穗高系数是指果穗在茎秆上着生的相对位置，其数值等于穗位高与株高的比值。据研究报道，恰当的穗高系数对于提高玉米产量、增强耐密性和抗倒伏性具有重要的实践意义。

株高是玉米理想株型一重要指标参数，一般来讲，产量随着株高增加而增加，但是株高达到一定高度又和玉米的茎倒和茎折等发生矛盾。郑雷等发现玉米植株过高会造成种植密度下降，不抗倒伏，收获质量降低[2]。玉米株高过低会影响生长群体的通透性，增加患病害和虫害的几率。

李登海认为，玉米植株选择中秆或中高秆较理想，同时增加多基因控制的致矮性性状，避免群体株高增加出现的倒伏情况。

顾慰连提出玉米植株理想的株高应该在240～280cm之间[3]，与美国玉米平均株高240～260cm基本接近。

玉米穗位過高会造成植株倒伏，也不利用机械化收获，过低不利于叶片上部光合产物向穗部的有效运输。

玉米植株株高过矮则会影响整个群体生物量和生长结构，对产量产生负影响。诸多专家学者对玉米穗高系数进行的了深入的研究。

2.1.1 育种上方面研究

汤国民、龙丽萍、夏德君等认为玉米穗高系数对产量性状的影响分为正、负两个方面，但正的影响作用更大，尤其表现在穗长和行粒数上[4]。

2.1.2 栽培学方面研究

（1）中国农科院作物所李少昆研究员在理想群体结构---1500kg（吐丝期）提出8项具体指标，得出了玉米穗高系数在38.75%～41.76%。

（2）陈范骏等认为玉米最适宜的穗高/株高比介于0.36～0.38之间[5]，即穗高系数在36%～38%之间。

（3）河南省农业科学院王振华研究员认为玉米穗高系数等于抗倒系数，并阐明“在选育抗倒品种时选择株高适中、穗位较低，一般情况下，如果玉米植株抗倒系数大于0.35说明该杂交种抗倒性较差，小于0.35说眀抗倒性好（抗倒系数=穗位髙度cm÷植株髙度cm）”，这里可以理解为穗高系数等于抗倒系数）。

（4）中国农业大学赵雅婷教授等发表在国际著名期刊《大田作物研究》的文章《优化玉米穗高系数增加籽粒产量和提高抗倒伏能力》的研究成果指出，玉米穗高系数为36.60%～39.43%时，作物产量最高，抗倒伏能力最强，也对玉米现代育种技术与栽培管理措施（主要是外源植物调节剂的研究与利用）提供了可靠的技术参数。

2.1.3 遗传方面的研究

赵延明等认为玉米高系数同时受到加性效应、显性效应、母体效应、遗传主效应的控制外，同时还受显性×环境工作效应、母体×环境工作效应等不同遗传控制体系基因型×环境互作效应显著影响[6]。

仲恺农业工程学院蒋锋、刘鹏飞、王汉宁等认为玉米穗高系数以主基因遗传为主[7]。一般而言，玉米穗高系数在35%至40%之间为最合理。

2.2 结论与讨论

通过上表1分析，可以看出，玉米穗高系数占比超过10%的穗高系数分别为35%、36%、37%、38%和39%，并以穗高系数38%为最多，占比达17.33%。

上表2分析表明，在标准穗高系数38.2%增减5%情况下，即36.3%～40.1%范围内品种数量达到471个，占年度品种审定数量845的55.7&，占有较高的比重。

穗高系数对产量性状的影响，业内人士持有不同意见。据张洪生等研究表明，在高密度条件下，不影响玉米品种特有的株高、穗位高和穗高系数，但明显地改变基部（第三节间）茎的粗度[7]。张泽民研究认为玉米穗位/株高对影响杂交玉米品种的抗倒性有显著的效果，通过降低穗位，同样可以提高玉米品种的抗倒性。

人类很早就从动植中看到了数学特征，无论是内在的生理特性和外在的形式特征。许多动植物都展示了高级的数学模式。例如人体头部的三庭五眼，花朵的花瓣数和松果的鳞片数，都是在大自然中长时间的适应和进化的结果。植物所显示的数学特征是植物生长在动态过程中必然会产生的结果，它受到数学规律的严格约束，而黄金律就是最好的见证。在生产生活中应用黄金律定律具有着神奇的魅力，黄金律在动植物的能量分配上和空间分布上是最佳的效应值，同时也是非平均分配上的顶级定律，值得应用于农业生产实践中，业内有研究利用黄金分割法，对作物比空种植大行距和小行距按此比例安排种植[8]，亦有同仁根据水稻株高与栽插密度关系，提出了依据株高确定水稻行距和株距的黄金分割优选法[9]。

（1）通过对2020年国审通过845个玉米品种分析，得出大样本的平均穗高系数为38.3%，与汤国民等研究玉米的穗高系数在40左右时，对获得玉米高产较为有利的育种实践结果相一致[4]。

（2）从图穗高系数值所在各区间占比示意图可以看出，区间呈正态分布，说明玉米穗高系数是一种连续性变数的理论分布。当穗高系数为38.2%时，也就是穗位正处在作物茎秆上黄金分割点的时候，果穗与植株的结构是最为严谨密切，韵律最为和谐自然，整个玉米植株显得匀称，呈现一种内在的美，使得二者相得益彰。在结合植株其他优良性状的前提下，作物的耐密性、抗倒伏性和产量或将达到最佳。

（3）合理的玉米穗高系数，增加了品种的耐密性、抗倒伏性，增加了种植密度，对作物增产关系应当是1+1>2的耦合关系。

根据上述研究，有条件得到如下结论：把玉米穗高系数为38.2%的穗高系數值称之为“黄金律穗高系数”，并将其定义为“标准穗高系数”。在作物育种方面，可以将等于或接近“标准穗高系数”作为高产玉米杂交种选育的重要指标之一;在作物栽培管理方面，可以把等于或接近“标准穗高系数”作为优秀新品种推广及选用的重要参考指标之一。

理想株型的品性中一定具有“标准穗高系数”。玉米理想株型的构建不仅要有适宜的株高和穗位高及合理的穗高系数，还要有合理的叶型、根部结构等等，有待更多专家学者对理想株型进行科学的分析与评判，从而打造一个高产、抗倒伏、耐密植的作物群体结构，达到增密、增产、增收、增效、增质的“五增”目的。

本研究成果得出的重要结论是穗高系数为36.3%～40.1%时，作物的籽粒数量及抗倒伏能力较强，找到了建立玉米理想株型的重要研究依据与依托，或许成为建立理想株型结构的重要参数之一。

作物理想株型或许不是一个技术的名词上的概念，而是育种家和农艺人设计的具有至高科技含量的艺术品的象征，或许和法国的埃菲尔铁塔、埃及的金字塔一样，成为技术与艺术的完美交汇与融合的典范。

自然界也许还有许多运用黄金律可以解决的问题，像植物的生长温度、湿度、追肥比例、追肥时间、叶片伸展角度等等，都有待去探求，去发现，去运用，为“藏粮于技”战略实施，为实现品种选择系数化发挥农技人的一技之长。

参考文献

[1] 刘建栋，于强，吴乃元.黄淮海地区夏玉米株型结构特征分析[J].中国农业气象，2001，2（1）：6-14.

[2] 郑雷，周羽，曾兴，等.玉米株高QTL定位研究进展[J].作物杂志，2016（2）：8-13.

[3] 张洪生，赵明，吴沛波，等.种植密度对玉米茎秆和穗部性状的影响[J].玉米科学，2009，17（5）：130-133.

[4] 汤国民，龙丽萍，夏德君，等.玉米穗高系数对产量性状的影响[J].莱阳农学院学报，2002，19（2）：95-97.

[5] 陈范骏，刘建超，刘志刚，等.中国和美国高产且氮高效利用玉米品种比较[J].农艺进展，2020（166）：251-275.

[6] 赵延明.玉米穗高系数遗传主基因及与环境互作效应分析[J].中国农学通报，2008，24（3）：130-133.

[7] 蒋锋，刘鹏飞，王汉宁，等.玉米穗高系数的遗传分析与QTL定位研究[J].中国农业大学学报，2011，16（4）：9-15.

[8] 周文秀.玉米籽粒的物理力学特性研究[D].东北农业大学，2015.

[9] 黄敏，蒋鹏，谢小兵，等.水稻株行距配比的优化和株高密度模型的建立[J].作物研究，2011，24（1）：1-3..