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玉米新品种郧单22的选育及栽培制种技术研究

2022-07-18陈光勇张世洪唐余成

湖北农业科学 2022年11期
关键词:父本母本制种

周 刚,陈光勇,崔 鹏,杨 虎,张世洪,唐余成,宋 伟,李 萌

(十堰市农业科学院,湖北 十堰 442000)

玉米(Zea maysL.)是全世界也是中国种植范围最广、用途最多、总产量最高的作物。发展玉米生产对保障中国粮食安全、满足市场需要有着至关重要的作用[1]。近年来湖北省江汉平原地区农户种植玉米的积极性高于水稻、棉花,大量水田改为旱地,玉米种植面积由原来的46.7万~53.3万hm2突破到66.7万~73.3万hm2,但是该省玉米供需矛盾仍然比较突出,目前全省玉米需求900万t左右,自产不足300万t,缺口约600万t[2]。

为了保障湖北省粮食安全,必须扩大玉米产能,在耕地有限的情况下提高单位面积的产出。培育优良的杂交玉米新品种,不断进行种业升级,研究高效栽培技术,是提高单位面积玉米产量的根本措施。在促进玉米单产增长的诸多因素中,遗传改良的作用大约占35%~40%[3]。一般情况下,新品种对产量的贡献率≥30%,居各种增产因素的首位[4]。湖北省丘陵平原地区是湖北省三大玉米种植区之一,该区域光、热、水资源丰富,有利于玉米生长,但同时生态气候条件复杂,大风、高温等灾害性天气时有发生,玉米锈病、茎腐病、病毒病也易高发。目前市场上玉米品种很多,但缺乏优良品种。玉米新品种郧单22于2020年通过湖北省品种审定委员会审定,审定编号为鄂审玉20200009。该品种丰产性、稳产性好,产量较高,产量增益效益明显。该品种经过多年多点示范种植,在抗南方锈病等病虫害方面优势明显,抗倒伏、倒折能力强,能够经受住恶劣的气候条件,适宜湖北省丘陵平原地区推广种植。

1 选育过程

1.1 母本WD04的选育及特征

WD04系谱为(WD01×628411×WD01)Ⓧ-2-2-1-1-3-1-3-2-1。2013年冬将自育系WD01和外引系628411杂交,2014年春用WD01回交,2014年冬开始进行选择自交,通过连续南繁北育穿梭式选育,多代自交育成。2019年将配合力高、农艺性状优、果穗性状优的稳定穗行B0038命名为WD04。

WD04株型半紧凑,生育期118 d左右;叶片绿色,有褪绿斑点,绿叶期长,株高260 cm,穗位110 cm;叶宽约11 cm,植株叶20~21片,穗位以上叶片6~7片,雄穗分枝少,3~5个,主枝、侧枝长,颖壳绿色,花药黄色;果穗锥型,子粒半硬粒型,黄粒,穗轴红色,穗长16.1 cm,穗粗4.3 cm,穗行14~16行,行粒数30粒。茎秆坚韧,根系多,抗倒性好。

1.2 父本N75的选育及特征

N75系谱为N97922-1-1-1-1-1-1-1,源自美国杂交种N97922,含有一定比例热带种质,从1997年开始进行择优自交,通过连续南繁北育穿梭式选育,多代自交育成。株型半紧凑,生育期适中;叶片较宽,叶色淡绿,叶片绿叶期长,株高220 cm,穗位110 cm;雄花分枝7~9个,主枝、侧枝匀长,雄花分枝多,花粉量大,花期长,吐丝量大、集中,雌雄同步,雄花外颖壳紫色;果穗长18.1 cm,穗行14~16行,每行粒数36粒,穗轴白色。

1.3 玉米新品种郧单22的选育

图1为郧单22选育图谱。2015年冬海南测配,2016年参加十堰市农业科学院玉米新组合鉴定试验,2017年参加十堰市农业科学院品种比较试验,2018年参加湖北省春播丘陵平原组C组区试,2019年参加湖北省春播丘陵平原组B组区试,并同步开展生产试验。

图1 郧单22选育图谱

2 品种特征特性

2.1 植物学性状

经2年湖北省丘陵平原区试鉴定,郧单22春播生育期为110.7 d。株型半紧凑,株高300.1 cm,穗位高137.7 cm;茎秆挺立,“之”字形程度低;全株叶片数约20.7片,穗上叶约6.5片,穗上叶夹角小,穗位叶叶宽约12.1 cm;雄穗分枝数9.2个,最下分枝长约45 cm,主雄穗分枝约29.5 cm,1级分枝长约23.8 cm,雄穗分枝弯曲程度中等。果穗锥型,粒色黄,子粒半硬粒型,穗轴红,穗柄长度约11.2 cm,穗长18.6 cm,穗粗4.9 cm,秃尖0.5 cm,每穗15.8行,行粒37.2粒,出子率87.2%,千粒重305.0 g。郧单22不同年份、不同试验组的植物学性状见表1。

表1 不同年份、不同试验组郧单22的植物学性状

2.2 品质性状

郧单22品质优良,经农业农村部谷物品质监督检验中心检测,容重732 g/L,粗蛋白质(干基)7.00%,粗脂肪(干基)3.83%,粗淀粉(干基)71.64%,赖氨酸(干基)0.37%。

2.3 抗病性和抗倒性

玉米新品种郧单22因含有热带血缘,茎秆坚挺、气生根发达,抗风能力强,田间倒伏、倒折率低。不同年份、不同试验组郧单22抗性表现见表2。经2年湖北省丘陵平原区试鉴定,郧单22的倒伏率为1.7%,大斑病3级,小斑病3级,锈病3级,灰斑病1级,穗腐病1级。

表2 不同年份、不同试验组郧单22的抗性表现

3 产量表现

不同年份、不同试验组郧单22产量表现见表3。2016年参加十堰市农业科学院新组合鉴定试验,郧单22产量为11 829.00 kg/hm2,比对照宜单629增产7.80%。2017年参加十堰市农业科学院新品种比较试验,郧单22产量为11 178.00 kg/hm2,比对照增产9.50%。2018年参加湖北省C组区试,郧单22平均产量为9 262.20 kg/hm2,较对照增产4.96%,所有试验点均增产。2019年参加湖北省B组区试,郧单22平均产量为10 079.25 kg/hm2,较对照增产4.06%,增产试验点占总参试点的78%。2019年在武汉、黄冈、襄阳、宜昌、荆州、恩施、十堰等地开展生产试验,郧单22平均产量为9 819.15 kg/hm2,比对照增产7.69%,10个试验点全增产(表3)。

表3 不同年份、不同试验组郧单22的产量表现

4 高产栽培技术

4.1 选地整地

选择土壤肥沃、光照充足、排灌方便的地块,是获得高产的前提。冬季要充分利用雨雪天气进行深耕冬炕,减少越冬害虫的虫卵数量,耕作深度25~35 cm为宜。播种前精细整地,土壤墒情要适宜,土壤蓬松、无大土块。

4.2 播前准备

播前用种菌唑、苯酰胺、克百威有机磷等对郧单22种子进行包衣。种子表面的杀虫、杀菌剂可以有效降低苗期病虫的为害,提高出苗率。

播前进行晒种,可以降低种子含水量,提高种子呼吸效率,提高种子发芽势。一般选择上午8:00—10:00,下午16:00—18:00,连续晒种2 d。

4.3 适时播种

郧单22在湖北省丘陵平原地区适宜作为春播品种种植,适期播种。根据土壤的温度和天气预报确定播种时间,一般要求土壤5~10 cm地温达10~12℃以上。江汉平原地区慎作夏玉米种植,播种期不得迟于6月1日。

4.4 合理群体结构

勾玲等[5]研究表明,密度过低,产量达不到较高水平;密度过高,又增大倒伏率和空秆率。在农业生产中农民根据各自种植习惯,不同品种均采取同一密度,容易造成良种不能良法,品种产量潜力发挥不出来。经试验,郧单22适宜的种植密度为60 000株/hm2[6]。

4.5 科学用肥

科学用肥是农业实现高产的重要因素。周灵芝[7]研究表明,肥料是玉米营养生长和生殖生长的前提,合理的施肥条件可以促进玉米产量的提高。玉米新品种郧单22最佳施肥量为复合肥750 kg/hm2、尿素450 kg/hm2[6]。

施肥分底肥和追肥。底肥以硫酸钾型复合肥为主,播种前或播种时施到地中,一般N、P、K高含量复合肥750 kg/hm2,含量低的可适当多施。追肥以尿素为主,有1段追肥法和2段追肥法。1段追肥法是在大喇叭口期追施全部尿素,施后培土。2段追肥法分苗肥和穗肥,苗肥一般在定苗后追施,3~5叶时追施为宜,穗肥一般在喇叭口期追施。

4.6 规范播种、加强管理

露地直播一般采用宽窄行和等行种植模式。宽窄行种植技术:大行距以90~100 cm为宜,小行距以30 cm为宜,株距25~30 cm。等行种植技术:行距60~70 cm,株距20~25 cm。播种后及时盖土,防止跑墒。如果土壤墒情不够,及时灌溉。随着人力成本的提升和劳动力的短缺,农业机械化是现代农业发展的必由之路。吴承国等[8]研究表明,玉米机械化生产较传统生产模式减少用工约60人·d/hm2,节支增收5 115元/hm2左右。

育苗移栽一般采取营养盘育苗或营养床育苗,基质可以购买成品也可以自配。自配时每公顷加硫酸锌1.5 kg、磷肥150 kg,没有包衣的种子地下害虫较多地块加7.5 kg/hm2的克百威。移栽时最好在“两叶一心”时进行带土移栽,并浇足定根水。

地膜覆盖播种时间可比露地玉米提早10~15 d,宜采用宽窄行规格种植,宽行90~100 cm,窄行30~40 cm。播种前要精细整地,地要平、土要细。播种时要施足底肥,底肥主要以硫酸钾型复合肥为主。播后及时盖土,喷药防草,除草剂一般选择阿特拉津、禾耐斯等。出苗后要及时破膜放苗,防止出苗后长时间不破膜易导致高温烫苗。

4.7 病虫草害防治

传统病虫害防治以化学防治为主,药效快,但易造成农药残留,污染环境和影响玉米品质。近年来,有关绿色防控研究越来越多。李晓娜[9]研究表明,通过合理种植、物理诱杀、生物防治等方法不仅能够保证农作物的质量,还能保护生态环境,达到保质增收的效果。目前应用较多的有黑光灯、性诱剂、粘虫板等诱杀方式和赤眼蜂、白僵菌等生物防治方法。

化学防治主要是防治苗期的地老虎等地下害虫,主要药物有土蚕一只净、地克虎-高效氯氟氰菊酯等。大喇叭口期的玉米螟,主要药物有0.3%辛硫磷颗粒、90%晶体敌百虫800~1 000倍等。近年来草地贪夜蛾危害蔓延迅速,在苗期和大喇叭口期都有发生,一旦发生必须及时采取药物防治,用甲氨基阿维菌素苯甲酸盐喷雾防治效果良好。

为了防止玉米苗荒和杂草抢肥,应及时除草。玉米苗3~5片叶时结合追苗肥锄草1次,10~12片叶时结合追穗肥再次进行中耕锄草。为节约成本,普遍采用化学除草,玉米专用除草剂有禾耐斯、玉双铲、乙草胺、烟嘧磺隆等。

4.8 适时收获

适时收获,郧单22子粒黑粉层出现时间为最佳收获期。

5 高产制种技术

5.1 选择基地

选择北方地区优良制种基地是郧单22制种的关键,与当地的专业制种公司合作是郧单22制种成功的保障。目前郧单22在十堰地区没有适宜的制种区,一是没有集中连片、土壤肥沃、排灌方便、隔离安全的制种基地;二是没有熟练掌握制种技术的农民和专业制种技术人员,不能保证生产的种子质量;三是当地制种产量低,农资、人工成本高,从而导致制种成本高。北方地区专业制种公司拥有专业的技术人员,制种质量有保障;拥有成熟的制种基地,基地排灌设施齐全、地力均匀、生产力水平高、隔离条件优越,基地农民科技意识强、制种、授粉经验丰富,确保生产的种子产量高、品质优、成本低。

5.2 安全隔离

安全隔离是杂交制种的基本要求。郧单22大面积制种一般采取空间隔离,要求制种区300~400 m内不得种植其他玉米,不得有插花田。小面积试制可采取高秆作物隔离,高秆作物有高粱、雄性不育玉米杂交种等。也可采取时间隔离,时间隔离受气候影响较大,一般情况下春播玉米错期40 d以上,夏播玉米错期约30 d[10]。

5.3 适期播种

播种时气温要适宜。播种温度过低,容易造成种子萌发困难,种子发芽率低、发芽势弱,形成大小苗,严重的缺苗断垄,不能保证一定的群体结构,从而影响制种产量。播种不宜太迟,太迟前期易遇干热风、高温等灾害气候,导致受精不良、结实性差,后期遇低温易导致种子不能正常成熟、脱水慢等,影响种子质量和产量。

5.4 合理的群体结构

合理的群体结构是获得高产的关键。密度过小,不能发挥群体优势;密度过大,植株不能正常、充分生长,导致制种产量低、质量差。

2020年在十堰开展制种密度试验,分设(含父本)5个处理,分别为60 000、67 500、75 000、82 500、90 000株/hm2,父母本同期播种,父母本行比为1∶4。试验期间气候正常,花期相遇良好,授粉结实正常,试验结果表明,郧单22制种合理的种植密度为67 500~75 000株/hm2。

5.5 播差期

播差期是制种的关键技术,只有父、母本花期相遇,母本才能正常受精结实。2020年在十堰进行了播差期试验,父本分3期播种,母本分1期。先播种1期父本,1期父本露土立即播种2期父本和母本,3期父本待2期父本出苗后再播种。试验结果表明,父母本同期播种,母本吐丝期和父本散粉期相遇良好。

5.6 严格去雄

母本WD04虽然雄穗分枝少,但是雄穗长、花粉量大,要严格去雄。去雄要早,在母本雄花没开始散粉前抽掉。去雄要净,每天进行1次,逐株逐行地检查,不留1株,最好带1片苞叶去雄。拔除的雄穗要安全处理,不能遗弃在制种田。

5.7 辅助授粉

郧单22父本雄穗发达、花粉量大,如果花期相遇、父本花粉充足、天气晴好的情况下可不用人工辅助授粉,自然授粉即可以满足需求。如果花期相遇不太好、天气高温干旱或阴雨天多时,最好进行2~3次人工辅助授粉[11]。尽量让母本等父本,不让父本等母本,根据父、母本叶龄差预测花期,及时采取相关技术措施。

5.8 去杂去劣

去杂去劣是制种的一项技术性强、关键性工作,可以有效提高种子纯度,在苗期、喇叭口期、收获脱粒时严格把关。苗期根据田间植株长势,割除掉杂株、优势株。喇叭口期根据WD04、N75的植株典型特征,割除掉生物混杂株、变异株。收获和脱粒时,根据WD04果穗的典型特征,剔除伪、劣穗,去除有粒腐、穗腐的果穗,提高种子质量。

5.9 加强田间管理

保障养分供给,施足底肥,每公顷施优质复合肥750 kg,及时、足量追肥,每公顷追施优质尿素450 kg。加强病虫害防治,及时防治地老虎、玉米螟、草地贪夜娥等病虫害,特别是在喇叭口期预防草地贪夜娥的为害。

加强花期水分管理,及时抗旱排涝。高艳[12]研究表明,在花期遇到高温干旱时,最好及时灌溉,以增加田间相对湿度,提高花粉的生活力,延长花丝的寿命,有利于提高受精结实率。

授粉结束后割除父本,增加田间通风透光性能。马建华[13]研究表明,割除父本,可充分利用边行优势,增加种子千粒重和饱满度,提高产量10%左右。

5.10 适时收获

在WD04子粒乳线完全消失、黑粉层出现后及时收获。

6 小结

选育优良玉米品种是湖北省玉米产业发展的关键。高产、优质、多抗、广适是玉米育种者追寻的目标。郧单22两年区试平均产量9 670.72 kg/hm2,比对照(宜单629)增产4.51%,抗逆、抗病性强,综合农艺性状好,适宜湖北省丘陵平原地区作春玉米种植。推广郧单22,不仅可以提高湖北省玉米产量,而且可以减少农药化肥的使用量,减少农业污染。

郧单22的选育为玉米育种者提供了很好的启示。一是坚持循环育种策略。WD01是十堰市农科院的核心骨干自交系,一配合力高,选后组配出郧单19、郧单20、郧单21等品种,“628411”是湖北省山区对照品种华玉11的母本,通过2个自交系杂交、回交、自交等技术手段,选育出含有2个优良自交系优良基因的新自交系WD04。二是坚持大群体育种策略,在低世代时放大群体规模,通过严酷的自然选择,从众多个体中选出优良的单株。三是坚持早代育种策略,在低世代时就开始配合力测定,可以提早预判自交系的好坏,增强目标性,提高育种效率,缩短育种年限。

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