河套地區(qū)種植3個鮮食玉米品種的光合特性與產(chǎn)量分析

王海偉 崔超 郝水源 劉雙祿 蘇志芳 王靖 邸娜 趙斌

摘要：為了探尋內(nèi)蒙古巴彥淖爾種植鮮食玉米品種高產(chǎn)的光合特性和產(chǎn)量因素差異，選美甜2號、金糯2008、超甜白加黃3個早熟鮮食玉米品種進(jìn)行田間試驗，對不同鮮食玉米品種的農(nóng)藝性狀、光合特性、生物產(chǎn)量等進(jìn)行測定分析。結(jié)果表明，超甜白加黃的株高、穗長、穗質(zhì)量等最大，美甜2號次之，均高于或顯著高于金糯2008。3個鮮食玉米品種上部展開葉的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率總體呈現(xiàn)“S”形變化曲線，到第3次或第4次取樣測定時期的上部展開葉凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均到達(dá)峰值，而后逐漸減小，胞間二氧化碳濃度基本和凈光合速率變化相反。棒三葉的穗上葉和穗位葉的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度一般高于穗下葉，其中超甜白加黃和美甜2號的棒三葉凈光合速率大于或顯著大于金糯2008。超甜白加黃單穗鮮質(zhì)量和鮮生物產(chǎn)量、干生物產(chǎn)量最大，單株果穗鮮質(zhì)量達(dá) 446 g/穗，鮮、干生物產(chǎn)量分別為84 438、19 373 kg/hm2，顯著高于金糯2008。綜合表明，超甜白加黃干、鮮生物產(chǎn)量最大，功能葉片光合特性較美甜2號、金糯2008表現(xiàn)好些。

關(guān)鍵詞：鮮食玉米;光合特性;產(chǎn)量;河套地區(qū)

中圖分類號： S513.01 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）23-0089-04

玉米是我國乃至世界的重要糧飼作物，在我國糧食生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位[1-3]。目前，我國農(nóng)業(yè)正在發(fā)生巨大變化，在由過去解決溫飽、追求產(chǎn)量的情況下，向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效方面轉(zhuǎn)變[3-4]。隨著人們生活水平的提高和對市場各種作物的需求，加之近年隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益意識的提高，人們對質(zhì)量高、營養(yǎng)豐富、方便實惠、風(fēng)味獨(dú)特的鮮食玉米產(chǎn)品情有獨(dú)鐘[4-6]。甜玉米（sweet corn）是一種特用型玉米，又稱蔬菜玉米，禾本科玉米屬，有研究表明它起源于我國，現(xiàn)在它是很多發(fā)達(dá)國家的主要蔬菜之一[5-7]。因其具有甜、黏、嫩、香及易于咀嚼和消化、吸收快等特點而備受消費(fèi)者喜愛[6-9]。玉米乳熟期籽實柔軟、味美，富含維生素A、維生素C、脂肪、水溶性多糖和蛋白質(zhì)等[7-8，10]。有研究表明，在所有的主食當(dāng)中，玉米的營養(yǎng)價值與保健作用是最高的，其中含有7種“抗衰劑”，即鈣、鎂、維生素、硒、谷胱甘肽、維生素E和脂肪酸[8，11]。

內(nèi)蒙古巴彥淖爾市地處41°20′～42°28′N，位于黃河“幾”字彎頭，光熱資源豐富，適合玉米生長[12]。本研究選美甜2號、金糯2008、超甜白加黃3個鮮食玉米品種為試驗材料，通過觀察其生長發(fā)育情況，測量其葉片的光合特性及其產(chǎn)量相關(guān)性狀，比較分析3個鮮食玉米品種產(chǎn)量形成的相關(guān)因素，以期探明河套地區(qū)種植鮮食玉米品種產(chǎn)量形成的生理基礎(chǔ)，尋找出適合河套地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)鮮食玉米品種，對增加鮮食玉米種植面積、調(diào)整當(dāng)?shù)胤N植結(jié)構(gòu)和促進(jìn)農(nóng)民增收具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種共3個，分別為美甜2號、超甜白加黃、金糯2008，均購于臨河市天豐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料有限公司天豐農(nóng)資市場。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2017年在巴彥淖爾市臨河區(qū)河套學(xué)院氣象局和臨河農(nóng)場2個試驗地同時進(jìn)行，選用美甜2號、超甜白加黃、金糯2008共3個品種于4月23日進(jìn)行播種，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3 次重復(fù);采用覆膜大小行種植，播種密度67 500株/hm2;小區(qū)面積15 m2，栽培管理同一般大田。

1.3 試驗方法

用美國Licor公司Li-6400XT便攜式光合儀進(jìn)行葉片光合特性測定，采用紅藍(lán)光源葉室，設(shè)定光量子密度1 500 μmol/（m2·s），氣體流量為 500 μmol/s，測定時間統(tǒng)一于各采樣時期的 09：00—11 ∶ 30進(jìn)行[13-15]。分別于6月10日、6月18日、6月25日、7月10日和7月25日測定各品種的葉片光合特性，每小區(qū)標(biāo)記長勢一致的4株進(jìn)行測定，3次重復(fù)取其平均值。采收期每小區(qū)分別隨機(jī)取10株，測定各品種的單株葉片數(shù)、株高、莖粗、穗長、禿尖等農(nóng)藝性狀，并測定單株葉片鮮質(zhì)量、單株莖鮮質(zhì)量、單株果穗鮮質(zhì)量等。干物質(zhì)量測量按葉片、莖稈、果穗分別裝入硫酸紙袋中，先在105 ℃下烘干0.5 h，然后繼續(xù)在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，冷卻后分別測量其單株葉片、單株莖稈和單株果穗的干物質(zhì)質(zhì)量并折算生物產(chǎn)量等[3，13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

采用Excel 2007處理數(shù)據(jù)和作圖，采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行處理間差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鮮食玉米品種的農(nóng)藝性狀比較分析

由表1可以看出，超甜白加黃的株高最高，為252.7 cm，與美甜2號差異不顯著，但顯著高于金糯2008（P<0.05）。美甜2號的莖稈最粗，為 2.93 cm，但與超甜白加黃和金糯2008差異不顯著。3個玉米品種的葉片基本都為10～11張。超甜白加黃的果穗穗長最長，為18.00 cm，顯著高于美甜2號（P<0.05）。金糯2008的果穗禿尖最長，達(dá) 1.40 cm，顯著長于美甜2號的，各鮮食玉米品種的禿尖長排序為金糯2008>超甜白加黃>美甜2號。

2.2 不同時期鮮食玉米的上部展開葉光合特性變化分析

從圖1可以看出，3個鮮食玉米品種上部展開葉的凈光合速率（Pn）5個時期中總體呈現(xiàn)“S”形變化曲線。3個鮮食玉米品種在第1次取樣測定時期的上部展開葉凈光合速率都較高，而后一個時期有所下降，之后逐漸增加到峰值，到灌漿后期的7月25日時都呈現(xiàn)下降趨勢。其中，美甜2號上部展開葉的凈光合速率先于其他2個品種達(dá)到峰值，且各時期葉片凈光合速率變化幅度小于超甜白加黃和金糯2008。

氣孔是進(jìn)行葉片氣體交換的重要門戶，隨著光強(qiáng)度的增加，氣孔的開放度也會增加[15-17]。如圖2所示，3個鮮食玉米品種上部葉片的氣孔導(dǎo)度總體呈先增加后減小的變化趨勢，在第4次取樣時期3個品種達(dá)到峰值，而后都減小。美甜2號上部葉片氣孔導(dǎo)度從6月10日開始基本都呈上升趨勢，到7月10日達(dá)到峰值后減小。在后2個取樣時期中，金糯2008上部葉片的氣孔導(dǎo)度均高于超甜白加黃和美甜2號，但無明顯差異。

從圖3可以看出，3個鮮食玉米品種上部展開葉的胞間二氧化碳濃度整體呈上升—下降—上升的變化趨勢，3個品種在第2次取樣時期增速顯著，且都在此時達(dá)到峰值，而后逐漸減少，到第4次取樣測定期降到一個低值，到最后一個測定時期3個品種的胞間二氧化碳濃度又升高了，且變化趨勢和葉片凈光合速率基本相反。

從圖4可以看出，3個鮮食玉米上部葉片在第1、第2次取樣時期的蒸騰速率較低，隨后逐漸增加，第4次取樣時期蒸騰速率達(dá)到峰值，到最后一次取樣時期又逐漸降低，且金糯2008上部葉片的蒸騰速率整體較超甜白加黃和美甜2號的高些。美甜2號上部葉片蒸騰速率從6月10日開始基本都呈上升趨勢，到第4次測定時期達(dá)到峰值，之后減小。在后3個取樣時期中，金糯2008上部葉片的蒸騰速率均高于超甜白加黃和美甜2號，且美甜2號的蒸騰速率在最后一個取樣時期降到最低。

2.3 不同鮮食玉米品種棒三葉光合特性分析

從表2可以看出，在7月10日和7月25日這2次光合特性測定中，3個鮮食玉米品種棒三葉的凈光合速率均表現(xiàn)為穗下葉低于或顯著低于穗位葉和穗上葉。其中，在7月10日取樣測定中，美甜2號穗位葉凈光合速率最大，達(dá)27.63 μmol/（m2·s），超甜白加黃穗位葉的凈光合速率次之，超甜白加黃穗下葉的凈光合速率值最小，顯著低于美甜2號穗位葉。在7月25日光合特性測定中，3個鮮食玉米品種的棒三葉凈光合速率總體來看小于前一個取樣時期，其中美甜2號穗上葉的凈光合速率最大，達(dá)26.84 μmol/（m2·s），超甜白加黃穗下葉的凈光合速率最小，僅為19.46 μmol/（m2·s），二者差異顯著。

從表2可以看出，在2次取樣測定中3個鮮食玉米品種棒三葉的氣孔導(dǎo)度總體上是7月10日的稍高于7月25日的，且各品種穗上葉的氣孔導(dǎo)度一般都大于穗下葉。在7月10日取樣測定中，美甜2號、超甜白加黃穗上葉氣孔導(dǎo)度最大，為 0.23 mol/（m2·s），金糯2008穗下葉和穗位葉的氣孔導(dǎo)度最小，且最大值與最小值差異顯著。最后一次光合特性測定中，美甜2號穗上葉氣孔導(dǎo)度最大，達(dá) 0.24 mol/（m2·s），金糯2008穗下葉氣孔導(dǎo)度最小，二者差異顯著。

從表2可以看出，3個鮮食玉米品種棒三葉的胞間二氧化碳濃度總體表現(xiàn)為穗下葉大于穗位葉和穗上葉。在7月10日取樣測定中，超甜白加黃穗下葉胞間二氧化碳濃度最大，達(dá)167.23 μmol/mol，顯著高于金糯2008穗位葉和穗上葉。最后一次光合特性測定中，超甜白加黃穗上葉的胞間二氧化碳濃度最高，達(dá)180.68 μmol/mol，顯著高于金糯2008的棒三葉。在7月10日光合特性測定中，美甜2號穗位葉的蒸騰速率最大，達(dá)6.74 mmol/（m2·s），顯著高于金糯2008。最后一次光合特性測定中，3個鮮食玉米品種穗上葉的蒸騰速率稍高于其他2葉，但差異都不顯著。

2.4 不同鮮食玉米品種鮮、干生物量分析

由表3可以看出，總體來看超甜白加黃的單株莖稈、葉片鮮質(zhì)量是最大的，鮮生物量也是最高的，其次為美甜2號。超甜白加黃的單株莖稈鮮質(zhì)量最大，達(dá)665.3 g，金糯2008的莖稈鮮質(zhì)量最小。單株果穗鮮質(zhì)量從大到小依次為超甜白加黃、美甜2號、金糯2008，且超甜白加黃的單株果穗鮮質(zhì)量顯著高于金糯2008的，超甜白加黃鮮生物量最大，達(dá) 84 438 kg/hm2，顯著高于美甜2號和金糯2008的。

玉米干物質(zhì)產(chǎn)量90%～95%來自于綠色葉片的光合作用產(chǎn)物，其產(chǎn)量形成具體表現(xiàn)為干物質(zhì)的積累及其在各個器官的分配過程[3，11]。干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，較高的干物質(zhì)積累是實現(xiàn)作物高產(chǎn)的必要保證[3，13]。由表4可知，超甜白加黃的單株莖稈干質(zhì)量、干質(zhì)量和干生物量最大，美甜2號次之，超甜白加黃3個指標(biāo)都顯著高于美甜2號與金糯2008，其中超甜白加黃單株果穗干質(zhì)量最大，達(dá)135.1 g，顯著高于美甜2號。超甜白加黃干生物產(chǎn)量最大，為19 373 kg/hm2，顯著高于美甜2號和金糯2008，美甜2號與金糯2008的干生物產(chǎn)量差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果顯示，超甜白加黃和美甜2號的株高較高，顯著高于金糯2008，美甜2號、超甜白加黃、金糯2008上部展開葉光合特性中凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率總體呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢，這與王曉娟等的研究結(jié)果[13，17]較為一致。隨著玉米生育進(jìn)程的推進(jìn)，玉米籽粒逐漸灌漿成熟，葉片逐漸衰老退化，葉片凈光合速率也隨之減弱。在測定鮮食玉米棒三葉光合特性中表現(xiàn)出后一次的凈光合速率小于前一次取樣時期，而且3個品種的穗位葉和穗上葉的凈光合速率均大于穗下葉。超甜白加黃的單株葉片鮮質(zhì)量、莖稈鮮質(zhì)量、果穗鮮質(zhì)量和單株鮮質(zhì)量都高于或顯著高于金糯2008，超甜白加黃的果穗干質(zhì)量、單株干質(zhì)量和干生物產(chǎn)量也是最高的，美甜2號的次之。超甜白加黃的鮮生物產(chǎn)量和干生物產(chǎn)量最大，分別達(dá)84 438、19 373 kg/hm2。綜合表明，超甜白加黃干、鮮生物產(chǎn)量最大，功能葉片光合特性較美甜2號、金糯2008表現(xiàn)好些，說明超甜白加黃是更適宜河套地區(qū)種植的高產(chǎn)甜玉米品種。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳 芳，谷曉平，于 飛，等. 不同栽培方式對玉米光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2017，33（10）：23-30.

[2]王紅軍，郭書亞，張 艷，等. 不同密度條件下化控對夏玉米光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（17）：66-69.

[3]呂 新，白 萍，張 偉，等. 不同播期對玉米干物質(zhì)積累的影響及分析[J]. 石河子大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，22（4）：285-288.

[4]馮穎竹，陳惠陽，余土元.鮮食糯玉米春季播種期試驗研究[J]. 北方園藝，2007，31（6）：45-47.

[5]王慶祥，姜艷超，呂桂蘭.氮、鉀肥對甜玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J]. 玉米科學(xué)，2006，14（3）：145-146，153.

[6]邵振中.甜玉米的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院報，2004，3（4）：23-25.

[7]郝小琴，吳子愷.鮮食甜糯玉米營養(yǎng)品質(zhì)性狀的相關(guān)分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，36（3）：32-36.

[8]陳聲奇，周鴻凱，郭榮發(fā).鉀肥與不同品種甜玉米籽粒品質(zhì)的相關(guān)性研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（23）：49-51.

[9]牛麗影，李大婧，劉春泉，等，袁建華.鮮食玉米中游離糖和游離氨基酸含量差異的多元統(tǒng)計分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2020，36（2）：463-470.

[10]劉春菊，卓成龍，陳 偉，等. 鮮食糯玉米農(nóng)藝性狀和品質(zhì)的關(guān)系及適采期研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（11）：82-85.

[11]潘大仁，林德波.不同播期超甜玉米光合特性與產(chǎn)量的初步研究[J]. 福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998，27（4）：402-404.

[12]孔德胤，李建軍，楊 松，等. 播期對河套地區(qū)玉米干物質(zhì)積累模型的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2015，31（36）：49-53.

[13]王曉娟，賈志寬，梁連友，等. 不同有機(jī)肥量對旱地玉米光合特性和產(chǎn)量的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012，23（2）：419-425.

[14]左振朋，孫慶泉，董魯浩，等. 爆、甜、糯玉米生育后期葉片光合特性的比較[J]. 作物學(xué)報，2009，35（10）：1930-1935.

[15]陳愛珠，楊杰文.鉀素對甜玉米苗期光合特性的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報 2010，26（9）：230-233.

[16]涂曉杰，蘆 悅，宋書宏.不同間作比例對鮮食毛豆與玉米群體光合生理效應(yīng)及產(chǎn)量的影響[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，45（3）：331-334.

[17]趙永平，趙 盟，朱 亞，等. 不同氮素形態(tài)配比對鮮食甜糯玉米光合特性和農(nóng)藝指標(biāo)的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2019，31（12）：38-42.王站付，邱韓英，陸利民，等. 餐廚垃圾堆肥產(chǎn)品施用對水稻產(chǎn)量及土壤環(huán)境的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（23）：93-97.