陜北地區(qū)耐密玉米新品種抗旱性評(píng)價(jià)及篩選

張圓 張雄

摘要 通過(guò)田間試驗(yàn)對(duì)8個(gè)適宜密植玉米新品種和3個(gè)種植面積較大的品種進(jìn)行抗旱性鑒定和評(píng)價(jià)，以期為陜北干旱地區(qū)品種篩選提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，各品種在干旱條件下生育期平均延遲了2.82 d，散粉期和吐絲期間隔（ASI）延長(zhǎng)了1.82 d；干旱脅迫導(dǎo)致各品種株高平均降低了10.05%，穗位高降低了18.50%；產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有不同程度的降低，穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、出籽率、產(chǎn)量分別降低了12.25%、2.80%、12.75%、5.67%、23.96%；抗旱指數(shù)和隸屬函數(shù)2種方法因指標(biāo)不同導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果有所差異。綜合來(lái)看，科河699和鄭單958抗旱性均表現(xiàn)較好，適宜在陜北干旱地區(qū)種植。

關(guān)鍵詞 玉米；新品種；抗旱性； 陜北

中圖分類(lèi)號(hào) S 513? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2023）07-0029-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.008

Evaluation and Screening of Drought Resistance of New Maize Varieties with High Density Tolerance in Northern Shaanxi

ZHANG Yuan1，2， ZHANG Xiong1

（1.Yulin University，Yulin， Shaanxi 719000;2. Yulin Academy of Agricultural Sciences， Yulin， Shaanxi? 719000）

Abstract In order to provide theoretical basis for the selection of drought-resistant varieties in the arid area of northern Shaanxi Province， 8 new maize varieties with high density tolerance and 3 varieties with large planting area were identified and evaluated for drought resistance through field experiments. The results showed that under drought conditions， the growth period of each variety was prolonged by 2.82 d on average， and ASI was prolonged by 1.82 d. The plant height decreased by 10.05% and the ear height decreased by 18.50% under drought stress;the yield and its components of all varieties were decreased to different degrees，panicle length， panicle diameter， panicle grain number， 100-grain weight， rate of seed and yield decreased by 12.25%， 2.80%， 12.75%， 5.67% and 23.96%. The evaluation results of the two methods were different due to the different indexes of drought resistance index and membership function. Overall， Kehe 699 and Zhengdan 958 showed good drought resistance and were suitable for planting in the arid area of northern Shaanxi.

Key words Maize;New varieties;Drought resistance;Northern Shaanxi

基金項(xiàng)目 榆林學(xué)院創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2020YLYCX06）。

作者簡(jiǎn)介 張圓（1991—），男，陜西榆林人，助理農(nóng)藝師，碩士，從事馬鈴薯及玉米栽培研究工作。通信作者，教授，博士，從事西北旱區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水研究。

收稿日期 2022-04-25

玉米（Zea mays L.）是世界上主要的農(nóng)作物之一，也是中國(guó)的第一大糧食作物，是我國(guó)糧食增產(chǎn)的主力軍［1］。2013年，全國(guó)玉米產(chǎn)量達(dá)到21 500萬(wàn)t，占糧食總產(chǎn)量的37.5%。榆林是我國(guó)玉米優(yōu)生區(qū)之一，年播種面積9.3萬(wàn)hm2，產(chǎn)量約50萬(wàn)t，占糧食總產(chǎn)量的40%，在當(dāng)?shù)噩F(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民增收中發(fā)揮著重要作用［2］。

干旱對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響巨大，而中國(guó)的淡水資源較為短缺，中國(guó)人均淡水資源量?jī)H為世界人均占有量的1/4，也是全球人均淡水資源量最貧乏的13個(gè)國(guó)家之一，每年因干旱造成的糧食損失約占到所有災(zāi)害的60%［3］。在地理分布上，中國(guó)的水資源呈現(xiàn)“南多北少”的特征。榆林市地處毛烏素沙漠邊緣，年平均降水400 mm左右，且時(shí)空分布不均，干旱時(shí)有發(fā)生。而玉米對(duì)水分較為敏感，胡瑞法等［4］通過(guò)綜合分析認(rèn)為，干旱是中國(guó)玉米生產(chǎn)發(fā)展和產(chǎn)量提高的最大限制因素，干旱脅迫使玉米產(chǎn)量減少20%～50%。近年來(lái)大量的高產(chǎn)栽培表明，選育耐密型品種、提高種植密度是進(jìn)一步提高玉米產(chǎn)量的重要方法［5］。鑒于此，筆者對(duì)適宜密植品種開(kāi)展抗旱性鑒定，觀測(cè)其在陜北地區(qū)的性狀表現(xiàn)，篩選出適宜當(dāng)?shù)刈匀毁Y源條件的新品種，是促進(jìn)干旱地區(qū)玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展提質(zhì)增效的有力手段之一。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于陜西省榆林市榆陽(yáng)區(qū)牛家梁鎮(zhèn)國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)，海拔1 100 m，土壤類(lèi)型為砂壤土，肥力中等，土壤pH 8.1，0～40 cm容重1.75 g/cm3，有機(jī)質(zhì)含量8.13 g/kg，堿解氮含量11.12 mg/kg，有效磷含量10.54 mg/kg，速效鉀含量66.67 mg/kg。前茬作物為豆類(lèi)，2021年玉米生育期內(nèi)共降雨222.30 mm，是較為干旱的一年。

1.2 試驗(yàn)材料

利用前期已篩選出的密植條件下產(chǎn)量較高的8個(gè)重大新品種和種植面積較大的3個(gè)品種進(jìn)行抗旱性鑒定，具體見(jiàn)表1，均為包衣種子。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1

試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)于2021年4月30日播種，10月14日收獲。采用田間自然鑒定方法，11個(gè)試驗(yàn)材料分別設(shè)置干旱（控水）組和對(duì)照組2個(gè)處理，灌溉次數(shù)和時(shí)間相同，其中控水處理為常規(guī)灌溉（對(duì)照）每次灌水量的50%，在對(duì)照中不抗旱對(duì)照出現(xiàn)旱象時(shí)澆水，采用膜下滴灌方式進(jìn)行灌溉，密度82 500株/hm2，2行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，共設(shè)3次重復(fù)。生長(zhǎng)季內(nèi)共灌水8次，分別于拔節(jié)、吐絲、灌漿期結(jié)合灌水追施尿素（120 kg/hm2）3次。

1.3.2 測(cè)定指標(biāo)及方法。①物候期記載：分別記錄每個(gè)處理的播種期、出苗期、抽雄期、散粉期、吐絲期、成熟期（以50%以上植株達(dá)到為準(zhǔn)）。②農(nóng)藝性狀：于成熟期每小區(qū)隨機(jī)測(cè)量5株株高、穗位高，取平均值。③產(chǎn)量及其構(gòu)成因素：收獲后調(diào)查小區(qū)2行中的穗重、穗數(shù)、籽粒重，取10個(gè)果穗使其重量等于平均單穗重×10，分別用電子天平和鋼尺測(cè)量這10個(gè)果穗的鮮干重、籽粒干重、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重，用PM-8188水分測(cè)定儀測(cè)量籽粒含水量。產(chǎn)量計(jì)算按如下公式：產(chǎn)量（kg/hm2）=小區(qū)2行果穗鮮重（kg）×10穗籽粒干重/10穗鮮重/2行小區(qū)的面積（m2）×666.67×15×（1-籽粒含水量）/（1-14%）。

1.3.3 脅迫指數(shù)、抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)、隸屬函數(shù)值計(jì)算。計(jì)算公式如下：

①脅迫指數(shù)=（對(duì)照處理值-控水處理值）/對(duì)照處理值×100%。

②抗旱系數(shù)=控水處理值/對(duì)照處理值。

③抗旱指數(shù)=控水處理產(chǎn)量×（控水處理產(chǎn)量/ 對(duì)照處理產(chǎn)量）/ 控水處理平均產(chǎn)量，抗旱指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考肖宇等［6］的方法，即≥1.00抗旱性級(jí)別為強(qiáng)，0.80～0.99抗旱性級(jí)別為中等，0.60～0.79抗旱性級(jí)別為弱，＜0.60抗旱性級(jí)別為極弱。

④隸屬函數(shù)值Uij=（Xij-Ximin）/（Ximax-Ximin），Xij代表i品種j性狀值，Ximin和Ximax分別代表i品種最小值和最大值。隸屬值按照5級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［7］，即≥0.7為強(qiáng)抗，0.60～0.69為抗，0.40～0.59為中抗，0.30～0.39為弱抗，<0.30為不抗。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)玉米物候期的影響

由表2可知，各品種對(duì)照處理下生育期為130～136 d，控水處理下生育期為134～139 d，較對(duì)照平均延遲了2.82 d?？厮幚硐拢髌贩N散粉期和吐絲期均有不同程度的延遲。對(duì)照處理下，各品種散粉期和吐絲期間隔（ASI）為2.00～3.00 d，平均為2.09 d；控水處理下，ASI介于3.00～5.00 d，平均為3.91 d，各品種平均延長(zhǎng)了1.82 d。

2.2 不同處理對(duì)玉米農(nóng)藝性狀的影響

株高和穗位高是玉米重要的農(nóng)藝指標(biāo)。由表3可知，控水處理使各品種株高和穗位高均有所降低。對(duì)照處理下，各品種株高差異較大，反映了品種間遺傳差異和在該地區(qū)的表現(xiàn)，分布范圍介于242.00～289.60 cm，平均為268.13 cm，變異系數(shù)5.79%，科河699最高，其次為MC703、先玉335、新玉108，而陜單650最低。控水處理下，各品種有11.20～47.20 cm的降幅，變異系數(shù)5.95%，脅迫指數(shù)介于3.87%～16.65%，平均為10.05%，表現(xiàn)干旱對(duì)株高不同的影響程度，其中脅迫指數(shù)高于均值的品種依次為新玉108、MC703、先玉335、陜單609、瑞普909，而科河699最低。

對(duì)照處理下，各品種穗位高變幅為102.20～134.60 cm，平均為120.04 cm，變異系數(shù)8.47%，MC703最高，其次為新玉108，而陜單650最低。控水處理下，各品種有4.80～42.40 cm的降幅，變異系數(shù)為10.20%，脅迫指數(shù)變幅4.13%～32.17%，平均為18.50%，干旱對(duì)穗位高影響程度較株高更大，其中脅迫指數(shù)高于均值的品種依次為新玉108、MC703、先玉335、瑞普909、九圣禾2468、陜單609、聯(lián)創(chuàng)825，而科河699最低。這說(shuō)明新玉108株高和穗位高對(duì)干旱反應(yīng)敏感，科河699這2項(xiàng)指標(biāo)對(duì)干旱反應(yīng)較小。

2.3 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4可知，各參試品種控水處理下各產(chǎn)量指標(biāo)均有所降低，各指標(biāo)降低程度不同，反映出干旱對(duì)各品種不同的影響方面和程度。對(duì)照處理下穗長(zhǎng)平均為19.52 cm，變異系數(shù)為3.94%，控水處理穗長(zhǎng)平均為17.11 cm，變異系數(shù)為5.66%，脅迫指數(shù)為3.37%～22.00%。各參試品種穗粗脅迫指數(shù)介于0.20%～4.95%，說(shuō)明干旱對(duì)穗粗影響較小。各處理穗粒數(shù)主要受行粒數(shù)變化影響較大，干旱條件下平均降低12.75%。出籽率方面，控水處理下各品種平均下降3.01百分點(diǎn)。百粒重方面，對(duì)照處理下各品種平均為40.39 g，控水處理平均為38.10 g，各品種平均降低5.67%。產(chǎn)量方面，對(duì)照處理下各品種表現(xiàn)介于13 097.02～19 438.69 kg/hm2，變異系數(shù)為9.61%，高于均值（16 626.09 kg/hm2）的品種依次為科河699、MC703、新玉108、聯(lián)創(chuàng)825、先玉335、九圣禾2468，控水處理下各品種產(chǎn)量介于10 163.85～15 483.27 kg/hm2，變異系數(shù)為12.01%，高于均值（12 641.71 kg/hm2）的品種依次為科河699、鄭單958、MC703、瑞普909，各品種較對(duì)照處理平均降低了23.96%。

2.4 不同玉米品種抗旱性評(píng)價(jià)

由表5可知，各品種抗旱指數(shù)變幅為0.531～1.019，按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，抗旱性強(qiáng)的品種有鄭單958，抗旱性中等的品種有科河699、瑞普909、MC703，抗旱性級(jí)別為弱的品種有陜單650、先玉335、聯(lián)創(chuàng)825、九圣禾2468、新玉108、強(qiáng)盛388，陜單609抗旱性級(jí)別為極弱。

分別用株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)、出籽率、百粒重幾個(gè)指標(biāo)的抗旱系數(shù)和產(chǎn)量抗旱指數(shù)計(jì)算隸屬度，求其平均值，隸屬函數(shù)平均值越高則抗旱性越強(qiáng)［7］，結(jié)果如表6所示。各品種平均抗旱隸屬值變幅為0.340～0.849，按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，科河699和鄭單958抗旱等級(jí)為強(qiáng)抗，九圣禾2468和陜單650抗旱等級(jí)為抗，聯(lián)創(chuàng)825、新玉108、MC703、瑞普909、陜單609、先玉335品種為中抗，強(qiáng)盛388表現(xiàn)為弱抗。

3 結(jié)論與討論

前人研究發(fā)現(xiàn)抽雄散粉期遭遇干旱會(huì)明顯延長(zhǎng)ASI［8］。Jansen等［9］研究發(fā)現(xiàn)，干旱條件降低了玉米株高、穗位高；周玉乾等［3］指出干旱條件下出籽率、百粒重等多項(xiàng)產(chǎn)量指標(biāo)均表現(xiàn)下降。該試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，干旱條件推遲了各玉米品種的成熟，并導(dǎo)致ASI延長(zhǎng)。株高和穗位高在干旱條件下各平均下降了10.05%、18.50%，穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、出籽率、產(chǎn)量分別降低了12.25%、2.80%、12.75%、5.67%、23.96%，各品種不同指標(biāo)對(duì)干旱脅迫表現(xiàn)出不同程度的抗性，與前人研究結(jié)果基本一致。

作物抗旱鑒定主要有直接鑒定和間接鑒定2種方法，直接鑒定又可分為田間直接鑒定、人工模擬環(huán)境（旱棚或氣候箱）、盆栽鑒定，間接鑒定指在實(shí)驗(yàn)室利用分子生物方法或高滲溶液的鑒定方法，該試驗(yàn)采用的是田間直接鑒定方法。有研究指出，田間鑒定試驗(yàn)?zāi)觌H間降水等條件難以一致，結(jié)果變化較大，試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性差［10］，2021年恰逢大旱，對(duì)開(kāi)展田間抗旱鑒定十分有利，生長(zhǎng)環(huán)境又與實(shí)際生產(chǎn)相符，因而試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)較為直觀可信。產(chǎn)量指標(biāo)是玉米諸多抗旱性指標(biāo)中最重要的指標(biāo)，是抗旱性強(qiáng)弱的最終體現(xiàn)［11］。研究農(nóng)藝性狀指標(biāo)、產(chǎn)量及抗旱性之間的關(guān)系是抗旱鑒定中一種相對(duì)簡(jiǎn)單易行的方式［7］。

抗旱指標(biāo)數(shù)量分析方法目前主要有抗旱系數(shù)法、抗旱指數(shù)法、隸屬函數(shù)法、聚類(lèi)分析法和灰色關(guān)聯(lián)度法。作物抗旱性是受多因素影響的復(fù)雜性狀，同時(shí)使用幾種方法能使抗旱性評(píng)價(jià)結(jié)果更加全面和準(zhǔn)確［12］。該研究利用抗旱指數(shù)法和隸屬函數(shù)法對(duì)參試品種進(jìn)行抗旱性評(píng)價(jià)，分級(jí)結(jié)果有所區(qū)別，原因是抗旱指數(shù)法以產(chǎn)量為研究對(duì)象，針對(duì)性強(qiáng)，在抗旱系數(shù)的基礎(chǔ)上將干旱脅迫處理的產(chǎn)量考慮在內(nèi)，同時(shí)考慮了環(huán)境和基因型差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響［13-14］，而隸屬函數(shù)法包含了玉米生長(zhǎng)發(fā)育的多項(xiàng)指標(biāo)，評(píng)價(jià)更加全面，是目前抗旱性鑒定中使用最廣的方法［15-16］。該研究抗旱隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明，科河699和鄭單958為強(qiáng)抗旱品種，九圣禾2468和陜單650為抗旱品種，聯(lián)創(chuàng)825、新玉108、MC703、瑞普909、陜單609、先玉335為中抗旱品種，強(qiáng)盛388表現(xiàn)為弱抗旱品種。綜合抗旱指數(shù)和隸屬函數(shù)2種方法的評(píng)價(jià)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)科河699和鄭單958均表現(xiàn)較好。前人多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)鄭單958抗旱性較強(qiáng)［6，17-18］，但對(duì)其他新品種抗旱性研究較少，后續(xù)試驗(yàn)將結(jié)合更多指標(biāo)對(duì)該結(jié)果進(jìn)一步檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 李少昆，王崇桃.中國(guó)玉米生產(chǎn)技術(shù)的演變與發(fā)展［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（6）：1941-1951.

［2］ 白世貴，劉惠琳，李寶明.榆林市玉米產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展思路［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，54（2）：117-119.

［3］ 周玉乾，楊彥忠，周文期，等.干旱脅迫下玉米自交系抗旱性評(píng)價(jià)及篩選［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2020，38（5）：211-217.

［4］ 胡瑞法，MENG ERIKA C H，張世煌，等.采用參與式方法評(píng)估中國(guó)玉米研究的優(yōu)先序［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，37（6）：781-787.

［5］ 趙久然，孫世賢.對(duì)超級(jí)玉米育種目標(biāo)及技術(shù)路線的再思考［J］.玉米科學(xué)，2007，15（1）：21-23，28.

［6］ 肖宇，李金英，劉青松，等.河北省10個(gè)主栽夏玉米品種的抗旱性評(píng)價(jià)［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，21（4）：60-63.

［7］ 張倩，張洪生，劉淑梅，等.不同高產(chǎn)玉米品種抗旱性的比較研究［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（30）：125-130.

［8］ PAGANO E，CELA S，MADDONNI G A，et al.Intra-specific competition in maize：Ear development，flowering dynamics and kernel set of early-established plant hierarchies［J］.Field crops research，2007，102（3）：198-209．

［9］ JANSEN R C，STAM P.High resolution of quantitative traits into multiple loci via interval mapping［J］.Genetics，1994，136（4）：1447-1455．

［10］ 江佰陽(yáng)，白文斌，張建華，等.高粱抗旱性鑒定方法及分子生物學(xué)研究進(jìn)展［J］.生物技術(shù)通報(bào)，2021，37（4）：260-272.

［11］ 楊瑞晗，許海濤，王文文.玉米抗旱性指標(biāo)研究進(jìn)展［J］.大麥與谷類(lèi)科學(xué).2021，38（2）：1-7.

［12］ 陳衛(wèi)國(guó)，張政，史雨剛，等.211份小麥種質(zhì)資源抗旱性的評(píng)價(jià)［J］.作物雜志，2020（4）：53-63.

［13］ 蘭巨生，胡福順，張景瑞.作物抗旱指數(shù)的概念和統(tǒng)計(jì)方法［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1990，5（2）：20-25.

［14］ 張雅倩，張洪生，林琪，等.水分脅迫對(duì)不同肥水類(lèi)型小麥幼苗期抗旱特性的影響［J］.農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2011，1（8）：1-7.

［15］ 胡榮海，昌小平．反復(fù)干旱法的生理基礎(chǔ)及其應(yīng)用［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1996，11（3）：51-56．

［16］ 段義忠，張雄，亢福仁，等.綠豆抗旱指標(biāo)鑒選與評(píng)價(jià)［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2014，32（6）：256-261.

［17］ 張仁和，馬國(guó)勝，卜令鐸，等.不同基因型玉米品種抗旱性鑒定及綜合評(píng)價(jià)［J］.種子，2009，28（10）：91-94.

［18］ 白向歷.玉米抗旱機(jī)制及鑒定指標(biāo)篩選的研究［D］.沈陽(yáng)：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.