周 穎，張立國(guó)，顧萬(wàn)榮，劉曉雙，左師宇，曹鑫波，李 晶，魏 湜

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 玉米研究所，哈爾濱 150086)

黑龍江省不同熟期玉米品種灌漿脫水及產(chǎn)量品質(zhì)特性

周 穎1，張立國(guó)2，顧萬(wàn)榮1，劉曉雙1，左師宇1，曹鑫波1，李 晶1，魏 湜1

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 玉米研究所，哈爾濱 150086)

為明確不同熟期玉米品種灌漿脫水及產(chǎn)量品質(zhì)特性，為黑龍江省選擇熟期適宜的玉米品種提供參考，選用晚熟品種(‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’)、中晚熟品種(‘綏玉23’和‘吉單27’)作為試驗(yàn)材料，在哈爾濱地區(qū)(第一積溫帶)展開(kāi)試驗(yàn)，對(duì)其籽粒灌漿速率、含水量、脫水速率、產(chǎn)量及品質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：不同熟期的品種籽粒灌漿特性不同，中晚熟品種‘綏玉23’和‘吉單27’灌漿啟動(dòng)快、最大灌漿速率出現(xiàn)時(shí)間早于晚熟品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’。各品種的脫水特征亦有不同，相比‘先玉335’‘鑫鑫2號(hào)’2個(gè)品種，‘綏玉23’‘吉單27’前期脫水速率更大，脫水快，收獲時(shí)含水量更低。中晚熟品種與晚熟品種產(chǎn)量差異不顯著，品質(zhì)差異顯著，中晚熟品種籽粒體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于晚熟品種，品質(zhì)相對(duì)更好。為保證玉米正常成熟，降低籽粒含水量，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，在哈爾濱地區(qū)種植中晚熟品種較為適宜。

熟期；灌漿；脫水；產(chǎn)量；品質(zhì)

近年來(lái)玉米種植面積和總產(chǎn)逐步增加，2015年玉米種植面積占全國(guó)谷物播種面積的39.8%，總產(chǎn)量高達(dá)2.25萬(wàn)t[1-2]。黑龍江省作為全國(guó)產(chǎn)糧大省，近年來(lái)玉米生產(chǎn)發(fā)展迅猛，然而無(wú)霜期短、有效活動(dòng)積溫低、生長(zhǎng)季熱量不足都嚴(yán)重制約著黑龍江省的玉米生產(chǎn)。各地區(qū)積溫情況不同，主栽作物的熟性也不同，生產(chǎn)過(guò)程中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件因地制宜地發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以≥10 ℃積溫作為劃分熱量帶的標(biāo)準(zhǔn)。黑龍江省農(nóng)作物栽培區(qū)域主要分為6個(gè)積溫帶，積溫帶之間跨度為200 ℃，分別為第一積溫帶(≥2 700 ℃)、第二積溫帶(2 500～2 700 ℃)、第三積溫帶(2 300～2 500 ℃)、第四積溫帶(2 100～2 300 ℃)、第五積溫帶(1 900～2 100 ℃)和第六積溫帶(≤1 900 ℃)[3]。目前黑龍江省不同積溫帶分別種有不同熟期的玉米品種，多數(shù)農(nóng)民為了提高產(chǎn)量，選擇種植晚熟品種，致使玉米生育期內(nèi)有效積溫不足，未達(dá)到完熟期就已經(jīng)收獲，收獲時(shí)籽粒含水量超過(guò)30%，無(wú)法機(jī)械收獲，貯藏加工困難，易發(fā)生霉變，增加了烘干成本，產(chǎn)量品質(zhì)均受到影響。美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在玉米生產(chǎn)過(guò)程中，為降低玉米籽粒含水量，多選用熟期早、后期脫水快的品種，結(jié)合后期站稈晾曬，配合機(jī)械化收獲，有效降低收獲時(shí)玉米籽粒的破損情況，減少烘干費(fèi)用[4-5]。

灌漿速率和灌漿持續(xù)期都是影響籽粒產(chǎn)量的重要因素[6-7]。有研究表明，玉米籽粒灌漿速率與含水量關(guān)系密切，籽粒干質(zhì)量會(huì)隨著含水量的變化而變化[8]。籽粒脫水速率會(huì)隨著灌漿時(shí)間的延長(zhǎng)而減小[9]。體積質(zhì)量作為反映玉米成熟度的指標(biāo)，能夠?qū)⑸诤秃窟B結(jié)在一起，更精準(zhǔn)地評(píng)定籽粒品質(zhì)，體積質(zhì)量會(huì)隨著水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降不斷增加[10]。本試驗(yàn)選取黑龍江省中晚熟玉米品種‘綏玉23’‘吉單27’和晚熟玉米品種‘先玉335’‘鑫鑫2號(hào)’為材料，研究不同熟期籽粒灌漿、脫水差異，分析不同熟期玉米產(chǎn)量及品質(zhì)特性，以解決黑龍江省玉米生產(chǎn)上無(wú)法正常成熟、收獲時(shí)籽粒含水量過(guò)高及品質(zhì)差的問(wèn)題，為黑龍江省選擇熟期適宜的玉米品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2015年和2016年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)向陽(yáng)農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)基地進(jìn)行，該基地處于黑龍江省第一積溫帶(活動(dòng)積溫≥2 700 ℃)，無(wú)霜期140 d左右。選用黑龍江省晚熟玉米品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’及中晚熟玉米品種‘綏玉23’和‘吉單27’(表1)為試驗(yàn)材料。每年4月26日人工點(diǎn)播，9月28日收獲。土壤類(lèi)型為黑鈣土，地勢(shì)平坦，前茬為馬鈴薯。土壤中全氮1.70 g/kg，速效鉀179.35 mg/kg，速效磷65.34 mg/kg，有機(jī)質(zhì)25.25 g/kg，堿解氮118.21 mg/kg，試驗(yàn)地pH 6.85。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)面積48 m2，10行區(qū)，行長(zhǎng)8 m，行距0.6 m，株距23.5 cm，密度為6萬(wàn)株/hm2，播種時(shí)，以氮、磷、鉀肥為底肥，施肥量為N 270 kg/km2，P2O5105 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2，磷、鉀肥一次性全部施入，氮肥分2次施入，50%隨旋耕整地施入，剩下50%作為追肥，于6月20日單株施入，其他栽培措施同一般高產(chǎn)田。

表1 試驗(yàn)品種生育時(shí)期Table 1 The characteristics of growth period in tested maize cultivars

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 籽粒干鮮質(zhì)量及體積 在玉米吐絲期，標(biāo)記吐絲時(shí)間一致的植株，于玉米開(kāi)花后10、15、20、25、30、35、40、45、50和55 d取樣，每品種每次取3個(gè)果穗，在果穗中部取100粒，稱(chēng)鮮質(zhì)量，通過(guò)排水法測(cè)得籽粒體積，之后于105 ℃烘箱中殺青30 min，然后將烘箱調(diào)至85 ℃，烘干至恒質(zhì)量后，稱(chēng)干質(zhì)量。

1.3.2 籽粒灌漿參數(shù) 籽粒灌漿參數(shù)通過(guò)軟件Curve Expert 1.4模擬灌漿過(guò)程得出，用Logistic 方程Y=a/(1+be-ct)擬合花后籽粒干質(zhì)量變化，其中t為花后時(shí)間(開(kāi)花日計(jì)t0=0)，Y為籽粒干質(zhì)量(開(kāi)花日粒質(zhì)量計(jì)Y0)，a為理論最大百粒質(zhì)量，b、c為待定參數(shù)，得出各品種Logistic方程，進(jìn)一步計(jì)算灌漿次級(jí)參數(shù)，進(jìn)行生長(zhǎng)分析。

1.3.3 籽粒含水量 參照王振華等[11]的方法，自開(kāi)花10 d后開(kāi)始取樣，每5 d進(jìn)行一次取樣。每次取3 個(gè)果穗中部籽粒100 粒，用天平稱(chēng)籽粒鮮質(zhì)量(w1)后，放入網(wǎng)袋內(nèi)，掛在網(wǎng)室內(nèi)自然風(fēng)干，風(fēng)干后稱(chēng)量(w2)再?gòu)娘L(fēng)干的籽粒中取出 20～30 g(w3)裝入鋁盒中，于(103±2) ℃烘箱中烘36 h，至恒質(zhì)量(w4)，根據(jù)下列公式計(jì)算出每次取樣的籽粒含水量。

籽粒含水量=[(w1w3-w2w4)/w1w3]×100%

1.3.4 籽粒脫水參數(shù) 籽粒脫水過(guò)程通過(guò)對(duì)指數(shù)方程h=DeEt進(jìn)行模擬，擬合花后籽粒含水量變化，其中，t為花后時(shí)間，h為花后籽粒含水量，D、E為待定參數(shù)，得出各品種籽粒脫水參數(shù)，進(jìn)行分析。

1.3.5 產(chǎn)量及其穗部性狀 收獲時(shí)，在小區(qū)未取樣的玉米行內(nèi)選擇2行全部收獲，自然風(fēng)干，測(cè)定籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因素，調(diào)查穗部性狀，按14%標(biāo)準(zhǔn)含水量折算產(chǎn)量。

1.3.6 體積質(zhì)量與淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù) 根據(jù)國(guó)標(biāo)法《玉米》GB1353-1999 附錄 A采用 GHCS-1000型體積質(zhì)量器測(cè)定體積質(zhì)量。淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用近紅外谷物分析儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)與分析

采用Microsoft Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，并用DPS V7.05和Curve Expert 1.4進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熟期玉米品種籽粒干(鮮)質(zhì)量變化動(dòng)態(tài)

籽粒鮮質(zhì)量與干質(zhì)量積累動(dòng)態(tài)表明(圖1)，晚熟品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’的籽粒鮮質(zhì)量的快速增長(zhǎng)期集中在花后10～45 d內(nèi)，而中晚熟品種‘綏玉23’和‘吉單27’集中在花后的10～40 d 內(nèi)，且不同熟期的品種達(dá)到最大鮮質(zhì)量的時(shí)間有差異，‘綏玉23’和‘吉單27’于花后40 d左右鮮質(zhì)量達(dá)到最大值，40 d后有小幅度下降，可能與籽粒成熟后期含水量下降有關(guān)，‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’開(kāi)花40 d后籽粒鮮質(zhì)量仍有小幅度增加，說(shuō)明其仍在持續(xù)灌漿。4個(gè)品種籽粒干質(zhì)量的積累動(dòng)態(tài)均呈現(xiàn)為前期緩慢、中期快速、后期平穩(wěn)的“S”形曲線(xiàn)，這與籽粒鮮質(zhì)量的動(dòng)態(tài)相似。由圖1可以看出，在花后15 d內(nèi)，干質(zhì)量增長(zhǎng)速率緩慢，此時(shí)籽粒水分正在快速增加，花后15～40 d為干物質(zhì)質(zhì)量積累的關(guān)鍵時(shí)期，在這一時(shí)期內(nèi)4個(gè)品種的干物質(zhì)量積累迅速，其中‘綏玉23’與‘吉單27’的籽粒干質(zhì)量的增長(zhǎng)速度明顯高于‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’，‘綏玉23’和‘吉單27’的干質(zhì)量增長(zhǎng)速率分別是0.83 g/d、0.92 g/d，高于‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’的0.82 g/d、0.82 g/d，且達(dá)到最大干質(zhì)量時(shí)間也更早。

圖1 不同熟期玉米品種籽粒干鮮質(zhì)量變化動(dòng)態(tài)Fig.1 Dynamic changes of grain fresh mass and grain dry mass in different maturing-type maize

對(duì)不同熟期的玉米籽粒體積變化動(dòng)態(tài)(圖2)分析表明，隨著花后時(shí)間的不斷增加，各品種籽粒體積均呈現(xiàn)不斷增大的趨勢(shì)，在花后10～40 d內(nèi)，各品種籽粒體積增長(zhǎng)較快，此時(shí)為體積快速增大期，40 d后增速明顯減緩，中晚熟品種‘綏玉23’和‘吉單27’在花后40 d左右籽粒體積達(dá)到最大，晚熟品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’則在花后45 d左右達(dá)到最大體積，達(dá)到最大體積后各品種籽粒體積均有小幅度減少，應(yīng)該是由于后期脫水導(dǎo)致體積減小，中晚熟品種籽粒體積達(dá)到最大值時(shí)間早，脫水開(kāi)始時(shí)間早于晚熟品種。

2.3 不同熟期玉米品種籽粒灌漿特征參數(shù)

灌漿速率是指每日每粒增加的干物質(zhì)質(zhì)量，是決定籽粒粒質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。以花后時(shí)間(t)為自變量，百粒干質(zhì)量(Y)為因變量，采用Logistic方程Y=a/(1+be-ct)對(duì)不同熟期的玉米品種籽粒灌漿過(guò)程進(jìn)行擬合，R2為決定系數(shù)，系數(shù)越大，擬合度越好。從表2中可以看出，R2>0.99，說(shuō)明Logistic方程對(duì)不同熟期玉米籽粒的灌漿過(guò)程均能夠很好的模擬。根據(jù)方程擬合出的灌漿過(guò)程，將整個(gè)灌漿期分為3個(gè)部分，灌漿漸增期(T1=t1-t0)、灌漿速增期(T2=t2-t1)和灌漿緩增期(T3=t3-t2)。從表2中還可以看出，中晚熟品種‘綏玉23’和‘吉單27’的灌漿高峰開(kāi)始時(shí)間為花后13.32 d和11.15 d，均早于晚熟品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’的13.78 d 和17.23 d，最大灌漿速率出現(xiàn)的時(shí)間也早于晚熟品種2.35～3.42 d，且漸增期較短，速增期較長(zhǎng)，說(shuō)明‘綏玉23’和‘吉單27’灌漿開(kāi)始時(shí)間早，強(qiáng)度大。

圖2 不同熟期玉米品種籽粒體積變化動(dòng)態(tài)Fig.2 Dynamic changes of grain volume in different maturing-type maize表2 不同熟期玉米品種籽粒灌漿特征參數(shù)Table 2 The parameters of grain-filling characteristics in different maturing-type maize

品種CultivarY/gVm/(g/d)Tm/dVa/(g/d)t1/dt2/dT1/dT2/dT3/dV1/(g/d)V2/(g/d)V3/(g/d)R2先玉335Xianyu33536.641.0625.130.5713.7843.5313.7829.7521.210.560.780.250.998鑫鑫2號(hào)Xinxin234.421.2726.130.6017.2335.0317.2317.7922.150.421.120.310.993綏玉23Suiyu2331.101.0822.780.5613.3232.2713.3218.9530.790.490.950.270.998吉單27Jidan2740.821.1622.710.6511.1534.2611.1525.1128.760.771.250.280.998

注：Y.最大干質(zhì)量；Vm.籽粒灌漿最大速率；Tm.最大灌漿速率出現(xiàn)時(shí)間；Va.平均灌漿速率；t1.灌漿高峰開(kāi)始時(shí)間；t2.灌漿高峰結(jié)束時(shí)間；T1.灌漿漸增期持續(xù)時(shí)間；T2.灌漿速增期持續(xù)時(shí)間；T3.灌漿緩增期持續(xù)時(shí)間；V1.漸增期平均灌漿速率；V2.速增期平均灌漿速率；V3.緩增期平均灌漿速率；R2.模型擬合的決定系數(shù);下表同。

Note:Y.maximum grain mass ;Vm.maximum grain-filling rate;Tm.the time reaching the maximum grain-filling rate,Va.mean grain-filling rate;t1,the time starting the maximum grain-filling;t2,the time ending the maximum grain-filling;T1.grain-filling duration of early stage;T2.grain-filling duration of middle stage;T3.grain-filling duration of late stage;V1.mean grain-filling rate of early stage;V2.mean grain-filling rate of middle stage;V3.mean grain-filling rate of late stage;R2.determination coefficient of the model；the same as the following tables.

2.4 不同熟期玉米品種籽粒含水量變化動(dòng)態(tài)

玉米籽粒含水量動(dòng)態(tài)可以反映籽粒灌漿進(jìn)程與籽粒含水量的變化趨勢(shì)。由圖3可知，開(kāi)花后，各玉米品種籽粒含水量均隨著生育期的不斷推進(jìn)而逐漸降低，總體表現(xiàn)為花后10～35 d內(nèi)含水量下降快，開(kāi)花35 d后相對(duì)較慢，不同熟期品種間存在差異。其中‘綏玉23’和‘吉單27’的含水量始終低于‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’，開(kāi)花55 d時(shí)含水量達(dá)到最低，為27.07%，此時(shí)黑層出現(xiàn)、乳線(xiàn)幾乎消失，已經(jīng)達(dá)到生理成熟?！扔?35’和‘鑫鑫2號(hào)’在開(kāi)花55 d時(shí)含水量分別為32.07%、32.33%，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍然較高，未達(dá)到生理成熟。

基于ZigBee和RFID技術(shù)的特高頻讀寫(xiě)系 統(tǒng) ……………… 韓培培，姬五勝，張泉斌，高麗琴，李 莉（6）

2.5 不同熟期玉米品種籽粒脫水速率變化動(dòng)態(tài)

脫水速率是指籽粒每日減少的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，能夠決定收獲時(shí)籽粒的含水量。以花后時(shí)間(t)為自變量，籽粒含水量(h)為因變量，采用指數(shù)方程h=DeEt對(duì)籽粒脫水過(guò)程進(jìn)行模擬，從表3可以看出，各品種方程的決定系數(shù)均大于0.98，說(shuō)明指數(shù)方程可以很好地?cái)M合籽粒脫水過(guò)程。

由表3可知，各品種均在籽粒灌漿漸增期脫水速率最大，速增期減小，緩增期脫水最慢。不同熟期品種籽粒脫水速率不同，與‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’相比，‘綏玉23’和‘吉單27’在漸增期脫水速率更大，說(shuō)明‘綏玉23’和‘吉單27’前期脫水更快，緩增期各品種脫水速率差異不大，而收獲時(shí)籽粒含水量差異顯著，這說(shuō)明前期快速脫水可能有利于降低籽粒含水量。

圖3 不同熟期玉米品種籽粒含水量變化動(dòng)態(tài)Fig.3 Dynamic changes of grain moisture content in different maturing-type maize表3 不同熟期玉米品種籽粒脫水特征參數(shù)Table 3 The parameters of grain dehydration characteristics in different maturing-type maize

品種Cultivarh1/%h2/%H1/%H2/%H3/%R2先玉335 Xianyu33566.7335.731.681.040.610.986鑫鑫2號(hào)Xinxin268.9544.981.221.350.830.988綏玉23Suiyu2363.2744.142.011.010.680.991吉單27Jidan2769.5740.881.831.140.690.997

注：h1.灌漿高峰開(kāi)始時(shí)籽粒含水量；h2.灌漿高峰結(jié)束時(shí)籽粒含水量；H1.漸增期平均脫水速率；H2.速增期平均脫水速率 ；H3.緩增期平均脫水速率。

Note:h1.grain moisture content at the time starting the maximum grain-filling;h2.grain moisture content at the time ending the maximum grain-filling;H1.mean dehydration rate of early stage;H2.mean dehydration rate of middle stage;H3.mean dehydration rate of late stage.

2.6 不同熟期玉米品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀分析

從表4可以看出，不同熟期玉米品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀之間存在差異。4個(gè)玉米品種的產(chǎn)量均超過(guò)10 000 kg/hm2，其中‘先玉335’的產(chǎn)量最高，達(dá)到了14 216.22 kg/hm2，其余3個(gè)品種產(chǎn)量差異不顯著。不同品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素之間存在顯著差異，‘綏玉23’的穗粒數(shù)最大，為785.33粒，其次為‘先玉335’‘鑫鑫2號(hào)’，分別是657.00、649.67粒，‘吉單27’穗粒數(shù)最低，只有546.33粒。‘吉單27’的百粒質(zhì)量為39.31 g，達(dá)到最大，‘綏玉23’的百粒質(zhì)量最低，為26.64 g。‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’的穗粒數(shù)及百粒質(zhì)量差異不大，且均屬于較高水平，因此產(chǎn)量較高，‘綏玉23’雖百粒質(zhì)量低，但穗粒數(shù)最多，保證品種高產(chǎn)，同樣，雖然‘吉單27’穗粒數(shù)最少，但高的百粒質(zhì)量極大的提高品種產(chǎn)量。

由表4還可以看出，4個(gè)品種的禿尖長(zhǎng)也有顯著差異，‘綏玉23’和‘吉單27’的禿尖長(zhǎng)較小，‘鑫鑫2號(hào)’最大，可能是由于中晚熟品種在生育期內(nèi)獲得充足積溫，籽粒灌漿充實(shí)，禿尖短。收獲時(shí)的含水量在各品種間差異顯著，‘綏玉23’和‘吉單27’收獲時(shí)含水量最低，僅為27.07%，‘先玉335’‘鑫鑫2號(hào)’分別高出其18.47%和19.43%。

2.7 不同熟期玉米品種體積質(zhì)量、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析

體積質(zhì)量是指單位體積內(nèi)籽粒的質(zhì)量，體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是重要的商品品質(zhì)指標(biāo)。對(duì)不同熟期的玉米品種體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行比較，從表5中可以看出，不同熟期玉米品種之間體積質(zhì)量、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均顯著，其中中晚熟品種‘綏玉23’和‘吉單27’的體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于晚熟品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’，可能與中晚熟品種籽粒含水量低有關(guān)。相關(guān)分析表明，體積質(zhì)量與淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)(r=0.98**)，與含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.98**)，淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.93**)，即含水量越高，體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，可以通過(guò)降低籽粒含水量增加體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高品質(zhì)。

表4 不同熟期品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀分析Table 4 Analysis of yield and yield components in different maturing-type maize

注：數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母代表不同品種間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note:Data was “Mean±standard deviation”.Different letters within a column indicate significant difference among treatments(P<0.05). The same as below.

表5 不同熟期品種體積質(zhì)量、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)及含水量比較Table 5 Comparision of volumic mass,starch mass fraction and moisture content in different maturing-type maize

3 討 論

灌漿期是產(chǎn)量形成的重要時(shí)期[12-13]。灌漿速率和灌漿持續(xù)期都是決定粒質(zhì)量的重要因素，增產(chǎn)主要是通過(guò)提高灌漿速率或延長(zhǎng)灌漿時(shí)間來(lái)體現(xiàn)的[14-15]。劉霞等[16]研究認(rèn)為，玉米粒質(zhì)量受平均灌漿速率的影響較小，灌漿的持續(xù)時(shí)間對(duì)其影響較大。張海艷等[17]研究表明，玉米粒質(zhì)量與灌漿時(shí)間相關(guān)性不顯著，灌漿速率才是決定玉米粒質(zhì)量的重要因素。戴凌燕等[18]對(duì)黑龍江省春玉米高產(chǎn)品種的灌漿脫水特性分析表明，在熱量資源和水資源相對(duì)較少的地區(qū)，灌漿速率是籽粒灌漿程度和產(chǎn)量的決定性因素。馬沖等[19]研究發(fā)現(xiàn)，相比晚熟品種而言，中早熟品種的灌漿高峰期持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，灌漿強(qiáng)度更大。岳海旺等[20]對(duì)不同玉米品種的籽粒灌漿特性進(jìn)行比較表明，可以通過(guò)提高灌漿速率增加籽粒質(zhì)量。王同朝等[21]研究認(rèn)為，早熟品種灌漿開(kāi)始時(shí)間早，速率高，晚熟品種灌漿開(kāi)始時(shí)間晚，速率低，正常條件下兩種熟期的品種均可獲得高產(chǎn)。本研究表明，中晚熟品種‘綏玉23’和‘吉單27’灌漿開(kāi)始時(shí)間早，速增期較長(zhǎng)，晚熟品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’灌漿開(kāi)始時(shí)間相對(duì)較晚，緩增期較長(zhǎng)，前期灌漿強(qiáng)度明顯小于中晚熟品種，與馬沖等[19]和王同朝等[21]研究成果相似?？赡苁怯捎谥型硎炱贩N生育期短，籽粒積累更迅速，前期灌漿強(qiáng)度更大?？梢?jiàn)在哈爾濱玉米種植區(qū)域要想進(jìn)一步提高產(chǎn)量，應(yīng)在選用中晚熟玉米品種的基礎(chǔ)上，通過(guò)后期追肥提高籽粒灌漿速率，延長(zhǎng)灌漿速增期持續(xù)時(shí)間[22-23]。

近年來(lái)種植結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，為了能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化收獲，優(yōu)質(zhì)、熟期適宜的玉米品種越來(lái)越受到農(nóng)民的重視[24]。宋朝玉等[25]研究認(rèn)為，玉米收獲時(shí)籽粒含水量是重要的收獲指標(biāo)之一。籽粒含水量低有利于機(jī)械收獲減少籽粒損失，易貯藏、運(yùn)輸，玉米的商品品質(zhì)也能夠得到提高[19]。不同品種之間籽粒含水量存在顯著差異[26]。選育脫水速率快的雜交種是降低玉米收獲時(shí)含水量的最直接方法[27]。劉武仁等[28]研究認(rèn)為，可以通過(guò)選擇熟期適宜的高產(chǎn)玉米品種來(lái)降低籽粒含水量。本研究表明，在相同的栽培條件下，晚熟品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’與中晚熟品種‘綏玉23’和‘吉單27’收獲時(shí)的含水量差異達(dá)顯著性水平，且不同熟期的品種脫水速率也不相同，中晚熟品種前期脫水速率大于晚熟品種，脫水更快。為了降低籽粒含水量，適應(yīng)機(jī)械化收獲，本地區(qū)更適宜種植中晚熟品種。

理論上，在一定范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨著生育期的延長(zhǎng)而增加，可以通過(guò)延長(zhǎng)生育期增加光能利用時(shí)間獲得較高的產(chǎn)量[29]。近年來(lái)，黑龍江省的農(nóng)民為了獲得高產(chǎn)，多數(shù)選擇種植晚熟品種，黑龍江省玉米育種也以在適宜種植區(qū)盡可能選育生育期較長(zhǎng)品種作為研究目標(biāo)。但從本研究的產(chǎn)量水平來(lái)看，晚熟品種的產(chǎn)量突破并不是很大，生育期長(zhǎng)的晚熟品種收獲時(shí)籽粒含水量高，高含水量會(huì)影響品質(zhì)，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益造成影響。冷志杰等[30]研究表明地區(qū)積溫在2 700 ℃左右時(shí)，由于受氣候因素約束，熟期早于中晚熟的玉米品種的產(chǎn)量會(huì)隨著生育期的延長(zhǎng)不斷增加，但當(dāng)熟期晚于中晚熟時(shí)，產(chǎn)量會(huì)隨著生育期的延長(zhǎng)而下降。王亮等[31]對(duì)遼寧省不同熟期玉米雜交種的產(chǎn)量進(jìn)行分析表明，遼寧省中晚熟玉米品種的產(chǎn)量要高于晚熟品種，延長(zhǎng)生育期獲得高產(chǎn)并不可靠。本研究表明，中晚熟品種‘綏玉23’百粒質(zhì)量雖低于其他品種，但其穗粒數(shù)最大，彌補(bǔ)了百粒質(zhì)量低的缺陷，‘吉單27’同理，雖穗粒數(shù)最低，但高的百粒質(zhì)量取得優(yōu)勢(shì)，獲得較高產(chǎn)量。說(shuō)明晚熟品種生育后期的10～15 d對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)并不大，通過(guò)延長(zhǎng)生育期提高產(chǎn)量的潛力有限[32]。晚熟品種生育期長(zhǎng)，收獲時(shí)仍在持續(xù)灌漿，干物質(zhì)質(zhì)量未達(dá)到最大，收獲時(shí)籽粒含水量仍較高，根據(jù)2015年國(guó)家玉米臨儲(chǔ)價(jià)，27%含水量的玉米收購(gòu)價(jià)格為0.798 5元/kg，而32%含水量的收購(gòu)價(jià)只有0.724 5元/kg，晚熟品種收購(gòu)價(jià)每千克要比中晚熟品種低0.074元，以本試驗(yàn)中產(chǎn)量為參考，中晚熟品種‘綏玉23’和‘吉單27’的收購(gòu)價(jià)分別為9 991.86元/hm2、10 255.84元/hm2，晚熟品種‘先玉335’和‘鑫鑫2號(hào)’的收購(gòu)價(jià)分別為10 299.65元/hm2、9 733.87元/hm2，由此可知，晚熟品種并沒(méi)有帶來(lái)過(guò)高的經(jīng)濟(jì)效益，甚至中晚熟品種的效益會(huì)高于晚熟品種，且中晚熟品種生育期相對(duì)較短不會(huì)面臨早霜危害，產(chǎn)量和品質(zhì)都更有保障。

體積質(zhì)量是反映玉米飽滿(mǎn)度的重要指標(biāo)[33]，體積質(zhì)量越大，意味著一定體積內(nèi)籽粒質(zhì)量越大、內(nèi)含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越多[34]。在籽粒中淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)占干質(zhì)量的70%，灌漿過(guò)程就是淀粉的不斷積累[35]。張麗等[10]研究表明，體積質(zhì)量與淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)，可以通過(guò)提高淀粉總質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高玉米的體積質(zhì)量。有研究認(rèn)為，體積質(zhì)量也與水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)密切相關(guān)，籽粒含水量越高，體積質(zhì)量越低[36]，可以通過(guò)降低籽粒含水量的方式提高體積質(zhì)量，提高籽粒品質(zhì)。本研究也表明，體積質(zhì)量、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)。體積質(zhì)量越大，商品質(zhì)量越好，收購(gòu)價(jià)格也會(huì)隨著質(zhì)量的提高而增加，不僅符合當(dāng)前供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的大格局，經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)增加。有學(xué)者表明，在中國(guó)中部地區(qū)，較晚熟品種而言，中晚熟品種的產(chǎn)量和品質(zhì)更有優(yōu)勢(shì)。本研究表明，中晚熟玉米品種的體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)都要高于晚熟品種，說(shuō)明中晚熟品種籽粒品質(zhì)更好，可能是由于中晚熟品種生育期短，收獲時(shí)成熟度高，籽粒含水量少，體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，品質(zhì)更好。

環(huán)境條件與產(chǎn)量形成密切相關(guān)，在種植區(qū)域內(nèi)選擇適合的品種可以充分發(fā)揮品種本身的增產(chǎn)潛力[37]。張冬梅等[38]研究認(rèn)為，熟期早的品種比熟期晚的品種安全成熟性更高，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性更好、品質(zhì)更優(yōu)。本試驗(yàn)中，同晚熟品種相比，中晚熟品種收獲時(shí)含水量更低，體積質(zhì)量和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高，產(chǎn)量和品質(zhì)都能得到保障，經(jīng)濟(jì)效益有所增加，本研究認(rèn)為哈爾濱玉米種植區(qū)應(yīng)選擇種植中晚熟玉米品種。未來(lái)的研究應(yīng)把確保玉米安全成熟、提高產(chǎn)量和品質(zhì)，解決黑龍江省“水玉米”的問(wèn)題作為重點(diǎn)。

4 結(jié) 論

本研究以黑龍江省不同熟期的玉米品種作為材料，分析其灌漿、脫水、產(chǎn)量及品質(zhì)特性，結(jié)果表明晚熟品種因積溫不足，收獲時(shí)未達(dá)到生理成熟，后期脫水速率較慢，收獲時(shí)含水量過(guò)高，不利于機(jī)械收獲和貯藏，體積質(zhì)量、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，品質(zhì)較差。中晚熟品種由于得到充足的積溫，前期灌漿快、強(qiáng)度大，有利于早熟高產(chǎn)，灌漿停止后脫水較快，收獲時(shí)含水量低，并獲得較高產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益并不低于晚熟品種，品質(zhì)更好。研究建議哈爾濱玉米種植區(qū)(第一積溫帶)可以考慮適當(dāng)增加中晚熟玉米品種的種植面積。

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(責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Characteristics of Grain Filling, Dehydration, Yield and Quality in Different Maturing-type Maize in Heilongjiang Province

ZHOU Ying1,ZHANG Liguo2,GU Wanrong1,LIU Xiaoshuang1,ZUO Shiyu1,CAO Xinbo1,LI Jing1and WEI Shi1

(1.College of Agronomy,Northeast Agricultural University, Harbin 150030,China;2. Maize Research Institute, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150086,China)

A field experiment was conducted to illustrate grain filling, dehydration, yield and quality characteristics in different maturing-type maize in Heilongjiang province, aimed to provide a valuable reference for the selection of maturity, experiments were conducted in Harbin(the first accumulated temperature zone) with late maturity (‘Xianyu 335’ and ‘Xinxin 2’) and mid-late maturity (‘Suiyu 23’ and ‘Jidan 27’) as material, the grain filling rate, moisture content, dehydration, yield and quality were analyzed. The results showed that the grain filling characteristics of different maturing-type maize were different, grain-filling of ‘Suiyu 23’ and ‘Jidan 27’ started and reached the maximum grain-filling rate earlier than ‘Xianyu 335’ and ‘Xinxin 2’. Grain dehydrating rate was also different among different varieties. Compared with ‘Xianyu 335’ and ‘Xinxin 2’, grain dehydrating rate of ‘Suiyu 23’ and ‘Jidan 27’ was higher and dehydrated faster in early stage, and moisture content at harvest was lower. There was no significant difference in yield between different maturing-type maize, but test weight and starch content of mid-late maturity were remarkably higher than late maturity, which meant that the quality of mid-late maturity was better. In order to ensure the maturity of maize, reduce the moisture content, improve yield and quality,mid-late maturity was suitable for planting at Harbin.

Maturity;Grain filling;Dehydration;Yield;Quality

2017-01-05 Returned 2017-04-07

National Key Research and Development Program of China(No.2016YFD0300103);Applied Technology Research and Development Program of Harbin City Heilongjiang Province(No.2015RQQXJ046);Heilongjiang postdoctoral research foundation(No.LBH-Q16031);Heilongjiang Youth Science Foundation(No.QC2015032);Academic backbone project of Northeast Agricultural University.

ZHOU Ying,female,master student.Research area:maize high yield cultivation technology research. E-mail:942059603@qq.com

WEI Shi,male, professor,doctoral supervisor.Research area:theory and practice of crop yield,macro agricultural research. E-mail：weishi5608@163.com

日期：2017-08-18

2017-01-05

2017-04-07

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFD0300103)；哈爾濱市應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目(2015RQQXJ046)；黑龍江省博士后科研啟動(dòng)基金(LBH-Q16031)；黑龍江省青年科學(xué)基金(QC2015032)；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)“學(xué)術(shù)骨干”項(xiàng)目。

周 穎，女，碩士研究生，從事玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)研究。E-mail：942059603@qq.com

魏 湜，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事作物高產(chǎn)理論與實(shí)踐、宏觀農(nóng)業(yè)研究。E-mail：weishi5608@163.com 顧萬(wàn)榮，男，副研究員，博士，研究方向?yàn)橛衩赘弋a(chǎn)栽培生理生態(tài)及其化學(xué)調(diào)控技術(shù)。E-mail:wanronggu@163.com

S513

A

1004-1389(2017)08-1173-10

GU Wanrong,male, associate research scientist.Research area:maize high yield cultivation physiological ecology and chemical control technology.E-mail:wanronggu@163.com

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