張迎新，方正武長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院,湖北荊州434025 主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長(zhǎng)江大學(xué)),湖北荊州434025

張有富 (河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程學(xué)院，甘肅 張掖 734000)

吳中華 (湖北荃銀高科種業(yè)有限公司，湖北 荊州 434025)

王書(shū)平 (長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院,湖北荊州 434025 主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長(zhǎng)江大學(xué)),湖北荊州 434025)

甘肅張掖是我國(guó)最大的雜交玉米種子生產(chǎn)基地，該地氣候干燥、光照充足、土壤肥沃、灌溉條件便利，非常適合玉米制種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，所生產(chǎn)的種子子粒飽滿(mǎn)、純度高、商品性好[1]。由于制種產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)快，片面追求產(chǎn)量和效益，各種問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)，如玉米制種生產(chǎn)中，玉米果穗的結(jié)實(shí)率僅60%～70%，甚至更低，直接影響到玉米的結(jié)實(shí)率，嚴(yán)重制約著產(chǎn)量的提高和農(nóng)戶(hù)的收入[2]。

花粉是玉米的雄性配子體，通過(guò)有性繁殖能夠傳遞親本的遺傳信息?；ǚ凵盍κ腔ǚ鬯哂械纳L(zhǎng)、萌發(fā)及發(fā)育性能，是玉米正常受精結(jié)實(shí)的關(guān)鍵因素之一[3]。玉米制種的產(chǎn)量取決于父本花粉量的大小、花粉活力的強(qiáng)弱，同時(shí)又受溫度、濕度、光照、營(yíng)養(yǎng)、土壤、水分、密度、病蟲(chóng)害等因素的影響[4]。溫度是玉米花粉生活力維持時(shí)間長(zhǎng)短的重要影響因素之一。溫度相對(duì)較低時(shí)花粉壽命會(huì)較長(zhǎng)；溫度較高時(shí)，花粉呼吸強(qiáng)度增大，致使?fàn)I養(yǎng)成分枯竭耗盡，花粉失活[5]。玉米開(kāi)花期對(duì)高溫最為敏感，此時(shí)花粉最易受到高溫?zé)岷Ξa(chǎn)生不育，致使結(jié)實(shí)率下降，產(chǎn)量降低[4]。降志兵等[6]采用離體花粉高溫處理模擬自然條件下高溫對(duì)花粉活力的危害，發(fā)現(xiàn)32、35℃處理下花粉生活力可持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，38℃對(duì)花粉生活力危害較大。近年來(lái)，隨著氣候變暖，我國(guó)局部地區(qū)氣候反常，氣溫超過(guò)30℃以上的天氣明顯增多，對(duì)玉米的正常結(jié)實(shí)造成嚴(yán)重影響，極大地降低了玉米的結(jié)實(shí)率。2011年張掖市因高溫導(dǎo)致雄花敗育，使許多地方玉米減產(chǎn)[7]。

為找出制種玉米種子生產(chǎn)過(guò)程中的最佳授粉時(shí)間，提高玉米的結(jié)實(shí)率。本研究選擇2個(gè)典型的雜交種親本鄭58和PH4CV，于2018年7月進(jìn)行授粉時(shí)間對(duì)玉米果穗結(jié)實(shí)性狀影響的田間試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用自交系為鄭58(鄭單958父本)、PH4CV(先玉335父本)，均由甘肅省德光種業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院科技示范園進(jìn)行，播種時(shí)間為4月25日，株距15cm，行距50cm，2個(gè)自交系各種植3行，每行50株，土壤肥力均勻一致，田間管理同制種玉米。

花粉從玉米自交系雄穗上定時(shí)采集，每次選擇3株作為1個(gè)處理。授粉設(shè)13個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別是7:00、8:00、9:00、10:00、11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、17:00、18:00、19:00。盛花期觀察玉米植株的散粉情況，及時(shí)掛牌注明套袋時(shí)間，并做好雌雄穗的套袋管理。7月18日、7月20日天氣晴朗正值盛花期，分別對(duì)鄭58和PH4CV自交系植株進(jìn)行授粉，在羊皮紙袋上標(biāo)明授粉時(shí)間，以方便授粉后果穗的考種。試驗(yàn)從6：00開(kāi)始，將雄穗套袋去除后，搖動(dòng)植株，盡量去除雄穗花粉，套上新紙袋，7：00搖動(dòng)植株，使花粉落入羊皮紙袋內(nèi)。同時(shí)取下雌穗花絲的紙袋，將花絲用剪刀剪齊后，將花粉均勻?yàn)⒃诨ńz上，重新套上羊皮紙袋，防止竄粉。3次重復(fù)，并依次做好下一時(shí)間的采粉和授粉工作。

1.3 收獲與考種

10月9日收獲果穗并進(jìn)行室內(nèi)考種?？挤N內(nèi)容包括玉米果穗的禿尖長(zhǎng)度、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采取 Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用DPS 7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)間授粉對(duì)果穗禿尖長(zhǎng)度的影響

從圖1可以看出，鄭58在上午9:00～11:00和下午16:00～18:00授粉，果穗禿尖長(zhǎng)度短，PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗禿尖長(zhǎng)度短，且上午授粉禿尖長(zhǎng)度短于下午授粉。

圖1 不同授粉時(shí)間下的玉米自交系果穗禿尖長(zhǎng)度

2.2 不同時(shí)間授粉對(duì)穗長(zhǎng)和穗粗的影響

從圖2可以看出，鄭58在早晨8:00～9:00和下午15:00～17:00，PH4CV在早晨9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉，果穗較長(zhǎng)；從圖3可以看出，鄭58在早晨9:00～10:00和下午16:00～18:00，PH4CV在早晨9:00～11:00授粉，果穗較粗。

圖2 不同授粉時(shí)間下的玉米自交系穗長(zhǎng)

圖3 不同授粉時(shí)間下的玉米自交系穗粗

2.3 不同時(shí)間授粉對(duì)穗行數(shù)和行粒數(shù)的影響

從圖4可以看出，鄭58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00，PH4CV在上午10:00～11:00穗行數(shù)最多；從圖5可以看出，鄭58在上午9:00～10:00，PH4CV在上午10:00～11:00行粒數(shù)最多。

圖4 不同授粉時(shí)間下的玉米自交系穗行數(shù)

2.4 不同時(shí)間授粉對(duì)穗粒數(shù)的影響

從圖6可以看出，鄭58在上午9:00～11:00，下午16:00～8:00授粉種子穗粒數(shù)多，PH4CV在上午9:00～12:00，下午16:00～17:00授粉穗粒數(shù)多，且上午授粉穗粒數(shù)多于下午。

2.5 不同時(shí)間授粉對(duì)百粒重的影響

從圖7可以看出，鄭58在上午8:00～12:00，下午15:00～18:00授粉，百粒重較大；PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉，百粒重較小。

圖5 不同授粉時(shí)間下的玉米自交系行粒數(shù)

圖6 不同授粉時(shí)間下的玉米自交系穗粒數(shù)

圖7 不同授粉時(shí)間下的玉米自交系百粒重

3 討論與結(jié)論

玉米喜溫暖不耐低溫，全生育期要求比較高的溫度。過(guò)早播種則出苗期長(zhǎng)、出苗率低、苗弱、生理病害嚴(yán)重，播種過(guò)晚則影響玉米后期灌漿導(dǎo)致成熟過(guò)晚[8]，在河西走廊制種區(qū)，一般在4月15至5月5日播種為宜，不同自交系生育期差異可略微調(diào)整[9]。本研究于4月25日對(duì)2個(gè)玉米自交系進(jìn)行播種，玉米植株能夠在適宜的溫度環(huán)境條件下生長(zhǎng)。

種植密度過(guò)大，會(huì)推遲花期，也會(huì)導(dǎo)致群體內(nèi)光照變?nèi)?，植株發(fā)育后期枯黃葉增多，葉片早衰，影響光合產(chǎn)物的增加，從而影響玉米產(chǎn)量的形成[10]。本研究采用株距15cm、行距50cm的種植密度，以減少密度對(duì)授粉的影響。

花粉發(fā)育期間對(duì)外界條件敏感，如遇到高溫、干旱條件，嚴(yán)重影響花粉的發(fā)育，導(dǎo)致花粉敗育，或易形成畸形花粉粒，花粉生活力減弱，影響受精；受精后因環(huán)境條件影響，子房在中途停止發(fā)育，不能結(jié)實(shí)；灌漿過(guò)程中環(huán)境變化可能導(dǎo)致胚乳生長(zhǎng)停止，形成癟粒[11]。

盛花期是玉米植株雄穗散粉最佳的時(shí)期。已有研究表明，玉米植株開(kāi)始散粉后第3d進(jìn)入盛期，第5d達(dá)到高峰，7d后盛花期株數(shù)明顯減少，10d后開(kāi)花極少。盛花期1d內(nèi)玉米雄穗均能開(kāi)花散粉。玉米單株雄穗開(kāi)始散粉后2～5d散粉量最大，單株散粉期一般持續(xù)5～10d，自交系在不同年份間散粉期變幅不大[9]。本研究結(jié)果顯示,鄭58和PH4CV在這一時(shí)期的不同時(shí)間對(duì)玉米雌穗授粉，果穗結(jié)實(shí)差異明顯。

本研究結(jié)果表明，2個(gè)自交系在一天中不同時(shí)間授粉均可結(jié)實(shí)，但結(jié)實(shí)性狀存在一定差異。鄭58在上午9:00～11:00和下午16:00～18:00授粉果穗禿尖長(zhǎng)度較短;PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗禿尖長(zhǎng)度較短，且上午授粉禿尖短于下午。鄭58在上午8:00～9:00和下午15:00～16:00授粉、PH4CV在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉果穗穗長(zhǎng)較長(zhǎng)；鄭58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉、PH4CV在上午9:00～11:00授粉果穗的穗粗較大。鄭58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉、PH4CV在上午10:00～11:00授粉穗行數(shù)最多；鄭58在上午9:00～10:00、PH4CV在上午10:00～11:00授粉行粒數(shù)最多。鄭58在上午9:00～11:00和下午16:00～8:00授粉穗粒數(shù)最多；PH4CV在上午9:00～12:00和下午16:00～17:00授粉穗粒數(shù)多，且上午授粉穗粒數(shù)多于下午。鄭58在上午8:00～12:00和下午15:00～18:00授粉百粒重較大，PH4CV在上午9:00～13:00和下午15:00～18:00授粉百粒重較小。

綜合2個(gè)玉米自交系的室內(nèi)考種結(jié)果，盛花期鄭58在9:00～11:00和16:00～18:00授粉果穗的禿尖長(zhǎng)度較短、穗長(zhǎng)和穗粗值較大、穗粒數(shù)較多；PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗的禿尖長(zhǎng)度較短，且上午授粉果穗的禿尖長(zhǎng)度短于下午，穗長(zhǎng)和穗粗值大，穗粒數(shù)較多。2個(gè)自交系均在9:00～11:00和16:00～18:00授粉果穗的結(jié)實(shí)性狀較好。不同時(shí)間授粉對(duì)PH4CV自交系結(jié)實(shí)性狀的影響較大，而對(duì)鄭58自交系影響則相對(duì)較小。