李 嬌 代 亮 王淑譽(yù) 王亞飛 劉新月 段會軍

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 保定071001；2.保定大農(nóng)種子有限公司 河北保定071000；3.清苑縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 河北清苑071100）

河北省是我國重要的農(nóng)業(yè)和糧食產(chǎn)地， 但隨著當(dāng)?shù)貧夂蚝铜h(huán)境的變化，近50 年當(dāng)?shù)仄骄邓恐饾u遞減[1]，而降水量的變化則直接影響到土壤濕度的時(shí)空分布和作物的生長發(fā)育過程， 較低的降水量給農(nóng)業(yè)方面的生產(chǎn)帶來了嚴(yán)峻的威脅[2-3]。 目前影響玉米產(chǎn)量性狀的主要限制因素中， 干旱脅迫占有主導(dǎo)地位[3]。 玉米是我國主要谷類作物之一，也是河北省第一大糧食作物， 其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活上起著至關(guān)重要的作用。 玉米在其自身發(fā)育和生長的過程中需要很多水分，若降水量不足，玉米對水分的需求無法得到滿足，很容易出現(xiàn)干旱現(xiàn)象，從而影響到玉米的正常生長發(fā)育[4]。 玉米籽粒開花授粉至灌漿初期是玉米的豐收臨界期， 也是決定玉米籽粒產(chǎn)量形成的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，需要給予較多的水分和養(yǎng)分。 若這一時(shí)期發(fā)生缺水干旱，會使莖葉內(nèi)因缺水而影響?zhàn)B分傳輸，形成的籽粒干癟不飽滿， 同時(shí)還會大幅度降低玉米體內(nèi)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，從而導(dǎo)致減產(chǎn)[5]。 因此，如何快速改良玉米品種， 提高其抗旱能力和精準(zhǔn)地進(jìn)行抗旱性鑒定，已成為了許多學(xué)者研究的重要課題。前人對夏玉米的抗旱性鑒定作過大量的研究與發(fā)掘， 這些研究成果從不同層次的程度反映了不同玉米品種的抗旱能力[6-8]。 如張文英等在玉米種子的萌發(fā)期、 苗期分別調(diào)查研究了干旱脅迫和非旱脅迫下的胚根長、胚芽長、初生根條數(shù)、產(chǎn)量和發(fā)芽率等性狀[6]，但玉米灌漿期干旱脅迫對玉米產(chǎn)量性狀指標(biāo)的影響的報(bào)道較少。

本試驗(yàn)根據(jù)河北省山前平原區(qū)、 低平原東北部及低平原中南部這3 個(gè)平原生態(tài)區(qū)近30 年玉米各生長階段過程中的降雨數(shù)據(jù)， 發(fā)現(xiàn)玉米灌漿期降雨量最少。 因此， 在灌漿期對8 個(gè)玉米雜交種進(jìn)行干旱處理。 根據(jù)不同玉米雜交品種在灌漿期干旱處理后的穗行數(shù)、 百粒重、 禿尖長等產(chǎn)量性狀， 探討玉米抗旱性與其產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的關(guān)系， 為河北省夏玉米抗旱機(jī)制的深入研究及抗旱鑒定等工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試玉米品種先玉335、極峰2 號、鄭單958、農(nóng)單 476、巡天 969、華農(nóng) 887、先玉 1266、刑玉 11 種子由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院玉米改良中心提供，2019 年6 月25 日播種于土壤肥力適宜的河北農(nóng)業(yè)大學(xué)清苑試驗(yàn)站全自動防雨棚（38°79′N、115°56′E）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，種植密度為4 000 株/畝，設(shè)置干旱脅迫組，在5 m×5 m 的抗旱池中進(jìn)行處理。種質(zhì)資源抗旱性鑒定小區(qū)面積需要適當(dāng)減小， 設(shè)定區(qū)塊的行距為60 cm、株距為28 cm，每個(gè)品種種植3 行，3 次重復(fù)。 前期正常灌溉，在 75% 的植株完成授粉后，開始對試驗(yàn)組進(jìn)行干旱脅迫處理。

1.3 測定方法

1.3.1 降水?dāng)?shù)據(jù)測定 查閱整理河北省近30 年降水資料， 采用Microsoft Excel 2020 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。

1.3.2 產(chǎn)量性狀數(shù)據(jù)測定 ①玉米收獲期。 每個(gè)品種選取時(shí)應(yīng)注意避免選取過好或過差的地塊， 應(yīng)根據(jù)植株整齊度和地塊的大小來合理的確定樣點(diǎn)[9]，選30 個(gè)測量其穗行數(shù)、 行粒數(shù)和百粒重， 并計(jì)算平均值。②計(jì)算產(chǎn)量。理論產(chǎn)量（kg/畝）=畝收獲穗數(shù)×穗行數(shù)×行粒數(shù)×百粒重×10-5×0.85。

1.4 測定指標(biāo)

測定指標(biāo)參照岳海旺[10]等研究，對8 個(gè)不同品種的穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重等性狀指標(biāo)進(jìn)行測定。

1.5 研究區(qū)詳情與資料

河北省位于中國華北地區(qū)， 界于北緯36°05′～42°40′、東經(jīng) 113°27′～119°50′ 之間。 屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候， 大部分地區(qū)四季分明。 河北省地勢西北高、東南低，由西北向東南傾斜。 地貌復(fù)雜多樣，有高原、山地、平原三大地貌。 東南降水高、西北降水低為降雨量分布的主要特點(diǎn)，夏季降水頻率較為頻繁，經(jīng)常發(fā)生旱澇災(zāi)害。 本研究采用的數(shù)據(jù)來自于河北省19 個(gè)地面氣象站點(diǎn)的氣象資料[11]。 圖1 為夏玉米主產(chǎn)區(qū)各氣象站點(diǎn)分布圖。

圖1 夏玉米主產(chǎn)區(qū)各氣象站點(diǎn)分布

2 結(jié)果與分析

2.1 夏玉米各生長階段降水特點(diǎn)

2.1.1 夏玉米各生長階段近30 年在山前平原區(qū)降水特點(diǎn) 由圖2 可知， 山前平原區(qū)降水特點(diǎn)為播種出苗期至小喇叭口期（6 月10 日至7 月20 日）降水量逐漸增加， 小喇叭口期至抽絲期 （7 月20 日至9 月15 日） 降雨量基本沒有太大差異； 抽絲期至灌漿期（9 月15～30 日）降雨量大幅度下降；灌漿期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量大幅度上升。 綜上所述可得灌漿期(9 月16～30 日)降水量最少，降水量為 20.21 mm；完熟期（10 月 1～10 日）降水量最多，降水量為56.26 mm。

2.1.2 夏玉米各生長階段近30 年在低平原東北部降水特點(diǎn) 由圖3 可知， 低平原東北部降水特點(diǎn)為播種期至大喇叭口期（6 月10 日至7 月31 日）降水量逐漸增加， 大喇叭口期至抽雄期 （7 月31 日至8 月10 日）降雨量逐漸減少；抽雄期至抽絲期（8 月10 日至9 月15 日）降雨量沒有明顯變化；抽絲期至灌漿期（9 月15～30 日）降雨量大幅度減少；灌漿期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量大幅度增加。 綜上所述可得灌漿期(9 月16～30 日)降水量最少，降水量為 16.32 mm；大喇叭口期（7 月 21～31 日）降水量最多，降水量為114.97 mm。

2.1.3 夏玉米各生長階段近30 年在低平原中南部降水特點(diǎn) 由圖4 可知， 低平原中南部降水特點(diǎn)為播種期至大喇叭口期（6 月10 日至7 月31 日）降水量逐漸增加， 大喇叭口期至抽雄期 （7 月31 日至8 月10 日）降雨量逐漸減少；抽雄期至抽絲期（8 月10 日至9 月15 日）降雨量沒有明顯變化；抽絲期至灌漿期（9 月15～30 日）降雨量大幅度減少；灌漿期至完熟期（9 月 30 日至 10 月 10 日）降雨量持續(xù)減少。 綜上所述可得完熟期(10 月1～10 日)降水量最少，降水量為 12.04 mm；大喇叭口期（7 月 21～31 日）降水量最多，降水量為54.89 mm。

由圖2～圖4 可知，山前平原區(qū)、低平原北部、低平原中南部3 個(gè)生態(tài)區(qū)綜合降水特點(diǎn)為播種期至抽絲期（6 月 10 日至 9 月 15 日）均無大幅度變化，而灌漿期（9 月16～30 日）是 3 個(gè)生態(tài)區(qū)出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時(shí)期，綜合來看此時(shí)期是降水量最低的時(shí)期。 綜上所述，夏玉米灌漿期降水量最少，所以在灌漿期對玉米不同品種進(jìn)行抗旱性鑒定。

圖2 山前平原區(qū)降水?dāng)?shù)據(jù)

圖4 低平原中南部降水?dāng)?shù)據(jù)

2.2 不同玉米雜交種的產(chǎn)量相關(guān)分析

由附表可知， 經(jīng)干旱處理后8 個(gè)玉米雜交種的產(chǎn)量相關(guān)性狀中，鄭單958 與邢玉11 的穗行數(shù)相對較多，先玉335 穗行數(shù)相對較少；極峰2 號與邢玉11的行粒數(shù)相對較多，巡天969 的行粒數(shù)相對較少；鄭單958 和先玉335 的百粒重相對較高， 巡天969 百粒重相對而言較低。 由圖5可知，鄭單958 產(chǎn)量相對較高，其次是邢玉11 和極峰2 號，巡天969 產(chǎn)量相對最低。

附表 干旱脅迫下不同玉米品種產(chǎn)量相關(guān)性狀

圖5 干旱處理下不同玉米品種的產(chǎn)量

3 討論

河北省屬于黃淮海平原地區(qū)，全年降水量較少。夏玉米生育期需水較多、對水分養(yǎng)分缺乏比較敏感，所以缺水干旱成為了限制玉米產(chǎn)量的重要因素。 因此，如何盡快改良玉米品種，提高其抗旱能力成為大多數(shù)玉米科研工作者關(guān)注的重要課題。郁凌華[12]等研究認(rèn)為， 最合適夏玉米生長發(fā)育的時(shí)期是黃淮海地區(qū)的多雨時(shí)期, 夏玉米的生長發(fā)育過程及收獲產(chǎn)量狀況直接受這個(gè)雨期降水量多少的影響。 本試驗(yàn)分析河北省近30 年降水?dāng)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，山前平原區(qū)、低平原東北部及低平原中南部3 個(gè)生態(tài)區(qū)， 灌漿期是夏玉米生育時(shí)期降水量最少的時(shí)期。 而7～8 月是夏玉米較容易受到干旱脅迫的時(shí)期， 在這個(gè)時(shí)段夏玉米受干旱的影響較為嚴(yán)重， 所以應(yīng)更加注重這個(gè)時(shí)間段的干旱監(jiān)測，以便及時(shí)做出干旱預(yù)警。 不同區(qū)域的降雨量、干旱發(fā)生頻次率等存在一定的差異，合理的播種能夠充分利用降雨條件，從而獲得高產(chǎn)[13-15]。

劉如香[16]研究認(rèn)為，如果籽粒灌漿階段發(fā)生持續(xù)干旱，會增加玉米植株發(fā)生變黃老化的葉數(shù)、減少平均穗粒數(shù)，使玉米籽粒干癟、 穗粒重下降，同時(shí)由于干旱伴隨的高溫缺水造成禿尖長度增加、 千粒重明顯下降, 最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低，植株生育后期的高溫也加速了植株的衰亡。 趙瑋[17]等研究認(rèn)為，百粒重的多少隨著灌漿期的降水量而變化， 降水量高的時(shí)候百粒重較大，降水量少的時(shí)候百粒重隨之下降，作物的需水量明顯影響著作物在灌漿期各產(chǎn)量性狀指標(biāo)。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示， 在灌漿期對先玉335、 極峰2 號、 鄭單 958、 農(nóng)單 476、 巡天 969、 華農(nóng) 887、先玉1266、刑玉11 玉米雜交種進(jìn)行抗旱池處理，經(jīng)干旱處理后， 不同品種的穗行數(shù)、 行粒數(shù)及百粒重等產(chǎn)量性狀指標(biāo)受到不同程度的影響。 進(jìn)行產(chǎn)量測定后得知， 8 個(gè)品種中鄭單958 產(chǎn)量最高， 其次是邢玉11 和極峰2 號， 說明這3 個(gè)玉米雜交種的抗旱性較強(qiáng)。 抗旱性強(qiáng)的品種有助于推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展， 所以應(yīng)著重將抗旱性高的品種在生產(chǎn)上進(jìn)行推廣應(yīng)用。

綜上所述， 本試驗(yàn)分析了河北省3 個(gè)生態(tài)區(qū)近30 年的降水?dāng)?shù)據(jù)， 研究了玉米灌漿期干旱對產(chǎn)量相關(guān)性狀及產(chǎn)量的影響， 研究結(jié)果對夏玉米各生長階段受氣候條件影響、 抗旱性鑒定及選育抗旱品種具有一定的指導(dǎo)意義。 但是，只研究降雨量與產(chǎn)量性狀的關(guān)系具有局限性， 今后應(yīng)深入開展干旱對玉米各方面指標(biāo)的影響及相應(yīng)的分子生物學(xué)研究， 以便進(jìn)一步探討玉米的抗旱性機(jī)制。