孔令杰 馬行軍 盧紅 孟慶長(zhǎng) 鄭飛 趙文明 張美景 陳艷萍 袁建華

摘要 [目的]分析江蘇地區(qū)玉米品種植株性狀的相關(guān)性，并探討環(huán)境因素對(duì)玉米植株性狀的影響。[方法]在江蘇鹽城大豐市開(kāi)展玉米植株性狀相關(guān)性試驗(yàn)，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，播種密度6.75萬(wàn)株/hm2;在江蘇省宿遷市沭陽(yáng)縣、連云港贛榆縣和徐州豐縣開(kāi)展環(huán)境因素對(duì)玉米植株性狀的影響試驗(yàn)，播種密度6.75萬(wàn)株/hm2。[結(jié)果]比較不同品種的植株性狀，發(fā)現(xiàn)不同類型的品種間穗下節(jié)間數(shù)、穗上節(jié)間數(shù)、地上總節(jié)數(shù)、株高、穗位高等植株性狀顯著不同;品種的生育期與植株的地上總節(jié)數(shù)和穗下節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)，株高與植株的總節(jié)數(shù)呈顯著正相關(guān)，穗位高與植株的穗下節(jié)數(shù)呈顯著相關(guān)。對(duì)3個(gè)地點(diǎn)的植株性狀和環(huán)境因素分析后發(fā)現(xiàn)，穗上節(jié)數(shù)受環(huán)境影響小，積溫與株高、地上總節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)，積溫與穗位高呈顯著正相關(guān);降雨量與株高、穗位高、穗上節(jié)數(shù)、穗下節(jié)數(shù)、地上總節(jié)數(shù)呈正相關(guān)，其中與株高呈顯著正相關(guān)。[結(jié)論]該研究可為江蘇省玉米新品種選育及高產(chǎn)栽培提供參考。

關(guān)鍵詞 光照;積溫;降水;植株性狀

中圖分類號(hào) S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）33-11641-03

Effects of Environmental Factors on Plant Traits in Maize

KONG Ling-jie1， MA Xing-jun2， LU Hong3，YUAN Jian-hua1* et al （1. Institute of Food Crops， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing， Jiangsu 210014; 2. Jiangsu Fengxian County Agricultural Technical Promotion Center， Fengxian， Jiangsu 221700; 3. Ganyu County Crops Cultivation Instruction Station， Ganyu， Jiangsu 222100）

Abstract [Objective] Relevancy of plant traits of different maize varieties in Jiangsu was analyzed， and impact of environmental factors on plant traits explored. [Method] Relevancy test of maize plant traits was conducted in Dafeng， Yancheng City， Jiangsu Province by adopting randomized block test， and sowing density was 67 500 plants/hm2; impact test of environmental factors on maize plant traits was conducted in Shuyang County （Suqian City）， Ganyu County （Lianyungang City）， Fengxian County （Xuzhou City）， sowing density was 67 500 plants/hm2. [Result] Plant traits of different varieties were compared， below-ear internode number， above-ear internode number， aboveground node number， plant height， ear height of different varieties varied greatly; growth season showed extremely significant positive correlation with aboveground node number and below-ear internode number， plant height showed significant positive correlation with total node number， ear height showed significant positive correlation with below-ear internode number. By studying plant traits and environmental factors in the 3 locations， it was found that above-ear internode number was less impacted by environment， accumulated temperature showed extremely significant positive correlation with plant height and aboveground total node number， accumulated temperature and ear height showed significant positive correlation; precipitation showed positive correlation with ear height， above-ear internode， below-ear internode， aboveground total node number， and significant positive correlation with plant height. [Conclusion] The study provides references for the new varieties breeding and high-yield cultivation of maize in Jiangsu.

Key words Illumination; Accumulated temperature; Rainfall; Plant traits

基金項(xiàng)目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-02-50）;國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2011AA10A103）;江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（BE2013434）;江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目（CX（13）2027）。

作者簡(jiǎn)介 孔令杰（1982- ），男，山東聊城人，助研，碩士，從事玉米栽培生理研究。*通訊作者，研究員，從事玉米遺傳育種工作。

收稿日期 2014-10-15

穗上節(jié)間數(shù)的廣義遺傳力和狹義遺傳力均較高，受環(huán)境影響小。穗上節(jié)間數(shù)與穗位高呈顯著負(fù)相關(guān)，通過(guò)增加穗上節(jié)間數(shù)來(lái)降低穗位高是一種提高植株抗倒伏性的可行途徑[1]。玉米的節(jié)間數(shù)決定著玉米的葉片數(shù)量，多葉型玉米種質(zhì)表現(xiàn)為植株高大、莖稈高度木質(zhì)化、穗位以上葉片數(shù)多、葉面積增大、生物學(xué)產(chǎn)量高、花期延遲等特點(diǎn)[2]。玉米的總?cè)~片數(shù)受溫度的影響較小，每展開(kāi)1片葉所需要的時(shí)間受溫度的影響較大，溫度高時(shí)1～2 d展開(kāi)1片葉，溫度低時(shí)5～6 d甚至7～9 d才能展開(kāi)1片葉[3]。多葉型玉米自交系比普通玉米自交系的穗上部葉片多3～6片，葉面積增大，光合時(shí)間隨著生育期的延長(zhǎng)而延長(zhǎng)，灌漿速率快，穗位降低1～2節(jié)[4]。為此，筆者在江蘇地區(qū)開(kāi)展環(huán)境因素對(duì)玉米植株性狀的影響試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn) 在江蘇省鹽城大豐市開(kāi)展試驗(yàn)1，在江蘇省宿遷市沭陽(yáng)縣、連云港贛榆縣和徐州豐縣開(kāi)展試驗(yàn)2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)1。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選擇長(zhǎng)江玉6號(hào)（CJY6）、東單98（DD98）、蘇玉10（SY10）、蘇玉17（SY17）、蘇玉18（SY18）、蘇玉19（SY19）、蘇玉20（SY20）、蘇玉22（SY22）、蘇玉25（SY25）、蘇玉29（SY29）、中江玉1號(hào)（ZJY1）、中江玉703（ZJY703）12個(gè)品種開(kāi)展該試驗(yàn)，重復(fù)3次，行距為50 cm，播種密度67 500株/hm2，其他管理同大田生產(chǎn)。

1.2.2 試驗(yàn)2。選擇蘇玉36（SY36）、蘇玉20（SU20）、偉科702（WK702）、鄭單958（ZD958）4個(gè)夏玉米品種，在夏玉米主產(chǎn)區(qū)高產(chǎn)田塊選擇3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)開(kāi)展該試驗(yàn)，播種密度為67 500株/hm2，其他管理同大田生產(chǎn)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

從地面到雄穗頂端的高度為株高。從地面到上部第1個(gè)雌穗著生節(jié)位的高度為穗位高。第1個(gè)雌穗著生節(jié)位以上節(jié)間數(shù)為穗上節(jié)數(shù)。露出地面的節(jié)至上部第1個(gè)雌穗著生節(jié)位之間的節(jié)為穗下節(jié)間數(shù)。植株地上總節(jié)數(shù)為穗上節(jié)數(shù)與穗下節(jié)數(shù)之和。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 采用EXCEL 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理，采用DPSv 7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種間植株性狀的比較

從表1可以看出，不同品種間穗下節(jié)間數(shù)、穗上節(jié)間數(shù)、地上總節(jié)數(shù)、株高、穗位高存在一定差異，有的達(dá)到顯著水平（P<0.05）。SY29的穗下節(jié)間數(shù)（9.0）最多，顯著多于其他品種;ZJY703的穗下節(jié)間數(shù)（6.3）最少，顯著少于SY29、CJY6、DD98、SY18、SY19、SY20、SY25、ZJY1等品種。SY29和ZJY703的穗上節(jié)間數(shù)顯著多于其他品種，DD98的穗上節(jié)間數(shù)顯著少于其他品種。SY29的地上總節(jié)間數(shù)顯著多于其他品種，DD98、SY10號(hào)和SY22的地上總節(jié)間數(shù)顯著少于其他品種。SY25、SY29、SY20的株高顯著高于其他品種，DD98、SY17、SY18、SY22、ZJY1的株高顯著低于其他品種。SY18、SY22、ZJY1和ZJY703的穗位高與SY17差異不顯著，顯著低于SY10、SY19和SY25、CJY6、DD98、SY20和SY29等品種。

2.2 植株性狀的相關(guān)性分析

從表2可以看出，品種的生育期與植株的地上總節(jié)數(shù)（r=0.72）和穗下節(jié)數(shù)（r=0.72）極顯著相關(guān)，總節(jié)數(shù)與植株的穗下節(jié)數(shù)（r=0.73）和穗上節(jié)數(shù)（r=0.71）極顯著相關(guān)，株高與植株的總節(jié)數(shù)顯著相關(guān)（r=0.59），穗位高與植株的穗下節(jié)間數(shù)極顯著相關(guān)（r=0.72）。

表1 品種間植株性狀的比較

注：同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。

表2 植株性狀相關(guān)性分析

注：*P<0.05;**P<0.01。

2.3 植株性狀的方差分析

從表3可以看出，品種間的株高、穗位高、穗上節(jié)間數(shù)、穗下節(jié)間數(shù)、地上總節(jié)間數(shù)等植株性狀差異極顯著。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)間的穗上節(jié)間數(shù)差異不明顯，其他植株性狀受環(huán)境影響明顯，3個(gè)地點(diǎn)間差異極顯著。各品種的地上總節(jié)間數(shù)在3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)間互作不明顯，其他植株性狀有顯著的互作效應(yīng)。WK702在豐縣的株高260.0 cm，SY20在沭陽(yáng)僅有198.8 cm;ZD958在豐縣的穗位高121.2 cm，SY20在沭陽(yáng)僅有72.2 cm;SY36在豐縣地上總節(jié)間數(shù)為16.4節(jié)，沭陽(yáng)的WK702和SY20及贛榆的ZD958僅有14.0節(jié)。

表3 不同品種在不同地點(diǎn)的植株性狀方差分析（F值）

2.4 不同品種間植株性狀的比較

從表4可以看出，WK702和ZD958的株高差異不明顯，SY36和SY20的株高差異不明顯，前兩個(gè)品種的株高顯著高于后兩個(gè)品種的株高。SY36和SY20的穗位高差異不明顯，顯著低于WK702的穗位高，WK702的株高顯著低于ZD958的穗位高。WK702、ZD958和SY20的穗上節(jié)間數(shù)、穗下節(jié)間數(shù)和地上總節(jié)間數(shù)差異不明顯，極顯著低于SY36。

表4 不同品種間植株性狀的比較

注：同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫字母表示差異顯著（P<0.05），無(wú)相同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01）。

2.5 不同地點(diǎn)間植株性狀的比較

從表5可以看出，穗上節(jié)間數(shù)在3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)間的差異不明顯。沭陽(yáng)和贛榆試驗(yàn)點(diǎn)的穗下節(jié)間數(shù)與地上總節(jié)間數(shù)差異不明顯，顯著低于豐縣試驗(yàn)點(diǎn)的穗下節(jié)間數(shù)和地上總節(jié)間數(shù)。其中，沭陽(yáng)的株高和穗位高最小，豐縣的株高和穗位高最大，贛榆縣的居中。

表5 不同地點(diǎn)間的植株性狀比較

注：同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫字母表示差異顯著（P<0.05），無(wú)相同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01）。

2.6 環(huán)境因素與植株性狀的相關(guān)性分析

從表6可以看出，株高與拔節(jié)期的積溫和降雨量呈顯著正相關(guān);穗位高與拔節(jié)期的積溫、降雨量、日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)，其中與積溫呈顯著正相關(guān)。穗下節(jié)間數(shù)與積溫、降雨量和日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。地上總節(jié)間數(shù)與積溫間極顯著正相關(guān)，與降雨量和日照時(shí)數(shù)間正相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平。

表6 拔節(jié)期環(huán)境因素與植株性狀的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

3.1 植株性狀的相關(guān)性

玉米的生育期主要體現(xiàn)積溫效應(yīng)，不同類型品種的生育期及不同的生育階段都需要一定積溫[5]。玉米植株的每一片葉對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)，玉米的節(jié)間數(shù)量與玉米的葉片數(shù)相對(duì)應(yīng)，不同品種間的株高、穗位高、穗上節(jié)間數(shù)、穗下節(jié)間數(shù)、地上總節(jié)間數(shù)等植株性狀顯著不同。春玉米每展開(kāi)1片葉需要的積溫為243～272 ℃，夏玉米每展開(kāi)1片葉需要的積溫為213～233 ℃[6-7]。該研究發(fā)現(xiàn)，不同品種的生育期與植株的地上總節(jié)間數(shù)和穗下節(jié)間數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與拔節(jié)期積溫呈顯著正相關(guān)。由于玉米的葉片數(shù)具有可遺傳性[8]，在品種選擇時(shí)，選擇葉片數(shù)較少的品種，有利于縮短玉米的生育期。玉米穗位高與穗下節(jié)間數(shù)呈極顯著正相關(guān)，玉米總節(jié)間數(shù)相對(duì)固定，穗上節(jié)間數(shù)和穗下間總節(jié)間數(shù)也相對(duì)穩(wěn)定，由于穗下總節(jié)間數(shù)中有4～6個(gè)節(jié)被覆蓋在土層之下，受降雨、溫度等因素影響，有1～2個(gè)節(jié)可伸長(zhǎng)至土層之上，最終影響穗下節(jié)數(shù)的地上部分的數(shù)量。此外，降雨和積溫直接影響植株節(jié)間長(zhǎng)度和植株高度，通過(guò)田間管理措施調(diào)整農(nóng)田土壤含水量和溫度，有利于降低株高，提高抗倒伏能力。

3.2 環(huán)境因素對(duì)植株性狀的影響

玉米的穗上節(jié)間數(shù)具有遺傳穩(wěn)定性[8]。該研究發(fā)現(xiàn)，3地點(diǎn)間的穗上節(jié)間數(shù)變化不明顯，受環(huán)境的影響較小，相同地點(diǎn)不同品種間的穗上節(jié)間數(shù)顯著不同。光照、溫度、降水、CO2濃度等生態(tài)因素決定著玉米的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成，隨著生產(chǎn)條件的改善和產(chǎn)量水平的提高，生態(tài)因素特別是氣候因素作用將愈發(fā)顯得重要[9]。株高、穗位高、穗下節(jié)間數(shù)和地上總節(jié)間數(shù)等植株性狀受環(huán)境影響，不同試點(diǎn)間明顯不同。經(jīng)相關(guān)性分析，株高與積溫呈極顯著正相關(guān)，株高與降雨量呈顯著正相關(guān)，穗位高與積溫呈顯著正相關(guān)，穗位高與降雨量呈一定的正相關(guān)。該試驗(yàn)中不同品種和不同試驗(yàn)點(diǎn)的地上部總節(jié)間數(shù)和穗下節(jié)間數(shù)顯著不同，這可能是由于降雨等環(huán)境因素影響貼近表層土壤的1～2個(gè)節(jié)間的長(zhǎng)度，導(dǎo)致貼近地表的1～2個(gè)節(jié)間緊縮在地表之下或地表之上，最終影響節(jié)間數(shù)和節(jié)間長(zhǎng)度。

植株的穗下節(jié)間數(shù)和地上總節(jié)間數(shù)與玉米的生育期呈極顯著正相關(guān)，選育早熟品種時(shí)，減少總節(jié)間數(shù)具有一定的參考價(jià)值。在全株節(jié)數(shù)相對(duì)穩(wěn)定的情況下，適當(dāng)增加穗上節(jié)間數(shù)、減少穗下節(jié)間數(shù)可以降低穗位高。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)豐縣在苗期至拔節(jié)期的光照、溫度和降水資源豐富，有利于植株生長(zhǎng)，倒伏的風(fēng)險(xiǎn)較大。積溫和光照難以實(shí)現(xiàn)人工控制，江蘇玉米自然降雨豐富，應(yīng)通過(guò)挖“三溝”及時(shí)排水，調(diào)節(jié)土壤含水量。

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