玉米籽粒脱水速率影响因素分析

玉米收获时籽粒含水率是影响机械粒收质量、安全贮藏和经济效益的关键因素,已经成为一个重要的技术与经济问题。当前玉米品种收获期籽粒含水率偏高不仅制约了中国玉米粒收技术的推广、影响到玉米收获及生产方式的转变,也严重影响了玉米品质。从国内外相关文献综述可见,收获期玉米籽粒含水率主要由生理成熟前后籽粒的脱水速率控制,该性状是可遗传的,品种间具有显著的差异;品种间脱水速率与苞叶、穗轴、籽粒特征及果穗大小等许多农艺性状有关;玉米生育后期的空气湿度(环境水分的饱和亏缺程度)、温度、日辐射、风速、降雨等生态气象因子对籽粒脱水速率具有重要影响;播期、种植密度、株行距、水肥管理等栽培措施对籽粒脱水也有一定影响。通过生理成熟时籽粒含水率和生理成熟后籽粒脱水速率参数可预测籽粒的适宜机械收获时间。本文建议,当前选择适当早熟、籽粒发育后期脱水快、成熟与收获时含水量低的品种是中国各玉米产区实现机械粒收技术的关键措施。同时,鉴于籽粒脱水速率受基因型、生态气象因素和栽培措施的共同作用,而中国玉米种植区域广、种植方式与品种类型多,因此,需要深入研究玉米籽粒脱水的生理机制,并在各产区针对籽粒脱水特征开展系统观测,为玉米机械粒收技术的推广和品质改善提供理论依据和技术支撑。

玉米籽粒脱水速率研究进展

玉米籽粒脱水速率是决定玉米收获时籽粒含水量的主要因素之一。全面系统深入研究玉米籽粒脱水速率这个关键性状,能够有效提高玉米机收籽粒育种效率,迅速加快中国玉米生产全程机械化步伐。为此,本研究从玉米籽粒脱水速率测定方法、玉米籽粒脱水速率与其他农艺性状关系、遗传改良及其遗传机制研究等方面,探讨了近年来国内外玉米籽粒脱水速率研究进展。同时,对目前研究中存在的问题进行了分析,并针对每个问题提出其解决对策,这为深入玉米籽粒脱水速率研究提供有利信息。

玉米株型性状和籽粒脱水速率及育性的相关性分析

玉米的株型性状、籽粒脱水速率和育性都是影响玉米生产的重要因素.采用以籽粒脱水速率快的玉米自交系PH6WC和籽粒脱水速率慢但育性好的郑58为亲本构建的重组自交系群体(RIL)为材料,对该RIL群体的株型性状、籽粒脱水速率和育性情况进行相关性分析.结果表明:株型各性状与籽粒脱水速率均不相关,株高、雄穗分枝数、穗上叶叶夹角与育性呈显著或极显著正相关.

极早熟玉米重组群体籽粒脱水速率差异的初步研究

为培育生理成熟后籽粒脱水快的玉米品种,解决玉米收获期含水量过高的问题,以德美亚♂(脱水快)×边自30(脱水慢)组配的100个重组自交系群体为材料,对生理成熟后籽粒自然脱水速率进行方差分析和遗传力估计,比较重组自交系生理成熟后籽粒自然脱水速率的差异。结果表明:家系间籽粒自然脱水速率差异达到极显著水平,且籽粒自然脱水速率表现较高的遗传能力,广义遗传力为76.93。同时对籽粒脱水速率进行了正态分布检测,检测结果符合正态分布。

428份玉米自交系籽粒脱水速率的比较分析

玉米籽粒的脱水速率是决定收获期籽粒含水量的关键因素。本研究同时在新乡原阳、商丘虞城和周口郸城调查428份玉米自交系在授粉后35～55 d不同时期的籽粒脱水速率及相关农艺性状。结果表明:428份自交系的籽粒脱水速率在三地均表现出丰富的遗传多样性,与穗轴含水量、苞叶含水量呈显著相关,与籽粒含水量呈极显著相关,与穗位高、株高、雄穗分枝数、抽雄期、吐丝期无显著相关,但与苞叶数及生理成熟期的相关性并不明确;在428份玉米自交系中,授粉后35～55 d籽粒脱水速率仅与授粉后35～40 d籽粒脱水速率(生理成熟期前)存在极显著相关,与50～55 d的籽粒脱水速率(生理成熟期后)无显著相关。这表明生理成熟期前的籽粒脱水速率对授粉后35～55 d籽粒脱水速率的影响更为显著。依据生育期、授粉后35～55 d籽粒脱水速率及授粉后55 d的籽粒含水量,共筛选出生育期不同、籽粒含水量低(低于25%)、籽粒脱水速率快(大于1%)的玉米自交系共计42份。

玉米籽粒脱水速率与农艺性状相关分析

为选育籽粒脱水速率快的玉米品种,以23份早熟玉米高代系和4份自交系为试验材料,采用不完全双列杂交设计组配92份组合,对其穗部产量性状、穗部水分性状等8个指标与成熟后籽粒脱水速率进行相关分析和通径分析。结果表明:穗粗、轴粗、粒长、百粒重均与籽粒脱水速率呈极显著负相关,穗长与籽粒脱水速率呈负相关但不显著;籽粒脱水速率与成熟时苞叶含水率、成熟时穗轴含水率、收获时籽粒含水率均呈极显著负相关。通径分析结果表明:粒长、轴粗、穗粗、百粒重与籽粒脱水速率的直接通径系数为负值;收获时籽粒含水率、成熟时苞叶含水率与籽粒脱水速率的直接通径系数为负值。在选育脱水快的品种时,应选择果穗较小、百粒重不宜过大且成熟时苞叶含水率低的组合。

玉米籽粒脱水速率研究进展

籽粒直收技术是当前中国实现玉米全程机械化的"瓶颈"。收获时玉米籽粒含水量偏高是制约该技术应用推广的关键因素。从玉米种质类群、农艺性状入手,综述了影响玉米籽粒脱水速率的各种因素,展望了利用分子标记手段加快材料脱水速率的可能性,以期为脱水快、宜机收玉米品种的选育提供科学依据。前人研究表明,籽粒脱水速率快的玉米品种,其籽粒具有果皮薄、籽粒窄且长,苞叶长度适中,苞叶层数少、苞叶和穗轴脱水速率快等特点。在选育脱水速率快的材料中,分子标记辅助育种具有较大的应用潜力。

玉米杂交种蜡熟后籽粒自然脱水速率差异分析

分析了黑龙江省主栽的８个玉米杂交种蜡熟后１０ｄ内籽粒在田间自然条件下脱水干燥的速率。结果以东农２４９最快，达１．１１７％／ｄ，合玉１５和四单１９最慢，分别为０．４２３％／ｄ和０．５７０％／ｄ。影响蜡熟后籽粒脱水快慢的既有外部气象原因，也有杂交种本身的原因，如籽粒类型、苞叶长短和松紧等。

不同杂种优势群玉米自交系籽粒灌浆和脱水速率评价

以京2416等7个不同杂种优势群共43份玉米骨干自交系为试验材料,研究并明确其籽粒灌浆和脱水速率差异,旨在为选育灌浆脱水快的玉米品种提供参考和指导。结果表明:(1)不同杂种优势群玉米自交系产量平均为4504.29 kg/hm^(2),其中京724产量最高;不同杂种优势群间表现为X群>改良Ried群>黄改群>Reid群>Iodent群>P群>旅大红骨群。(2)灌浆速率平均为0.68 g/100-grain/d,其中京2416最高,较郑58和PH6WC分别高0.28 g/100-grain/d和0.19 g/100-grain/d,增幅为46.67%和27.54%;不同杂种优势间表现为X群>Reid群>Iodent群>黄改群>改良Reid群>旅大红骨群>P群。(3)收获期籽粒含水率平均为22.44%,其中京2416为18.91%,较郑58和PH6WC低6.34个百分点和3.18个百分点;生理成熟后籽粒脱水速率平均为0.65%/d,其中京2416最高,较郑58和PH6WC高78.26%和17.14%;不同杂种优势间表现为X群>Iodent群和Reid群>黄改群>旅大红骨群>改良Ried群>P群。(4)对参试玉米骨干自交系的籽粒灌浆速率和脱水速率进行系统聚类分析发现,京2416、京B547、京MC01、京72464灌浆速率和脱水速率均较高。(5)相关分析表明,玉米自交系产量与籽粒灌浆速率、干物质转运率呈极显著正相关,收获时籽粒含水率与生理成熟后籽粒脱水速率呈极显著负相关,生理成熟后籽粒脱水速率与灌浆速率呈极显著正相关。由此可见,X群自交系的籽粒灌浆和脱水速率均高于其他杂种优势群;黄改群骨干自交系京2416熟期最早,且灌浆和脱水速率均为最高,对培育早熟宜粒收玉米新品种具有重要的育种价值。

玉米自交系籽粒脱水相关性状配合力分析

优异玉米自交系是玉米商业化育种的基础,配合力是评价自交系遗传力及其育种价值的重要指标。本研究以国内外14份玉米自交系按完全双列杂交设计配制的182个杂交组合及其亲本自交系为材料,对其籽粒脱水相关性状进行配合力分析,结果表明:(1)籽粒脱水速率、籽粒含水率、苞叶层数、苞叶面积在不同自交系之间差异显著,且均受环境影响;(2)配合力分析发现,Zheng12、Zheng645、PHR55、LH202作为亲本材料易配制出籽粒脱水快或成熟期籽粒含水率低的组合,尤其组合Zheng12×LH202;(3)182个杂交组合籽粒脱水相关性状的各表型值与其父母本一般配合力效应之和均呈极显著正相关。这为宜机收玉米品种遗传改良提供优异种质资源及理论依据。

黄淮海地区不同播期夏玉米籽粒脱水过程和产量形成的比较

以"浚单29"夏玉米为试验材料,于2014年和2015年在山东泰安农业气象试验站进行3个播期的播种试验,3个播期分别为6月5日(M-10处理)、6月15日(M处理)和6月25日(M+10处理),分析播期对夏玉米生育阶段、籽粒脱水过程和干物质积累以及产量的影响。结果表明:随着播期的推迟,夏玉米全生育期持续时间缩短,其中抽雄-成熟期的变化幅度最大,M-10处理较M和M+10处理缩短了7~10d。提前播期(M-10)下,夏玉米的籽粒含水率、籽粒干物重均高于晚播,生理成熟前早播的夏玉米比晚播处理脱水慢,而生理成熟后早播的夏玉米比晚播脱水快。不同播期使夏玉米处于不同的气象条件下,显著影响了产量及产量构成因素。与当地常年正常播期(6月15日)相比,播期提前(M-10处理)增加夏玉米百粒重和收获指数,减少秃尖比;与晚播(6月25日)相比,提前播期下夏玉米穗粒数显著提高4.5%(2014年)和7.8%(2015年),百粒重显著提高12.3%(2014年)和16.8%(2015年),秃尖比显著降低21.4%(2014年)和12.5%(2015年),可见,播期越晚,产量越低。因此,夏玉米"浚单29"在黄淮海地区可以适当早播,而播种过迟容易导致生育期延后,易遭遇低温,严重影响产量。

玉米温热种质改良后代籽粒脱水相关性状的评价

玉米热带种质在具有诸多育种优势性状的同时,具有籽粒脱水较慢的不足。利用温带种质改良热带材料的籽粒脱水性状已经成为育种者关注的焦点之一。本研究以温带玉米自交系HCL645和热带玉米自交系ZHL908所组配的105个F2:3家系为材料,通过对F2:3分离家系在授粉后不同时期的籽粒含水量的测定,计算相关的籽粒脱水速率,评价后代的籽粒含水量相关性状的变异情况,揭示温热玉米种质改良过程中的籽粒含水量变化类型和改良方向。结果表明,温热改良F2:3家系的籽粒含水量呈下降趋势,拟合方程为y=-17. 9 In(x)+47. 83,其中R2=0. 987。相关的籽粒脱水速率表现为逐渐减小,拟合方程为y=-1. 22 In(x)+1. 980,其中R2=0. 978。这些研究结果将为热带玉米种质改良和利用提供一定的支持依据。

夏玉米品种籽粒灌浆、脱水及机收特性研究

以先玉335、桥玉8号、华美1号和郑单958这4个玉米品种为试验材料,研究了不同玉米品种籽粒的灌浆速率、脱水速率及机收性状指标。结果表明:玉米授粉后15 d籽粒灌浆速率逐渐加快,授粉35 d达最大值后缓慢下降,且均表现出抛物线型单峰变化特性,先玉335、桥玉8号、华美1号的平均灌浆速率分别为6.70、6.86、7.06 mg/(粒·d),均高于对照郑单958;灌浆后期先玉335、桥玉8号、华美1号脱水速率均高于对照,华美1号脱水速率最快,有利于降低玉米收获期籽粒含水量;各玉米品种落穗率为2.46%~6.01%,机收产量损失率为0.93%~1.79%,落籽率为0.17%~0.27%,其中郑单958和先玉335的籽粒破碎率较高,分别为6.17%和5.24%,华美1号最低,为4.19%,籽粒杂质率以华美1号最低,为1.21%。

塔城盆地风线玉米品种籽粒脱水率和抗茎折研究

塔城盆地风线区种植玉米风险较大．近几年开始大面积推广机械化种植玉米，省去了大量人力．管理方便，玉米种植面积逐年增加．但对玉米品种的籽粒脱水速率及抗茎折能力要求也越来越高。鉴于玉米品种的籽粒脱水速率，及抗茎折水平是风线机械种植玉米关键因素，因此，特开展玉米品种籽粒脱水快慢和茎秆抗折能力试验，为塔城盆地玉米品种选择提供依据。

制种玉米种子乳线发育的水氮效应

乳线是判定玉米成熟度的重要指标之一, 为明确灌水和施氮对制种玉米种子乳线发育的影响, 以‘郑单958’和‘先玉335’制种玉米为研究对象, 设置充分灌溉（6 000 m^3·hm^-2, W6000）、中度胁迫（4 500 m^3·hm^-2, W4500）、重度胁迫（3 000 m^3·hm^-2, W3000）3个灌水梯度, 不施氮[0 kg（N）·hm-2, N0]、中氮[225 kg（N）·hm-2, N225]、高氮[450 kg（N）·hm-2, N450]3个施氮水平, 研究不同水氮应用对制种玉米种子乳线发育进程、籽粒含水量、百粒重、籽粒脱水和灌浆速率的影响。结果表明, 不同制种组合在不同水氮条件下种子乳线发育表现出明显差异; 不同水氮条件下‘郑单958’乳线发育进程历时18～24 d, 较‘先玉335’的33～36 d短; 随灌水量增加, ‘郑单958’种子乳线发育有延迟趋势, 而‘先玉335’种子乳线受灌水量影响不显著; 在乳线同一发育阶段, 灌水和施氮均对籽粒含水量无显著影响, 百粒重均表现为施氮处理显著高于不施氮; 不同灌水处理间, ‘郑单958’种子在重度胁迫条件下的脱水速率显著高于中度胁迫和充分灌溉, 施氮量间无显著差异, ‘先玉335’种子脱水速率各灌水量间无显著差异; ‘郑单958’种子的灌浆速率各灌水处理间无显著差异, 充分灌水条件下, 不施氮处理灌浆速率显著高于施氮处理, 而‘先玉335’灌浆速率随灌水量增加而增加, 同一灌水条件下均是中氮处理高于不施氮和高氮处理; ‘郑单958’种子每脱水1%, 籽粒百粒重增加幅度在0.37～0.88 g, 而‘先玉335’在0.43～1.34 g。因此, ‘郑单958’种子乳线发育受灌水影响显著, 水分亏缺致使种子脱水加速, 乳线进程加快; ‘先玉335’种子乳线发育受氮素影响显著, 氮素不足和过量均影响种子灌浆, 延迟乳线发育。

植物生长调节物质在改善玉米机收性状上的应用

抗倒伏性、籽粒脱水特性是影响玉米机械化收获质量的关键性状,笔者梳理了植物生长调节物质改善抗倒伏性、籽粒脱水特性的应用研究,认为合理使用植物生长调节物质是提高玉米抗倒伏性和加快籽粒脱水,进而推进玉米生产全程机械化的有效手段,应用植物生长调节物质改善抗倒性及脱水性等机收性状时要注意选择合适的植物生长调节物质,适时适量应用,确保在改善相关机收性状的同时,增加或稳定玉米产量。

抗旱易机收玉米品种鉴选

为筛选抗旱易机收玉米品种,于2018—2020年对山西省近几年来常种玉米品种进行旱地、水浇地种植,通过比较各品种抗旱指数(DHI),结合玉米产量和籽粒自然脱水速率,筛选抗旱性强易机收的玉米品种。结果表明,2018—2020年水浇地每个玉米品种的产量整体明显高于旱地对应品种,其中,2018年增产6.3%~44.7%,2019年增产18.0%~59.8%,2020年增产4.3%~36.9%;2018年DHI大于1.25的品种有2个,2019年DHI大于1.25的品种有10个,2020年将2018、2019年DHI大于1.25的品种重新进行鉴定,鉴选出DHI大于1.25的品种有4个,分别为太育9号、太育1号、晋农科1号、裕丰310。根据各玉米品种DHI,结合3 a来参试玉米品种产量和籽粒自然脱水速率,筛选出太育9号、太育1号、晋农科1号、裕丰310这4个抗旱性高、丰产性好、易机收的玉米品种。