分期播种对夏玉米产量及品质的影响

崔兆韵, 邹俊丽, 杨荣光, 石兆鹏

农学学报. 2023, 13(5): 1-9

PDF(1213 KB)
PDF(1213 KB)
农学学报 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (5) : 1-9. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0046
农艺科学 生理生化

分期播种对夏玉米产量及品质的影响

作者信息 +

The Effects of Staged Sowing on Yield and Quality of Summer Maize

Author information +
History +

摘要

探究气候变化背景下不同播种时期对夏玉米干物质积累、产量和品质的影响。以‘登海605’为试验材料,设置4个播种时期:5月31日(播期1,S1)、6月10日(播期2,S2)、6月20日(播期3,S3)和6月30日(播期4,S4),研究不同年份气候背景下不同时期播种对夏玉米株高、叶面积指数、干物质积累分配、籽粒灌浆特性、产量及品质形成的影响。不同年份间、不同播种时期夏玉米产量表现不同,2018年夏玉米S3田间产量较高,2019年S1产量最高,并且其产量高于其他年份,2020年S2产量最高,并显著高于其他播期。玉米群体产量与积温显著相关,果穗粗与降水显著相关,与日照极显著相关;果穗长与日照显著相关。不同播期对籽粒蛋白质、脂肪及淀粉含量产生影响,对粗纤维含量影响较大,积温与籽粒脂肪和粗纤维含量显著相关,日照与籽粒淀粉含量显著相关。播期对株高影响相对较小,对叶面积指数影响较大,适期播种可有效增加玉米叶面积指数及生物量,2018年S2和S3叶面积指数显著高于其他水平,尤其S3叶面积指数均高于本年度其他播期,收获期穗部干物质积累量较高,产量高于其他播期。适期播种能够充分利用当地气候条件,提高夏玉米对光、温、水资源的利用率,促进光合同化物由叶片向穗的转运,提高籽粒灌浆速率,从而有效增加粒重并保证产量和品质的形成。

Abstract

The objective of the study is to explore the effects of different sowing dates on dry matter accumulation, yield and quality of summer maize under the background of climate change. ‘Denghai 605’ was used as the test material, four sowing dates were set: May 31 (sowing date 1, S1), June 10 (sowing date 2, S2), June 20 (sowing date 3, S3) and June 30 (sowing date 4, S4), to study the effects of different sowing dates on plant height, leaf area index, dry matter accumulation and distribution, grain filling characteristics, yield and quality formation of summer maize under different climate backgrounds in different years. The yield of summer maize varied from year to year at different sowing dates. The yield was higher under S3 in 2018. S1 had the highest yield in 2019, which was higher than that of other years. S2 had the highest yield in 2020, which was significantly higher than that of other sowing dates. Maize population yield was significantly correlated with accumulated temperature, ear diameter was significantly correlated with precipitation, and extremely significantly correlated with sunlight; ear length was significantly correlated with sunlight. Different sowing dates had an impact on the content of grain protein, fat and starch, and had a greater impact on crude fiber content. Accumulated temperature was significantly correlated with grain fat content and crude fiber content, and sunlight was significantly correlated with grain starch content. The effect of sowing date on plant height was relatively small and the effect on leaf area index was large. Sowing at the right time could effectively increase the leaf area index and biomass of maize. Leaf area index was significantly higher under S2 and S3 in 2018, especially the leaf area index under S3 were higher than that of other sowing dates in this year, the ear dry matter accumulation was high at the harvest stage, and the yield was higher than that at other sowing dates. Sowing at the right time can make full use of local climatic conditions, improve the utilization of sunlight, temperature and water resources by summer maize, promote the transfer of photosynthetic assimilates from the leaves to the ears, and increase the rate of grain filling, thus effectively increasing grain weight and ensuring the formation of yield and quality.

关键词

夏玉米 / 分期播种 / 籽粒灌浆 / 产量 / 品质

Key words

summer maize / staged sowing / grain filling / yield / quality

引用本文

导出引用
崔兆韵 , 邹俊丽 , 杨荣光 , 石兆鹏. 分期播种对夏玉米产量及品质的影响. 农学学报. 2023, 13(5): 1-9 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0046
CUI Zhaoyun , ZOU Junli , YANG Rongguang , SHI Zhaopeng. The Effects of Staged Sowing on Yield and Quality of Summer Maize. Journal of Agriculture. 2023, 13(5): 1-9 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0046

0 引言

玉米自16世纪从美洲引入中国以来,历经几百年的发展,在中国农业生产中的地位越来越突出。18世纪后玉米开始大面积种植,至抗战前的1936年面积已达693万hm2,总产1010万t。随着育种、栽培、植保等技术的引进改良及创新,使得玉米的产量得到大幅提升。20世纪50年代玉米已经发展为仅次于稻麦的第三大粮食作物,1956年播种面积增至1766万hm2,至1980年已达2035万hm2。2008年玉米已经超过水稻成为播种面积第一位的粮食作物,其在国民经济发展中的作用不可或缺。

1 玉米品种改良百年回顾

一个世纪以来,促使玉米产量提高的诸因素中,品种改良的作用首当其冲[2]。中国玉米品种改良历史大致可分为5个阶段。
1925—1949年,为近代玉米育种启蒙时期。1925年以前,中国生产上应用的主要是开放授粉品种,1925年以后开始有计划地进行品种引进改良,最初以引进国外良种为主,并开始了杂交玉米工作的探索。1925年南京中央大学农学院赵连芳最早开展杂交玉米育种工作,继之为丁振麟和金善宝,再次为金陵大学农学院王绶、郝钦铭、孙仲逸(1926年),以及燕京大学农学院卢纬民、河北保定农学院杨允奎等(1929年)。20世纪30年代美国育种家洛夫(H. H. Love)、魏根(R. G. Wiggans)、莫尔斯(H. Myers)、海斯(H. K. Hayes)等先后来华传授玉米育种技术。30年代后,中国育种家先后育成一批双交种。如北平大学农学院沈寿铨育成杂-206,燕京大学卢纬民、山西铭贤学校周松林、中央大学金善宝等先后育成一批自交系和杂交种。抗战爆发后,育种家们在大后方仍然继续开展研究工作。四川李先闻、张连桂等、广西范福仁等在杂交种(主要是双交种)选育方面均取得了出色的成果。此后又有杨允奎、蒋德麟、吴绍骙、卢守耕、戴松恩、蒋彦士等先后引进美国资源用于国内育种事业。抗战胜利后,邹秉文、章之汶在《中国战后农业建设计划纲要》中提出五点玉米品种改良计划。在全国解放前杨立炯、蒋彦士、杨允奎、张连桂、吴绍骙、郑廷标等先后在不同省区开展玉米育种研究。总之,在全国解放前,老一辈玉米育种家在军阀混战、外敌入侵、社会动荡、机构变迁、经费拮据,加之当时社会普遍重视稻麦棉研究等诸多不利条件下,凭藉爱国之心和对事业的责任感,辛勤经营,为新中国玉米品种改良事业奠定了初步基础[3]
中华人民共和国成立后,在中央政府的高度关注和强有力的领导下,玉米生产进入了一个全新的发展时代,育种研究进入现代玉米育种时期。以品种的类别而言,大体上可分为四个阶段。第一阶段是1949—1959年,以农家种的评选和品种间杂交种的应用为主。先后评选出以‘金皇后’、‘金顶子’、‘白马牙’、‘英粒子’、‘辽东白’等为代表的四十余个优良地方品种并得以在生产上大面积推广,在此基础上选育出一批品种间杂交种,如陈启文选育的‘坊杂2号’、‘坊杂4号’,刘泰选育的‘春杂1号’、‘春杂2号’,张庆吉选育的‘百杂1号’、‘百杂2号’,程剑萍选育的‘品杂1号’、‘品杂2号’等。50年代初期,摩尔根遗传学派受到米丘林学派的排挤,使得全国杂交玉米育种工作几乎处于停滞的状态。吴绍骙在强大的压力下被迫把75个单交种混合后育成综合品种──‘混选1号’,在豫西推广。在极其困难的条件下,一些科学家如李竞雄、郑长庚等被迫以从事玉米栽培教学工作为掩护仍然坚持自交系选育和杂交种培育工作。1756年青岛遗传学座谈会上,李竞雄据理力争,义正言辞地驳斥了前苏联农业科学院院长李森科的荒谬主张。在毛泽东提出“双百方针”的鼓舞下,李竞雄撰写了“加强玉米自交系间杂交种的选育和研究”一文,系统论述了玉米杂种优势理论,奠定了中国玉米杂交育种的理论基础,并选育出‘农大3号’、‘农大4号’、‘农大7号’等双交种,比普通品种增产30%~50%。1960年以后,进入以推广双交种为主的阶段,同时单交种也开始进入生产应用。杂交种因增产显著愈来愈被人们所接受,农业部先后委托山东农科院、中国农科院、北京农业大学等单位举办玉米杂交育种培训班,加大杂交玉米的推广力度。一批双交种如‘川农7号’、‘春杂5号’、‘春杂7号’、‘豫双1号’、‘豫双2号’、‘新双1号’、‘双跃3号’、‘双跃4号’等在生产中发挥了重要作用,特别是‘双跃3号’在70年代推广面积达到3000万亩以上[1]。与此同时,科学家们开始单交种的选育工作,其中典型代表就是河南新乡农科所张庆吉等选育的‘新单1号’,创造亩产608 kg的记录,在十多个省(区)迅速推广。‘新单1号’的育成标志着中国玉米育种工作从选育双交种开始转向选育单交种。此后相继育成‘白单4号’、‘忻黄单9号’等二十余个优良单交种,占玉米种植面积的四分之一以上。1970年以后进入以单交种为主的阶段,双交种、顶交种等逐步退出生产。一批双交种、三交种如‘双跃3号’、‘吉双83’、‘黑玉46’、‘鲁三9号’等虽然在生产中仍发挥着重要作用,但玉米单交种的选育与利用已势不可挡,进一步充分发挥其杂种优势的增产作用。‘中单2号’、‘郑单2号’、‘豫农704’、‘嫩单1号’等优良单交种的推广进一步扩大了杂交玉米的种植面积。至1978年,全国杂交玉米播种面积近2.2亿亩,占玉米总面积的71.8%,其中一半以上是单交种。
到1980年以后,中国玉米进入产业发展新阶段。随着玉米地位的提高,玉米育种越来越受到重视。1983年启动了玉米育种的国家科技攻关计划,开始了玉米育种有组织、有计划、每五年为一期的协作攻关阶段。此后玉米育种研究又相继进入国家“863”、“973”、“支撑计划”等科技计划,对提升玉米育种水平起到了重要支持和保障作用[6]。一批优良杂交种如‘丹玉13’、‘掖单13’、‘农大108’、‘郑单958’等优良品种的选育与推广使得玉米的单产和总产稳步提高,特别是掖单系列玉米的选育引领了中国玉米育种目标向耐密方向的转变。玉米种植面积从1980年的3亿亩增加到2015年的5.72亿亩,单产从205 kg增加到392 kg。玉米的综合利用和加工转化得到了迅速发展,至20世纪末,用作饲料的玉米比例已经达到75%左右,淀粉等玉米加工业表现出较大的市场潜力。80年代后,随着单交种的普及率越来越高,催生了中国玉米种子产业的兴起及蓬勃发展。2000年“中华人民共和国种子法”颁布以后,民营种子公司、改制后的国有种子公司等如雨后春笋,数量达到惊人的数千家,一些以经营玉米、水稻为主的企业如丰乐种业、隆平高科、登海种业等成功进入资本市场。同时,随着国外大型跨国企业先后进入中国种业市场,使得玉米种业竞争日趋激烈。中国玉米种业也在激烈的竞争中逐步成长壮大。

2 突出的历史人物

中国玉米生产取得的巨大成就是几代科技工作者努力的结果,值此中国农学会成立一百周年之际,节选几位前辈的业绩,以激励后来者更加勤奋,奉献于玉米事业。
杨允奎,中国著名的玉米遗传育种学家,也是中国数量遗传学科创始人之一。他是20世纪20年代少数留美学者之一,1932年获美国俄亥俄州立大学博士学位,毕业后回到河北保定省立农学院工作。1937年受命创办四川稻麦试验场,赴四川52个县进行地方品种资源普查,并于1938年与助手张连桂共同撰文“玉蜀黍农家品种改良及推广纲要之刍议”。他是中国杂交玉米事业的奠基人之一,在抗战期间先后培育出50多个双交、顶交种。抗战胜利后又培育出‘川大201’等综合种,并选育出可-36、D-0039和金2等自交系,80、90年代广泛应用的自交系自330就含有可-36的血缘,解放后又相继育成‘川农56-1’、‘双交1号’等杂交种。杨允奎是中国最早从事玉米数量遗传学研究人员之一,在50年代初期,他向学术界介绍国外数量遗传学的研究进展,在其积极倡导下,农作物数量遗传研究正式被列入全国科学发展规划。
吴绍骙,作物育种学家和农业教育家,中国玉米育种奠基人之一。1929年毕业于南京金陵大学农学院,1934年赴美国明尼苏达大学留学,1938年获得博士学位。其论文“玉米自交系亲缘与杂交组合之关系”发表在《美国农艺学会会报》上,本人被接纳为希格玛赛学会荣誉会员。博士毕业后,吴绍骙怀着拳拳赤子之心回到国内,并一直从事玉米遗传育种研究和农业教育工作。1949年底在全国农业工作会议上,吴绍骙做了“利用杂种优势增进玉米产量”的发言,后全文刊登在《人民日报》上,其中有关建议被收录到全国玉米改良计划之中。主张在过渡期间采用品种间杂交种,可迅速提高产量,见效快。1953年在学术争论与政治观点混淆的社会环境下他被迫将75个单交种培育成‘洛阳混选1号’综合种,在豫西获得大面积推广,为当时的杂种优势利用开辟了一条新途径。他在国内率先倡导并践行玉米自交系异地培育法,于1961年发表“异地培育对玉米自交系的影响及在生产上利用可能性的研究”一文,该文为中国多种作物南繁北育的广泛开展发挥了先导和启蒙的作用。他主张在玉米杂种优势利用方式上最终应由双交种改为单交种,并带领团队先后育成‘豫农704’、‘豫单5号’等优良杂交种,在省内外大面积推广。
李竞雄,中国著名植物细胞遗传学家,玉米育种家。1936年毕业于浙江大学农学院,1944年赴美留学,1948年获得康奈尔大学博士学位。期间有关辐射对玉米遗传效应影响的研究成果发表在《科学》和《遗传》杂志上。回国后先后在清华大学农学院、北京农业大学和中国农业科学院工作,作为中国利用杂种优势理论选育玉米自交系间杂交种的开拓者,50年代育成了“农大号”系列双交种,并多次赴多地向农技人员和农民讲授杂交玉米知识和种子繁育技术,使得这些双交种在河北、山西等地大面积推广应用。同时他将国外引进的优良自交系发放给多家育种单位,进而育成‘双跃3号’、‘吉双1号’等大面积应的杂交种,极大地促进了中国玉米育种和生产的发展。特别值得一提的是在1956年8月的青岛遗传学座谈会上,正是由于李竞雄的直言不讳,才为摩尔根遗传理论应用到玉米育种实践开创了新局面。1957年他撰文“加强玉米自交系间杂交种的选育和研究”一文,提出加强玉米自交系间杂交种工作的四项建议。1973年他受命参与筹建中国农林科学院农业所(后合并为作物育种栽培研究所),并继续从事玉米育种研究,选育出‘中单2号’杂交种,实现了丰产、多抗和适应性的统一,在全国推广二十多年,为中国玉米生产的发展做出了巨大贡献,标志着杂交玉米育种达到了一个新的水平,并因此获得国家科技发明一等奖。
陈启文,中国著名玉米育种学家。1945年抗战胜利前夕,陈启文投笔从戎,被组织上分配到胶东行署农业试验场工作,虽然没有实现前线杀敌的夙愿,却在农业科学研究和技术推广的战场上做出了杰出贡献。抗战胜利后,他在山东省农业试验研究所、坊子农业试验场工作期间就积极开展农家品种的收集整理工作,并通过品种比较和栽培试验使‘金黄后’、‘小粒红’等优良品种得以在山东大面积推广。育成的品种间杂交种‘坊杂2号’推广面积达200多万亩,极大地支援了解放战争的胜利。解放后他参与制定“全国玉米改良计划”,提出采取育种、栽培、生产结合,试验、示范、推广结合的途径开展玉米杂交育种工作。50年代选育的‘双跃3号’、‘双跃4号’等双交种增产20%以上,累计在全国推广3000多万亩。其主持编著的《中国玉米栽培学》在中国的教学、科研及生产中发挥了重要作用。

3 取得的主要成就

(1)种质资源的引进、创新与利用。玉米传入中国后,经过几百年的种植,形成了众多具有独特适应性的地方品种,中国育种家以此为基础,不断改良创新,并从中选育出了黄早四、E28、丹340、昌7-2等优良本土化自交系,这些本土化自交系(及其衍生系)至今仍在育种中发挥着重要作用。黄早四是中国玉米优良地方种质挖掘创新的经典代表,发展了中国利用率最高、应用范围最广、成效最大的杂种优势类群。黄早四(及其衍生系)自20世纪80年代至今,已经组配出多个年推广面积1000万亩以上的杂交种,对中国玉米育种事业和玉米生产产生了巨大而深远的影响。同时,由于中国不是玉米起源地,为了丰富育种材料拓宽种质遗传基础,从外引杂交种中选育自交系成为通用做法,为玉米品种的更新换代做出重要贡献,70年代Mo17的引进利用是典型例证。例如5003、8112、7922、178、P138、丹599、齐319、沈137等一大批从美国杂交种中选育的优良自交系,显著提升了中国的育种水平。随着中国加入WTO以来,欧美跨国公司陆续进入中国种业市场,加剧玉米种业竞争的同时,也为中国新一轮的种质引进及改良提供了契机,从而大大缩小与国外育种水平的差距。
(2)高产优质杂交种的选育与推广。随着‘新单1号’的成功选育与利用,单交种迅速成为中国玉米杂种优势利用的主要形式。在近50年的时间里,中国科学家利用选育的优良自交系先后育成‘中单2号’、‘丹玉6号’、‘丹玉13’、‘掖单13’、‘农大108’、‘郑单958’等大面积推广应用的杂交种,年推广面积1000万亩以上的持续时间均在5年以上,有的则保持10年以上,在不同历史时期为中国玉米单产和总产的提高做出了突出贡献[4]。如‘中单2号’持续推广时间达20年以上,表现高产抗病,最大种植面积超过5000万亩。‘掖单2号’、‘掖单13’等掖单系列玉米杂交种开启了国内耐密品种选育的先河,种植密度可达每亩5000株以上,为玉米增产做出了卓越贡献。目前在东华北和黄淮海区主栽品种‘郑单958’已经推广近20年,年种植面积仍维持在4000万亩左右,在‘先玉335’等国外品种大举进入国内市场的情况下支撑了玉米生产和民族种业的发展。
(3)杂种优势群划分与杂优模式研究。为了更有针对性地指导玉米自交系的选育和杂交组合的组配,提高育种效率,中国科学家开展了杂种优势群划分和杂优模式创建方面的研究。运用配合力、遗传距离分析并结合分子标记的方法较明确地将中国玉米种质分为旅大红骨、塘四平头、改良瑞德、改良兰卡斯特及温热Ⅰ群等主要杂种优势类群,相应地改良瑞德塘×四平头、改良瑞德×旅大红骨、兰卡斯特×塘四平头等成为中国玉米杂种优势利用的主要模式。同时发现,不同时期、不同生态区杂种优势利用模式的主次会有所变化。中国玉米杂种优势利用的实践以及一系列的研究结果证明,利用外来种质,是拓宽中国玉米种质的遗传基础和发掘杂种优势新模式的重要途径。近年来随着种质资源的不断引进改良,相信中国科学家会创新出新的杂种优势类群及杂优利用模式,使得中国的育种水平跃上新的台阶。
(4)现代育种技术的研发和应用正在推动玉米育种水平的升级和改造。目前,育种技术的升级改造在种业竞争中的作用愈发凸显。近30年来,分子标记技术、双单倍体技术、转基因技术等逐渐进入玉米育种程序。中国虽然在这方面起步较晚,但经过不懈努力,已经接近或达到国际水平。中国农业大学的高油型单倍体诱导系,诱导率达5%~16%,已经被国内30多家育种单位及金色农华、登海种业、奥瑞金、中种集团等国内大型种子企业利用,同时在单倍体诱导、加倍机理以及相关基因的克隆方面取得可喜进展。已经完成抗鳞翅目昆虫、抗除草剂等基因的克隆改造,拥有自主知识产权,并且达到国家转基因生物安全评价的标准,预计会在未来的产业化应用中发挥重要作用。同时在重要农艺性状的基因/QTL定位,功能基因的克隆和利用方面取得了一系列重要成果,为开展分子标记选择和全基因组选择奠定了坚实基础。中国农业大学与华中农业大学等单位合作克隆了控制玉米籽粒含油量的主效QTL-qHO1,挖掘了相应的等位基因。基于挖掘的新基因和开发的新标记,选育了含油量达到8.8%左右的高油新品种‘中农大5580’,并将油分含量等位基因导入当前推广面积最大的品种‘郑单958’中,籽粒含油量提高了24.3%。中国农业大学在玉米抗病QTL的克隆和抗病机理的研究基础上,与吉林省农科院合作,通过分子标记辅助的方法将ZmWAK基因成功导入到吉单系列杂交种中,显著提高了玉米对丝黑穗病的抗性,已在生产上推广应用。利用分子标记分别将抗茎腐病主效和微效QTL导入‘京24’中,抗病率分别提高40%和10%左右,同时导入抗病率提高50%左右。
(5)耕作制度、栽培技术的进步及植保农机的推广极大保障了玉米的稳产增产。建国以来中国在玉米栽培技术、病虫害防治、农业机械等方面的研究取得了长足进步,有力促进了良种的产量潜力发挥,玉米高产记录不断被打破。进入21世纪以来,随着社会经济的发展,城乡一体化进程加快,劳动力成本不断提高,以耐密抗逆和适宜机械化的玉米简化高产栽培体系逐渐形成,秸秆还田、少免耕栽培、套种改直播、合理密植、机械化耕种收获等技术逐渐推广[7]。中国农科院作物所在新疆生产建设兵团选用耐密高产品种,实施密植高产全程机械化栽培和水肥一体化技术,于2017年创造了中国新的玉米高产记录,亩产达到1517.11 kg/亩。

4 面临的主要问题

(1)单产压力依然很大,商品品质问题亟待解决。近些年,国内国际玉米消费增长趋势明显。国内饲料工业是玉米消费的主渠道,畜产品消费的刚性增长导致饲料消费量稳定增加,同时淀粉、药用、制剂等玉米加工业发展迅速,推广使用燃料乙醇(主要是玉米为原料)作为国家战略性举措,已形成比较稳定的消费市场。以玉米进口大国日本和韩国为代表的中国周边亚洲国家(地区)对玉米的需求快速增长,为中国玉米出口带来契机[5]。近两年为了推进农业供给侧结构性改革,玉米种植面积调减5000万亩以上,这就更需要提高玉米单产,以保证总产的稳定增加,满足国内、国际市场需求。同时由于优质专用品种的缺乏,以及越区种植、混合收储、农药残留等多重原因造成中国玉米商品品质较差,国际竞争力不强。这给中国玉米产业提出了更大的挑战,促使玉米产业在产前、产中和产后各个环节全面升级。
(2)一些重要性状的改良落后于生产需求,特别是转基因玉米产业化严重滞后。中国玉米机械化水平虽然已经达到75%左右,但短期内还不能完全实现机收籽粒,这除了需要配套的机械、运输、仓储、烘干等条件建设外,更主要的原因是在玉米适于机收相关性状的研究以及种质创新上还有相当差距,保证增产的同时达到机收籽粒水分要求的品种也十分难得,急需在耐密、抗倒、脱水速率等方面的研究及种质创新上取得突破。转基因技术已经成为引领农业科技创新的重要方向,其扩大应用已势不可挡,自2010年起中国开始进口转基因玉米,但由于种种原因,中国的转基因玉米研究和产业化亟待加强。
(3)国内企业核心竞争力仍显不足。从国际种业发展趋势看,企业必将是商业化育种主体,但目前国内企业在种质资源、育种技术、育种人才、研发投入、企业制度等方面与大型跨国公司还有相当大的差距。真正转向企业的高级育种人才很少,掌握现代育种技术的企业屈指可数,从研发投入上看基本没有达到销售额10%以上的企业。目前全国育、繁、推一体化骨干企业57家,其中对科研投入较多的有隆平高科、登海种业、垦丰种业、丰乐种业、荃银高科等,但距离国外跨国公司如先正达、孟山都等每年近15亿美元的投入差距巨大。从研发人员的数量上看,除了隆平高科、登海种业、垦丰种业、农发、金色农华等人数较多外,多数公司研发人员很少,规模小、低水平重复的作坊式育种体系依然存在。目前审定品种虽然一半以上由企业申报,但其中相当一部分是与科研院所甚至是个体育种者合作的结果。企业成为育种科技创新主体任重道远。

5 未来展望

(1)加快科技创新步伐,提升玉米育种水平。在进一步加强种质资源挖掘、创新和利用、杂优新模式探索的基础上,强化分子育种技术与传统技术的紧密结合。围绕玉米产量、优质开展功能基因组和分子生物学方面的深入研究,力争在籽粒发育和形态建成、病虫害抗性、抗逆性(高温、干旱、盐碱、低温冷害)、养分高效利用、籽粒组成份构成等相关性状的基因克隆及分子机制研究上取得突破。在全基因组序列的基础上开展大规模分子靶点的发掘,将优良基因通过分子标记辅助选择聚集在同一个品种中,有可能获得常规育种难以获得的材料。
(2)积极推进转基因玉米产业化,抢占种业竞争制高点。中国通过重大专项的实施在转基因玉米研发上已经取得重要进展,具有自主知识产权的植酸酶玉米、高抗玉米螟和除草剂的转基因玉米可望在降低农药污染、保护生态环境、改进耕作方式等方面发挥重要作用。在此基础上进一步加快转基因玉米自主研发并力争早日实现产业化,是中国应对国际竞争、扭转玉米育种被动局面、做大做强玉米种业、保障粮食安全、实施藏粮于技战略的紧迫任务。
(3)加快创新主体向企业转移的进程,提升企业竞争力。企业通过增加研发投入,吸引高端研发及管理人才,应用现代育种技术,从事创新性的育种研究,培育和形成自己的核心竞争力,掌握种业市场竞争的主动权。国家在政策和项目资金支持上向重点企业倾斜,同时采取更加有力的措施净化种子市场,加强知识产权的保护,为企业技术创新持续健康发展营造良好环境。企业最终要在激烈的市场竞争中不断提升自身在品种、技术、资本、制度管理等全方位的实力,才能逐渐强大起来,同跨国公司相抗衡。

6 结论

中国玉米产业的百年成就巨大,为中华民族的发展做出了不可磨灭的贡献。经过几代玉米科技工作者的努力,使玉米由百年前的“六谷”发展成为现在的第一大作物,平均亩产由几十公斤增长到近400 kg(2016年亩产为398 kg)。在进入第二个百年发展的历史关头,希望玉米界同仁不忘初心,砥砺前行,团结奋进,贯彻“藏粮于地,藏粮于技”战略,坚持科技创新和制度创新两个轮子一起转,加强生物技术、信息技术等的集成应用,鼓励企业兼并重组,大幅度提升玉米种业的核心竞争力,为全面建成小康社会,完成农业大国向农业科技强国的转变做出更大的贡献。

参考文献

[1]
胡旦旦, 李荣发, 刘鹏, 等. 密植条件下玉米品种混播提高籽粒灌浆性能和产量[J]. 中国农业科学, 2021, 54(9):1856-1868.
【目的】探究密植条件下玉米品种混播对夏玉米籽粒灌浆性能及产量形成的影响。【方法】以郑单958(ZD958)和登海605(DH605)为试验材料,设置3个种植密度(D1,67 500株/hm<sup>2</sup>;D2,82 500株/hm<sup>2</sup>;D3,97 500株/hm<sup>2</sup>)和2个不同混播方式(M:等种子量混合后随机播种;I:1行郑单958和1行登海605混播),以相同密度下单播郑单958(SZD958)和登海605(SDH605)为对照,研究密植夏玉米品种混播对花后干物质积累与转运、籽粒灌浆特性和产量形成的影响。【结果】随种植密度增加,不同播种方式处理的花后干物质积累量显著增加,成熟期单株干物质积累量和籽粒灌浆参数降低;虽然千粒重降低但群体产量显著增加。在D1密度下,混播处理较单播无显著增产优势;D2和D3密度下,2个品种混播后夏玉米产量显著增加。D2密度下M和I处理2年平均产量较SZD958分别增加8.70%和8.09%,较SDH605分别增加6.92%和6.32%;D3密度下M和I处理2年平均产量较SZD958分别增加7.24%和7.55%,较SDH605分别增加4.98%和5.28%。D2和D3密度下,2个品种混播后增加了籽粒最大灌浆速率(G<sub>max</sub>)、灌浆速率最大时的生长量(W<sub>max</sub>)和粒重,且百粒重与灌浆速率达到最大时需要的天数(T<sub>max</sub>)、W<sub>max</sub>、G<sub>max</sub>、籽粒灌浆活跃期(P)呈极显著正相关。D2密度下M和I处理2年平均W<sub>max</sub>较SZD958分别显著增加11.61%和11.12%,较SDH605分别增加5.86%和5.38%;D3密度下M和I处理2年平均W<sub>max</sub>较SZD958显著增加10.32%和9.75%,较SDH605显著增加5.63%和5.08%。混播后成熟期单株干物质积累量、花后干物质积累量、转运量、干物质转运率较单播增加。D2密度下M和I处理2年平均花后干物质积累量较SZD958分别显著增加4.43%和7.56%,较SDH605分别显著增加5.25%和8.36%;D3密度下M和I处理2年平均花后干物质积累量较SZD958分别显著增加3.85%和4.68%,较SDH605分别显著增加4.52%和5.36%。【结论】低密度下混播无增产效应,在82 500株/hm<sup>2</sup>和97 500株/hm<sup>2</sup>密度下,混播显著增加了花后干物质积累与转运,提高了夏玉米籽粒最大灌浆速率和灌浆速率最大时的生长量,促进了籽粒灌浆,最终夏玉米产量显著增加。
[2]
王笑, 蔡剑, 周琴, 等. 非生物逆境锻炼提高作物耐逆性的生理机制研究进展[J]. 中国农业科学, 2021, 54(11):2287-2301.
非生物逆境(如,高温、低温、干旱、渍水胁迫等)是限制作物产量提升的重要因子,并且非生物逆境发生的频率、程度以及持续时间随着全球气候变化呈显著上升趋势。因此,提高作物对非生物逆境的抗性,或采取缓解措施降低非生物逆境对作物产量和品质形成的不利影响,对于确保作物稳产及粮食安全有重要意义。逆境锻炼(priming)是指植株经过前期适度的逆境处理后,对再次发生的逆境胁迫表现出较强的抗/耐性,也称为逆境胁迫记忆。与未经过锻炼植株相比,经过锻炼植株的信号调控物质、次级代谢产物、胁迫保护性物质等可以更快、更有效地对再次发生的逆境胁迫产生响应,从而增强植株耐逆性。根据再次逆境发生的类型及时间,逆境锻炼主要包括当代同种逆境锻炼效应(锻炼阶段的逆境和再次发生的逆境是同一种)、当代交叉逆境锻炼效应(锻炼阶段的逆境和再次发生的逆境不是同一种)、跨代同种逆境锻炼效应(经过逆境锻炼的种子在子一代或子几代的同种逆境锻炼效应)、跨代交叉逆境锻炼效应(经过逆境锻炼的种子在子一代或子几代的交叉逆境锻炼效应)四大类型。本文重点围绕高温锻炼、低温锻炼、干旱锻炼及渍水锻炼介导的上述四大类型锻炼效应的生理机制进行了综述,生理机制主要包括植株光合机构响应机制、抗氧化系统在清除活性氧减轻对细胞膜脂过氧化伤害机制、胁迫诱导的信号物质(激素类物质、Ca<sup>2+</sup>、过氧化氢、一氧化氮等)在诱导下游基因表达及生理生化过程机制。此外,表观遗传修饰如DNA甲基化、组蛋白修饰为长期甚至传代胁迫记忆提供了潜在机制。对作物逆境锻炼机制的深入解析,可以找到对作物耐逆性获得起关键调控作用的基因和蛋白,这样在作物生产上,我们可以在生育前期,配合外源调控物质诱导起关键作用的基因和蛋白,可通过人为方法提前刺激这种物质在逆境来临之前表达,主动诱导作物对关键时期逆境耐性的形成,从而有效缓解在产量形成关键生育时期发生的胁迫对作物产量的不利影响,因而具有重要的实际生产意义。
[3]
闫振华, 刘东尧, 贾绪存, 等. 花期高温干旱对玉米雄穗发育、生理特性和产量影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(17):3592-3608.
【目的】全球季节性高温、干旱已经成为影响作物生长发育和产量形成的主要限制性因素,本研究通过人工模拟阶段高温干旱气候特征,旨在探究夏玉米花期高温、干旱以及高温干旱复合胁迫对其雄穗发育、生理特征及产量形成的影响。【方法】连续2年利用人工智能温室,采用盆栽试验,以郑单958(ZD958)和华农138(HN138)为试验材料,设置对照(CK)、高温胁迫(T)、干旱胁迫(D)和高温干旱复合胁迫(TD)4个处理,研究了夏玉米雄穗形态、花药、花粉结构、花粉活力及雄穗抗氧化指标和产量对花期高温、干旱的响应特征。【结果】2年结果表明,高温、干旱及复合胁迫使玉米雄穗分枝数、主轴小花数和分枝小花密度显著减少,T处理3个参数分别平均比CK减少17.31%、15.70%、13.56%,D和TD处理分别比CK减少33.85%、24.87%、27.08%和45.59%、32.02%、26.00%,干旱及复合胁迫使玉米雄穗主轴比CK平均显著缩短23.64%和27.51%。花期高温、干旱胁迫均导致花药皱缩变形,绒毡层细胞结构松散,花粉粒表面凸起,复合胁迫加剧了花药皱缩变形,绒毡层细胞裂解,药隔维管束变细减少,花粉粒网纹状凸起更为明显,萌发孔内陷。高温、干旱及复合胁迫显著降低雄穗日散粉量,T、D和TD处理日散粉量分别比CK平均减少22.18%、54.75%和67.28%,且使最大散粉量日期提前;T、D和TD处理高活力花粉所占比例显著低于CK,且两两间差异达显著水平。T处理雄穗SOD、POD酶活性升高,较CK平均提高21.91%、32.50%,D和TD处理较CK平均增加24.95%(SOD)、53.37%(POD)和17.12%(SOD)、67.24%(POD),峰值均与CK有极显著差异;T、D和TD处理下雄穗MDA含量较CK平均增加44.18%、64.24%和79.12%,Misplaced &含量较CK平均增加22.55%、51.65%和72.29%,处理间峰值差异达显著水平。高温、干旱及复合胁迫导致玉米产量和行粒数大幅度降低,T、D和TD产量比CK平均降低18.05%、34.58%、46.24%,行粒数比CK平均减少24.58%、41.80%和52.99%。胁迫处理下,2个品种以HN138雄穗分枝数、主轴小花数和分枝小花密度下降幅度大于ZD958,且HN138的高活力花粉占比和散粉量比ZD958分别减少27.00%和17.28%;HN138花药和花粉结构畸变程度超过ZD958,其抗氧化酶活性升高幅度小于ZD958,但MDA和Misplaced &含量比ZD958高13.07%和20.29%,2个品种以HN138对高温、干旱及复合胁迫响应更为敏感。【结论】玉米花期高温、干旱及复合胁迫显著抑制雄穗生长发育,导致花药和花粉形态结构畸变,抗氧化酶活性降低,散粉量显著减少,导致穗粒数减少,最终导致产量下降;且高温干旱复合胁迫对玉米雄穗的影响大于干旱胁迫大于高温胁迫,不同类型品种对高温、干旱的响应程度不同。
[4]
叶玉秀. 水分胁迫影响糯玉米产量形成的生理机制研究[D]. 扬州: 扬州大学, 2021.
[5]
李潮海, 苏新宏, 谢瑞芝, 等. 超高产栽培条件下夏玉米产量与气候生态条件关系研究[J]. 中国农业科学, 2001, 3:311-316.
[6]
李鑫格, 高杨, 刘小军, 等. 播期播量及施氮量对冬小麦生长及光谱指标的影响[J]. 作物学报, 2021:1-18.
[7]
史建国, 崔海岩, 赵斌, 等. 花粒期光照对夏玉米产量和籽粒灌浆特性的影响[J]. 中国农业科学, 2013, 46(21):4427-4434.
【目的】针对近年来黄淮海夏玉米区太阳辐射不断减少的生产问题,探讨花粒期光照对夏玉米产量及籽粒灌浆特性的影响。【方法】以登海605(DH605)为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴(S)、花粒期增光(L)两个处理,遮光度为60%,阴天下增光的光照强度能达到80 000&mdash;100 000 lx,以自然光为对照(CK),研究花粒期光照对夏玉米产量和籽粒灌浆特性的影响。【结果】遮阴后夏玉米的产量、干物质积累量、最大灌浆速率均有不同程度的降低,而增光增加了夏玉米产量、干物质积累量和最大灌浆速率。连续两年遮阴处理的产量较对照分别降低了59.39%、79.03%,而增光则较对照分别增加了16.29%、12.93%。干物质积累量表现为L>CK>S,生育后期不同处理DH605的籽粒占干物质总量的比例差异显著,S、CK和L平均分别为22.92%、48.49%和51.80%。与CK相比,遮阴后籽粒最大灌浆速率减小,同时达到最大灌浆速率时的天数相对增加;增光则使籽粒最大灌浆速率提高,达到最大灌浆速率时的生长量增加。【结论】花粒期遮阴通过降低夏玉米的干物质积累量、籽粒最大灌浆速率,显著降低夏玉米产量;花粒期增光则通过增加夏玉米的干物质积累量、籽粒最大灌浆速率,显著提高夏玉米产量。
[8]
徐田军, 吕天放, 陈传永, 等. 播期对玉米干物质积累转运和籽粒灌浆特性的影响[J]. 中国农业科技导报, 2016, 18(6):112-118.
[9]
李向岭, 李从锋, 侯玉虹, 等. 不同播期夏玉米产量性能动态指标及其生态效应[J]. 中国农业科学, 2012, 45(6):1074-1083.
【目的】黄淮海区域不同播期玉米生态因子存在较大差异,光、温、水等生态因子对玉米高产具有重要影响。明确该区域光、温、水等生态因子与玉米产量性能参数的内在关系,可以为该区域玉米高产的实现提供有益的借鉴。【方法】选用早、中、晚3类不同熟期的玉米品种(益农103、先玉335、郑单958和登海661)为材料, 设早播(5/3)、中播(5/28)、晚播(6/22) 3个播期和4个种植密度(4.5、6.0、7.5和9.0万株/hm2),测定叶面积指数、籽粒产量及其产量构成等指标和记录生育期及田间生态因子。【结果】(1)品种间产量表现为先玉335>郑单958>登海661>益农103;播期间产量表现为早播>中播>晚播。(2)生态因子对不同玉米产量性能指标的影响作用不同,吐丝后有效积温主要影响平均叶面积指数和平均净同化率,生育期日均温主要影响生长天数;降雨量和日照时数主要影响穗粒数和千粒重;生态因子与玉米产量的相关系数大小依次为,生育期有效积温(0.64**)、吐丝后有效积温(0.55**)、吐丝后日均温度(0.51**)、生育期日均温度(-0.49*)、吐丝后降雨量(-0.47*)及吐丝后日照时数(0.42*);对生态因子与产量进行回归分析,表明生育期有效积温和吐丝后期有效积温对玉米产量的影响最大。【结论】黄淮海区域作物是一年两熟,该区域玉米产量提升的有效途径可通过适期早播、选用中熟品种,增加吐丝后期的有效积温,以保证玉米生育后期充足的有效积温和籽粒充足的灌浆时间。
[10]
SHAHZAD A, INAMULLAH, AMANULLAH J, et al. Yield response of maize (Zea mays L.) hybrids sown on various dates during kharif in Peshawar-Pakistan[J]. Journal of environment and earth science, 2015, 5(1):2224-3216.
[11]
信志红, 郭建平, 谭凯炎, 等. 气象因子对半冬性小麦灌浆速度的影响效应研究[J]. 气象, 2019, 45(12):1736-1746.
[12]
曹永强, 李维佳, 赵博雅. 气候变化下辽西北春玉米生育期需水量研究[J]. 资源科学, 2018, 40(1):150-160.
作物需水量是制定灌溉用水计划和水资源规划的重要依据,了解其历史变化和未来发展趋势对预测农作物用水走势并据此制定合理决策至关重要。本文基于辽西北地区9个气象站1964&#x02014;2013年的气象及土壤资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith模型与充分灌溉条件下的土壤水分密度函数法获得春玉米不同生育期需水量,并预测了未来气候变化对辽西北春玉米净灌溉需水量的影响。结果表明:1964&#x02014;2013年近50年辽西北春玉米需水量基本呈现不显著下降趋势,空间分布规律为自东南向西北方向逐渐递增;净灌溉需水量多年平均值为402.44mm,灌溉需求指数多年平均值为0.67;从未来气候变化情境下的净灌溉需水量来看,国内或区域内资源(A<sub>2</sub>)情景与区域可持续发展(B<sub>2</sub>)情景在未来30a距平增长率依次降低。本文研究可为辽西北春玉米种植的农业用水以及合理灌溉提供依据,对缓解本地区日益突出的水资源供需矛盾具有十分重要的战略意义。
[13]
王晓维, 杨文亭, 缪建群, 等. 玉米-大豆间作和施氮对玉米产量及农艺性状的影响[J]. 生态学报, 2014, 34(18):5275-5282.
[14]
唐益平, 李向峰, 王辉, 等. 茎鞘非结构性碳水化合物对大穗型粳稻强、弱势粒灌浆与品质的影响[J]. 华北农学报, 2021, 36(5):107-117.
为了提高大穗型粳稻的籽粒产量,改善稻米品质,以2个大穗型粳稻W1844和CJ03为材料,花前设置遮荫和疏行疏蘖处理改变抽穗期茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)贮存量,即T0(对照)、S1(遮光50%)、S2(遮光75%)、D1(每隔一行疏去整行水稻植株)、D2(在D1的基础上,将剩余行中每穴的分蘖疏去,只留主茎),探明抽穗期茎鞘NSC对大穗型粳稻结实特性、灌浆特征和品质的影响以及糖花比(抽穗期茎鞘中非结构性碳水化合物与颖花数之比)与产量及品质形成的关系。与T0相比,D1、D2处理显著提高抽穗期糖花比、弱势粒结实率和千粒质量,糖花比增加了47.84%~173.59%,弱势粒的结实率提高4.1~7.2百分点,千粒质量提高6.06%~14.29%。S1、S2处理显著降低抽穗期糖花比、弱势粒结实率和千粒质量,糖花比降低了33.28%~53.79%,弱势粒的结实率下降6.8~32.8百分点,千粒质量降低13.54%~45.02%。D2和S2处理对弱势粒灌浆前期的影响较大,D2处理弱势粒灌浆前期分别缩短了6.80,7.10 d,平均灌浆速率分别提高65.78%,61.15%;而S2处理弱势粒灌浆前期分别延长9.50,8.26 d,平均灌浆速率降低44.35%,43.28%。D2处理能够显著改善弱势粒稻米品质;而S2处理下弱势粒品质变劣。相关性分析表明,糖花比与弱势粒的结实率、千粒质量、加工品质和直链淀粉含量呈显著或极显著正相关,与弱势粒的垩白粒率、垩白度和蛋白质含量呈显著或极显著负相关。研究结果表明,增加抽穗期的糖花比可通过提高弱势粒灌浆前期的灌浆速率,从而提高弱势粒的结实率和千粒质量,进而改善水稻的品质。
[15]
袁嘉琦, 刘艳阳, 许轲, 等. 氮密处理提高迟播迟栽粳稻资源利用和产量研究[J]. 作物学报, 2021:1-16.
[16]
张弢, 蒋菊芳, 董吉德. 永昌县藜麦种植的适宜性及存在的问题[J]. 农学学报, 2021, 11(7):51-55.
为掌握藜麦在永昌的适宜性和种植过程中存在的问题,整理2017—2019年永昌藜麦生育期资料,结合气象资料和土壤养分实测资料,用对比分析法分析藜麦的生育期与气象条件之间的关系和造成藜麦减产的原因。结果表明:永昌藜麦全生育期为139天,整个生育期内所需的平均积温为2363.9℃,4月下旬是藜麦的最佳播种期;种植藜麦后的土地,氮、磷、钾的减少幅度较大,对耕地质量存在不良影响;播期推迟、连阴雨天气、种植土地未进行倒茬都是造成藜麦减产的原因;藜麦的种植要根据当地的实际情况因地制宜。
[17]
ALAM M J, AHMED K S, NAHAR M K. Effect of different sowing dates on the performance of maize[J]. Journal of Krishi Vigyan, 2020, 8(2):75-81.
[18]
BERZSENYI Z, DANG Q L. Effect of sowing date and N fertilisation on the yield and yield stability of maize (Zea mays L.) hybrids in a long-term experiment[J]. Acta agronomica hungarica, 2015, 56(3):247-264.
The effect of sowing date, N fertilisation and genotype on the grain yield and yield stability of maize was studied between 1991 and 2006 in a long-term N fertilisation experiment set up on chernozem soil in Martonvásár, Hungary. The N treatments (0, 60, 120, 180 and 240 kg ha−1) represented the main plot of the three-factor, split-split-plot experiment, with the sowing date (early, optimum, late, very late) in the sub-plots and hybrids from different maturity groups in the sub-sub-plots. The highest yields were obtained for the early and optimum sowing dates (8.712 and 8.706 t ha−1). Compared with the optimum sowing date, a delay of ten or twenty days led to yield losses of 5% and 12.5%, respectively. In the late and very late sowings and in years with unfavourable weather conditions, yield increments were only observed up to an N rate of 60 kg ha−1, while in the early and optimum sowings and in favourable years yield increments were significant up to 120 kg ha−1N. Yield stability was smallest in the early and very late sowings, in the control and for high N rates, and in the early and late maturity hybrids. It can be concluded that high yields and yield stability are not mutually exclusive.
[19]
姚义, 霍中洋, 张洪程, 等. 播期对麦茬直播粳稻产量及品质的影响[J]. 中国农业科学, 2011, 44(15):3098.
&nbsp;【目的】探讨麦后直播条件下播期对不同熟期类型水稻品种产量及品质的影响。【方法】以3种熟期类型的6个水稻品种为材料,通过分期播种试验,对不同播期条件下直播稻产量形成及品质性状进行分析。【结果】随着播期的推迟,3种熟期类型水稻品种产量均显著下降,且变化程度不一;产量的下降主要在于每穗颖花数和结实率的降低,穗数和千粒重变化不大。不同播期条件下直播稻的主要品质性状的变化规律在品种类型间有所异同:随着播期的推迟,产生相同效应的是外观品质和蒸煮与食味品质,但变化趋势不一,外观品质均呈变优的趋势,蒸煮与食味品质则呈变劣的趋势;产生不同效应的是加工品质和营养品质,推迟播期使中熟中粳和迟熟中粳类型品种的加工品质变优而营养品质变劣,早熟晚粳类型品种的加工品质变劣而营养品质变优。【结论】直播稻在前茬腾茬时间允许的条件下尽可能早播易取得高产,且可以改善稻米的蒸煮与食味品质,但降低了外观品质,播期对加工品质和营养品质的影响因品种熟期类型而异。
[20]
JARECKI W, BOBRECKA-JAMRO D. Effect of sowing date on the yield and seed quality of soybean [Glycine max (L.) Merr.][J]. Journal of elementology, 2021, 26(1):7-18.
[21]
马杰, 卢山, 刘桢, 等. 花生产量和生长发育进度对播期与气象要素的响应[J]. 山东农业科学, 2014, 46(6):54-58.
[22]
ATASEVER M, YILMAZ A, ERTEKIN B. Effects of sowing dates on forage yield and quality of cultivated some maize (Zea mays L.) cultivars under Amik Lowland conditions[J]. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 2020, 25(3):326-340.
[23]
SAYED M A, SAID M T, EL-RAWY M A. Evaluation of local bread wheat cultivars for grain yield and its attributes at different sowing dates under Assiut conditions[J]. Egyptian journal of agronomy, 2021(2).
[24]
TABAKOVI M, SIMI M, DRAGIEVI V, et al. Effects of sowing date on emergence and yield of maize inbred lines[J]. Journal on processing and energy in agriculture, 2020, 24(3-4):105-107.
The paper presents the seed production technologies of maize sown on three different sowing dates. Seeds of three maize inbred lines (L1, L2, L3) were used as a seed material in the location of Zemun Polje in 2018. The objectives of the present study was to determine the importance of different sowing dates as a method to overcome stressful conditions caused by unfavourable environmental factors, as well as to point out to a significance of the seed size in sowing. Effects of the following factors were observed in relation to emergence and the maize grain yield: sowing date (SD), seed fraction (LF, SF and PF) and genotype (L). The gained results indicate that the lowest percentage of emergence was determined in the variant L2/SD2/SF (34%), while the highest grain yield was determined in the variant L3/SD1/ PF 8.86 t/ha. The standard deviation of the yield is the largest for variants with the highest yield.
[25]
ZHANG X P, CHENG J L, WANG B, et al. Optimum sowing dates for high-yield maize when grown as sole crop in the North China Plain[J]. Agronomy, 2019, 9(4),198-198.
The maize sole cropping system solves problems related to ground water resource shortages and guarantees food security in the North China Plain. Using optimal sowing dates is an effective management practice for increasing maize yield. The goal of this study was to explore an optimum sowing date for high-yield maize. Six sowing dates (SDs) from early April to late June with intervals of 10 to 20 days between SD—SD1 (early April), SD2 (mid to late April), SD3 (early May), SD4 (mid to late May), SD5 (early June), SD6 (late June)—were applied from 2012 to 2017. The results showed that yield was correlated with the sowing date based on the thermal time before sowing (r = 0.62**), which was defined as the pre-thermal time (PTt), and that the yield was steadily maintained at a high level (&gt;10,500 kg ha−1) when PTt was greater than 479 °C. To satisfy the growing degree-days required for maturity, maize needs to be sown before a PTt of 750 °C. Data analysis of the results from 2014, 2015, and 2017 revealed the following: i) Most of the grain-filling parameters of late-sown dates (SD4, SD5 and SD6) were better than those in early-sown dates (SD1, SD2, and SD3) in all years, because of the high daily maximum temperature (Tmax) and wide diurnal temperature (Td) from silking to blister (R1–R2) of early-sown dates. The weight of maximum grain-filling rate (Wmax) of SD3 decreased compare with SD4 by the narrow Td from blister to physiological maturity (R2–R6) in all years (−5, −12, and −33 mg kernel−1 in 2014, 2015, and 2017, respectively). ii) In 2017, the pollination failure rates of early-sown dates were 8.4~14.5%, which was caused by the high Tmax and Td of R1–R2. The apical kernel abortion rates were 28.6 (SD2) and 38.7% (SD3), which were affected by Tmax and Td during R2–R6. iii) Compared with late-sown dates, the wide Td of early-sown dates in R1–R2 was caused by higher Tmax, but the narrow Td in R2-R6 was caused by higher Tmin. Our results indicate that high-yielding maize can be obtained by postponing the sowing date with a PTt of 480~750 °C, which can prevent the negative effects of the high Tmax of R1–R2 and high Tmin of R2–R6 on kernel number and weight formation. Moreover, these above-mentioned traits should be considered for heat tolerance breeding to further increase the maize yield.
[26]
梁茜, 吴清山, 葛均筑, 等. 播期对华北平原雨养夏玉米产量形成与资源利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2021(4):136-143.
[27]
王倩朝, 张慧, 刘永江, 等. 播期对藜麦主要农艺及品质性状的影响[J]. 云南农业大学学报(自然科学版), 2020, 35(5):737-742.
[28]
COELHO A, SANGOI L, JUNIOR A, et al. Growth patterns and yield of maize (Zea mays) hybrids as affected by nitrogen rate and sowing date in southern Brazil[J]. Crop and pasture science, 2021:71.
[29]
李向岭, 赵明, 李从锋, 等. 播期和密度对玉米干物质积累动态的影响及其模型的建立[J]. 作物学报, 2010, 36(12):2143-2153.
在大田条件下, 以益农103、先玉335和登海661为材料, 设置3个播种期(5月3日,5月28日,6月22日)和4个密度处理(4.5万株 hm<sup>-2</sup>,6.0万株 hm<sup>-2</sup>,7.5万株 hm<sup>-2</sup>,9.0万株 hm<sup>-2</sup>), 测定其干物质积累动态和产量, 分析播期、密度和玉米群体干物质积累动态特征的关系及其积温模型。结果表明: (1)将3个播期玉米不同处理的最大群体干物质积累和出苗至成熟的积温分别定为1, 建立了相对群体干物质积累和相对积温的Richards模拟模型, 方程式为y = 1.1044/(1+e<sup>2.0253</sup><sup>-</sup><sup>5.1927x</sup>)<sup>1/0.4448</sup>, r=0.9950<sup>**</sup>。(2)方程参数a值(终极生长量参数)基本为1;b值(初值生长量参数)和c值(生长速率参数)在播期、品种间变异较大, 密度间变异较小;d值(形状参数)在播期、品种和密度间变异较小, 可见播期主要通过调节参数b、c值来实现对整个方程的调控。应用2008年本试验和另一试验的数据对模型进行验证,模拟准确度(以k表示)均在1.0486<sup>**</sup>以上;精确度(以R<sup>2</sup>表示)均在0.9534<sup>**</sup>以上。(3)拔节期至蜡熟期是玉米群体干物质积累变化速率对密度的敏感反应期;晚播玉米所需积温在群体干物质积累变化速率的缓慢增加和下降阶段逐渐减少,在快速增加阶段逐渐增加。全生育期的群体干物质积累平均速率表现为先玉335&gt;登海661&gt;益农103;且早播&gt;中播&gt;晚播;密度越高群体干物质积累平均速率越大, 达到显著水平。
[30]
韩慧敏, 张磊, 孙淼, 等. 黄淮海不同夏玉米品种生长发育及产量对播期的响应[J]. 玉米科学, 2020, 28(2)106-114.
[31]
李洁, 晋凡生, 张冬梅, 等. 播期对不同熟期玉米品种生育期及产量的影响[J]. 农学学报, 2016, 6(12):1-7.
为了探索适宜本地区种植的玉米品种与播期,于2015 年在山西省早熟玉米区以特早熟、早熟、中熟3 个不同熟期玉米品种为测试材料,测定不同播期下玉米的生育期和产量及其构成。结果表明,在本试验设置的4 个播期中,特早熟和早熟品种都能安全成熟,而中熟品种4 月21 日以后播种不能正常成熟。随着播期的提前,所有不同熟期的玉米品种产量均呈上升趋势。早熟和中熟品种的产量显著大于特早熟,但早熟与中熟品种之间的产量差异不显著。产量差异的主要原因是由于百粒重之间的不同引起的。在产量与相关环境因子之间的关系中,生育期积温与产量呈显著正相关,产量随积温增加而增加。由此可见,本地区适宜种植早熟品种,最佳播期一般在4月20号左右,产量最高。
[32]
魏雯雯, 胡楠, 胡文河, 等. 播期对吉林省不同品种玉米生长发育及产量的影响[J]. 玉米科学, 2017, 25(6):95-100.
[33]
侯云鹏, 孔丽丽, 蔡红光, 等. 东北半干旱区滴灌施肥条件下高产玉米干物质与养分的积累分配特性[J]. 中国农业科学, 2019, 52(20):3559-3572.
【目的】 研究东北半干旱区滴灌施肥条件下,不同栽培模式的玉米群体干物质和养分积累动态变化与转运分配特征,为区域春玉米滴灌施肥高产栽培技术提供理论依据。【方法】 2014—2016年,在吉林省西部半干旱区乾安县进行定位试验,以农华101为材料,在滴灌施肥条件下,分别设置农民栽培(FP)、高产栽培(HY)和超高产栽培(SHY)3种栽培模式。研究了滴灌施肥条件下,不同栽培模式对群体干物质和养分积累动态、转运与分配特征以及产量构成特性的影响。【结果】 与FP模式相比,HY和SHY模式玉米产量显著增加,平均增幅分别为16.0%和37.4%;穗粒数和百粒重低于FP模式,但单位面积穗数显著高于FP模式。HY和SHY模式较FP模式显著提高了玉米开花期至成熟期的群体干物质和氮、磷、钾积累量,并提高了开花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量的比例(花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例分别提高 8.0%、23.3%、10.0%、33.9%和13.8%、42.6%、21.6%、44.6%)。Logistic方程解析表明,HY和SHY模式群体干物质最大增长速率和平均增长速率均高于FP模式(干物质最大增长速率和平均增长速率分别提高6.9%、4.2% 和23.8%、10.9%);且最大速率出现时间晚于FP模式。与FP模式相比,HY和SHY模式显著降低了玉米开花前养分转运率和转运养分对籽粒的贡献率,显著提高了开花后积累养分对籽粒的贡献率。相关分析结果表明,玉米开花前后干物质和氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关(r=0.7513—0.9840),其中开花后群体干物质和氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于开花前。【结论】 与农户栽培模式相比,高产和超高产栽培模式在提高群体干物质最大增长速率和平均增长速率的同时,推迟了群体干物质最大增长速率出现时间,进而使玉米开花期至成熟期有较高的干物质与养分积累,同时显著提高了玉米开花后积累养分对籽粒贡献率。因此,在东北半干旱区滴灌施肥条件下,通过增加种植密度,利用氮磷钾肥料总量控制、分期调控等管理措施,保证玉米整个生育期对氮、磷、钾养分的需求,是实现玉米产量进一步提高的重要途径。
[34]
柯媛媛, 陈翔, 倪芊芊, 等. 小麦干物质积累与分配规律研究进展[J]. 大麦与谷类科学, 2021, 38(3):1-7,12.
[35]
张兵兵, 吕晓, 张慧, 等. 基于分期播种的气候变化背景下水热因子对春玉米干物质积累及产量的影响[J]. 农业工程, 2020, 10(6):102-107.
[36]
王育红, 周新, 王海洋, 等. 种植密度对夏玉米新单65灌浆和脱水特性的影响[J]. 作物研究, 2021, 35(4):302-306,342.
[37]
徐田军, 张勇, 赵久然, 等. 宜机收籽粒玉米品种冠层结构、光合及灌浆脱水特性[J]. 作物学报, 2021:1-12.
[38]
陈静, 姜敬贤, 任佰朝, 等. 叶面喷施甜菜碱对不同播期夏玉米产量形成及抗氧化能力的调控[J]. 作物学报, 2021:1-15.
[39]
王锐, 郭怡婷, 王乃江, 等. 地膜覆盖对夏玉米籽粒灌浆过程及产量的影响[J]. 节水灌溉, 2021(9):71-76.
为揭示地膜覆盖对夏玉米籽粒灌浆过程及产量的影响,在陕西杨凌开展田间试验,以平作不覆膜(CK)为对照,研究了平作全膜覆盖(FM)和平作半膜覆盖(HM)对夏玉米土壤温度、生长指标、灌浆过程、产量与水分利用效率的影响。结果表明:与CK相比,FM和HM提高了表层地温,促进了夏玉米生长发育和干物质积累,优化了籽粒灌浆过程,最终提高了夏玉米的产量和水分利用效率。与CK相比,FM与HM的产量分别增加了15.19%和8.34%,水分利用效率分别增加了19.75%和11.80%。地膜覆盖主要通过提高夏玉米灌浆期各阶段的灌浆速率,延长灌浆快增期持续时间,实现灌浆结束后籽粒产量的提高。与CK相比,FM与HM下夏玉米灌浆结束时理论最大百粒重分别增加了18.19%和7.78%。
[40]
孟林, 刘新建, 邬定荣, 等. 华北平原夏玉米主要生育期对气候变化的响应[J]. 中国农业气象, 2015, 36(4):375-382.
[41]
付帮波, 杨晓怡, 李哲, 等. 播期对不同穗部特征小麦品种(系)生育期和农艺性状的影响[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(8):1076-1083.
[42]
张胜全, 任立平, 王拯, 等. 从收获指数探讨源库关系调控与小麦增产[J]. 东北农业科学, 2021.
[43]
李敏, 罗德强, 江学海, 等. 高产氮高效型籼稻品种的籽粒灌浆特性[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(9):22-30.
为明确高产氮高效型籼稻品种的籽粒灌浆特性及其与产量和氮素利用的关系,选用高产氮高效型(HYHNE)、高产氮中效型(HYMNE)和低产氮低效型(LYLNE)杂交籼稻品种,在相应最适氮肥水平下,研究3种类型水稻品种籽粒灌浆特性差异及其与产量和氮利用效率的关系。结果表明,籽粒灌浆特性在不同类型品种间和不同粒位间均存在较大差异。强势粒的最大灌浆速率(GRmax)、达到最大灌浆速率时的米粒重(Wmax)和平均灌浆速率(GRmean)均表现为HYHNE&gt;HYMNE&gt;LYLNE,起始生长势(R0)、活跃灌浆期(D)和有效灌浆时间(T99)均表现为HYHNE&lt;HYMNE&lt;LYLNE;弱势粒的GRmax、Wmax和GRmean均表现为HYHNE&gt;LYLNE&gt;HYMNE, R0、D和T99均表现为HYHNE&lt;LYLNE&lt;HYMNE。HYHNE品种的强、弱势粒均具有灌浆启动早、灌浆速率快、有效灌浆时间短等特点;而HYMNE品种的强势粒灌浆充实较好,但弱势粒灌浆启动慢、灌浆速率低、有效灌浆时间长,这可能是限制其氮效率进一步提升的重要原因。
[44]
杨波, 王宝祥, 邢志鹏, 等. 施氮量对连粳15号晚直播条件下灌浆特性和米质的影响[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版), 2020, 41(3):59-65.

基金

中国气象局公益性行业(气象)科研专项“黄淮海永优(浚单)玉米系列品种气候适应性关键技术研究”(GYHY201406026)
中国气象局减灾司“农业气象试验站农作物区域联合试验”(气减函[2019]5号)
山东省气象局“十三五”重大气象工程项目“山东现代农业气象服务保障工程”(鲁发改农经[2017]97号)
泰安市气象局自立课题“基于WFOST模型的玉米干旱影响评估方法研究”(TA2022-10)
PDF(1213 KB)

文章所在专题

热点综述

Accesses

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/