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种植密度和收获时期对玉米外观品质和营养品质的影响
分类号 学 号S352.3;S372 硕 士 学 位 论 文种植密度和收获时期 对玉米外观品质和营养品质的影响程丽娟导师:杨锦忠 教 授学科专业:作物栽培学与耕作学 研 究 方 向:作物高产优质工程 答 辩 日 期 :二○○九年六月中国山西太谷Shanxi Agricultural UniversityMaster Degree DissertationEffects of Planting Density and Harvest Date on Appearance Qualities and Nutrition Qualities of MaizeLijuan ChengSupervisor: Major: Research Field:Pro.Jinzhong Yang Crop Culture and Farming Science High-yield and Quality Crop EngineeringTaigu Shanxi China June, 2009目 录摘 要..................................................................... 1 前 言..................................................................... 2 1 研究意义............................................................... 2 2 玉米外观品质及其影响因素............................................... 3 3 玉米营养品质及其影响因素............................................... 4 4 收获时期对玉米产量的影响............................................... 6 5 种植密度对玉米产量的影响............................................... 7 6 立题依据及技术思路..................................................... 8 1 材料与方法.............................................................. 8 1.1 试验地简介.......................................................... 8 1.2 供试材料及试验设计.................................................. 9 1.2.1 供试品种.........................................................9 1.2.2 试验设计.........................................................9 1.3 测定内容与分析方法................................................... 9 1.3.1 作物生长发育动态观察.............................................9 1.3.1.1 生育时期调查................................................. 9 1.3.1.2 株高,穗位高,茎粗,叶面积测定............................... 9 1.3.2 小区田间测产及室内考种.......................................... 10 1.3.3 籽粒品质的测定.................................................. 10 1.3.3.1 外观品质测定................................................ 10 1.3.3.2 营养品质测定................................................ 10 1.3.4 数据处理与分析方法..............................................11 2 结果与分析............................................................. 11 2.1 不同密度不同收获时期对外观品质的影响................................ 11 2.1.1 不同密度不同收获时期对籽粒饱满度指数的影响...................... 11 2.1.2 不同密度不同收获时期对籽粒容重的影响............................ 13 2.1.3 不同密度不同收获时期对籽粒密度的影响............................ 14 2.2 不同密度不同收获时期对营养品质的影响................................ 15 2.2.1 不同密度不同收获时期对籽粒蛋白质含量的影响...................... 15 2.2.2 不同密度不同收获时期对籽粒淀粉含量的影响........................ 16 2.2.3 不同密度不同收获时期对籽粒脂肪含量的影响........................ 172.3 不同密度不同收获时期营养品质和外观品质的关系........................ 18 2.3.1 不同密度不同收获时期蛋白质含量和外观品质的相关性................ 18 2.3.2 不同密度不同收获时期脂肪含量和外观品质的相关性.................. 18 2.3.3 不同密度不同收获时期淀粉含量和外观品质的相关性.................. 19 2.4 不同密度不同收获时期果穗性状对品质的影响............................ 20 2.4.1 不同密度不同收获时期对果穗性状的影响............................ 20 2.4.2 不同密度不同收获时期果穗性状对外观品质的影响.................... 21 2.4.3 不同密度不同收获时期果穗性状对营养品质的影响.................... 22 2.5 不同密度不同收获时期植株性状对品质的影响............................ 23 2.5.1 不同密度不同收获时期对植株性状的影响............................ 23 2.5.2 不同密度不同收获时期植株性状对外观品质的影响.................... 23 2.5.3 不同密度不同收获时期植株性状对营养品质的影响.................... 24 2.6 不同密度不同收获时期产量及产量构成对品质的影响...................... 25 2.6.1 不同密度不同收获时期对产量及产量构成的影响...................... 25 2.6.2 不同密度不同收获时期产量对品质的影响............................ 26 2.6.3 不同密度不同收获时期产量构成对品质的影响........................ 26 3 结论与讨论............................................................. 27 3.1 结论................................................................ 27 3.1.1 不同密度不同收获时期对籽粒外观品质的影响........................ 27 3.1.2 不同密度不同收获时期对籽粒营养品质的影响........................ 28 3.1.3 不同密度不同收获时期籽粒外观品质与营养品质的关系................ 28 3.1.4 不同密度不同收获时期的果穗性状对品质的影响...................... 28 3.1.5 不同密度不同收获时期的植株性状对品质的影响...................... 29 3.1.6 不同密度不同收获时期的产量及产量构成对品质的影响................ 29 3.2 讨论................................................................ 29 参考文献................................................................. 31 ABSTRACT................................................................. 34 致 谢.................................................................... 36种植密度和收获时期 对玉米外观品质和营养品质的影响摘 要本试验较系统的研究了种植密 度 , 收获时期对玉米籽粒外观品质,营养品质的影响, 得到以下初步结果: 1.种植密度对玉米籽粒饱满度指数影响差异极显著,对籽粒密度影响差异显著; 收 获时期对籽粒饱满度指数,容重影响差异均极显著;二者互作对饱满度指数影响差异极 显著,对容重,籽粒密度影响差异不显著. 2.籽粒淀粉含量随种植密度的增加而增大,但蛋白质,脂肪含量却随密度的增加而 降低;随收获时期的推迟,籽粒中蛋白质,淀粉含量均呈现下降的趋势,而脂肪含量呈 现一直缓慢增加的趋势. 3.不同密度不同收获时期下籽粒营养品质与外观品质有较高的相关性, 但就营养成 分含量对外观品质各指标的影响而言,淀粉含量的影响最大,脂肪含量的影响最小. 4.穗长,穗粗随种植密度的增大而减少,随收获时期的推迟而增加.种植密度为 45000 株/hm2,乳线 3/4 时收获,果穗性状最好.不同处理下,果穗性状与品质相关性 较大,一定程度上为通过果穗性状推测籽粒营养品质,外观品质提供了依据. 5.种植密度对茎粗影响差异显著,收获时期对穗位高,茎粗影响差异极显著,二者 互作下,植株性状差异不明显.不同处理下,植株性状与籽粒品质相关性较大. 6.不同处理下,产量及产量构成和外观品质,营养品质相关性较大,且产量与品质 间存在着矛盾.获得最大籽粒产量的密度为 85005 株/hm2,乳线 4/4 收获;但较高产 量密度(85005 株/hm2) ,乳线 3/4 收获的籽粒更符合提高玉米外观品质,营养品质的 要求,此时的产量结构为:80667 穗/hm2,481.70 粒/穗,百粒重 34.92g.一定程度上 , 实现了玉米的高产优质. 关键词:玉米 种植密度 收获时期 产量 外观品质 营养品质1前 言 1 研究意义玉米(Zea mays L.)又名玉蜀黍, 俗称苞谷, 苞米, 珍珠米等 [1], 禾本科(Gramineae) 玉米属植物,原产于美洲大陆[2],不仅是畜牧业发展的支柱饲料,而且既是重要的工业 原料,又是优质的粮食作物,营养丰富,属现代保健佳品[3].近年来,全球玉米生产发 展迅速,种植面积和总产量都不断扩大,成为仅次于水稻和小麦的世界第三大作物 [4]. 玉米被誉为 &高产作物之王&, 是农业生产由 &粮食作物―经济作物&的二元结构向 &粮 食作物―饲料作物―经济作物&三元结构转变中具有战略性的作物之一.据报道 ,世界 玉米每公顷产量最高纪录超过 27000kg.我国玉米种植面积约占总耕地面积的 21％,占 世界玉米种植总面积的 17.2％,成为世界上第二大玉米生产大国;总产占世界玉米总 产的 20.68％,单产 5209kg/hm2,高出世界平均单产 20.234％[1].但我国玉米单产水平 还不高,每公顷 5209kg,居世界第 15 位,与单产较高的国家(如意大利,土耳其每公 顷 9500kg,法国每公顷 9100kg,古巴每公顷 8800kg)相比还有相当的差距.据专家测 算 ,山西中南部公顷产量潜力可达 20000kg[5].山西特别是山西中南部土壤肥沃,气候 温和,雨热同步,日照充足,无霜期长,昼夜温差大 ,有与著名的美国玉米生产带相近 的气候 ,是最适合玉米生产的地区 ,所产玉米色泽好,品质优,产量高 ,与其他作物相 比有明显的产量优势,品质优势和价格优势.近年来随着市场经济的发展和农业产业结 构的调整 ,玉米种植面积逐年增加 ,是山西省种植面积最大,单产最高,总产也最高的 第一大作物.目前,随着人民膳食结构的改变和生活水平的提高,对玉米的追求已由产 量型向质量型转变,对玉米的需求(主要是饲料和工业原料)也将进一步增加.因此,在 提高玉米产量的同时,改善玉米品质,实现高产优质的玉米生产受到极大的关注和重视[6].玉米籽粒品质是一个复杂的综合性概念,广义的品质包括营养品质,加工品质,商 品品质,卫生品质等.具体到某一种玉米,其品质主要侧重哪一方面与该品质的用途密 切相关[7,8].据商业部品质检验所对来自全国各地 227 个不同类型和色泽的玉米进行品 质测定,蛋白质含量平均为 9.69%,淀粉含量为 74.59%,脂肪含量为 3.55%,粗纤 维含量为 2.39%;进一步分析蛋白质中的氨基酸成分,每 100g 蛋白质中含赖氨酸 0.2674g,色氨酸 0.0728g.相对于美国的分析结果(淀粉 71.5%,蛋白质 10.3% , 脂肪 4.8%,糖分 2.0%,矿物质 1.4%)可见,美国玉米蛋白质含量稍高,而淀粉含2量较低. 因此我国玉米生产面临着提高单产,改善品质的双重任务[9,10]. 评价普通玉米籽粒品质,主要看蛋白质,脂肪,淀粉,糖等的含量,此外还有纤维 素,维生素,矿物质等.加入世贸组织以后,对玉米的外观品质的要求也越来越高.实 践证明,为了能生产高质量,高效益的配合饲料,向玉米工业提供大量的优质原料,除 大力发展有特殊用途的&三高&玉米外, 进一步加强对普通粒用玉米品质形成规律和影 响因素的研究,更具有现实的,广范围的和大面积推广的意义.目前国内关于玉米品质 的研究相对较少,以往大量研究是盯住&高产&目标,培育高产品种,探索高产规律和 配套技术,未对品质给予更多关注.事实上,玉米品质的形成与产量的形成一样,有自 己本身的内在的规律,更有其自身的特殊性.显然,以往仅仅盯住高产目标的高产技术 对于以玉米为核心的品质栽培而言,绝对不能照搬过来使用.玉米品质栽培,就是在筛 选良好的基因型并满足其所需要的基本生态条件的前提下,通过播期调整,密 度 调 整 , 水肥运筹,化学调控,收获期调整等综合农艺措施调控玉米生长发育进程和内部生理活 动过程以至品质和产量形成过程,使良好的基因型得到充分表达,使不同玉米品质达到 相应的指标要求并兼顾一定的产量水平, 以提高玉米产品的使用价值和经济价值的一种 新型栽培技术.随着玉米遗传育种工作的深入进行,相应各品种的栽培技术措施也相继 报道,但密度和收获时期互作对玉米外观和营养品质影响的研究还较少. 本试验旨在通 过对不同密度和收获时期对玉米外观品质和营养品质的研究为科学地制定品质栽培技 术提供强有力的理论支持,达到优质高效的生产目的,在提高玉米营养品质的基础上不 断提高其外观品质,使玉米生产向着人们需求的方向发展.2 玉米外观品质及其影响因素长期以来玉米研究存在着重产量, 轻质量的突出问题, 近年来, 随着市场经济的 发展, 对玉米品质的要求日益提高, 同时, 对籽粒外观品质也有更高的要求. 外观品质 , 即商品品质, 指的是产品形态,色泽, 整齐度,容重以及化学物质的污染程度等. 因此 , 优质玉米要求色泽鲜艳,粒形整齐,籽粒密度大,无破损,含水量低等.适期收获的玉 米子粒饱满充实,子粒比较均匀,小粒,秕粒明显减少,子粒含水量比较低,便于脱粒 和储放,商品质量会有明显提高.我省玉米收获含水率偏高,子粒容重及整齐度等外观 品质低,极大地影响了我省玉米在国际上的竞争力.研究探讨提高我省玉米外观品质的 关键生产技术,对进一步提高我省玉米生产水平,增强市场竞争力有重要的现实意义. 玉米是世界三大粮食作物之一, 也是最重要的粮,经,饲兼用作物, 在国民经济和 人民生活中占有非常重要的地位. 随着人们生活水平的提高, 对玉米的需求日益多样 化, 玉米品质变得越来越重要.国内外对水果,蔬菜,对水稻,小麦的籽粒外观品质的3研究较多,但对玉米籽粒外观品质的研究还不多,尤其收获时期对其的影响研究更少. 苏义臣等[11]进行了玉米籽粒容重的相关性分析,探讨了玉米子粒容重与 6 个性状的相 关性,提出成熟度, 饱满度好, 角质率高, 色泽纯正,含水量低,容重高和百粒重高 的玉米品种子粒外观品质较好,我们可以通过目测预测子粒容重的优劣并加以选择. 他 还指出:影响子粒容重评价准确性的因素较多,除同单位体积的子粒重量有关外, 还同 测量时的外界温度, 子粒表面的光滑程度, 子粒的整齐度,子粒的含水量以及测量仪 器, 方法等因素有关. 如宋秀娟[12]分析子粒烘干脱水后, 子粒容重反而降低是因为收粮 时冻玉米表面光滑, 测容重时, 容器桶内玉米子粒的孔隙度小, 造成容重值高于真值, 待脱水后,子粒表面粗糙,造成孔隙度大,容重值降低;另外烘干脱水时,温度急剧升 高,子粒膨大,水分降低其重量减轻,但体积不缩小,致使容重减低.据郭淑春[13]报道 , 当子粒含水量低于 18%时,气温的变化对容重的测量结果影响不大,但当高于 18%时, 气温明显影响了测量结果.因此在对品种容重评价与选择时,要注意方法正确.刘萍[14] 等对超甜玉米品质差异及适宜采收指标进行了研究, 指出百粒鲜重, 籽粒可溶性糖含量 , 含水率在不同品种和采收期间差异极显著,推迟采收有利于增加百粒鲜重,各品种最佳 品质期时籽粒含水率 68%-74%,且不同年份表现一致.此籽粒含水率可作为鲜穗适期 采收指标.还指出:我国玉米的营养品质是比较高的,能够满足现代玉米工业及饲料加 工的需要,但加工品质跟不上去,特别是外观品质很差,例如黄白粒相间,机械混杂, 大小粒不分,容重偏低,籽粒中杂有碎石块,金属物,玻璃碴等杂物,严重降低商品品 质,影响国际市场的竞争力.冯艳春[15]等研究了密度对玉米产量及商品品质的影响,结 果表明:耐密型品种适宜种植密度在 5 株/hm2;在适宜播种密度范围内,子 粒百粒重和容重与收获密度呈负相关,收获时子粒含水率与密度呈正相关;最低产量密 度与最高产量密度所获玉米产品在商品等级上差别很小, 可以认定最高产量密度符合提 高玉米商品品质的要求.新的形势要求玉米生产在保持数量稳定的情况下,对玉米的品 质提出了更高的要求.3 玉米营养品质及其影响因素狭义的品质仅指营养品质,泛指玉米子粒中所含的营养成分, 如蛋白质,淀粉,脂 肪以及各种维生素,矿质元素,微量元素等.玉米的营养价值主要决定于玉米籽粒的化 学成分及含量.进一步说,则指蛋白质中所含人畜必需的氨基酸(赖氨酸和色氨酸), 脂 肪中所含的亚油酸, 淀粉中所含的支链淀粉等. 玉米等许多作物是地球上人类营养中蛋 白质和淀粉的主要来源, 其籽粒中除含有大量的蛋白淀粉还含有一定量的脂肪等, 因此 , 研究玉米籽粒中蛋白质,脂肪,淀粉含量具有极其重要的意义.4玉米是一种高产作物,当今人们在追求产量的同时对品质的要求也越来越高.提高 玉米品质已成为研究的热点.玉米籽粒品质和其它性状一样,是由基因型,环境及其相 互作用决定的.其中任一因素的变化都会影响到营养物质的含量.玉米的品质取决于所 形成的特定物质,并随品种和环境条件的不同而有很大变化.玉米品质的形成是营养物 质在玉米植株体内参与多种代谢作用,对中间或最终产物转化运输或积累的结果.玉米 籽粒的化学成分和品质是在干物质积累的总过程及产品器官或组织的生长, 发育和成熟 过程中形成的[16].玉米籽粒中的营养物质积累进行得并不平衡,籽粒灌浆初期,干物质 增加较少,到乳熟期,干物质积累最快,蜡熟期增加速度又变慢.在正常成熟条件下, 灌浆初期主要合成蛋白质,淀粉合成弱一点;乳熟至蜡熟始期,碳水化合物向种子运输 加强,淀粉合成强度大大超过蛋白质;籽粒发育后期,碳水化合物向籽粒运输减弱或停 止.籽粒灌浆时,大部分碳水化合物来自上层叶片,特别是棒三叶,大部分蛋白质的积 累是靠营养器官运来的含氮化合物,很少依靠开花后根系吸收的物质[17].研究栽培措施 对玉米品质的作用过程,达到改善品质及提高产量,具有现实和长远的意义. 作物生产的实质是在一定的自然条件和栽培条件下,以作物自身遗传特性为基础, 通过作物与环境的相互作用,表现为干物质积累与转化(伴随能量转移)的物质生产过 程.在作物品质方面,国外既重视作物遗传性决定性的作用,也重视外界环境条件和农 业技术措施对品质的影响 [18,19].国外研究资料也表明 [3,18,20-31],玉米品质及产量受生态 环境(水,光照,温度和土壤等)和栽培措施(密度,播种期,收获期和肥料等)的影 响较大.Earley 和 Deturk(1948)发现,不施肥土壤的玉米蛋白质含量为 8.8%,而施 肥土壤(269kg/hm2N)则为 10.8%.随后的许多研究也获得类似结论 [32].国内也有关玉 米品质随着播种期,密度,收获期等栽培措施而变化的报道,但所得结论不尽相同[16,17,33].王鹏文等(1996)研究认为,种植密度不仅影响单株和群体光合面积而且影响产量,同时对籽粒的营养物质组成也有不同程度的影响.玉米的群体密度不仅影响玉米 的产量,而且在一定程度上影响了玉米的品质 [34,35].据马兴林等对郑单 18,哲单 14, 中单 9409 的研究[36],玉米子粒养分含量在不同种植密度时品种间具有很大的差异;在 产量变化趋势相同的情况下,不同品种子粒的蛋白质,油分,淀粉含量以及三者总含量 随种植密度变化呈现出复杂的变化趋势.阮培均,马俊(2004)发现在一定范围内[37], 随着密度增加,玉米籽粒粗淀粉,粗脂肪, 粗蛋白质的含量均有所提高.通过对所建 立的数学模型进行模拟试验和优化选择,提出玉米高产优质的密度为
株 /hm2.因此,品质问题的解决,从长远角度看要区分不同用途品种种植(工业用高淀粉 , 饲料用高赖氨酸,高油玉米) ,但是在品种一定条件下,密度,收获时期等栽培措施仍 是最有效的调控品质的手段.54 收获时期对玉米产量的影响目前,无论是大田生产,还是小区试验,多数情况下,收获均偏早,这与成熟期判 断标准直接相关.有关玉米子粒成熟期的判定,所用指标较多,目前公认较为准确的是 1969年Dayhard1T1B提出的记录玉米子粒&黑层&的形成[38].&黑层&即玉米子粒基部与 穗轴连接处出现的黑色层. &黑层&的出现意味着子粒基部的输导组织细胞已经死亡结 痂,完全阻断灌浆的进行,达到了生理成熟.一般以果穗中部子粒&黑层&出现的时间作 为成熟期指标之一.从植物生理的角度看[39],即玉米子粒通过尖冠连接到穗轴上,营养 物质由穗轴经尖冠输送给子粒, 玉米子粒成熟时尖冠基部出现黑层, 切断子粒与穗轴 (母 体)的营养供给,子粒干重不再增加,子粒达到生理成熟.黑层的出现被认为是玉米子 粒达到生理成熟和子粒干物质积累达到最高时标志.从果穗上直接观察到黑层时,子粒 一般处于蜡熟末期或完熟期,理论上讲黑层出现后,子粒的干物质积累不再增加.实际 上子粒还尚未达到生理成熟,此时黑层没有完全阻断有机物质的运输,植物体内的营养 物质还可以渗透到子粒,粒干重增加.子粒黑层是一个动态的发展变化过程,究竟颜色 加深到什么程度,营养物质运输完全阻断在生产中难以判断,黑层不宜单独作为确定玉 米最佳收获期的指标. 玉米子粒乳线的形成, 下移, 消失是一个连续的过程. 玉米籽粒灌浆充实的顺序是 : 果穗中部快于下部,下部又快于上部.从一个籽粒看:从籽粒顶部开始向基部充实.在 灌浆充实的过程中,从籽粒胚的背面可以看到籽粒顶部向基部的颜色由深变浅,其中有 一条明显的界线,称为乳线.生育期100天左右的品种授粉26天前后,子粒顶部淀粉沉 积,失水,成为固体,形成了子粒顶部为固体,中下部为乳液的固液界面,此时称为乳 线形成期.此后,随着淀粉沉积量的增加,乳线向下推移,当下移至子粒中部时称为乳 线中期.当乳线上方坚硬,下方较硬,有弹性,此时为蜡熟期.授粉后50天左右乳线消 失,子粒含水量30%左右,此时子粒干重最大,有的品种出现明显黑色层,苞叶变白而 松散.也就是说玉米果穗下部子粒乳线消失,子粒含水量30%左右,果穗苞叶变白而松 散时收获粒重最高,玉米的产量最高,可以作为玉米适期收获的主要标志.同时,玉米 子粒基部黑色层形成也是适期收获的重要参考指标. 国内许多学者也对此进行了大量研究. 李长林研究指出玉米的最佳收获期是完熟期[40].其特点是:80%的植株茎杆变黄,叶子枯黄,苞叶黄白松散,籽粒已完全硬化,呈现玉米品种的固有色泽.杨国航[38]研究表明,大田实际收获操作中,判断玉米籽粒生理 成熟期的简单方法是:果穗苞叶完全苍皮,中部子粒黑层出现后,应适当延时收获.这是 一项不增加投入,利用自然的光热资源就可延长灌浆时间达到优质,高产的举措,应大6力推广.5 种植密度对玉米产量的影响国外学 者 曾 对 种植 密 度 对 玉 米 产量 等的 影 响进 行研 究 报道 , Baenxiqert 和 Glover(1980)提出,增加密度可降低籽粒粒重.玉米的种植密度直接影响玉米光合叶面 积大小和植株个体的水肥供应, 从而影响玉米的产量[41]. 合理密植是高产栽培的一项重 要措施, 玉米适宜的种植密度不仅受地理位置,环境条件和用途的影响,而且受技术条 件如:肥力,除草技术,品种耐密性等的影响[42].玉米产量随着密度的增加而增加,但 达到一定程度后, 产量随着密度的增加而下降, 因为密度过大, 群体与个体矛盾加剧[43], 田间通风透光变差,湿度增加,生育期植株抗病性下降,空秆率增加,易发生倒伏,导 致减产,同时使品质变劣.而密度过低,虽然果穗大而重,个体的商品性状较好,但由 于总穗数减少而经济效益下降[44,45].李少昆等研究指出[46],密度对产量构成因素影响大 小依次为单位面积穗数,穗粒数和粒重,并表现出时间上的顺序性.穗长,行粒数,穗 粒数,千粒重,穗粒重随密度增加而减少(Babu-K1989). (1)穗数 在产量构成因素中,亩穗数是最易控制的因素,通过提高密度来调整 亩穗数, 比采取其它措施增加穗粒数和粒重要容易得多. 王庆成, 刘开昌等研究认为[47], 增加密度空秆率上升, 是由于在从雌穗小穗分化结束至籽粒干物质积累阶段开始的一段 时间内,植株个体内雌穗对光合产物的竟争失败造成的.刘绍棣等指出[48],空秆率随密 度增加而增加,并呈现密度增加快,空秆增加快的趋势.佟屏亚等指出[49],空株与密度 的关系可用公式 Y=AEBX (Y 为空株数,X 表示密度)来表示.关于密度和穗数的关系, 原山东省农科院报道[50],随着密度增加,穗数也随着增加,但密度越大,由于空秆率上 升,增加穗数的幅度越小.在低密度条件下,由于部分植株产生双穗,穗数要超过种植 密度;在高密度条件下,由于出现了空秆,穗数要低于种植密度.由于品种耐密性的差 异,增加密度,穗数增加的幅度也不同,耐密性强的品种,穗数随密度增加的速率快, 形成空株少;耐密性弱的品种,穗数随密度增加的速率慢,形成的空株多. (2)穗粒数 穗粒数是穗行数和行粒数的乘积,其中穗行主要受基因型控制,因 此种植密度对穗粒结构的影响主要是对行粒数影响.密度对穗粒数影响方面,一是随着 群体密度的增加,穗粒数直线减少;二是随着群体密度增加穗粒数逐渐减少接近某一值. 对于多穗玉米来说,第一个果穗行数比较稳定,第二,三以下果穗受密度影响较大.雌 穗小花数是形成粒数的基础,增加群体密对穗粒数的影响主要是使未受精花增加,败育 粒上升,而对小花数没有显著影响.密度过高通常会导致开花到吐丝间隔延长,使花丝 不能完全受精,从而导致粒数减少.7(3)粒重粒重与穗粒数相比,其易变性要小一些.高群体密度(82500 株/hm2)使得胚乳细胞数目显著下降,对细胞的大小影晌不大[51].并且增加密度可降低玉米籽粒 的灌浆速率.主要由于光照减弱,同化物供应不足.在高密度条件下千粒重则是决定产 量的主要因素,密度对于粒重地影响较穗数和穗粒数两因素小 [52,53].对于多穗型品种, 密度对第一果穗的粒重影响较小,对下部的影响越来越大[54].但是,杨世民等认为密度 对秃尖长度,千粒重的影响最大.其次是行粒致,而对玉米穗长和德行数的影响不显著[55].其次,随着密度的增加,粒重的变化趋势类似于穗粒数的变化,粒重是玉米产量的构成要素,在产量研究中将粒重归为质量性状,认为作物产量研究是向着质量性能提高 的方向发展[56]. 因此在数量性状稳定的条件下提高粒重是现代作物高产及超高产研究的 方向(赵全志.1999)6 立题依据及技术思路近年来,人们在重视提高玉米产量的同时,已开始重视玉米品质的研究.玉米品质 形成受内部因素,外部因素以及内部,外部因素相互作用的影响.首先,栽培措施对玉 米产量及品质的影响对于优质高效生产有重要意义.其中,合理密植是玉米优质高效生 产的重要措施,种植密度对玉米籽粒产量的影响及影响机制均有大量的研究,但种植密 度对玉米品质的影响研究较少,尚不能总结出一定的规律.其次,玉米籽粒品质,从市 场角度来看具有不同的品质要求,而且市场细分对玉米产品的质量要求进一步提高. 目 前,对玉米外观品质的研究不多,值得深入地研究.此外,收获期差异与玉米生产有直 接联系.如:品种越区种植,不能正常成熟;按质论价交易的需要;出于赶茬原因,提 前收获,而玉米主推品种生育期却比较长;完熟之前低温冷害,不能正常成熟;种子纯 度偏低,出苗时间不整齐,田间生长条件差别大,导致大小苗现象严重,收获时有较多 的未完熟植株等.追求优质高产,既是现代农业的目标,玉米产业升级的需要,也是我 国持续农业发展的必然选择.本文通过种植密度和收获时期对玉米外观品质,营养品质 的影响研究为以郑单 958 为代表的耐密植新品种的栽培技术优化提供理论根据.1 材料与方法1.1 试验地简介本试验于 2008 年在山西农业大学农学院试验站进行.试验地为沙壤土,水浇地,020cm 土层内有机质含量为 22.419g/kg,pH 为 7.96, 全氮为 0.952g/kg, 速效氮 75.83mg/kg, 有效钾 259.22mg/kg,有效磷 41.24mg/kg.81.2 供试材料及试验设计1.2.1 供试品种 郑单958:符合国家玉米品种审定标准,株型紧凑,耐密植.该品种在黄海地区夏 播生育期95天左右,株高240-250cm,穗位高100cm左右,千粒重300-356g左右,出籽率 高达88%-90%.抗病,抗倒伏性强,高产稳产. 1.2.2 试验设计表 1.试验设计表 1.试验设计表 Table1.Experimental treatments Table1.Experimental 试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 水平组合 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 1 种植密度(A) A1: 45000 株/公顷 A1: 45000 株/公顷 A1: 45000 株/公顷 A2: 65010 株/公顷 A2: 65010 株/公顷 A2: 65010 株/公顷 A3: 85005 株/公顷 A3: 85005 株/公顷 A3: 85005 株/公顷 2 收获时间(B) B1:乳线 1/2 B2:乳线 3/4 B3:乳线 4/4 B1:乳线 1/2 B2:乳线 3/4 B3:乳线 4/4 B1:乳线 1/2 B2:乳线 3/4 B3:乳线 4/4本试验采用裂区设计,主区为种植密度(A) ,裂区为收获时间(B),共9个处理组 合,三次重复,A与B因素均拉丁方排列(处理组合见表1) .每个小区长 5m,宽3m,面 积为15 m2,共27个小区,小区植株行距0.5m,每小区6行,通过调整株距来实现计划密 度,按密度从小到大对应平均株距分别为:44cm,31cm,24cm.四周设有保护行.本 试验地共需尿素40.0kg,过磷酸钙55.5kg,硫酸钾33.6kg.播前所有的磷钾肥都作底肥. 尿素总量的20%做底肥 (即8 kg) 余 80%的尿素分两次作为追肥 ,剩 (第一次: 拔节期30% 即12 kg,第二次:大喇叭口期50%即20 kg) .1.3 测定内容与分析方法1.3.1 作物生长发育动态观察 1.3.1.1 生育时期调查 从播种开始,记载玉米播种,出苗,拔节,大喇叭口,抽雄,吐丝,成熟和收获各 个生育时期.各处理小区植株总数 60%出现某一特征显著变化为某一生育时期记录标 准. 1.3.1.2 株高,穗位高,茎粗,叶面积测定 玉米出苗后, 在每一小区选取生长均匀一致的植株 7 株进行定期观测, 在其第 5,109叶上挂牌做标记.每隔 7d 定株测定新展开叶的叶面积及未展开叶长度,统计可见叶数 及展开叶数,死叶数,直到玉米抽雄株高稳定.叶面积计算公式如下: 单叶叶面积:A=L×W×0.75 A 表示叶面积(cm2) L 为叶长(cm) ; ,即从叶环至叶尖的长度;W 为叶宽(cm), 即叶片最宽处;0.75 为系数. 株高:收获前,每小区选取有代表性的植株 5 株,测量从地面至植株雄穗顶部的高 度,以 cm 表示. 穗位高[57]:乳熟期地面到植株最上部果穗着生节的高度. 茎粗:地上部近地面第三节间扁圆一面的直径. 1.3.2 小区田间测产及室内考种 收获前进行田间观测,测定双穗数,空秆数及倒伏数.选取 5 株均匀一致的植株测 量株高,穗位高和穗粗.每小区取 2 株,风干后测单株地上部生物产量和经济产量,计 算经济系数.同时测定果穗的穗长,穗粗,穗行数,穗粒数,穗重,籽粒重,穗轴重以 及千粒重.收获时每个小区选择有代表性的玉米果穗 20 个,自然风干后进行室内考种, 进行穗部形状的分析,测定果穗的穗长,穗粗,穗行数,穗粒数,穗重,籽粒重,穗轴 重以及百粒重. 1.3.3 籽粒品质的测定 1.3.3.1 外观品质测定 籽粒饱满度指数:使用本课题组开发的图象处理软件测定. 饱满度指数(%)=籽粒总长
籽粒基部皱缩部分长度 × 100 籽粒总长籽粒容重测定:用 GHCS- 1000 型谷物容重器测量. 籽粒物质密度测定:选取 100 粒正常籽粒称重,用排酒精溶液法测定其体积.重复 三次. 籽粒密度(g/cm3)= 1.3.3.2 营养品质测定 玉米开花吐丝前,每小区选有代表性植株五株套袋自交,单独收获,用于测定玉米 籽粒蛋白,脂肪,淀粉及赖氨酸等营养成份含量.其中,穗段划分按平均行粒数均分为 三等分,自果穗基部到顶端分别命名为下段,中段,上段,分别测量各段营养含量.蛋 白质,脂肪,淀粉的测定采用 FOSS 公司生产的 INFRATEC1241 型近红外分析仪.该10籽粒重量 籽粒体积仪器采用近红外透射技术,利用全息数字光栅进行全谱扫描,可获得丰富的光谱信息, 同时采用 ANN 人工神经网技术开发的定标数据库的适应性非常好,具有很高的分析准 确度. 采用先进的全息数字光栅透射检测方法, 波长范围拓宽为 570-1100nm.目前 NIR (近红外分析技术)已经被正式列入我国国标(GB /T) . 1.3.4 数据处理与分析方法 数据处理使用 Excel,DPS 数据处理系统和 SAS 数据处理系统. 统计方法参见周以飞,黄华康主编的《作物品种试验与统计分析》 ,福州:福建科 学技术出版社,2004,102 结果与分析2.1 不同密度不同收获时期对外观品质的影响2.1.1 不同密度不同收获时期对籽粒饱满度指数的影响表 2.不同密度不同收获时期外观品质的方差分析(F 值) 2.不同密度不同收获时期外观品质的方差分析( 不同密度不同收获时期外观品质的方差分析(F Table2.Variance analysis of the appearance qualities in different treatments Table2. 2.Variance 变异来源 饱满度指数(%) 容重(g/l) 籽粒密度(g/cm3) 密度 ** 1.405 8.477* 收获时期 951.713** 25.913** 2.316 密度*收获时期 163.402** 1.116 0.446注:*,**分别表示 0.05 和 0.01 水平上差异显著.下同. Note:*,**Significant at 0.05 and 0.01 levels,respectively.The followings are the same.表 3.不同密度不同收获时期外观品质的新复极差测验 3.不同密度不同收获时期外观品质的新复极差测验 Table3.Test of SSR of the appearance qualities in different treatments Table3.Test 处理 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 饱满度指数(%) 71.66 c 80.8283 b 84.4813 a 74.4189 c 82.084 a 80.9223 b 67.9449 c 72.8342 a 69.2601 b C B A C A B C A B 容重(g/l) 726.5333 b 751.76 a 756.09 a 729.88 b 751.09 a 744.2833 a 723.3933 b 751.9633 a 741.2033 a B A A B A AB B A AB 籽粒密度(g/cm 3) 1.2113 A 1.2137 A 1.2183 A 1.1817 A 1.2133 A 1.201 A 1.1907 A 1.2197 A 1.2077 A A A A A A A A A A注:字母表示多重比较结果,相同字母表差异不显著,不同小写字母表 0.05 水平上差异显著,不同大写字母表 0.01 水平上差异显著.下同. Note: The same letters indicate the differences are indistinctive,but lowercase letters and capital letters indicate significant difference at p0.05 p0.01,respectively.The followings are the same.从表 2 可知,不同密度,不同收获时期以及其间互作对籽粒饱满度指数影响均达到 极显著水平.其中,F 密度&F 收获时期&F 互作,表明不同种植密度对籽粒饱满度指数影响的11差异要大于不同收获时期及其二者互作的影响. 在所有的处理中,以处理(A1B3)籽粒饱 满度指数最高, 84.48%, 达 饱满度指数最低是处理 (A3B1) 为 67.94%, ,仅 极差达 16.54% (见表 3) .Aa Aa80 78 76 74 72 70 68 66 64饱满度指数(%) grain satiation degreeBb种植密度 (株/hm 2) Planting density 85005图1.种植密度对玉米籽粒饱满度指数的影响 Fig1.The effect of planting density on grain satiation degree80 78AaAa饱满度指数(%) grain satiation degree76 74 72 70 68 66 乳线1/2 乳线3/4 乳线4/4Bb收获时期 Harvest date图2.收获时期对玉米籽粒饱满度指数的影响 Fig2.The effect of harvest date on grain satiation degree 不同种植密度下,种植密度为 45000 株/hm2 和 65010 株/hm2 时,籽粒饱满度指数 差异不显著,平均分别为 78.99%和 79.14%,85005 株/hm2 播种密度的籽粒饱满度指数 平均为 70.01%,与其它两种植密度间达极显著差异(见图 1),因此,获得较高饱满度指 数的种植密度为 45000 株/hm2 和 65010 株/hm2(即 A1,A2) .在不同收获时期下,在 籽粒乳线 3/4 时收获和乳线 4/4 时收获的籽粒饱满度指数相一致, 平均分别为 78.58%和 78.22%,以乳线 1/2 时收获的籽粒饱满度指数最低,平均为 71.34%(见图 2) 因 此 , .12获得较高饱满度指数的收获时期为乳线 3/4 和乳线 4/4(即 B2,B3) . 从表 3 可知,在不同种植密度下,不同时期收获的籽粒饱满度指数均达显著差异, 如种植密度为 45000 株/hm2 时,不同收获时期的籽粒饱满度指数差异显著,乳线 4/4 时 收获的玉米籽粒饱满度指数显著高于乳线 3/4 时收获的,乳线 3/4 时收获的籽粒饱满度 指数又显著高于乳线 1/2 时收获的;种植密度为 65010 株/hm2 时,乳线 3/4 时收获的玉 米籽粒饱满度指数最高为 82.08%,乳线 1/2 时收获的籽粒饱满度指数最低为 74.41%; 种植密度为 85005 株/hm2,乳线 3/4 时收获的籽粒饱满度指数显著高于乳线 1/2 的,乳 线 1/2 时收获的饱满度指数又高于乳线 4/4 时的.所以,获得较高饱满度指数的最优组 合是 A1B3,其次为 A2B2,A2B3,A1B2. 2.1.2 不同密度不同收获时期对籽粒容重的影响746容重(g/l) grain volume weight744 742 740 738 736 734Aa Aa Aa种植密度 (株/hm2 ) P lanting density450006501085005图3.种植密度对玉米籽粒容重的影响 Fig3.The effect of planting density on grain volume weight755 750 745 740 735 730 725 720 715 710grain volume weight容重(g/l)AaAaBb收获时期 Harvest date乳线3/4 乳线4/4乳线1/2图4.收获时期对玉米籽粒容重的影响 Fig4.The effect of harvest date on grain volume weight通过对籽粒容重方差分析(表 2) ,种植密度对容重的影响不显著,收获时期的影响13极显著,它们的互作效应对容重影响不大.其中,F 收获时期 &F 密度&F 互作,表明不同收获 时期对籽粒容重影响的差异要大于不同种植密度及其二者互作的影响.从表 3 可以看 出,在所有的处理组合中,容重最高的是处理(A1B3) ,达 756.09g/l,而最低的时是处 理(A3B1) ,仅为 723.39 g/l,极差高达 32.7 g/l. 在不同种植密度下,45000 株/hm2,65010 株/hm2 和 85005 株/hm2 播种密度的籽粒 容重相一致,平均分别为 744.79g/l,741.75g/l,738.85g/l,这与 2008 年特殊的天气状 况(见图 3) .在不同收获时期下,乳线 3/4 和乳线 4/4 时收获的籽粒差异不大,平均分 别为 751.60g/l,747.19g/l,二者容重显著高于收获时期为乳线 1/2 时的(见图 4) ,因 此 , 获得较高容重的收获时期为乳线 3/4 和乳线 4/4(即 B2,B3) .1.22 1.215Aa Aab Ab籽粒密度 grain density1.21 1.205 1.2 1.195 1.19 种植密度 (株/hm2) Planting density85005图5.种植密度对玉米籽粒密度的影响 Fig5.The effect of planting density on grain density从表 3 可知,不同种植密度下,不同收获时期的籽粒容重差异不是很显著.种植密 度为 45000 株/hm2 时,乳线 3/4 时收获的玉米籽粒容重稍高于乳线 4/4 时收获的,分别 为 756.09g/l,751.76g/l, 显著高于乳线 1/2 时收获的; 种植密度为 65010 株/hm2 和 85005 株/hm2,不同时期收获的籽粒容重同 45000 株/hm2 时,均是乳线 3/4 时收获的籽粒容重 极显著高于乳线 1/2 时收获的.所以,获得较高籽粒容重的最优组合是 A1B3,其次为 A3B2,A1B2,A2B2. 2.1.3 不同密度不同收获时期对籽粒密度的影响 表 2 结果表明, 种植密度对籽粒密度的影响达到显著水平, 收获时期的影响不显著 , 它们二者的互作对籽粒密度的影响也不大.其中,F 密度&F 收获时期&F 互作,表明不同种植 密度对籽粒密度影响的差异要大于不同收获时期及其二者互作的影响. 45000 株/hm2 和3 65010 株/hm2 播种密度下, 籽粒密度差异显著, 分别为 1.214g/cm3,1.199g/ cm(见图5);籽粒密度受收获时期的影响比较小(见图 6) .而且,不同种植密度下,不同收获时期 的籽粒密度差异均不显著(见表 3) .因此,比较而言,籽粒密度最高的处理是 A3B2,14其次为 A1B3,A1B2,A2B2,这可能与 2008 年玉米生长后期当地高温近收获时又多雨 的气候有关,可能说明籽粒密度在不同种植密度和收获时期下的稳定性较好,即籽粒密 度只受本身遗传因素的影响.1.22 1.215 1.21 1.205 1.2 1.195 1.19 1.185 1.18 Aa Aa籽粒密度 grain densityAa收获时期 Harvest date乳线1/2 乳线3/4 乳线4/4图6.收获时期对玉米籽粒密度的影响 Fig6.The effect of harvest date on grain density2.2 不同密度不同收获时期对营养品质的影响表 4.不同密度不同收获时期不同穗段籽粒营养品质的方差分析(F 值) 4.不同密度不同收获时期不同穗段籽粒营养品质的方差分析( 不同密度不同收获时期不同穗段籽粒营养品质的方差分析(F Table4.Variance analysis of the nutrition qualities in different treatments and segments Table4.Variance 变异来源 区组 密度 收获时期 密度×收获时期 穗段 密度×穗段 收获时期×穗段 密度×收获时期×穗段 果穗 蛋白质 0.47 55.47** 0.02 1.26 432.7** 0.12 1.61 0.52 1.06 淀粉 1.11 20.23** 3.76* 0.64 52.18** 0.89 1.39 0.6 1.2 脂肪 1.29 8.25* 55.83** 0.17 15.16** 0.95 2.59* 0.46 1.15从表4可以开始看出,种植密度,穗段和收获时期对籽粒主要营养成分含量影响较 大.此外,不同的穗段,籽粒营养含量又很大差别.这可能因为籽粒中各营养成分含量 随所处果穗的部位不同其积累程度不一样. 2.2.1 不同密度不同收获时期对籽粒蛋白质含量的影响 由表4可以看出,区组对籽粒蛋白质含量的影响差异不显著;种植密度,穗段对蛋 白质含量的影响达到极显著水平;种植密度,收获时期, 密度×收获时期,密度×穗段, 收获时期×穗段,密度×收获时期×穗段及不同果穗对籽粒蛋白质含量的影响差异均不 显著.其中,F穗段&F密度&F收获时期,表明不同穗段对籽粒蛋白质含量影响的差异要大于种15植密度,收获时期的影响.表 5.不同密度不同收获时期不同穗段营养品质的新复极差测验 5.不同密度不同收获时期不同穗段营养品质的新复极差测验 Table5.Test of SSR of the nutrition qualities in different treatments and segments Table5.Test 处理 密度 A (株/hm2) 收获时期 B A1:410 A3:85005 B1:乳线 1/2 B2:乳线 3/4 B3:乳线 4/4 C1:下段 C2:中段 C3:上段 蛋白质 10.2B 9.2A 9.A 10.037B 9.12716C 淀粉 69.9B 70.3A 70.AB 70.084B 70.76296A 脂肪 4.8A 4.4C 4.8A 4.4A 4.3037C穗段 C由表5可以看出,在相同的处理下,不同营养成分的含量是不同的;不同处理下, 籽粒中即使同一营养成分含量也是不同的.一般地,玉米中的淀粉含量很高,脂肪和蛋 白质含量相对较低. 因此, 蛋白质含量是评价禾谷类作物营养品质的重要指标之一[58-60]. 不同种植密度下,籽粒蛋白质含量差异极显著,蛋白含量随着种植密度的增加而增加. 种植密度为45000株/hm2时,籽粒蛋白质含量最高,达10.22%,显著高于65010株/hm2时 的,而65010株/hm2的又显著高于85005株/hm2的.因此,蛋白质含量较高的种植密度是 45000株/hm2(即A1) .不同收获时期下,籽粒蛋白质含量差异不显著,蛋白质含量随着 收获时期的推迟而逐渐降低.乳线1/2时收获的籽粒蛋白质含量最高(9.68%) 乳 线 3/4 , 时收获籽粒蛋白质含量最低(9.65%) 差 仅 为 0.03%,乳线4/4时收获的籽粒蛋白含量为 ,极 9.684%.此外,不同穗段处理对蛋白质含量的影响差异极显著,穗上部籽粒蛋白含量最 低, 穗中部次之, 穗下部含量最高为10.02%,分别比穗中部, 穗上部含量高0.15%,0.89%. 因此, 籽粒蛋白含量大小顺序依次为: 穗上部&穗中部&穗上部.表现自穗部从下到上 , 蛋白质含量有降低的趋势. 2.2.2 不同密度不同收获时期对籽粒淀粉含量的影响 通过对籽粒淀粉含量的方差分析(表 4) ,区组对淀粉含量的影响差异不显著;种 植密度,穗段对淀粉含量的影响差异极显著;收获时期对淀粉含量的影响较显著;密度 ×收获时期,密度×穗段,收获时期×穗段,密度×收获时期×穗段及不同果穗对籽粒 淀粉含量的影响差异均不显著.其中,F 穗段&F 密度&F 收获时期,表明不同穗段对籽粒淀粉 含量影响的差异要大于种植密度,收获时期的影响. 从表 5 可以看出,不同种植密度下,籽粒淀粉含量差异极显著.籽粒淀粉含量随着 种植密度的增加而增加,呈显著正相关.种植密度为 45000 株/hm2,65010 株/hm2 时 , 淀粉含量相一致,分别为 69.94%,70.23%;种植密度为 85005 株/hm2 时,淀粉含量高16达 70.804%,分别比种植密度为 45000 株/hm2 ,65010 株/hm2 时籽粒淀粉含量增加 0.864%,0.574%.不同收获时期下,籽粒淀粉含量差异显著.乳线 1/2 时收获的籽粒淀 粉含量最高, 70.53%;乳线 3/4 时收获的籽粒淀粉含量最低, 70.06%; 达 达 极差为 0.47%. 此外,果穗不同部位的籽粒淀粉含量不同,在穗上部淀粉含量最高,为 70.76%;穗下 部的籽粒淀粉含量最低,为 70.04%;穗中部籽粒淀粉含量居中,与穗下部籽粒淀粉含 量差异不显著,但与穗上部籽粒淀粉含量极显著.表现为籽粒自穗部从下到上,淀粉含 量增加,这与籽粒蛋白质含量正好是相反的. 2.2.3 不同密度不同收获时期对籽粒脂肪含量的影响 从表 4 可以看出,籽粒脂肪含量在不同收获时期,不同穗段之间差异都极显著,且 种植密度,收获时期×穗段对其影响差异也较显著,但区组,密度×收获时期,密度× 穗段,密度×收获时期×穗段及不同果穗对其影响差异却均不显著.其中,F 收获时期 &F 表明不同收获时期对籽粒脂肪含量影响的差异要大于种植密度, 穗段的影响 穗段 &F 密度 , . 从表 5 可以看出,玉米籽粒脂肪含量在不同种植密度下差异较显著,脂肪含量穗种 植密度的增加而逐渐降低.45000 株/hm2,65010 株/hm2 的种植密度下,脂肪含量相一 致,分别为 4.44%,4.40%,二者差异不显著,但它们显著高于 85005 株/hm2 时的籽粒 脂肪含量.不同收获时期对籽粒脂肪含量影响极显著,随收获时期的推迟,籽粒脂肪含 量逐渐增加,乳线 4/4 时收获籽粒脂肪含量显著高于乳线 3/4 时,乳线 3/4 时籽粒脂肪 又显著高于乳线 1/2 时.此外,就不同穗部位而言,脂肪含量差异显著.含量最高的是 穗中部,达 4.44%;最低的为穗上部,达 4.30%,极差 0.14%,按脂肪含量大小排列: 穗中部&穗下部&穗上部.表 6.不同密度不同收获时期下籽粒各营养成分与外观品质的相关性 6.不同密度不同收获时期下籽粒各营养成分与外观品质的相关性 Table6.Correlation analysis of nutrition and appearance qualities in different treatments Table6. 6.Correlation 蛋白质 脂肪 淀粉 饱满度 籽粒 籽粒 饱满度 籽粒 籽粒 饱满度 籽粒 籽粒 处理 指数 密度 容重 指数 密度 容重 指数 密度 容重 A1B1 0.81 0.94* 1.00** -0.97** -1.00** -0.93* -0.87 -0.97** -0.99** A1B2 -0.84 0.25 0.42 -0.91* 0.11 0.28 0.98** 0.14 -0.04 A1B3 0.28 0.7 0.77 0.68 0.31 0.42 -0.47 -0.54 -0.63 A2B1 0.99** 0.92* 0.86 0.54 0.72 0.81 0.95* 0.85 0.76 A2B2 -0.66 -0.58 -0.27 -0.21 -0.1 -0.71 1.00** 0.98** -0.49 A2B3 0.94* 0.98** 0.13 0.43 -0.11 -0.98** -0.98** -0.74 0.4 A3B1 -0.72 0.7 0.39 -0.74 0.68 0.42 0.98** -0.22 -0.82 A3B2 -0.97** 0.96** -0.34 0.99** -0.92* 0.22 0.92* -0.61 -0.3 A3B3 -0.24 0.98** -0.94* 0.11 0.99** -1.00** 0.35 -0.96* 0.90*注: * 表示在 0.05 水平显著; **表示在 0.01 水平显著.Note: *indicates the significant level on 0.05,**indicates the significant level on 0.01.172.3 不同密度不同收获时期营养品质和外观品质的关系2.3.1 不同密度不同收获时期蛋白质含量和外观品质的相关性 种植密度 45000 株/hm2(A1)下,乳线 3/4 和乳线 4/4 时收获的玉米籽粒蛋白质和籽 粒饱满度指数,籽粒密度,容重相关性均不显著;乳线 1/2 时收获籽粒蛋白质和籽粒密 度,容重显著相关,相关系数分别为 0.94,1.00,以蛋白质含量 Y,分别以籽粒密度, 容重为 X 拟合回归方程为 y=25.9,y=0.08,即低密度下,较 早收获蛋白质含量和籽粒密度, 容重存在较好的协同效应. 种植密度 65010 株/hm2(A2) 下,乳线 3/4 时收获的籽粒蛋白质和饱满度指数,籽粒密度,容重相关性均不显著;乳 线 1/2 时收获,蛋白质和籽粒饱满度指数极显著正相关,和籽粒密度显著正相关,相关 系数分别达 0.99,0.92,以蛋白质含量 Y,分别以籽粒饱满度指数,籽粒密度为 X 拟合回 归方程为 y=2.21,y=78.1;乳线 4/4 时收获的籽粒蛋白质和饱 满度指数相关性显著, 与籽粒密度极显著正相关, 以蛋白质含量 Y,分别以籽粒饱满度指 数, 籽粒密度为 X 拟合回归方程为 y=0.3,y=33.8,但乳线 1/2, 4/4 时收获籽粒蛋白质和容重相关性均不显著.种植密度 85005 株/hm2(A3)时,乳线 1/2 收获籽粒蛋白质和外观品质各指标相关性均不显著;乳线 3/4 收获籽粒蛋白质和饱 满度指数,籽粒密度均极显著相关,与容重相关性不显著;乳线 4/4 收获籽粒蛋白质和 饱满度指数相关不显著,但与籽粒密度,容重相关性均显著(见表 6) . 玉米栽培应注意合理调节种植密度和收获时期, 低密度较早收获籽粒蛋白积累和籽 粒密度,容重正相关,即较高籽粒密度和容重的玉米,其蛋白含量也较高,此时籽粒饱 满度指数也较好;中密度较早,较迟收获和高密度适中(乳线 3/4)时收获,蛋白积累 均和饱满度指数,籽粒密度呈显著正相关,即籽粒密度较好,饱满度指数较高时,蛋白 含量也较高;高密度乳线 4/4 收获,蛋白含量和籽粒密度,容重分别呈极显著正相关和 显著负相关,即高籽粒密度,低容重时蛋白含量也较高,但籽粒极可能不是很饱满.此 外, 低密度乳线 3/4 和 4/4 时收获, 中密度乳线 3/4 时收获及高密度乳线 1/2 收获蛋白含 量与籽粒外观均相关性不显著.总之,9 处理下,蛋白含量与饱满度指数,籽粒密度的 相关性要大于其与容重的相关性,且多为显著正相关. 2.3.2 不同密度不同收获时期脂肪含量和外观品质的相关性 由表 6 相关分析可知,种植密度 45000 株/hm2(A1)下:乳线 1/2 时期收获籽粒脂 肪含量和饱满度指数,籽粒密度均极显著负相关,与容重显著负相关;乳线 3/4 时收获 的玉米脂肪和饱满度指数显著相关,与籽粒密度,容重相关性不显著;乳线 4/4 收获玉 米脂肪和外观品质均相关性不显著.种植密度为 65010 株/hm2(A2)下:除乳线 4/4 收18获的籽粒脂肪和容重极显著负相关外,其余相关性均不显著.种植密度为 85005 株/hm2 (A3)下:乳线 1/2 时,脂肪含量与外观品质各指标不显著相关;乳线 3/4 时,脂肪含 量与容重相关不显著,与饱满度指数极显著正相关,相关系数达 0.99,以脂肪含量为 Y, 饱满度指数为 X,拟合回归方程为 y=0.8,脂肪和籽粒密度显著负相关,拟 合回归方程为 y=-6.3;乳线 4/4 时收获,脂肪与饱满度指数相关性不显著, 与籽粒密度,容重均相关性极显著,以蛋白质含量 Y,分别以籽粒密度,容重为 X 拟合 回归方程分别为 y=16.17x-15.1920,y=-0.6. 低密度:较早收获玉米籽粒蛋白与外观品质各指标均显著负相关,即饱满度指数较 好,籽粒密度较大,容重较大的籽粒脂肪含量较低.乳线 3/4 时收获饱满度指数与脂肪 积累显著负相关,即此时不饱满籽粒的脂肪含量反而可能比饱满籽粒的比较高;籽粒密 度和容重与脂肪含量相关性不明显.中密度较早和乳线 3/4 时收获,低密度乳线 4/4 时 收获,高密度早收时脂肪含量与外观各品质相关性均不显著.高密度:乳线 3/4 时收获 饱满度指数高的籽粒脂肪含量高但籽粒密度较低,乳线 4/4 收获高籽粒密度,低容重玉 米脂肪含量较高.9 处理除 A1B1,A3B2,A3B3 外,外观品质与脂肪含量的相关性均 不是很显著.与蛋白质相比,脂肪含量对外观品质指标的影响较小. 2.3.3 不同密度不同收获时期淀粉含量和外观品质的相关性 通过对不同密度不同收获时期玉米籽粒淀粉和籽粒外观品质各指标的相关性分析 (表 6), 种植密度 45000 株/hm2(A1) :乳线 1/2 时收获籽粒淀粉含量和半满度指数相 关性不显著,与籽粒密度,容重均极显著负相关,以淀粉含量 Y,分别以籽粒密度,容重 为 X, 分别拟合回归方程为: y=98. ,y=-2.61. 种植密度 45000 株/hm2 乳线 4/4 时收获淀粉含量与籽粒外观品质各指标均相关性不显著,65010 株/hm2 乳线 1/2 和 4/4 收获,85005 株/hm2 乳线 1/2 和 3/4 收获时,淀粉含量均与籽粒密度和容 重相关不显著,与饱满度指数相关,分别拟合回归方程为:y=5.33,y=1.2,y=1.9, y=0.4.此 外 ,65010 株/hm2 乳线3/4 时收获籽粒淀粉含量与容重不显著负相关,却与饱满度指数,籽粒密度均显著正相关, 分别拟合回归方程为: y=0.,y=37.3. 种植密度为 85005 株/hm2 下,淀粉含量与饱满度指数相关相不显著,但与籽粒密度显著负相关,与容重显著正相 关. 低密度较早收和高密度较晚收,籽粒淀粉均与饱满度指数相关不显著,但与籽粒密 度,容重显著相关,只是稀植早收淀粉与容重极显著负相关,密植晚收淀粉和其显著正 相关,说明稀植早收籽粒密度小和容重不大的玉米粒淀粉含量不低,密植晚收的则籽粒 密度较高,容重较高时淀粉含量高.稀植晚收籽粒淀粉积累对其外观品质影响不显著.19稀植乳线 3/4 时收,中密度早收和晚收,密植早收和乳线 3/4 时收籽粒均饱满度指数高 的淀粉含量高;中等密度乳线 3/4 时期收获饱满度指数较高,籽粒密度高,淀粉含量较 高.纵观,籽粒淀粉与饱满度指数的相关性比与籽粒密度,容重的相关性较显著,但就 其对外观品质各指标的相关性影响而言,淀粉比脂肪的影响大.2.4 不同密度不同收获时期果穗性状对品质的影响2.4.1 不同密度不同收获时期对果穗性状的影响 通过不同密度不同收获时期的玉米果穗性状多重比较(表 7) ,种植密度对穗轴粗 影响差异不显著;对穗长,穗粗,穗行数均有极显著的影响,即随密度的增加穗长,穗 粗和穗行数均逐渐较少;不同密度对行粒数 0.05 水平上差异极显著,0.01 水平上差异 较显著.不同收获期对果穗性状的影响也较大,随着收获时期的推迟,穗长,穗粗,穗 轴粗均逐渐增加,穗行数和行粒数却均是乳线 3/4 时最多.不同收获时期下,乳线 1/2 时,穗长,穗粗最小,均与乳线 3/4,4/4 时差异显著,但乳线 3/4,4/4 时穗长,穗粗均 差异不显著.收获时期对穗轴粗,穗行数和行粒数的影响差异均不显著.相比之下,种 植密度对玉米果穗性状的影响大于收获时期对其的影响.表 7.不同密度,不同收获时期果穗常规形态特征整齐度分析 7.不同密度,不同收获时期果穗常规形态特征整齐度分析 Table7.Analysis of the ear uniformity of different densities and different harvest dates 形态特征 穗长 穗粗 轴粗 穗行数 行粒数 密度 A(株/hm2)
18.624Aa 17.466Bb 53.176Aa 51.214Bb 23.667Aa 24.276Aa 15.430Aa 14.791Bb 40.037Aa 38.827Ab Cc 49.243Cc 24.998Aa 14.448Cc 35.869Bc 乳线 1/2 17.107Bb 49.653Bb 23.612Aa 14.815Aa 38.119Aa 收获时期 B 乳线 3/4 17.589Aa 51.469Aa 23.647Aa 14.950Aa 38.333Aa 乳线 4/4 17.801Aa 52.510Aa 25.682Aa 14.903Aa 38.282Aa表 8.不同处理的果穗果穗常规形态特征整齐度分析 8.不同处理的果穗果穗常规形态特征整齐度分析 Table8.Analysis of the ear uniformity of different treatments 处理 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 穗长 18.187Bb 18.702Aa 18.984Aa 17.004Bb 17.633Aa 17.763Aa 16.131Ab 16.433Aab 16.655Aa 穗粗 51.461Bb 53.480Aa 54.587Aa 49.564Bb 51.669ABa 52.407Aa 47.933Ab 49.259Aab 50.537Aa 轴粗 23.872 Aa 26.010 Aa 21.118Aa 25.332 Aa 20.795 Aa 26.701 Aa 21.632 Aa 24.136 Aa 29.225 Aa 穗行数 15.156Ab 15.600Aa 15.534Aab 14.791Aa 14.822Aa 14.760Aa 14.500Aa 14.429Aa 14.416Aa 行粒数 39.744Aa 40.467Aa 39.900Aa 38.791Aa 38.977Aa 38.713Aa 35.822Aa 35.554Aa 36.232Aa由表 8 进一步对各处理组合多重比较结果表明,A1 密度下:B2,B3 时收获的玉米 果穗长一致, 分别为 18.98cm,18.70cm,B1 时收获的果穗长较小, 18.187cm, B2,B3 为 与 收获期玉米穗长构成极显著差异;不同收获时期对穗粗的影响同穗长一致;收获时期对20轴粗,行粒数的影响差异不显著.即处理(A1B3)果穗最长最粗且穗轴最细,A1B2 穗长穗粗次之,但轴最粗;处理(A1B2)玉米穗行数,行粒数最多,A1B3 次之.A2 密 度下:不同收获期对果穗性状的影响同 A1 一致.A3 密度下:穗长,穗粗和轴粗都随 收获的推迟而渐增,但穗行数,行粒数却渐减少.0.01 水平上,收获期对果穗性状影响 差异不显著.0.05 水平上,除 B1,B3 时期收获的玉米穗长,穗粗差异显著外其余均差 异不显著.所以,9 处理下,果穗性状较好的处理是 A1B2,A1B3,A2B2,A2B3. 2.4.2 不同密度不同收获时期果穗性状对外观品质的影响表 9.不同密度不同收获时期下果穗性状与外观品质的相关性分析 9.不同密度不同收获时期下果穗性状与外观品质的相关性分析 Table 9.Correlation analysis of ear characters and appearance qualities in different treatments 9.Correlation 品 质 饱 满 度 指 数 籽 粒 密 度 籽 粒 容 重 性状 穗长 穗粗 轴粗 穗行数 行粒数 穗长 穗粗 轴粗 穗行数 行粒数 穗长 穗粗 轴粗 穗行数 行粒数 A1B1 0.89* 0.3 0.73 0.19 -0.88* 0.74 0.54 0.52 0.45 -0.98** 0.46 0.8 0.19 0.74 -0.99** A1B2 -0.13 0.84 0.94* 0.67 0.67 -0.97** -0.25 -0.03 -0.5 -0.5 -1.00** -0.42 -0.2 -0.65 -0.65 A1B3 -0.36 0.44 -0.15 0.51 -0.52 -0.64 -1.00** -0.79 -1.00** -0.49 -0.72 -1.00** -0.85 -0.99** -0.59 A2B1 0.82 0.89* 1.00** 0.87 -0.28 0.67 0.77 0.97** 0.73 -0.49 0.55 0.66 0.93* 0.62 -0.61 A2B2 0.41 0.2 0.98** 0 0.83 0.51 0.31 0.95* -0.11 0.89* -0.99** -0.93* -0.37 0.84 -0.91* A2B3 -0.83 -0.76 -0.16 -0.42 -0.97** -0.42 -0.99** 0.38 -0.83 -0.69 0.72 -0.46 1.00** -0.8 0.46 A3B1 0.29 1.00** 0.14 0.89* -1.00** 0.95* -0.08 -0.99** -0.47 0.08 -0.65 -0.89* 0.26 -0.63 0.89* A3B2 0.37 0.92* -1.00** -0.98** 0.75 0.14 -0.99** 0.86 0.74 -0.31 -0.89* 0.48 -0.09 0.12 -0.59 A3B3 0.88* 0.58 0.97** 0.86 -0.05 -0.52 -0.85 -0.28 -0.57 1.00** 0.38 0.76 0.13 0.44 -0.99**从表 9 可知:不同密度不同收获时期果穗性状与外观品质的相关性较大,例如 A1 种植密度下: (1)B1 收获期,行粒数与外观品质各指标均极显著负相关,其余除穗长 与饱满度指数显著正相关外,均相关性不显著. (2)B2 收获期,穗长与籽粒密度,容 重极显著负相关;轴粗与饱满度指数显著负相关;其余均相关性不显著. (3)B3 收获 期,籽粒密度,容重分别与穗粗,穗行数极显著负相关,其余均相关性不显著.总之, 不同处理下,外观品质与果穗性状相关性随种植密度和收获时期的不同而不同.低密度 下早收,穗长的籽粒较饱满;行粒数较多的籽粒密度较小.低密度下乳线 3/4 时 收 获 , 穗轴粗的籽粒饱满,但穗长较长的籽粒密度和容重会较小.低密度下晚收,果穗越粗, 穗行数越多,籽粒密度和容重反而越小.适中密度下较早收获,穗轴粗的籽粒外观品质 均较好,同时果穗也粗的籽粒饱满度指数会更好.适中密度下乳线 3/4 时收获,穗轴粗 的籽粒饱满且密度大,且行粒数较多时籽粒密度会较高,而较长且粗的果穗籽粒容重会 较低.适中密度下晚收,行粒数多的籽粒饱满度指数不好,果穗粗的籽粒密度越低,穗21轴粗的籽粒容重大.密植早收,穗较粗,穗行数较多,行粒数较少时籽粒饱满度指数较 好;穗长轴细籽粒密度高;但穗越粗容重反而越低.密植乳线 3/4 时收获,穗粗轴细穗 行数不多的籽粒较饱满;穗不很粗的果穗籽粒密度较大;果穗较长的籽粒容重较小.密 植晚收,籽粒饱满度指数好的一般是穗长,轴粗的果穗;行粒数较多时,可能籽粒密度 会较高. 2.4.3 不同密度不同收获时期果穗性状对营养品质的影响表 10.不同密度不同收获时期下果穗性状与营养品质的相关性分析 10.不同密度不同收获时期下果穗性状与营养品质的相关性分析 Table10.Correlation analysis of ear characters and nutrition qualities in different treatments Table10. 10.Correlation 品 质 蛋 白 质 果穗 性状 穗长 穗粗 轴粗 穗行数 行粒数 穗长 穗粗 轴粗 穗行数 行粒数 穗长 穗粗 轴粗 穗行数 行粒数 A1B1 0.46 0.8 0.2 0.73 -0.99** -0.76 -0.52 -0.55 -0.42 0.97** -0.56 -0.73 -0.3 -0.65 1.00** A1B2 -0.43 -1.00** -0.97** -0.96** -0.96** -0.3 -0.99** -1.00** -0.91* -0.91* 0.05 0.92* 0.99** 0.79 0.79 A1B3 -1.00** -0.74 -0.99** -0.68 -0.97** -0.93* -0.36 -0.83 -0.28 -0.98** 0.99** 0.58 0.94* 0.51 1.00** A2B1 0.90* 0.95* 0.99** 0.94* -0.12 -0.04 0.11 0.54 0.05 -0.96* 0.96* 0.99** 0.95* 0.98** 0.04 A2B2 0.41 0.6 -0.79 -0.75 -0.14 0.81 0.92* -0.39 -0.98** 0.37 0.36 0.14 0.99** 0.06 0.8 A2B3 -0.59 -0.94* 0.19 -0.7 -0.82 -0.86 0.26 -0.96** 0.64 -0.65 0.92* 0.63 0.35 0.24 1.00** A3B1 0.45 -0.77 -0.79 -0.96** 0.77 0.43 -0.79 -0.77 -0.97** 0.79 0.08 0.99** 0.35 0.96** -0.99** A3B2 -0.13 -0.99** 0.97** 0.89* -0.56 0.24 0.96** -0.99** -0.94* 0.65 0.7 0.69 -0.93* -0.98** 0.94* A3B3 -0.67 -0.93* -0.45 -0.71 0.98** -0.37 -0.75 -0.11 -0.42 0.99** 0.74 0.97** 0.55 0.78 -0.96*脂 肪淀 粉表 10 和表 9 相比,明显果穗与营养品质的相关性要大于其与外观品质的相关性. 单一的某一种果穗性状对玉米籽粒不同品质指标的影响呈现正,负效应,并且 9 个处理 的品质指标间又稍有差别,这就造成了玉米品质指标的相关关系比较复杂.例如蛋白质 与果穗性状: (1)A1 密度下:不同收获时期,蛋白质含量与行粒数均呈现极显著负相 关;B2,B3 收获时期下,蛋白质含量与轴粗极显著负相关;B2 时期收获的蛋白质除与 穗长相关性不显著外,与果穗性状各指标均极显著负相关;B3 收获的玉米籽粒蛋白含 量与穗长,轴粗均极显著负相关. (2)A2 密度下:B1 时期收获蛋白质与行粒数相关性 不显著,与轴粗极显著负相关,与穗长,穗粗,穗行数均显著正相关;B2 时期收获蛋 白含量与果穗性状相关性均不显著;B3 时期收获籽粒蛋白质含量除与穗粗显著负相关 外,与其它均相关性不显著. (3)A3 密度下:不同时期收获籽粒蛋白质含量与穗长均 相关性不显著,与穗粗 B1 时期下相关性不显著,B2,B3 时期下分别为极显著负相关 和显著负相关,与轴粗仅 B2 下极显著正相关 B1,B3 下均相关性不显著,与穗行数 B122下极显著负相关 B2 下显著正相关,B3 下相关性不显著,与行粒数 B1,B2 收获期下均 相关性不显著,但 B3 收获时期下极显著正相关. 纵观 9 个不同处理,籽粒营养品质各指标与果穗性状相关性比较:处理(A1B2, A2B1)蛋白质含量与果穗性状相关性较大,处理(A1B3,A3B2)相关性次之;处理 (A1B2) 脂肪含量与果穗性状相关性较大, (A3B2)次之;至于淀粉,处理(A2B1) 处理 与果穗性状相关性较大,(A1B3,A3B2)相关性次之.此外,穗行数与各营养品质指标 相关性都较小.总之,A1B2 下蛋白质,脂肪与果穗性状相关性较大,与淀粉相关性也 不小;A2B1 下蛋白,淀粉和果穗性状相关性较大,但与脂肪相关性较小;A3B2 下籽 粒蛋白,淀粉及脂肪含量与果穗性状的作用效应均较明显.这些都可以证明玉米籽粒品 质与果穗性状间存在复杂的关系,籽粒蛋白质,脂肪,淀粉的积累影响了果穗的性状.2.5 不同密度不同收获时期植株性状对品质的影响2.5.1 不同密度不同收获时期对植株性状的影响 在栽培试验中,经常以株高来衡量各种技术措施的效果.本试验探讨不同密度条件 株高和穗位高的变化,结果见表 11,12:密度对株高,穗位高的影响不大,对茎粗的 影响差异较显著; 收获时期对株高影响不大, 对穗位高, 茎粗的影响均达到极显著水平 ; 二者互作对株高,穗位高及茎粗影响不大.玉米的株高与光能利用率有一定关系,越矮 的植株随着冠层加深,光强度下降缓慢,各叶层受光照比较均匀,但叶面积指数偏低, 越高的植株内部光照强度剧烈降低,各叶层受光强度差异很大,不利于提高整个植株的 光合能力,且易倒伏.表 11.不同密度下不同收获时期植株性状的方差分析(F 值) 11.不同密度下不同 收获时期植株性状的方差分析(F 不同密度下不同收获时期植株性状的方差分析( Table11.Variance analysis of plant characters in different treatments Table11. 11.Variance 变异来源 株高 穗位高 茎粗 密度 2.492 0.973 9.735* 收获时期 0.158 8.853** 80.16** 密度*收获时期 0.204 0.765 1.32 表 12.不同密度下不同收获时期植株性状的新复极差测验 Table12. Test of SSR of plant characters in different treatments Table12. 处理 密度 A (株/hm2) 收获时期 B
65010 乳线 4/4 乳线 3/4 乳线 1/2 株高(cm) 243.072aA 241.228aA 235.789aA 241.506aA 240.511aA 238.072aA 穗位高(cm) 111.233aA 105.694aA 104.067aA 113.200aA 104.839bB 102.956bB 茎粗(mm) 25.632bA 26.858aA 26.644aA 23.576cC 25.906bB 29.653aA2.5.2 不同密度不同收获时期植株性状对外观品质的影响23表 13.不同密度不同收获时期植株性状与外观品质的相关性分析 13.不同密度不同收获时期植株性状与外观品质的相关性分析 Table13.Correlation analysis of plant characters and appearance qualities in different treatments Table13. 13.Correlation 饱满度指数 籽粒密度 籽粒容重 处理 株高 穗位高 茎粗 株高 穗位高 茎粗 株高 穗位高 茎粗 A1B1 0.3 0.38 -0.49 0.54 0.62 -0.24 0.8 0.86 0.12 A1B2 -0.99** -0.90* -0.36 -0.19 0.12 -0.99** -0.01 0.3 -0.97** A1B3 -0.2 -0.72 -0.3 0.95* 0.96* 0.98** 0.98** 0.92* 1.00** A2B1 0.99** 1.00** 0.52 1.00** 0.98** 0.31 0.97** 0.94* 0.16 A2B2 0.77 0.41 -1.00** 0.84 0.51 -0.99** -0.95* -0.99** 0.5 A2B3 0.03 0.66 -1.00** 0.55 0.96* -0.83 0.97** 0.59 0.26 A3B1 0.93* 0.76 0.55 -0.36 -0.66 -0.84 -0.72 -0.44 -0.18 A3B2 0.34 -1.00** 0.91* 0.18 0.89* -0.59 -0.91* -0.14 -0.32 A3B3 0.8 0.92* -0.74 0.55 0.33 -0.63 -0.67 -0.47 0.74由表 13 可以看出,不同处理下,籽粒外观品质各指标与植株形态指标的相关性不 同.处理 A1B1 籽粒饱满度指数与植株形态相关性均不显著,处理 A1B2 株高穗位高与 饱满度指数分别达到极显著负相关, 显著负相关, 与茎粗相关性不显著; 而和籽粒密度 , 容重则相关性刚好相反,即株高,穗位高与籽粒密度,容重均相关性不显著,与茎粗极 显著负相关.处理(A1B3) ,植株形态与籽粒饱满度指数相关性不显著,与籽粒密度, 容重均为显著的正相关效应.处理(A2B1)下,株高,穗位高与籽粒外观品质均显著, 茎粗与外观品质均相关性不显著.处理(A2B2)下,茎粗与饱满度指数,籽粒密度均 极显著负相关,株高,穗位高分别与容重显著负相关,极显著负相关.处理(A2B3) 下,茎粗与饱满度指数极显著负相关,穗位高与籽粒密度显著正相关,株高与容重极显 著正相关.高密度下:不同时期收获,植株性状也影响籽粒饱满度指数;尤其,乳线 3/4 时收获,穗位高与籽粒密度显著正相关,株高与容重显著负相关. 2.5.3 不同密度不同收获时期植株性状对营养品质的影响表 14.不同密度不同收获时期植株性状与营养品质的相关性分析 14.不同密度不同收获时期植株性状与营养品质的相关性分析 Table 14.Correlation analysis of plant characters and nutrition qualities in different treatments 14.Correlation 处理 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 株高 0.8 0.90* 0.88* 0.95* -0.04 0.37 -0.92* -0.1 0.39 蛋白质 穗位高 0.85 0.99** 0.46 0.98** 0.41 0.88 -1.00** 0.98** 0.15 茎粗 0.11 -0.21 0.83 0.65 0.7 -0.92* -0.98** -0.79 -0.48 株高 -0.52 0.96* 0.59 0.66 0.46 -0.89* -0.93* 0.21 0.69 脂肪 穗位高 -0.6 1.00** 0.02 0.58 0.8 -0.4 -1.00** -1.00** 0.49 茎粗 0.26 -0.06 0.5 -0.44 0.25 -0.47 -0.97** 0.85 -0.75 株高 -0.73 -1.00** -0.77 0.89* 0.73 0.17 0.99** 0.67 -0.29 淀粉 穗位高 -0.79 -0.97** -0.27 0.93* 0.36 -0.5 0.88 -0.90* -0.05 茎粗 0 -0.19 -0.7 0.76 -1.00** 0.99** 0.72 1.00** 0.38由表 14 可知,低密度下:早收获的籽粒营养含量与植株形态指标相关性不显著. 乳线 3/4 时收获籽粒脂肪,蛋白质含量与株高显著正相关,与穗位高极显著正相关;淀 粉含量与株高,穗位高均极显著相关.晚收时,除株高与蛋白质含量显著正相关外其余24均相关性不显著.中密度下:较早收获的籽粒蛋白质和淀粉含量与株高均显著正相关, 与穗位高分别为极显著,显著正相关.乳线 3/4 时收获籽粒蛋白质脂肪含量与植株形态 均相关性不显著,淀粉含量也仅与茎粗极显著负相关.推迟收获茎越粗的籽粒蛋白质含 量越低淀粉含量越高,株高较低的脂肪含量较高.高密度下:较早收获,植株较高,穗 位较高, 茎秆也较粗的籽粒蛋白质和脂肪含量较低,但淀粉含量较高.乳线 3/4 时收获 , 株高,茎粗对蛋白质,脂肪含量的影响变小,此时穗位高起决定性作用,穗位越高蛋白 含量越多,脂肪淀粉含量越低.推迟收获籽粒营养含量与植株形态指标相关性均变不显 著. 总之, 不同密度不同收获时期下, 植株形态和籽粒各营养成分含量存在较高相关性 .2.6 不同密度不同收获时期产量及产量构成对品质的影响2.6.1 不同密度不同收获时期对产量及产量构成的影响表 15.不同密度不同收获时期产量及产量构成的方差分析(F 值) 15.不同密度不同收获时期产量及产量构成的方差分析( 不同密度不同收获时期产量及产量构成的方差分析(F Table15.Variance analysis of the yield and yield components in different treatments Table15.Variance 变异来源 密度 收获时期 密度*收获时期 穗数 444.338** 2.412 1.055 穗粒数 2.9 0.115 1.286 百粒重 4.05 41.085** 4.048* 实际产量 88.9950** 34.1750** 0.1870方差分析表明,种植密度对穗数,产量的影响极显著,对穗粒数,百粒重的影响不 显著;收获时期对百粒重,产量的影响均达到极显著水平,对穗数,穗粒数的影响不显 著; 它们二者的互作对百粒重影响显著, 对穗数, 穗粒数和产量均影响不显著(见表 15). 其中,对于穗数,产量均是 F 密度 &F 收获时期 &F 互作 ,对于百粒重 F 收获时期 &F 密度 &F 互作 , 表明不同种植密度对穗数,产量影响的差异大于收获时期及其二者互作的影响,不同收 获时期对籽粒百粒重影响的差异要大于种植密度及其二者互作的影响. 因此有必要进一 步测验种植密度,收获时期以及二者互作的差异显著性.表 16.不同密度,不同收获时期产量及产量构成的新复极差测验 16.不同密度,不同收获时期产量及产量构成的新复极差测验 Table16.Test of SSR of the yield and yield components in different densities and harvest dates 产量及 其构成 穗数 穗粒数 百粒重 产量 密度 A(株/hm2)
.92Cc 65481.48Bb 81111.11Aa 524.63Aa 526.91Aa 489.31Aa 39.9927Aa 37.5446Aa 36.1147Aa 11577.33Bc 13800.90Ab 14961.68Aa 乳线 1/2 65333.33Aa 517.01Aa 34.2668Cc 11806.11Cc 收获时期 B 乳线 3/4 66592.59Aa 512.10Aa 38.5297Bb 13682.56Bb 乳线 4/4 68592.59Aa 511.74Aa 40.8554Aa 14851.23Aa由表 16 可看出,不同密度下,穗数,产量随种植密度的增加而渐增,穗粒数,百 粒重随密度的增加而渐减.低,中,高密度下,穗数,产量差异极显著,但对穗粒数, 百粒重影响差异不显著.不同收获时期下,穗数,穗粒数,产量均随收获时期的推迟而 中增加,仅百粒重渐减.收获时期对穗数,穗粒数影响差异不显著,但对百粒重,产量25影响差异极显著.不同种植密度下,不同收获时期的产量及产量构成因素差异也很明显 (见表 17) .例如 A3 密度下:收获时期对穗数,穗粒数影响差异不显著,对百粒重, 产量影响差异较显著.百粒重,产量都时 B3 时期最高,二者均极显著高于 B1 时 期 . 所有的处理中,穗数最多为处理(A3B3),穗粒数最多为处理(A1B1),百粒重最高为处理 (A2B3),实际产量较高的为处理(A3B3,A3B2),次之为处理(A2B3) .表 17.不同处理产量及产量构成因素的新复极差测验 7.不同 处理产量及产量构成因素的 不同处理 产量及产量构成因素的新复极差测验 Table17. Test of SSR of the yield and yield components in different treatments 处理 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 穗数(穗/hm2) 51333Bb 52444ABb 58000Aa 64000Aa 66667Aa 65778Aa 80667Aa 80667Aa 82000Aa 穗粒数(粒/穗) 545.92Aa 520.80Aab 507.18Ab 511.567Aa 533.797Aa 535.357Aa 493.54Aa 481.70Aa 492.68Aa 百粒重(g) 36.16Bb 42.37Aa 41.46Aa 32.78Bc 38.30Ab 41.56Aa 33.87Bb 34.92Bb 39.56Aa 产量(Kg/hm2) 10059.05Bc 11608.45Ab 13064.50Aa 12073.21Bb 14272.32Aa 15057.17Aa 13286.08Bb 15166.92ABa 16432.03Aa2.6.2 不同密度不同收获时期产量对品质的影响表 18.不同密度不同收获时期品质与产量的相关性分析 18.不同密度不同收获时期品质与产量的相关性分析 Table 18.Correlation analysis of yield and qualities in different treatments 18.Correlation 处理 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 饱满度指数 -0.16 0.37 -0.99** 0.93* 0.62 -0.94* 1.00** 0.5 0.64 籽粒密度 0.12 -0.76 0.6 0.83 0.71 -0.63 -0.09 0 0.73 籽粒容重 0.46 -0.87 0.51 0.74 -0.99** 0.53 -0.89* -0.82 -0.83 蛋白质 0.45 -0.81 -0.15 0.98** 0.17 -0.77 -0.77 -0.27 0.59 脂肪 -0.09 -0.72 -0.57 0.21 0.63 -0.7 -0.79 0.38 0.84 淀粉 -0.35 0.53 0.35 1.00** 0.58 0.99** 0.99** 0.79 -0.5由表 18 可知,不同密度不同收获时期下,产量和营养品质,外观品质的相关性不 很明显.产量与饱满度指数负相关,与淀粉正相关,与容重负相关.即产量最高时籽粒 饱满度指数较低,但淀粉含量较高,容重较低(这合乎前面已经证明的淀粉含量和容重 负相关) ;也就是说产量最高时往往籽粒品质不是很好(这正好与前面的论述相吻合) . 2.6.3 不同密度不同收获时期产量构成对品质的影响 由表 19 可知,较低密度不同收获时期,产量构成因素和籽粒外观品质相关性不明 显.中密度仅适中收获时,产量构成与籽粒密度饱满度指数极显著相关,但与容重相关 性不显著.高密度下,不同时期收获,百粒重与籽粒密度有较好的相关性,其中密植晚 收时,饱满度指数与穗数,穗粒数均极显著正相关. 表 20 表明,不同密度不同收获时期,蛋白质和产量构成的相关性不同.其中,处26理(A1B1,A2B1)籽粒营养含量与产量构成相关性均不显著.例如高密度下,较早收 获,穗粒数与蛋白质,脂肪均极显著负相关,与淀粉显著正相关;穗数与蛋白质,脂肪 含量极显著正相关.高密度下乳线 3/4 时收获除穗粒数与淀粉显著正相关外其余均相关 性不显著.高密度推迟收获百粒重与蛋白质含量显著负相关,与淀粉极显著正相关.表 19.不同密度不同收获时期外观品质与产量构成的相关性分析 19.不同密度不同收获时期外观品质与产量构成的相关性分析 Table 19.Correlation analysis of appearance quality and yield components in different treatments 19.Correlation 饱满度指数 籽粒密度 籽粒容重 处理 穗数 穗粒数 百粒重 穗数 穗粒数 百粒重 穗数 穗粒数 百粒重 A1B1 0.36 -0.38 0.75 0.6 -0.12 0.55 0.84 0.24 0.22 A1B2 0.81 0.67 -0.94* 0.8 -0.49 0.02 0.7 -0.64 0.2 A1B3 0.75 -0.24 -0.22 0.22 -0.73 0.96* 0.33 -0.8 0.98** A2B1 -0.24 0.55 0.66 -0.02 0.35 0.47 0.14 0.2 0.33 A2B2 0.99** 0.99** -0.93* 0.96** 0.96** -0.96** -0.4 -0.4 0.82 A2B3 -0.45 -0.95* -0.87 0.08 -0.97** -0.48 0.97** -0.09 0.67 A3B1 -0.57 0.83 0.25 0.83 -0.56 -0.97** 0.2 -0.55 0.15 A3B2 0.61 0.68 -0.59 -0.93* -0.22 0.92* 0.84 -0.67 -0.86 A3B3 1.00** 1.00** 0.53 -0.08 -0.04 -0.88* -0.07 -0.11 0.8 表 20.不同密度不同收获时期营养品质与产量构成的相关性分析 20.不同密度不同收获时期营养品质与产量构成的相关性分析 Table 20.Correlation analysis of nutrition quality and yield components in different treatments 20. 处理 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 穗数 0.84 -0.36 0.85 -0.4 -0.77 -0.12 0.98** -0.79 -0.26 蛋白质 穗粒数 0.23 -0.96** -1.00** 0.68 -0.77 -1.00** -0.98** -0.48 -0.23 百粒重 0.23 0.97** 0.88 0.77 0.33 -0.65 -0.85 0.77 -0.95* 穗数 -0.58 -0.49 1.00** 0.69 -0.36 -1.00** 0.97** 0.71 0.09 脂肪 穗粒数 0.15 -0.92* -0.88 -0.4 -0.36 -0.14 -0.99** 0.58 0.13 百粒重 -0.57 1.00** 0.57 -0.28 -0.18 -0.82 -0.84 -0.7 -0.79 穗数 -0.78 0.69 -0.94* -0.54 1.00** 0.61 -0.73 0.27 0.36 淀粉 穗粒数 -0.12 0.79 0.97** 0.79 1.00** 0.88* 0.93* 0.91* 0.33 百粒重 -0.33 -0.99** -0.76 0.86 -0.90* 0.95* 0.45 -0.24 0.98**所以,低密度下,穗数较多,百粒重较高的籽粒蛋白质,脂肪含量均较高,淀粉含 量均较少;穗粒数正好与此相反.中密度下效应不很明显,但乳线 3/4 时收获,穗数, 穗粒数均与淀粉积累具有协同效应.高密度下,籽粒营养含量与产量构成的关系与低密 度下相似.3 结论与讨论3.1 结论3.1.1 不同密度不同收获时期对籽粒外观品质的影响 45000 株/公顷和 65010 株/hm2,乳线 3/4 时(即 A1B2,A2B2)收获的籽粒外观品质 最好,85005 株/hm2,乳线 3/4 收获(即处理 A3B2)和 65010 株/hm2,乳线 4/4(即处27理 A2B3)时收获籽粒外观品质次之.此外,低密度下适当推迟收获有助外观品质的提 高. 3.1.2 不同密度不同收获时期对籽粒营养品质的影响 种植密度和穗段对籽粒营养品质的影响均较大,收获时期对淀粉和脂肪含量的影响 较大,但对蛋白质含量影响不大.随种植密度的增加,籽粒蛋白质,脂肪含量渐减,淀 粉含量渐增;随收获时期的推迟,籽粒中蛋白质,淀粉均是先减少后增加但总体趋势是 稍有下降的,而脂肪呈现一直缓慢增加的趋势.随乳线的变化,籽粒内营养成分可能有 个相互转化的过程.栽培种植中要充分考虑种植密度和收获时期,欲籽粒含较多的蛋白 质,种植密度为45000株/hm2,乳线1/2(即处理A1B1)时收获较好;欲籽粒含较多的淀 粉宜种植密度为85005株/hm2,乳线1/2(即处理A3B1)时收获;欲籽粒含较多的脂肪宜 种植密度为45000株/hm2,乳线4/4(即处理A1B3)时收获.这只是不考虑产量的情况,适 宜专用型种植.玉米营养品质较好的栽培方式为85005株/hm2,乳线3/4或65010株/hm2, 乳线4/4时收获(即处理A3B2,A2B3) . 3.1.3 不同密度不同收获时期籽粒外观品质与营养品质的关系 不同密度不同收获时期下,籽粒营养品质和外观品质间有一定的相关性,但籽粒各 营养含量对其外观品质的作用方向和大小不尽一致. 外观品质各指标和蛋白质相关性较 好的为处理(A1B1,A2B1);和脂肪相关性较好的为处理(A1B1);和淀粉相关性较好 的为处理(A1B1) .总之,处理( A1B1)下,籽粒营养品质和外观品质的相关性较明 显;不同处理下,籽粒容重和营养品质的相关性均较小.可以初步断定,籽粒蛋白质, 脂肪,淀粉的积累一定程度影响籽粒的外观性状,但乳线 1/2 时的影响比乳线 3/4,4/4 时较大, 且各营养成分的积累对籽粒密度, 饱满度指数的影响远大于对籽粒容重的影响 . 籽粒营养品质和外观品质相关性受种植密度和收获时期的影响较大, 可以通过性状相关 性进行间接选择. 3.1.4 不同密度不同收获时期的果穗性状对品质的影响 不同种植密度下,穗长, 穗粗均随收获时期的推迟而增加;不同收获时期下, 穗长 , 穗粗均随种植密度的增大而减少. 处理下, 9 果穗性状较好的处理为 A1B2,A1B3,A2B2, A2B3.此外,果穗性状对营养品质和外观品质的作用和大小不尽一致.籽粒蛋白质, 脂肪,淀粉等营养成分的积累影响籽粒外观品质,籽粒外观品质一定程度上制约着果穗 的性状.三者且共同受种植密度,收获时期的影响.个别处理下,可以根据果穗性状挑 选含某一种营养成分较多的玉米,可以依据此对玉米籽粒分类;同时可以根据人们对营 养的需求发展专用型玉米种植,挑选所匹配的种植密度,收获时期和果穗性状,协调好 相关性较显著的两因素间的关系, 并兼顾其它性状, 才可能获得较好的丰产效果.283.1.5 不同密度不同收获时期的植株性状对品质的影响 不同密度不同收获时期下,植株性状与籽粒品质相关性较高.一定程度上可以通过 植株性状来推测籽粒品质.比如:高密度乳线 3/4 时收获:穗位较高的籽粒蛋白质含量 高,淀粉和脂肪含量低,若此时茎也较细,籽粒可能不饱满.高密度晚收:植株性状各 指标对籽粒营养含量影响不大,穗位高的籽粒饱满. 3.1.6 不同密度不同收获时期的产量及产量构成对品质的影响 随种植密度的增加,穗数,产量均增加,穗粒数,百粒重却均下降;随收获时期的 推迟, 穗数, 百粒重, 产量均增加, 穗粒数减少.其中,产量水平最高的为处理(A3B3), 最 低 的 为 处 理 ( A1B1 ) ,极 差 为 6372.98Kg/hm2 , 9 处 理 产 量 按 大 小 依 次 为 : A3B3&A3B2&A2B3&A2B2&A3B1& A1B3&A1B2&A1B1,即欲达高产,最佳处理为 85005 株/hm2,乳线 4/4 收获(即 A3B3) ;次之为 85005 株/hm2,乳线 3/4 收获(即 A3B2) . 较低产量密度,乳线 4/4 收获(A2B3)与较高产量密度,乳线 3/4(A3B2)所获玉米 产品在营养等级上差别很小, 但外观等级上:较低产量密度,乳线 4/4 收获(A2B3), 籽粒饱满度指数,容重均较高,但籽粒密度却较低;较高产量密度,乳线 3/4(A3B2), 籽粒不饱满但籽粒密度和容重均较高;最高产量密度,乳线 4/4(A3B3) ,籽粒外观品 质较差.以最小的品质损失换取较高的产量, 符合效益原则.可以认定较高产量密度, 乳线 3/4 收获(即处理 A3B2)籽粒符合提高玉米外观品质的要求,且本试验证明了较 高产量密度,乳线 3/4 收获下玉米的营养品质也较高.3.2 讨论不同密度不同收获时期下,产量及产量构成和外观品质,营养品质相关性较高,且 产量与品质间存在着矛盾,产量高的处理外观品质并非最好,这主要是不同种植密度, 收获时期极大地影响了产量,而籽粒饱满度指数,籽粒密度等外观品质主要取决于籽粒 营养成分的含量比例.至于在这方面如何协调改进,有待进一步的研究.此外,前人通 过多年研究基本阐明了密度对产量的影响机理. 种植密度通过影响玉米单株和群体光合 面积而影响产量.同时,由于不同密度的单位面积水肥供应量相同,而植株个体对水肥 等养分获取量不同. 玉米籽粒营养品质,人们对其密度与籽粒营养品质的研究尚不深人,其机理尚不清 楚,有人认为可能是由于不同密度形成不同的生长环境和水肥气热等供应状况的差异, 从而影响了子粒蛋白质,脂肪和淀粉的合成与代谢及运转及贮藏等过程.本试验中低密 度和中密度下籽粒外观品质较好, 是因为植株个体可以吸收充足的水肥等养分供应籽粒 生长;高密度下,群体内环境条件随着个体生长量的变化,个体之间争水,肥,气,热 ,29光等资源的矛盾日益增强,养分供应不足,通风透光等条件变坏影响了光合作用,进而 影响了籽粒外观品质.而过小密度又因光合面积不足使光能浪费,致使产量太低.两种 结果都导致群体产量降低并影响子粒品质. 本试验中,籽粒外观品质,营养品质均较好的组合为 85005 株/hm2,乳线 3/4 时收 获(即处理 A3B2) .本试验充分证实了:籽粒产量与其品质之间是呈负相关关系,即 高产和优质是很难并重的,这与马兴林等[61]对 3 个玉米杂交种的研究结果正好相一致, 与吴建明等 [62]对高油 115 玉米的研究结果相悖(可能与玉米特殊的品种有关) .此外, 本试验最适密度与田伟 [63]等于河南中等肥力地对郑单 958 栽培密度技术效应的研究结 果似乎不尽相同,他认为:在 1.1 万 kg /ha 以上产量水平,适宜密度为 7.5 万株/ha.但 本试验中种植密度 8.5万株/ ha 下产量高达 1.5167万 kg/ha,6.5 万株/ha 下产量也达 1.5057 万 kg/ha,较可能的解释是本试验是在肥料充足情况进行的.张丽霞[64]等关于种植密度 对郑单 958 产量和生理指标的研究中也指出:郑单 958 是一个高产,稳产玉米新品种, 在高肥水条件下能充分发挥其增产潜力.在超高产栽培中应选用 7.5～9 万株/ hm2 的种 植密度.本试验研究结果和此完全一致.所以,在种植密度中等时肥料充足利于高产, 在肥料充足的情况下适当增大种植密度可提高产量.在不增加化肥投入情况下:肥力充 足地适宜 8.5 万株/ ha,乳线 3/4 时收获,推迟收获会使产量提高但籽粒品质严重下降; 肥力不充足地适宜 6.5-7.5 万株/ ha,乳线 4/4 时收获.实现玉米广泛的优质高产,有待 进一步的适应性试验. 本试验只研究了种植密度和收获时期对玉米籽粒品质,产量的影响,提出了玉米产 量,品质较佳的种植密度和收获时期,为玉米生产种植提供了具体的理论依据,也为玉 米的进一步科研工作积累资料和经验.但是,由于 2008 年玉米成熟期当地高温近收获 时又多雨的特殊气候条件,而且与出苗,拔节时病虫害较往年严重有关,及其开花后风 雨天气植株倒伏或临近地块全种植玉米影响了部分籽粒的纯度, 此外本试验地连茬玉米 又施肥料充足,这些都一定程度影响了试验的结果.30参考文献[1]郝建平,刘克治,徐桂玲等.玉米高产原理与栽培新技术[M].中国农业科技出版社,1995. [2]佟屏亚.中国玉米科技史[M].中国农业}