中国玉米栽培研究进展与展望

玉米是全球也是中国第一大作物,在保障国家粮食安全中占有重要地位。当前,面对经济社会的快速发展和人增地减、资源紧缺、生态环境恶化等一系列突出问题,玉米栽培学科正面临着严峻挑战和新的历史发展机遇,在此重要历史关头,回顾中国玉米栽培研究历程和科技进展,探索未来发展方向具有重要的意义。分析表明,经过60年不懈努力,玉米栽培研究的目标已由产量为主向高产、优质、高效、生态、安全等多目标协同发展,研究内容不断拓宽与深入,形成了具有显著中国特色的玉米栽培科学与技术体系。进入21世纪以来,玉米栽培研究进入黄金发展期,在栽培理论、关键技术创新与应用方面取得一系列重要突破,在保障国家粮食安全中发挥了重要的作用。围绕未来玉米生产对科技的需求,依据现代科技的发展趋势,笔者认为高产、优质、高效、生态、安全仍将是未来玉米栽培研究的主要目标,并提出今后20年重点研究的方向与任务:一是继续探索不同生态区玉米产量潜力及突破技术途径,努力提高单产水平;二是转变生产方式,围绕籽粒生产效率,以提高资源利用效率和劳动生产效率为目标,降低生产成本,提高商品质量,增强玉米市场竞争力;适度发展青贮玉米和鲜食玉米等,促进玉米生产向多元化方向发展;三是应对全球气候变化,开展抗逆、减灾、稳产理论和技术研究,实施保护性耕作,实现玉米可持续生产;四是依托现代信息技术,开展智能化栽培技术研究,实现玉米精准生产与管理;五是强化栽培学科基础研究,玉米设计栽培,夯实玉米科技研究和生产发展基础。     

糯玉米钾素分配转移特性的基因型差异

在同一供肥水平下研究31个糯玉米品种的钾素分配转移特性,分析糯玉米钾素分配转移规律及其与钾素吸收利用的关系,揭示钾素分配转移的基因型差异及其对产量形成的作用。结果表明,糯玉米生育期间钾素在各器官的分配与氮、磷不同,钾素不随生长中心的转移而转移,在生育期间钾素主要分配在叶片和茎秆中,开花前主要分配在叶片中,开花后钾素分配到茎秆中最多。糯玉米不同品种各器官钾素转移率存在显著差异。相关分析表明,钾素转移率主要影响产量和钾素利用效率的高低,而对钾素吸收总量及钾收获指数影响较小。通径分析表明,鲜穗、鲜子粒及成熟子粒中高产品种叶片的钾素转移率较高,叶鞘的钾素转移率高有利于品种鲜穗、鲜子粒及成熟子粒钾素利用效率的提高。     

施氮量对甜玉米产量、品质和蔗糖代谢酶活性的影响

以甜玉米扬甜2号和超甜135为材料,设置纯氮N 0、75、225、375 kg/hm2 4个处理,研究不同施氮量对甜玉米产量、品质和蔗糖代谢酶活性的影响.结果表明,施氮显著提高甜玉米扬甜2号和超甜135鲜穗产量,两品种均以施N 225 kg/hm2产量最高,比不施氮分别增产65.15％、99.61％.甜玉米籽粒发育过程中可溶性糖和蔗糖的含量随吐丝时间呈单峰曲线变化,施氮明显提高籽粒可溶性糖和蔗糖含量,施氮量为N 225 kg/hm2时最高.氮肥对甜玉米质构特性有较大影响,施氮量增多,籽粒的硬度显著增加;脆性随着施氮量的增加表现出先升高后降低的趋势,其中以氮肥用量在N 225 kg/hm2最大.籽粒中蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)合成方向活性的变化趋势与蔗糖含量变化一致,SS分解方向活性随籽粒灌浆进程逐渐变大.合理施氮可提高甜玉米籽粒中SPS和SS合成方向活性,增加糖分,改善品质.     

甜玉米磷素吸收利用的基因型差异

以我国近年来新育成的22个甜玉米品种为试验材料,在同一供肥水平下进行大田试验,研究提高甜玉米磷素吸收利用的基因型潜力。结果表明:各基因型产量、生育期、磷素吸收量和磷素利用效率存在显著差异,其中鲜果穗和鲜籽粒产量变幅为7 324~11 801和5 129~8 531 kg.hm-2,生育期变幅为74~84 d,磷素积累量变幅为15.25~38.99 kg.hm-2,鲜果穗和鲜籽粒磷素利用效率变幅分别为286.6~480.4和198.1~338.5 kg.kg-1,提高甜玉米磷素吸收量和磷素利用效率的基因型潜力较大。聚类分析结果表明,收获物高产、磷素积累量高、磷素利用效率高的品种为金凤8号、穗美9701和金师王,其鲜果穗产量、鲜籽粒产量、磷素积累量、鲜果穗利用效率、鲜籽粒利用效率平均值分别较其他品种高10.95%、17.90%、16.92%、9.58%、2.27%。产量、磷素利用效率和磷素积累量三者通径分析结果表明,磷素积累量和磷素利用效率对不同品种产量共同起作用,其中磷素积累量对产量的贡献大于磷素利用效率。在甜玉米生产中,选择磷素积累量高的基因型有利于获得高产,同时减少磷素资源的浪费。     

控释尿素与普通尿素配施对糯玉米产量和氮素吸收利用的影响

【目的】缓/控释肥料轻简化施用技术在我国玉米生产中逐步得到应用,研究控释氮肥与尿素不同比例配施对大田糯玉米产量、物质积累与转运以及氮素吸收利用的影响,为糯玉米高产高效施肥提供理论与技术支撑。【方法】田间试验于2019—2020年在江苏连云港进行,供试玉米品种为连花糯2号。在施N 225 kg/hm²水平下,设置5个普通尿素与控释尿素配施比例处理：100%普通尿素(N1)、100%控释尿素(N2)、普通氮素∶控释尿素=1∶2 (N3)、普通氮素∶控释尿素=1∶1 (N4)、普通氮素∶控释尿素=2∶1 (N5),以不施氮处理(N0)为对照。测定了糯玉米籽粒产量、植株物质积累转运与分配及氮肥利用率。【结果】5个普通尿素与控释尿素配施处理中,N3处理的增产增收幅度最大,较N1处理产量增加了30%,平均收益增加了2835元/hm2,N4和N5处理产量和经济效益大于N1处理,小于N3处理,且二者差异较小。控释尿素与普通尿素配施显著提高吐丝后干物质和氮素积累量,且以N3处理增加最明显,其次为N2和N4处理,N5与N1处理干物质积累量差异不显著。不同氮肥配施对植株氮素转运量和转运...     

不同栽培模式对江苏省夏玉米产量和氮素利用的影响

为了明确不同栽培模式下江苏省夏玉米产量和氮素利用率的变化,为江苏省夏玉米高产高效轻简生产提供理论依据,以江玉877(江苏省主推品种)为材料,研究了夏玉米籽粒产量、干物质和氮素积累转运在4种栽培模式[基础地力水平(CK)、农户栽培模式(FL)、高产高效栽培模式(HH)、超高产栽培模式(SH)]间的差异.结果表明,栽培模式对夏玉米产量和氮素吸收利用有显著影响.与FL模式相比,HH、SH模式3年平均千粒质量分别增加4.3％和0.8％,产量分别增加20.6％和23.6％,吐丝期叶面积指数分别增加15.6％和20.2％,干物质积累量分别增加26.3％和28.1％,花前干物质积累量对籽粒产量贡献率分别增加6.6％和2.4％,氮素积累量分别增加13.9％和31.9％,氮素转运量分别增加了20.5％和39.2％.不同模式下,HH模式更有利于提高夏玉米氮肥偏生产力、氮肥农学利用效率和氮素利用率.SH模式较FL模式氮素利用率增加.在江苏省夏玉米生产中,通过合理增加种植密度,肥料改普通复合肥基施+拔节期撒施氮肥为缓控释肥一次性基施,种肥同播,可达到节省肥料、增产的目标,实现绿色优质高产高效轻简生产.     

结实期渍水对糯玉米籽粒产量和品质的影响

结实期是玉米籽粒产量和品质形成的关键时期,在中国南方夏季经常遭遇涝渍危害。以6个糯玉米品种为材料,研究分析了结实期（花后1~7天）渍水对糯玉米籽粒产量和品质的影响。结果表明：结实期渍水导致糯玉米粒数减少、粒重降低,进而导致产量损失。渍水使籽粒可溶性糖和淀粉含量降低,蛋白质含量升高。籽粒峰值黏度和崩解值除‘农科玉301’受渍水影响较小外,其他品种均显著降低,但不同品种谷值黏度、终值黏度和回复值对渍水响应不一。结实期渍水对糯玉米籽粒糊化和胶凝温度影响较小。热焓值‘皖糯5号’和‘美玉16’在渍水处理下显著降低,其他品种保持不变。相反,渍水使各品种（‘美玉16’除外）的回生热焓值和回生值增加。综上,结实期渍水导致籽粒产量降低、品质变劣（黏度降低、回生增加）。     

播期对夏播糯玉米淀粉理化特性的影响

为明确夏播糯玉米的适宜播期,以苏玉糯5号和渝糯7号为材料,分析了播期对夏播糯玉米籽粒淀粉理化特性的影响。结果表明,2014年度2个糯玉米品种的淀粉平均粒径在早播和迟播处理下均显著降低,2013年度苏玉糯5号在早播处理下较高,渝糯7号受播期影响较小。播期对糯玉米淀粉的晶体衍射类型无影响,但使尖峰强度发生了变化。淀粉碘结合力随播期推迟逐渐降低,糊化范围在早播和迟播处理下均显著降低。淀粉最大吸收波长、糊化温度、胶凝温度(起始温度、峰值温度和终值温度)受播期影响较小。淀粉膨胀势、黏度特征值、热焓值和回生值在不同播期处理下均发生了变化。相关分析结果表明,生育期较高的积温增加了支链淀粉中长链比例,使谷值黏度升高;降雨量过多易导致淀粉膨胀势下降,热焓值降低;较长的日照时数增加了支链淀粉中长链比例,使淀粉膨胀势、谷值黏度和热焓值升高。因此,在夏播糯玉米生产中,应根据气候条件和生产目标确定适宜播期,提高黏度应提早播种,降低回生应推迟播种。本研究结果为夏播糯玉米淀粉品质调优提供了理论依据。     

开花期干旱胁迫对鲜食糯玉米产量和品质的影响

为探明开花期(抽雄吐丝期)干旱胁迫对鲜食糯玉米(吐丝后23 d采收)产量和品质的影响, 以苏玉糯5号和渝糯7号为试材, 采用负水头供水控水盆栽装置控制土壤含水量, 设置开花期正常供水(土壤相对含水量80%)和干旱胁迫(土壤相对含水量60%) 2个处理, 研究干旱胁迫对鲜食糯玉米产量(鲜果穗和鲜籽粒)、籽粒组分、糊化和热力学特性的影响。结果表明, 开花期干旱胁迫减少籽粒数量、降低籽粒重量、缩小籽粒体积, 导致鲜果穗和鲜籽粒产量损失。开花期干旱胁迫下鲜食期籽粒淀粉含量升高, 但对于蛋白质含量渝糯7号降低, 苏玉糯5号变化不显著。蛋白质组分中, 对球蛋白含量影响不显著, 清蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白均显著降低。开花期干旱胁迫显著降低淀粉粒平均粒径。碘结合力2015年度显著下降, 2014年度受干旱影响不显著。开花期干旱胁迫下籽粒峰值黏度、谷值黏度和终值黏度在苏玉糯5号中降低, 在渝糯7号中升高。开花期干旱胁迫下两品种峰值温度降低, 回生热焓值和回生值升高, 而热焓值仅渝糯7号在2014年度升高。总之, 开花期干旱降低糯玉米鲜果穗和鲜籽粒产量, 增加籽粒淀粉含量, 降低籽粒蛋白质含量、淀粉粒径和支链淀粉中长链比例, 进而使籽粒回生增加, 但糊化黏度两品种表现不同(渝糯7号升高, 苏玉糯5号下降)。     

缓释肥施用时期对春播鲜食糯玉米产量和籽粒品质的影响

为探明缓释肥施用时期对鲜食糯玉米产量和籽粒品质的影响,本研究以苏玉糯11号为材料,在等量施肥条件下,以常规施肥方式(N15CK,基施复合肥+六叶期追施尿素)和不施肥为对照,研究缓释肥于播种期(SN15-0)、三叶期(SN15-3)和六叶期(SN15-6)一次性施用对鲜食糯玉米鲜果穗和鲜籽粒产量,籽粒淀粉和蛋白质含量、碘结合力、热力学特性和糊化特性的影响。结果表明,缓释肥处理的鲜果穗产量和鲜籽粒产量显著高于常规肥处理,且SN15-6和SN15-3的鲜果穗产量分别比SN15-0提高14.0%和7.4%,鲜籽粒产量提高14.6%和2.0%。SN15-6的籽粒中淀粉、可溶性糖和蛋白质含量均显著高于其他处理。缓释肥延后施用使淀粉粒径变小,SN15-6与N15CK的淀粉碘结合力和最大吸收波长显著高于其他处理。与不施肥相比,施肥提高了籽粒淀粉的糊化温度和胶凝温度(起始温度、峰值温度和终值温度),降低了回生热焓值和回生值。其中SN15-3的峰值黏度、谷值黏度、崩解值和终值黏度最高,而SN15-6的回复值、回生热焓值和回生值最低。综上,缓释肥适当延后施用有利于提高鲜食糯玉米产量,增加籽粒中蛋白质、淀粉、可溶性糖含量,降低淀粉平均粒径;另外,三叶期施用可显著提高籽粒糊化黏度,六叶期施用使籽粒回生值显著降低。本研究结果可为春播鲜食糯玉米绿色高产优质轻简栽培提供理论依据与技术支撑。