从植物形态指标评价看玉米育种的发展方向

从植物形态指标评价看玉米育种的发展方向

摘要：根据田间植株形态指标评价，提出玉米育种中大穗、中大粒、中高杆、中高密、中晚熟的发展方向。

关键词：玉米；形态指标；育种

自20世纪初期杂种优势理论提出并在生产上应用以来，玉米产量大幅度增长。但杂种优势的大小是表现于个体上的，而玉米的产量不仅表现于个体，而更重要的是表现于群体上。因此，要使玉米产量得到较大幅度的提高，在育种上不仅要注意个体的产量表现，而更重要的是要注意个体的植物学形态更适合于密植。对不同玉米品种的植物学形态指标及其产量进行了深入的研究后认为：今后玉米育种的发展方向从植物学形态指标上应该是“五中”，即中大穗、中大粒、中高杆、中高密、中晚熟。

1中大穗

中大穗是一个感官性状和理论内涵既矛盾又一统一的指标。过去50 年玉米育种经历了从稀植大穗到中穗以至密植小穗的过程。从个体来说，大穗显示的是品种的单株生产力，这是我国玉米生产走过的依靠单株大穗夺高产的路子。上世纪９０年代以来曾一度出现主要选育高杆大穗玉米新品种的倾向，玉米生产者也多从感官上认为单株大穗品种是高产品种，然而事实上却没有几个大穗品种能够成为生产上的“当家品种”，有相当一部分育种工作者或育种单位在高杆大穗品种的选育上走了“弯路”。这是因为大穗品种的耐密性一般较差，必须在密度稀、光照足、肥水好的条件下才能量示个体的增产潜力，而密度降低则使群体穗数不足导致减产。

大量研究表明，高杆大穗品种只适宜在我国某些土壤贫瘠、气候干燥、光照不足或丘陵坡田地区推广种植，而在肥水光照条件较好的地区，适宜密植的中大穗品种则既可稳产又可高产，有较强的适应能力。一般中大穗品种要求每穗14～16行，行粒数35～40粒，行列整齐、子粒长、排列紧实、结实满尖。

与中大穗并存的另一个潜在性状就是穗轴粗度。仅从一个玉米的果穗外观上难以确定穗轴性状，需通过取样测评。如郑单958，这个杂交种基本上传承了紧凑型玉米的许多优点，除株型紧凑、适宜密植、抗病抗倒、灌浆快等优点外，最突出的就是穗轴较细、粒大，因此，出籽率高，有明显的产量优势，成功的解决了高产、稳产和抗逆性的协调发展问题，对长期形成的育种观念和技术思路是一个挑战。再如高产杂交种农大108，无论株型、穗型、粒色还是抗逆性均无与伦比，但穗轴偏粗，出籽率相对偏低。理想的中大穗品种单株穗粒重在200～250g，出籽率在85%以上。尤其应当指出的是，中大穗品种不含双穗指标，甚至在植株上也不存在双穗或多穗的发育潜势。

2中大粒

玉米子粒的大小是一个易于观察的感官性状，子粒小、着粒浅、库容小、粒重低，即使出子率很高，但商业品质降低。相反，子粒偏大，受当地的生长期所限可能灌浆不足，造成子粒瘪凹，容重低，同样影响商业品质。中国是一个“四季玉米之邦”，由于复种指数比较高，间套复种种植方式并存，无论是春玉米、夏玉米、秋玉米、冬玉米，在子粒灌浆后期均存在积温偏低，灌浆不足问题，特别是在东北春玉米主产区，玉米生育后期经常会遇到低温冷害，子粒灌浆不足且含水量偏高，容重低，品质差，故不宜选用大穗大粒型品种。理想的中大粒指标是每穗550～600粒，千粒重400 g左右。

3中高杆

株高是衡量一个玉米品种优良与否的重要标志。虽然在已往以及现有的品种中，既有以高杆夺取高产的品种，如上世纪50年代推广的品种金黄后，晋杂1号等，株高均在300cm以上；现在推广的品种金象5号 、先玉335、中科10号等，株高均在280cm以上，其中中科10号达310cm以上；也有以矮杆夺取高产的品种，如上世纪50年代推广的品种京早2号、大红袍等，株高均在200cm以下；现在推广的品种如浚单18、西玉3号、掖单51等，株高均在235 cm以下。但是从理论上来说，高杆玉米单株光合面积较大，叶片稀疏，群体通风透光性好，因此光合能力强，光合产物积累多，容易获得高产，但易倒伏，所以风险性大，而矮杆玉米单株光合面积小，叶片密集，群体透光性差，因此光合能力弱，光合产物积累少，不易获得高产。纵观中国近几十年来玉米的栽培历史，总的趋势是与上述理论相符的，即大多数高杆品种的产量都高于矮杆品种的产量，或者说高杆品种的平均产量高于矮杆品种的平均产量。因此在品种选育上，选育高杆品种仍然是明智之举，但为了降低高杆品种易倒伏的潜在风险，应该选择中高杆的品种较为稳妥。理论研究与育种实践表明，支持根发达，茎基部三个节间的平均长度在3 cm 以下，茎粗系数在1以上，穗位系数在40以下，株高在250 cm左右时，植株的抗倒伏能力较强且产量也较高。

4中高密

作物高产栽培实质是对光能和温度的利用，从我国玉米产量变化来看，合理密植是极其重要的栽培技术，随着新品种的推广而密度不断的增加。20世纪50年代的玉米品种如金黄后、白马牙等，一般密度27 000～30 000株/hm²，60年代种植玉米双交种，密度37 500株/hm²左右，80年代以来，玉米密度大幅度增加，平展型的玉米45 000～52 500株/hm²，紧凑型玉米60 000～75 000株/hm²。据研究，玉米的适宜密度范围为：早熟品种70 000株/hm²以上，中熟品种60 000～70 000株/hm²，中晚熟60 000株/hm²以下。在此密度范围内，应特别注意所选自交系和杂交种的耐密性能，包括株型、叶形、叶角以及根茎的质量等各种形态指标。也有些研究者指出，在现有玉米产量和密度基础上，若群体对太阳能的利用率再提高1%，就可能增产4 500kg/hm²。

随着玉米种植密度的增加，要求培育株型紧凑，根系发达，茎基坚韧，抗倒力强，对光温不敏感的新品种。20世纪90年代以来，玉米研究人员在玉米栽培和生理学方面做了较多的研究工作，例如玉米群体的光分布、光能利用、光合特性、自动调节以及高产规律和产量调节控制的研究等成绩显著。相信随着这些方面的深入研究及其在玉米育种方面的应用，玉米育种工作者有可能培育出更加适合密植的新品种。

5中晚熟

熟期是指某一品种从播种到成熟所需要的有效积温，因为玉米的生育期常随光照，纬度和海拔条件而改变。例如紧凑玉米掖单13在黑龙江省哈尔滨地区生育期140～145d，而在两广地区生育期110～115d。同一品种在海拔相近条件下，一般每向南移1度，生育期缩短2～3d。以积温做指标，可以准确的确定某一玉米品种的熟期，在引种时增加预见性，减少盲目性。

玉米熟期和产量密切相关，一般早熟品种产量较低而晚熟品种的产量较高。把育种目标定位中晚熟，指所需生物学下限（10 ℃）以上的有效积温在2 300～2 600 ℃。在我国不同生态类型区可供玉米生长天数（多熟制地区扣除其它作物的生长天数后）大致在95～135 d范围内。因为玉米生育期随纬度和海拔的变化而变化，此类品种可以适应主要生态类型玉米产区，并可以获取较高的产量。但并不排除在某一生态区选育较早熟或晚熟玉米品种，因为育种人员对选育玉米品种通常有一个选择指标范围，但在玉米栽培中可以把现代科学技术与传统精细农艺结合起来，通过采取诸如育苗移栽、覆膜栽培、浸种催芽以及化学促控等栽培技术，灵活的调控玉米的成熟日期，以达到充分利用当地光热资源，获取玉米的最高产量。

需要说明的是作者对以上几个育种目标提出的相应指标，只是就现有栽培条件、栽培技术和育种技术而言的，相信随着栽培条件、栽培技术、育种技术以及其它生物技术的提高和发现，这些指标也会随之逐渐提高。作者的目的仅在于说明，无论育种目标在今后的发展如何，但各项指标相互协调和平衡发展永远是制定育种目标的基本原则。

参考文献

[1] 李竞雄.玉米育种研究进展[M]. 北京：科学出版社，1992.

[2] 佟屏亚.中国玉米科技史[M]. 北京：中国农业科技出版社，2000.

[3] 佟屏亚.玉米高产是一个永恒的课题[J].作物杂志，2004(1)：10-12.

[4] 李登海，张永慧，杨今胜.育种与栽培相结合紧凑型玉米创高产[J]. 玉米科学，2004，12（1）：69-71.

[5] 郭庆法，王庆成.中国玉米栽培学[M]. 上海：上海科学技术出版社，2005.

[6] 卢庆善，*，华泽田.农作物杂种优势[M].北京：中国农业科技出版社，2001.

[7] 中国农业科学院作物品种资源研究所.中国玉米品种志[M].北京：农业出版社，1998.

[8] 苏祯禄，任和平等.河南玉米[M].中国农业科技出版社，1994.