赵 霞，刘诗慧，张国方，张银娜，穆心愿，马智艳，马西云，丁 勇，张凤启，张 君，唐保军*

(1.河南省农业科学院 粮食作物研究所/河南省玉米生物学重点实验室，河南 郑州 450002； 2.河南省种子管理站，河南 郑州 450002； 3.河南农业大学 农学院，河南 郑州 450002； 4.河南省农业科学院 科研管理处，河南 郑州 450002)

干旱是玉米生产中普遍存在且严重制约其产量的一个重要非生物因素。玉米的抗旱性是指玉米对干旱的适应性和抵抗能力，即在土壤干旱或大气干燥条件下，玉米所具有受伤害最轻、产量下降最少的能力[1-4]。近几年，由于气候变化，干旱已成为威胁河南省玉米生产的最重要因素[5-7]。在节水栽培中，使用抗旱品种是一种经济有效的手段，在作物抗旱性育种中也需要筛选和鉴定抗性遗传资源[3]。国内外学者对玉米的抗旱性鉴定研究较多[6-11]，从农艺性状入手，研究各性状指标与产量和抗旱性之间的关系，可以为玉米抗旱育种、品种评价和生产提供最直接且简单易行的选择依据[12-14]。目前，玉米品种区域试验在审定品种过程中大多采用多年多点试验[15]，还没有设定专门的玉米抗旱性鉴定试验。为探讨河南省夏玉米主栽品种的抗旱性，选取16个已经审定通过的玉米杂交种对其进行了抗旱性评价，以期为玉米节水栽培、抗旱玉米品种选育和评价提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试玉米品种为郑单958、郑单1002、浚单20、郑单538等16个已经审定通过的玉米杂交品种，种子为单粒精播种子，由育种单位提供。其中，郑单958为河南省玉米品种区域试验的对照品种。

1.2 试验设计

试验于2013年、2014年在河南省农业科学院粮食作物研究所作物抗逆中心(35.04°N、113.68°E，海拔63.40 m) 的试验池中进行，试验池上方有电动防雨棚，可隔绝降雨，晴天防雨棚完全开放，雨天关闭。试验池体积为3.25 m×1.85 m×2.00 m，池面与地面平，以保证池面以上的小气候与大田相同，试验池配有灌溉设施，可利用智能水表按预先设好的水量进行喷灌。试验池中土壤为潮土，地力均匀一致，质地中壤，2013年和2014年耕层有机质含量分别为1.32 g/kg和1.34 g/kg、碱解氮含量分别为64.38 mg/kg和63.17 mg/kg、速效磷含量分别为26.41 mg/kg和24.59 mg/kg、速效钾含量分别为72.68 mg/kg和73.36 mg/kg。同年所有试验池中土壤养分含量、土壤质地和土层厚度基本一致。前茬小麦产量为8 000 kg/hm2左右。

试验设干旱胁迫、非干旱胁迫2个处理，肥料作为底肥一次性施入，播前保持土壤含水量大于等于田间持水量的85%以保证出苗。其中，干旱胁迫处理播种前使0～50 cm土层水分达到田间持水量的85%，出苗后至收获每3 d测定土壤水分含量，视墒情补水，保持土壤含水量为田间持水量的60%[16]，以保证一定产量；非干旱胁迫处理设置在相邻池子内，保持土壤含水量≥85%田间持水量。试验采用条播，池子南北行向种植，每个品种每个处理种植1个池子，5行/池，每行10株，中间3行作为3个重复。采用等行距种植，播种深度为5 cm[17]。共用32个池子。其他田间管理措施同大田规范管理。

1.3 测定项目

调查各品种2个处理的生育时期，记载出苗期、抽雄期、吐丝期、成熟期，计算生育期。收获前调查株高、穗位高、茎粗，收获后测定穗长、穗粗、轴粗、穗粒质量、百粒质量与产量。

1.4 抗旱性相关指标分析

1.4.1 非干旱胁迫与干旱胁迫性状值的差值 选取与玉米生长及穗部性状相关的11 个性状指标的平均值进行非干旱胁迫处理性状值与干旱胁迫处理性状值的差值计算，计算出每个品种各性状的差值以及所有参试品种各性状的最大差值、最小差值及平均差值。

1.4.2 抗旱系数与抗旱指数 用3个重复的产量平均值作为衡量指标，计算抗旱系数与抗旱指数，用于抗旱评价。抗旱系数(DRC)和2个抗旱指数(DRI-1[18]和DRI-2[19])分别按下列公式计算：

式中，Ya表示参试品种干旱胁迫处理的产量；Ym表示参试品种非干旱胁迫处理的产量；Y-a表示所有参试品种干旱胁迫处理的平均产量；YA表示对照品种(郑单958)的干旱胁迫处理的产量；YM表示对照品种(郑单958)非干旱胁迫处理的产量。抗旱级别评价参照唐保军等[18]的标准。

1.4.3 抗旱性综合评价 参照抗旱指数和灰色关联度分析[20]，采用DPS统计分析软件中的灰色关联度程序进行抗旱性综合评价。

1.5 数据处理与分析

采用DPS 6.55和Excel 2007对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 玉米杂交种非干旱胁迫与干旱胁迫处理的生长指标差异

由表1可见，16个玉米杂交种中，非干旱胁迫与干旱胁迫处理的生育期差值最大为5.52 d，最小为2.43 d，干旱处理使玉米的生育期延长，16个玉米杂交种的生育期平均延长3.78 d；抽雄期差值最大为3.74 d，最小为1.49 d，干旱胁迫使玉米抽雄期平均推迟2.38 d；吐丝期差值最大为2.34 d，最小为0.56 d，干旱胁迫使玉米吐丝期平均推迟1.45 d；株高差值最大为10.13 cm，最小为5.65 cm，干旱使玉米株高平均降低 7.64 cm；穗位高差值最大为5.93 cm，最小为1.53 cm，干旱胁迫使玉米穗位高平均降低 4.31 cm；茎粗差值不大，平均差值仅为0.21 cm。

从表1可以看出，非干旱胁迫与干旱胁迫处理的指标差值在品种间差异较大。蠡玉16号和中科4号的株高、穗位高差值均较高，其在干旱胁迫处理下生育期、抽雄期、吐丝期较非干旱胁迫处理延长的时间也较长；而郑单958、郑单1002、郑单538的株高、穗位高差值均较小，其在干旱胁迫处理下生育期、抽雄期、吐丝期延长的时间也相对较短，说明各性状与抗旱性之间存在密切关系。抗旱性好的玉米品种，其在非干旱胁迫与干旱胁迫处理下的株高、穗位高差值较小，且干旱胁迫处理下生育期、抽雄期、吐丝期延长的时间相对较短。

表1 各玉米杂交种非干旱胁迫与干旱胁迫处理的生长指标差值

2.2 玉米杂交种非干旱胁迫与干旱胁迫处理的产量构成因素差异

由表2可见，16个玉米杂交种中，非干旱胁迫与干旱胁迫处理的穗长差值最大为3.67 cm，最小为0.15 cm，干旱胁迫使玉米穗长平均减少1.67 cm；穗粗差值最大为0.41 cm，最小为0 cm，干旱胁迫使玉米穗粗平均减少0.26 cm；轴粗差值最大为0.17 cm，最小为0 cm，干旱胁迫使玉米轴粗平均减少 0.09 cm；穗粒质量差值最大为64.29 g，最小为25.60 g，干旱胁迫使玉米穗粒质量平均减少43.97 g；百粒质量差值最大为12.46 g，最小为7.04 g，干旱胁迫使玉米百粒质量平均减少9.30 g。

从表2可以看出，非干旱胁迫与干旱胁迫处理的产量构成因素指标差值在品种间差异较大。其中，蠡玉16和中科4号的穗长、穗粗、轴粗、穗粒质量、百粒质量差异均较高，而郑单958、郑单1002、郑单538以上各项指标差异均较小，这一表现与表1中各品种的生长指标差值表现一致。

表2 各玉米杂交种非干旱胁迫与干旱胁迫处理的产量构成因素指标差值

2.3 玉米杂交种非干旱胁迫与干旱胁迫处理的产量差值、抗旱系数及抗旱指数

由表3可见，非干旱胁迫与干旱胁迫处理间产量差值较小的玉米杂交种有浚单20、郑单538、郑单1002和郑单958，而蠡玉16和中科4号处理间产量差值较大。抗旱系数是抗旱性鉴定的一个指标，抗旱性强的抗旱系数相应就高。16个玉米杂交种的抗旱系数为0.82～0.97，其中，郑单958、郑单1002、浚单20、郑单538的抗旱系数较高，中科4号、蠡玉16的抗旱系数较小。

根据以往研究玉米干旱评价的抗旱指数指标[18-19]，选取典型的2个抗旱指数(DRI-1、DRI-2)进行计算。其中，DRI-1的计算利用了所有参试品种的平均产量，DRI-2的计算利用了对照品种的产量，2个抗旱指数所反映的供试玉米杂交种的抗旱能力大小趋势相同。由表3可以看出，2个抗旱指数计算后，值最大的品种均为郑单1002，值最小的品种均为蠡玉16和中科4号。

参照已经发布的河南省玉米杂交种抗旱性鉴定评价技术规程(DB41/T 1368—2017)[18]，抗旱指数(DRI-1)≥1.20为1级，1.00～1.19为2级，0.80～0.99为3级，0.60～0.79为4级，≤0.59为5级。参试品种中，郑单1002、郑单958、郑单538等3个玉米杂交种抗旱级别为2级，占参试品种的18.75%；浚单20、伟科702、豫单606、先玉808、豫安3号、郑单528、先玉335、德单121、中种8号、农华101、桥玉8号11个杂交种抗旱级别为3级，属中等抗旱品种，占68.75%；蠡玉16和中科4号2个杂交种抗旱级别为4级。本试验中参试玉米品种均是目前黄淮海夏玉米种植区的主栽玉米品种，可见，当前生产中，中等抗旱的玉米品种居多。

表3 各玉米杂交种非干旱胁迫与干旱胁迫处理的产量及其差值、抗旱系数和抗旱指数

2.4 玉米杂交种抗旱指数(DRI-1)与各项指标的灰色关联度分析

利用灰色关联度法分析16个玉米杂交种各项指标的平均值与DRI-1的关联系数(表4)。从表4可以看出，DRI-1与各指标的关联度大小依次为产量、穗粒质量、百粒质量、穗长、穗粗、生育期、轴粗、穗位高、茎粗、株高。该结果为利用玉米杂交种的产量指标评价其抗旱性提供了科学依据。

表4 玉米杂交种各指标与DRI-1的灰色关联度及排序

3 结论与讨论

干旱是影响玉米稳产的重要生态因素，玉米抗旱育种及评价是众多农业科研单位的研究重点。简单而又准确地评价玉米品种的抗旱性非常必要[6-7,12-14]。

本研究表明，不同玉米品种对干旱胁迫的响应不同。非干旱胁迫处理与干旱胁迫处理之间指标值的差异大小可用来评价品种的耐旱性。抗旱系数是衡量产量变幅的重要指标，抗旱指数则是在评价抗旱性的同时兼顾丰产性的一个重要指标。DRI-1和DRI-2两个抗旱指数均能评价作物的抗旱程度，DRI-1考虑了干旱胁迫下所有参试品种的平均产量，DRI-2则考虑了对照品种的产量。笔者认为，在现今众多玉米品种进入市场的时代，仅应用玉米品种区域试验中的对照品种也未必合理，建议优先采用DRI-1评价作物的抗旱程度，同时再结合玉米区域试验中的多年多点试验对玉米杂交种的抗旱性进行鉴定。

根据本试验研究结果，依据抗旱指数进行分析，郑单1002、郑单958、郑单538等3个玉米杂交种抗旱级别为2级，抗旱能力较强；浚单20、伟科702、豫单606、先玉808、豫安3号、郑单528、先玉335、德单121、中种8号、农华101、桥玉8号11个玉米杂交种抗旱级别为3级，属中等抗旱品种；蠡玉16和中科4号2个玉米杂交种抗旱级别为4级，抗旱能力较弱。

生态条件的变化使得对玉米新品种的评价不能仅限于产量、抗病虫性、抗倒性等方面，也应拓展到对非生物逆境的抵抗性和适应性评价，特别是水分、温度、光照等极端年份引发的农业气象灾害方面。已通过审定的玉米品种对于包括抗旱在内的抗逆性还需要更深入的研究。

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