CN107223561A - 一种玉米种质资源定向加代选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玉米种质资源定向加代选择方法，在大棚环境中，对种植的玉米进行耐低温定向和耐干旱定向；其中，所述耐低温定向过程中，控制大棚内全年≥10℃有效积温为4475.6℃；所述耐干旱定向通孔控制大棚内水分含量完成。本发明对资源利用进行了拓展，降低了玉米种质加代的成本，并且规避了南繁的弊端。
Description
技术领域
本发明属于农业技术领域，尤其涉及一种玉米种质资源定向加代选择方法。
背景技术
玉米育种种质材料加代选择，是提高玉米育种效率的核心技术。目前，国 内玉米种质材料的加代方法主要采用异地培育加代，一般选择在热量资源充足 的海南岛进行，简称“南繁”。“南繁”是利用海南岛11月至翌年3月之间具 有干旱少雨的气候特点，充分利用其冬季充足的光热资源，进行玉米育种材料 的加代、苗头品种复配、亲本材料的扩繁、杂交制种等作业，实现南繁北育、 穿梭育种，其中育种加代是工作的核心。
异地培育理论证明了玉米经过连续多年南北异地种植，并不影响自交系的 性状以及自交系配合力，植物形态和生理特性也没有明显的变化。采用异地种 植，显著缩短地了选育耗时，目前，在全国推广的农作物品种中，90％的品种 都经过南繁的选育或加代，涉及水稻、玉米、蔬菜、瓜果等众多作物，是目前 玉米育种中重要的技术环节。
从热量资源而论，海南无疑是最佳的选择，但也有种种的隐忧。表现为：
(1)南繁是受到气候因素的影响具有很大的不确定性和风险，造成了种业 珍贵的育种材料的损失；
(2)随着沿海地区的开发，使可耕土地逐年减少，因而土地租金、人工成 本和生活费用逐年升高，不断推高种业的研发和南繁成本，南繁费用的大幅度 提高已成为育种单位南繁北育工作的重要限制因子；
(3)由于育种和制种基地的不断集中，使得在这一区域内不同品种之间隔 离区的寻找越来越困难，成本也越来越高；花粉的漂移和“串粉”机率的增加， 对于育种材料、亲本和种子的纯度的保障等造成了许多隐患；
(4)从生态方面来说，南繁变成“病虫害大交流”；
(5)南繁北育从选择角度而言环境差异显著，定向选择难以持续进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玉米种质资源定向加代选择方法，旨在解决上 述背景技术中的不足。
本发明是这样实现的，一种玉米种质资源定向加代选择方法，在大棚环境 中，对种植的玉米进行耐低温定向和耐干旱定向；其中，所述耐低温定向过程 中，控制大棚内全年≥10℃有效积温为4475.6℃；所述耐干旱定向通孔控制大 棚内水分含量完成。
优选地，所述耐干旱定向过程中，每代玉米全程进行干旱逆境处理，均只 在玉米生长发育需水高峰的抽雄期进行灌水处理。
优选地，所种植包括以下步骤：
(1)早春2月底播种玉米种质材料，6月上中旬人工授粉，7月上旬采收， 进行种子烘干、晾晒；
(2)将步骤(1)中采收的种子在当年7月下旬进行加代繁殖播种，9月 中下旬人工授粉，11月采收。
优选地，所述大棚为双层膜高架大棚，大棚内、外膜为塑料层，外设保温 被，以倒链控制保温被的收放。
优选地，所述大棚棚宽8m、棚高3.2m，拱圆形。
优选地，所述大棚钢梁架构，所述钢梁经热镀锌层处理。
本发明克服现有技术的不足，提供一种玉米种质资源定向加代选择方法， 利用双层膜高架大棚，对种植的玉米进行耐低温定向和耐干旱定向，以加快玉 米种质资源本地化定向加代选择。其中，耐低温定向选择：早春2月底播种，6 月上中旬人工授粉，7月上旬采收，进行种子烘干等处理；7月下旬播种，9月 中下旬人工授粉，11月采收。将当地热量资源分为两段，利用塑料大棚的增温 热量，来满足玉米生长发育的基本热量需求，以此实现玉米种质的耐低温选择； 耐干旱定向选择：而塑料大棚是属于保护地农业设施，可对水分实现有效的控 制，规避自然状态条件下降水量波动产生的影响。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明可显著地降低工作人员来往两地之间的人力成本、差旅成本， 提高效率；
(2)本发明应用时间隔离和空间隔离，最大程度地防止了“串粉”，有利 于玉米种质材料的保纯；
(3)本发明双层膜高架大棚工程造价低、使用寿命长，由于双层膜高架大 棚，环境可控，可持续地进行玉米种质耐低温、耐干旱的定向选择。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。
一、种植区域及环境状况
试验区域地处甘肃省定西市临洮县，位于陇西盆地西缘的洮河下游，海拔 1 730～3 670m，受陇西地地质制约，黄土地貌占主导地位。该县南北狭长，气 候干燥，地形复杂多样，具大陆性气候特征，试验地位于临洮县洮阳镇杨家庙 村，地理位置N35.37788、E103.87116，海拔高度1892m，≥10℃有效积温为 2418.4℃，年降水量564.7mm，无霜期153天。该地在区域玉米栽培生态条件 而言具有代表性，塑料大棚蔬菜生产经验丰富，管理水平较高，适合本试验工 作的开展。
二、试验设备与农业设施
双层膜高架大棚：在各种钢结构大棚的基础上，结合当地生态环境特点， 设计的塑料大棚，棚宽8m，棚高3.2m，拱圆形，大棚内、外膜为塑料层，外 设保温被，以倒链控制保温被的收放。
该塑料大棚钢梁架构，坚固抗风、抗压力强；钢架经热镀锌层处理，不生 锈，使用寿命达十年之久；采光保温效果较好，半自动化操作，节省资源；棚 内无立柱，土地利用率高；大棚工程造价低廉，每平米仅50元，适合当地经济 水平。
温湿度记录仪：选择LR-TH402型温湿度记录仪，该便携灵敏，温度分辨 率0.1℃，温度测量精度±0.5℃，采样间隔1s-24h可连续设置，且Excel导出统 计，适合本试验要求。
三、试验方法与过程
1、预备试验2015年4月至2016年4月，对甘肃省定西市临洮农业学校实 习农场的各类塑料大棚及室外温度进行测量、记录。仪器选用温湿度记录仪， 记录间隔2小时。以分析塑料大棚热量资源及与室外热量资源的差异，藉此分 析此试验设计实施可能性与可靠性。
2、试验：在预备试验的基础上，2016年3月至2016年月11月25日，选 择临洮县洮阳镇杨家庙村双层膜高架大棚一处。于2016年2月29日播种部分 玉米种质材料，随后设置温湿度记录仪进行记录。于6月4日至6月18日进行 人工授粉，7月11日收获，进行种子风干凉晒；7月20日加代繁殖播种，于9 月23日至10月6日人工授粉，11月25日收获。
四、试验结果与数据分析
1、利用双层膜高架大棚加代的可行性分析
表1 2015年不同管理模式下双层膜高架大棚逐月有效积温表(单位：℃)
备注：(1)大棚1为不辅助加温的双层膜高架大棚，大棚2为辅助加温的 双层高架大棚；(2)带*为2016年测定数值。
预备试验双层膜大棚选择了无辅助加温措施和有辅助加温措施两种类型， 对测定记录的温度进行日平均温度处理，再逐月计算月有效积温、年有效积温 值，并以此为当地农业热量资源的参数进行评价。结果如表1所示：在自然状 态下，2015年试验地≥10℃有效积温为2579.7℃，结合2015年该试验点甘肃省 玉米区域试验中玉米成熟期记载，可判定2500℃的≥10℃有效积温可满足中晚 熟玉米对热量的需求；玉米种质晚熟种类材料成熟期在9月15日左右，≥10℃ 有效积温为2273.9℃。无辅助加温大棚全年≥10℃有效积温为4475.6℃，依表2 能基本满足玉米种质材料一年二代的热量需求；辅助加温大棚≥10℃有效积温为 5825.8℃，虽然热量有保障，但12月份至翌年2月有日照时数和日照强度两因 子将产生不良影响。因此，结合双层膜高架大棚的热量效果对比、日照强度和 日照时数等环境因子和经济角度，最终确定采用无辅助加温的双层高架大棚进 行下一步的定向加代试验。
表2不同熟性玉米各生育期有效积温(单位：℃)
| 玉米熟性 | 播种期 | 拔节穗 | 抽雄开花 | 灌浆成熟 | 总需积温 |
| 早熟 | 190 | 1010 | 100 | 800 | 2100 |
| 中熟 | 200 | 1200 | 110 | 970 | 2480 |
| 晚熟 | 220 | 1450 | 120 | 1110 | 2900 |
备注：引述自杨霏云编著的《实用农业气象指标》
②利用双层膜高架大棚定向加代试验分析
玉米种质材料选取了2011年选出的陕群玉米群体选育的60份A、B群材 料，早中晚各10份。早春玉米播种对温度进行了控制，即大棚室温室连续5 天超过8℃后播种，时间为2016年2月29日；由于玉米籽粒灌浆的下限温度 为16℃，因此在二代人工授粉时对晚熟材料进行了淘汰，10月6日后不再授粉。
表3 2016年双层膜高架大棚逐月有效积温表(单位：℃)
2016年室外温度的≥10℃有效积温为2915.6℃，对比2015与2016年际间 室外温度可知，2016年当地气温偏高，主要是7月下旬至8月中旬期间无降水， ≥10℃有效积温较2015年高336.5℃。3月1日至7月12日的全程≥10℃有效积 温为2231.3℃，7月20至10月26日(该后大棚日均温降到16℃以下)的全程 ≥10℃有效积温1820.3℃，经验表明授粉20日后的玉米种子可具备发芽能力， 可预测加代成功，其余≥10℃有效积温可用于其他生理的需求。
③两代玉米出籽率和发芽率的测定
表4 2016年春、夏播玉米百粒重、出籽率、发芽率测定表(单位：g、％、％)
由于灌浆期短，种子饱满度差，为进一步检验种子质量，随机各抽取10 穗进行了室内考种和发芽率试验，结果见表4，表明春、夏播存在百粒重、出 籽率及发芽率的差异，但也无碍种质加代的可行性。
④水分协迫的控制：
每代玉米全程进行干旱逆境处理，均只在玉米生长发育需水高峰的抽雄期 进行灌水处理，处理一致，又无天气降水干扰，对玉米种质的耐旱性选择非常 有利。
本发明利用了当地广泛使用的蔬菜生态设施——双层膜高架大棚进行玉米 种质材料的定向加代选择，既是对资源利用的拓展，又是对环境控制的创新； 既降低了玉米种质加代的成本，又规避了南繁的弊端。两年的试验结果说明， 在当地利用双层膜高架大棚，并可能地添加辅助加温设备，可实现玉米种质材 料定向加代选择的目标，在国内北纬36度附近意义重大。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种玉米种质资源定向加代选择方法，其特征在于，在大棚环境中，对种植的玉米进行耐低温定向和耐干旱定向；其中，所述耐低温定向过程中，控制大棚内全年≥10℃有效积温为4475.6℃；所述耐干旱定向通孔控制大棚内水分含量完成。
2.如权利要求1所述的玉米种质资源定向加代选择方法，其特征在于，所述耐干旱定向过程中，每代玉米全程进行干旱逆境处理，均只在玉米生长发育需水高峰的抽雄期进行灌水处理。
3.如权利要求1所述的玉米种质资源定向加代选择方法，其特征在于，所种植包括以下步骤：
(1)早春2月底播种玉米种质材料，6月上中旬人工授粉，7月上旬采收，进行种子烘干、晾晒；
(2)将步骤(1)中采收的种子在当年7月下旬进行加代繁殖播种，9月中下旬人工授粉，11月采收。
4.如权利要求1所述的玉米种质资源定向加代选择方法，其特征在于，所述大棚为双层膜高架大棚，大棚内、外膜为塑料层，外设保温被，以倒链控制保温被的收放。
5.如权利要求3所述的玉米种质资源定向加代选择方法，其特征在于，所述大棚棚宽8m、棚高3.2m，拱圆形。
6.如权利要求4所述的玉米种质资源定向加代选择方法，其特征在于，所述大棚钢梁架构，所述钢梁经热镀锌层处理。
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|---|
| 吴明泉等: "利用大棚进行玉米冬繁加代初探", 《玉米科学》 * |
| 李平路等: "拱圆形塑料大棚温室玉米加代种植技术研究", 《种子科技》 * |
| 魏玉昌等: "玉米在塑料大棚生态环境条件下加代繁育的研究", 《张家口农专学报》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113273492A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-08-20 | 甘肃省定西市临洮农业学校 | 一种耐旱型玉米育种方法 |
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