CN109197435B - 通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法，针对逆境条件下雌雄穗发育不良，自身花期相遇性不好，花粉质量降低，花粉数量减少的品种，通过与逆境条件下抗性好的品种进行合理的间混作搭配种植，以延长间混作群体散粉持续时间，为雌蕊授精结实提供足量优质的花粉，从而提高群体结实率。本发明巧妙的运用了品种在气象灾害面前表现出的育性习性变化，对品种进行相宜的搭配组合，并配备合理的间混作种植带型，可提高间混作群体各果穗的结实率，进而提高群体产量。本发明的这种花粉互补效应，可解决逆境条件下吐丝早而散粉晚的品种的雌蕊等待花粉的现象，使花丝吐出时即有花粉可满足授精，从而在花丝活力最强时完成授精。

Description

通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法

技术领域

本发明属于农业生产技术领域，涉及一种不同玉米品种间混作提高玉米群体果穗结实率的方法。

背景技术

玉米是我国第一大粮食作物，粮经饲兼用，市场前景广阔。因此，实现对玉米高产稳产对我国粮食安全至关重要。玉米雌雄花同株异位，授粉结实极易受环境变化影响，从而影响玉米果穗结实率，导致产量大幅波动。

近年来，受全球气候变暖影响，极端天气频繁出现，自然灾害高发，玉米结实率受到严重影响。不同品种对灾害的反应表现出差异。选择抗性好的品种是缓解灾害损失的重要途径。但不可能选育出既高产又抗所有灾害的品种，加之每年灾害发生的不确定性，很难靠单一品种解决抗灾问题。另外，品种在审定的试验过程中，并不一定能遇到实际生产中的各种各样的自然灾害，更不可能在品种的每一个生育时期均遇到不同类型的自然灾害。另外，审定品种的区试试验条件，受人工管理的原因一般较好，而实际生产条件相对较差。所以，通过审定的品种，或者生产上推广种植的品种，在不同生育时期对各种灾害的抗性，有时并不明确。品种对这些灾害的抗性检验依赖于自然灾害的发生，尤其是灾害的发生时间和严重程度。而品种某一发育时期某一方面的抗性缺陷在灾害来临时通常很难补救。

最近几年我国玉米生长过程中的各类灾害频发重发，而高温、阴雨寡照等灾害导致的玉米育性方面的缺陷直接造成玉米减产。玉米是雌雄同株异花植物，雄花位于植株顶部，雌穗位于植株中间略偏下的部位，不像雌雄同花的小麦和水稻，玉米的这种雌雄异花在灾害发生时，易导致雌雄花开放时间不一致导致不能正常授粉，即产生玉米期不相遇的问题。而灾害引起的花粉量少或花粉活力降低等现象，导致玉米果穗结实率大幅下降，严重时造成绝收。高温等灾害发生时，有效的缓解方法就是采用灌水等农艺或化学调控措施进行预防或补救，但由于花期灾害发生快，危害大，加上此期玉米植株高大，又适逢高温酷暑季节，采用灌水或化学调控技术不仅难以实施，同时也会大大增加生产成本。在生产实践中，很少有农民或种粮大户采用这些减灾措施。

多年生产实践观察发现，当灾害来临时，玉米雌雄穗中最易遇害的是玉米雌穗，这可能是处于植株顶端的雄穗存在顶端优势的原因。但无论如何，灾害发生时，易使玉米吐丝散粉间隔期拉长，使雌穗吐丝变晚，引起玉米自身花期不遇，或使雄穗花粉及高质量花粉减少等现象，这些均可能使品种绝收。

玉米具有雌雄同株异花的授粉特性，说明雌穗不仅可接受自身植株雄穗散出的花粉完成授精，亦可接受邻近植株雄穗产生的花粉进行授精。因此，胁迫情况下，由本株雄穗发育不良而导致的花粉量减少或花粉质量降低引起的授精结实困难，可由邻近植株的雄穗产生的优良花粉进行补充。然而，若邻近植株与该植株是同一品种，那么这种互补作用将不可能发生或效果甚微；若邻近植株是开花授粉习性不同的品种，且经过检验是抗性互补的品种，那么这种品种的搭配种植，就可实现两品种花粉的互补，将会有助于该群体的授精结实。因此，在此种情况下，这种基于品种搭配的间混作技术，将不失为玉米生产中的一种减灾稳产的栽培技术。

因此本发明旨在解决品种遭遇高温等灾害天气时，自身出现的优质花粉量减少或花期不遇的问题。本发明通将花期或开花习性对灾害敏感的品种，与对灾害不敏感的品种进行间混作搭配种植，或者通过将花期相遇性不太好的不同品种进行巧妙的搭配组合，使组合中的每一个品种的雌穗开花时均能遇到优质、足量的花粉而满足授精。从而，降低灾害对花期敏感性品种造成的伤害，使优良品种变的更加优良，同时达到绿色高效缓解并克服灾害的目的，实现品种的高产稳产。

发明内容

本发明的目的是通过不同玉米品种间混作后品种间育性互补的生理生态机制研究，开发出一种提高玉米结实率的绿色高效栽培方法。本发明主要通过延长间混作群体散粉持续时间，使不同品种在花粉质与量上实现育性互补，从而实现玉米群体结实率的提高。

针对不同品种在开花习性及对灾害反应的差异，尤其是灾害天气下不同品种间结实率的差异，河南农业大学玉米栽培课题组通过二十余年的观察研究，提出了通过玉米品种间花粉质和量的差异性及互补性，实现玉米结实率提高的关键技术。根据对灾害抗性差异选择互补品种。不同品种对灾害抗性存在很大差异。如在高温热害发生年份，有些品种因结实率下降仅减产10％左右，而有些则减产80％以上。阴雨寡照等其他灾害发生年份同样有品种间的抗性显著差异。因此，要针对品种抗性差异，选择互补性强的品种进行搭配种植。1)根据开花授粉习性合理组配品种。即根据品种散粉时间长短、花粉量大小、雌雄间隔期长短、吐丝持续时间长短等方面的差异，选择合理的品种组合。通过组配延长玉米群体花粉散出的持续时间，提高授粉结实能力。2)根据田间管理要求选择适宜品种。两个品种组配种植时，还要考虑品种的熟期接近(相差小于3天)，株高相近(散粉期两品种株高相差小于20cm)，籽粒商品等级相同(同一质量等级)，种子大小相似(能满足混播要求)等。3)采用合理的田间种植方式。两个品种的种子大小、形状相似时，最好采用混播方式，如果种子大小、形状差异较大，可采用间作种植方式。

具体包括以下步骤：

(1)根据抗性、开花习性、株高、熟期等性状差异，进行间混作品种的选择与搭配；

(2)混作播种：a、花粉互补的间混作种植带型的配备；b、生育期相差在一定范围内品种播期的合理安排；c、混作播种时为隔穴种植，相邻两行的第一颗植株品种不同，播种密度为品种的最适宜密度，一般为4500株/亩，播种方式为0.6m等行距种植；

(3)田间栽培：一是播种和施肥同时进行，基本为种肥同播，但种子和肥料在深度上相距10公分左右，肥料为缓释肥，播种时一次性施用，玉米生长后期不再追肥。玉米播种后浇蒙头水以确保出苗，玉米生长后期视土壤墒情及玉米所处生育时期合理滴管，其他同常规管理；

(4)试验数据采集及分析：各处理取样时均选靠小区中间部位；单作仅调查一个品种，而混作和间作不仅要调查构成混作和间作的单个品种，还要分别把混作和间作视为一个单一群体，调查该群体的结实率和产量等；数据分析时，把单作群体、混作群体及间作群体三者进行比较，然后再把单作群体与够成混作和间作群体的两品种分别进行比较，以全面分析实验效果。

所述步骤(1)中选择间混作品种的两个品种株高相近，两品种果穗的不同部位花丝形成、发育及抽出正常，一个品种雄穗较耐高温且花粉量大。

所述两个品种中有一个品种的吐丝期与散粉期相遇不好，具体分两种情况，第一种情况是花期相遇不好品种的吐丝期早于散粉期，第二种情况是花期相遇不好品种的吐丝期晚于散粉期。

当遇到第一种情况时，对两个品种的要求为：两品种中，自身花期相遇性好的品种，吐丝早散粉早，且该品种的吐丝期与散粉期相遇，较另一品种的散粉早2～3天；另一个自身花期相遇性不好的品种，其自身散粉较吐丝晚2-3天，但散粉不可更晚，即两品种播种到吐丝的时间一致，而播种到散粉的时间相差2～3天，这样间混作群体中早吐出的花丝可接受花期相遇较好品种的花粉，晚散粉品种散出的花粉可用于补充果穗底部和顶部后吐出的花丝。

当遇到第二种情况时，对两个品种的要求为：两品种中，自身花期相遇性好的品种，吐丝期与散粉期相遇，且该品种吐丝与散粉较另一品种的散粉晚2～3天；另一个自身花期相遇性不好的品种，其自身吐丝较散粉晚2-3天，但不可晚更多，即两品种播种到吐丝的时间一致，而播种到散粉的时间相差2～3天，这样早散粉品种的花粉可用于补充花期相遇性不好的，即晚散粉早吐丝的品种。

两品种各自的吐丝期与散粉期均相遇不好，表现为一个品种的吐丝较散粉早2～3天，另一个品种的散粉较吐丝早2～3天；此时，对两个品种的要求为：早吐丝品种的吐丝期与早散粉品种的散粉期相遇，且晚吐丝品种的吐丝期与晚散粉品种的散粉期相遇。这样可克服彼此花期不协调的问题。

两品种各自的吐丝时间与散粉时间均可较好的相遇，而两品种的生育期可相差0-3天。这种互补效应仅限于生育期长的品种对生育期短的品种的补充。若两品种生育期相差的稍微再长时，譬如达4天时，可通过调整播期实现育性互补。

所述步骤(2)中种植带型的配备方式如下：选择恰到好处的间混作种植模式，即对选择与搭配好的品种，配备以混作、1:1间作或2:2间作，这样恰好能最大化满足其花粉互补的间混作种植带型，但对调整过播期的品种组合种植时，不建议混作，而应化繁为简的配备1:1或2:2间作。

所述步骤(2)中为确保花粉的互补效果，试验时，小区面积足够大，混作和1:1间作的小区为30行，行长18m，面积为324m²；2:2间作时小区为32行，行长18m，面积为345.6m²。

本发明的有益效果：

(1)本发明的栽培技术核心是，通过玉米不同品种开花授粉对灾害响应的差异，选择互补性强的品种进行间混作，增加玉米群体的有效花粉量，提高花粉活力，延长群体散粉持续时间，提高果穗结实率，减轻灾害造成的产量损失。通过品种间的这种互惠互利的互补效应，为灾害条件下的玉米提供足够量的优质花粉，为雌蕊花丝的正常授粉提供保障。

(2)本发明可提高群体果穗结实率，进而提高群体产量。本发明的这种花粉互补效应，可解决灾害导致的品种育性降低、结实性下降的问题。同时，由于散粉期延长，可克服果穗某一部位，尤其是果穗底部和顶部，由于受自然灾害胁迫，花丝抽出慢而不能完成受精结实的问题。从而有效利用雌穗的花丝，最大化地使雌穗花丝有足量优质花粉可供受精，进而提高群体果穗的结实率，提高产量。

(3)本发明中的栽培方法，可在高温等气象灾害面前，为玉米子房的正常授精结实，提供活力高且数量足的花粉。同时，本发明中的栽培技术易于操作，可行性好，且不增加生产成本，符合绿色高效的发展方向。

(4)研究发现，较各品种的单作群体相比，间混作群体显著延长群体散粉持续时间，平均使散粉持续时间延长3～4天，这种后散出的花粉，为生长相对较慢的果穗基部或底部花丝的授精提供了花粉保障。本发明有效提高了花期相遇性不好品种登海662及登海605的结实率，分别平均在18.3％、20.4％左右。同时，整个间混作群体结实率增加，对登海662与登海701间混作群体及登海605和伟科702间混作群体，平均在13.6％、15.0％左右。这种由授精率提高而产生的结实率增加，显著增加了单穗行粒数，使以上两间混作群体分别增加幅度在11.5％、9.4％左右，最终使两间混作群体产量较各自单作群体产量分别增加13.9％、9.6％左右。

附图说明

图1为两品种单作、混作及1:1和2:2间作带型模式图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。该实施例仅用于说明本发明，并不以此限定本发明的保护范围。以下实施例中所涉及的播种方法步骤、田间管理原则及栽培技术，如无特别说明，则均为常规大田管理。

实施例1

本实施例选用的品种为登海662(国审玉2009010)和登海701(鲁农审2009003)，该品种组合中有登海662吐丝期与散粉期相遇不好，吐丝期晚于散粉期2天，且花粉量少，吐丝期过长，易造成果穗顶部和底部结实不良。登海701的吐丝期与散粉期恰好相遇，几乎在同一天，属于自身花期相遇好的品种，且花粉量大。登海662单作易出现的问题是，位于雌穗底部和顶部生长较慢的花丝等到吐出苞叶时自身雄穗散粉已经结束，因此生产中常出现秃尖和秃尾现象，在高温等灾害年份表现更为严重。而根据本发明中的方法，将登海662与登海701间混作搭配种植，可利用登海701的花粉弥补登海662果穗底部和顶部生长慢的花丝遇不到自身花粉的问题。

经过连续两年的试验观察发现，登海662与登海701的间混作组合搭配几乎能完全解决登海662秃尖秃尾的问题。

本实施例于2017年6月8日与2018年6月10日在河南西平县二郎乡(N33°18′20.24″，E114°0′19.21″)河南农业大学试验基地播种，当年9月30日收获。试验管理同常规大田。间混作种植带型配置为：单作、混作、1:1间作和2:2间作，具体间混作带型模式见图1。试验分5个处理：登海662单作(S 662)、登海701单作(S 701)、登海662与登海701混作(M)、登海662与登海701的1:1带型间作(I 1:1)、登海662与登海701的2:2带型间作(I 2:2)。每个处理设置三个重复，单作、混作及1:1带型间作每个重复均播种30行，2:2带型间作每个重复播种32行，行长18m，60cm等行距种植，小区面积为324m²和345.6m²。播种密度为60000株/hm²，随机区组设计，小区为南北行向种植，混作为隔穴种植，但相邻行的第一株品种不同，即相邻行的第一株分别为登海662和登海701(图1)。

下面是西平试验点两年的试验结果：

1.单作群体与间混作群体散粉量和散粉持续时间的差异

表1登海662与登海701单作群体及其间混作群体的开花授粉习性差异

注：M指混作；M662指混作中的662；S指单作；I指间作；I 1:1指行比1:1间作；I 2:2指行比2:2间作。

由表1可知，登海662与登海701间混作群体较其各自的单作群体，散粉持续时间延长3天；间混作群体的散粉量较登海662单作的散粉量显著增加；间混作中，混作群体与1:1或2:2间作群体相比，在散粉持续时间与散粉量上，差异不显著，说明在花粉互补上，混作和1:1或2:2间作的互补性一致。上述结果在两年试验中均表现出一致的变化趋势。

2.单作群体与间混作群体果穗结实率和产量的差异

表2登海662与登海701单作群体及其间混作群体的产量性状差异

注：M指混作；M662指混作中的662；S指单作；I指间作；I 1:1指行比1:1间作；I 2:2指行比2:2间作。

由表2可知，登海662与登海701间混作群体较其各自的单作群体，结实率、穗粒数和产量增加，且较登海662单作群体的增加显著；各群体百粒重变化不明显。两年试验趋势一致。

表3间混作群体较登海662与登海701单作群体产量性状增益

注：M指混作；M662指混作中的662；S指单作；I指间作；I 1:1指行比1:1间作；I 2:2指行比2:2间作。

由表3可知，登海662与登海701间混作群体较单作群体，结实率、穗粒数和产量均增加。混作群体中的登海662与登海701较各自的单作群体，结实率、穗粒数和产量亦增加，但登海662增加更为显著。本发明有效提高了花期相遇性不好品种登海662的结实率，平均提高18.3％左右。同时，整个间混作群体结实率增加，使登海662与登海701间混作群体平均增加13.6％左右。这种由授精率提高而产生的结实率增加，显著增加了单穗行粒数，增加幅度在11.5％左右，最终使间混作群体产量较单作群体产量平均值增加13.9％左右。由表3知百粒重的变化不明显。两年试验变化趋势一致。

实施例2

本实施例选用的品种为伟科702(国审玉2012010)和登海605(国审玉2010009)，这两个品种各自的吐丝期与散粉期相遇的均不太好，伟科702吐丝较散粉早，登海605吐丝较散粉晚。但相差不大，吐丝期与散粉期时间相差1.5-2天。

生产实践中，除常见登海605果穗底部结实不完好外，在正常年份，这两个品种自身花粉基本可满足自身受精结实的需要。但登海605耐热性较差，遇到高温热害年份果穗底部易出现秃尾现象。可能是由于登海605高温情况下生长变慢，吐丝时间推迟，导致雌雄花期相遇较差。因此登海605与伟科702作为间混作品种搭配种植时，由于伟科702花粉散出时间较吐丝晚，这种相对较晚散出的花粉，可用于补充登海605相对较晚吐出的花丝。这种间混作模式亦是通过拉长间混作群体的散粉持续时间，两品种各为彼此晚吐出的花丝提供有花粉可受精的机会，从而实现彼此的花粉互补，增加彼此的受精率和结实率，最终实现高产稳产。

本实施例为河南省夏播玉米，试验于2018年6月8号分别在河南西平县二郎乡(N33°18′20.24″，E114°0′19.21″)、河南洛阳(N34°37′8.82″，E112°26′50.36″)和河南新乡(N35°18′13.76″，E113°55′15.04″)三地播种。9月30日收获。试验管理同常规大田。间混作种植带型配置为：单作和混作，具体间混作带型模式图见图1。试验分3个处理：伟科702单作(S 702)、登海605单作(S 605)、伟科702与登海605混作(M)。每个处理设置三个重复，每个重复均播种30行，行长18m，60cm等行距种植，小区面积为324m²。播种密度为60000株/hm²，采用机区组设计，小区为南北行向种植，混作为隔穴种植，但相邻行的第一株品种不同，即相邻行的第一株分别为伟科702和登海605。

下面是洛阳、新乡和西平三个试验点的试验结果：

3.单作群体与间混作群体散粉量和散粉持续时间的差异

表4登海605与伟科702单作及其混作群体的开花授粉习性差异

注：M指混作；S指单作；M 605指混作中的605。

由表4可知，在洛阳、新乡和西平三个试验点，登海605与伟科702混作群体的散粉时间较其各自单作均拉长，延长时间为3天左右。此外，登海605与伟科702混作群体的散粉量较其各自单作均增多，且较登海605的单作群体增加的较伟科702多。混作群体的这种散粉起始时间、散粉持续期及散粉量的特点可弥补登海605与伟科702彼此花期相遇不太好的现象。

4.单作群体与间混作群体果穗结实率和产量的差异

表5登海605与伟科702单作及其混作群体的产量性状表现

注：M指混作；S指单作；M 605指混作中的605。

由表5可知，在洛阳、新乡和西平三个试验点，登海605与伟科702间混作群体较其各自的单作群体，结实率、穗粒数和产量增加，且较登海605单作群体的增加显著；各群体百粒重变化不明显。这些结果说明间混作群体散粉持续时间的延长及散粉量的增加对结实率及产量的增加起到了积极的作用。

表6间混作群体较登海605与伟科702单作群体的产量增益

注：M指混作；S指单作；M 605指混作中的605。

由表6可知，在洛阳、新乡和西平三个试验点，登海605与伟科702间混作群体较单作群体，结实率、穗粒数和产量增加，而百粒重变化不明显。本发明使混作群体中的登海登海605与伟科702较各自的单作群体，结实率、穗粒数和产量亦增加。有效提高了花期相遇性不好品种登海登海605的结实率，使增加20.4％左右。同时，整个间混作群体结实率增加，平均增加在15.0％左右。这种由授精率提高而产生的结实率增加，显著增加了单穗行粒数，使间混作群体分别增加幅度在9.4％左右，最终使间混作群体产量较单作群体产量平均值增加9.6％左右。但登海605增加更为明显。试验结果在三个点的中变化趋势一致。

Claims (6)

1.一种通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）根据品种自身及逆境条件下品种表现出的播种到散粉时间及播种到吐丝时间的差异，进行间混作品种的选择与搭配；

（2）混作播种：a、配备可满足花粉互补的间混作种植带型；b、合理安排生育期相差在一定范围内品种的播期；c、混作播种时为隔穴种植，相邻两行的第一颗植株品种不同，播种密度为品种的最适宜密度，一般为4500株/亩，播种方式为0.6m等行距种植；

（3）田间栽培：播种和施肥同时进行，种子和肥料在深度上相距10公分，肥料为缓释肥，播种时一次性施用，玉米生长后期不作追肥，玉米播种后浇蒙头水以确保出苗，玉米生长后期视土壤墒情及玉米所处生育时期合理滴管，其他同常规管理；

（4）试验数据采集及分析：各处理取样时均选靠小区中间部位；单作仅调查一个品种，而混作和间作不仅要调查构成混作和间作的单个品种，还要分别把混作和间作视为一个群体，调查该群体的结实率和产量等性状；数据分析时，把单作群体、混作群体及间作群体三者进行比较，然后再把单作群体与够成混作和间作群体的两品种分别进行比较，以全面分析实验效果；

所述步骤（1）中选择间混作品种的两个品种株高相近，株高差不超过20cm，两品种果穗的不同部位花丝形成、发育及抽出正常，一个品种抗逆性强，逆境条件下雌雄穗发育正常，且雄穗发达、粉量多、日散粉量大；另一个品种丰产性好，但逆境时生殖发育不太好的品种；

所述两个品种在逆境条件下，有一个品种的吐丝期与散粉期相遇不好，具体分两种情况，第一种情况是花期相遇不好品种的吐丝期早于散粉期，第二种情况是花期相遇不好品种的吐丝期晚于散粉期；

当遇到第一种情况时，对两个品种的要求为：两品种中，自身花期相遇性好的品种，吐丝早散粉早，且该品种的吐丝期与散粉期相遇，较另一品种的散粉早2~3天；另一个自身花期相遇性不好的品种，其自身散粉较吐丝晚2-3天，但散粉不可更晚，即两品种播种到吐丝的时间一致，而播种到散粉的时间相差2~3天，这样间混作群体中早吐出的花丝可接受花期相遇较好品种的花粉，晚散粉品种散出的花粉可用于补充果穗底部和顶部后吐出的花丝。

2.根据权利要求1所述的通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法，其特征在于：两品种各自的吐丝期与散粉期均相遇不好，表现为一个品种的吐丝较散粉早2~3天，另一个品种的散粉较吐丝早2~3天；此时，对两个品种的要求为：早吐丝品种的吐丝期与早散粉品种的散粉期相遇，且晚吐丝品种的吐丝期与晚散粉品种的散粉期相遇，这样可克服彼此花期不协调的问题。

3.根据权利要求1所述的通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法，其特征在于：两品种各自的吐丝时间与散粉时间均可较好的相遇，而两品种的生育期相差0-3天，这种互补效应仅限于生育期长的品种对生育期短的品种的补充，若两品种生育期相差的稍微再长时，可通过调整播期实现育性互补。

4.根据权利要求1所述的通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法，其特征在于：所述步骤（1）中两个品种组配种植时，还要考虑品种的熟期接近，株高相近，籽粒商品等级相同，种子大小相似。

5.根据权利要求1所述的通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法，其特征在于：所述步骤（2）中种植带型的配备方式如下：选择恰到好处的间混作种植模式，即对选择与搭配好的品种，配备以混作、1:1间作或2:2间作。

6.根据权利要求4所述的通过不同玉米品种间混作提高果穗结实率的方法，其特征在于：所述步骤（2）中为确保花粉的互补效果，试验时，小区面积足够大，混作和1:1间作的小区为30行，行长18m，面积为324m²；2:2间作时小区为32行，行长18m，面积为345.6 m²。

Images