耐瘠高产型玉米品种主要农艺性状特征分析

Analysis of main agronomic traits of low-fertility-tolerant and high-yielding maize varieties

摘要

在氮磷复合限制型障碍土壤上，通过田间小区试验，对施肥和不施肥下10个供试玉米品种的株型特征、穗部特征及产量进行比较分析，探明不同玉米品种的耐瘠能力差异，并解析耐瘠高产型玉米品种的主要农艺性状特征，为适宜于瘠薄障碍型中低产田土壤的耐瘠高产玉米品种的选育提供科学依据。根据施肥和不施肥条件下的玉米平均产量将10个供试玉米品种分为耐瘠高产型（HB）、不耐瘠高产型（HNB）和不耐瘠次高产型（SHNB）3类，其中HB型品种的施肥增产效应明显低于HNB和SHNB型玉米品种。在瘠薄土壤不施肥条件下，HB型玉米的株高、穗位高、穗长、行粒数和穗粒数均显著高于HNB和SHNB型品种，而秃尖长显著降低，各农艺性状耦合协调度显著提高。而在施肥条件下，虽然上述农艺性状与HNB型没有显著差异，但均显著高于SHNB型品种。通过各农艺性状指标与产量的边界线分析得出，在瘠薄土壤上获得12000 kg·hm^-2的目标产量，HB型玉米的农艺性状需要达到的适宜范围分别为：穗长17.80~20.42 cm，秃尖长<0.05 cm，行粒数34.32~40.36，穗粒数578.95~691.55，百粒重34.31~39.70 g，株高229.43~256.98 cm，穗位高103.38~125.52 cm。综上，在氮磷含量均低的瘠薄型中低产田上，HB型玉米通过保持较长的穗长和较短的秃尖长来实现行粒数和穗粒数的显著提高，各农艺性状的耦合协调度也明显提高，最终表现出了在瘠薄土壤上明显的产量优势。

Abstract

In this study， field experiments were conducted in nitrogen and phosphorus co-limited soil treated with and without fertilizer application to analyze the differences in plant traits， ear traits， and yield of ten maize （Zea mays） varieties. The aims were to explore the differences in low-fertility tolerance among maize varieties， and identify the main agronomic traits of low-fertility-tolerant and high-yielding maize varieties， thereby providing a scientific basis for selecting and breeding maize varieties that are suitable for low-to-medium-yielding fields with nutrient deficiencies. Based on the average yields under these conditions， the ten maize varieties were classified into three types： low-fertility-tolerant and high-yielding type （HB）， low-fertility-intolerant and high-yielding type （HNB）， and low-fertility-intolerant and medium-yielding type （SHNB）. The yield increase from fertilization of the HB-type was significantly lower than that of HNB and SHNB types. Without fertilizer in low-fertility soil， the HB-type exhibited significantly greater plant height， ear height， ear length， kernels per row， and kernels per ear， compared to HNB and SHNB types， while the bald tip length was significantly shorter， and the coupling coordination degree of agronomic traits was significantly higher. Under fertilization， although the above agronomic traits of the HB-type did not differ significantly from those of the HNB-type， they were significantly higher than those of the SHNB-type. Boundary line analysis of agronomic traits and yields revealed that， to achieve a target yield of 12000 kg·ha^-1 in low-fertility soil， the suitable ranges for agronomic traits of the HB-type were： ear length 17.80-20.42 cm； bald tip length <0.05 cm； kernels per row 34.32-40.36； kernels per ear 578.95-691.55； 100-grain weight 34.31-39.70 g； plant height 229.43-256.98 cm； and ear height 103.38-125.52 cm. In conclusion， in low-to-medium-yielding fields with nitrogen and phosphorus co-limitation， the HB-type maize varieties achieved a significantly higher kernels per row and kernels per ear by maintaining a longer ear length and shorter bald tip length. The coupling coordination degree of agronomic traits was also significantly higher， ultimately demonstrating an obvious yield advantage in low-fertility soil.

Graphical abstract

关键词

玉米品种 / 耐瘠高产 / 农艺性状 / 耦合协调度 / 边界线分析

Key words

maize varieties / low-fertility-tolerance and high-yield / agronomic traits / coupling coordination degree / boundary line analysis

玉米（Zea mays）是一种粮饲兼用型作物，其产能提升对保证畜牧业以及全球粮食安全具有重要意义^［1-2］。但影响玉米产量的因素很多，如品种特性、气候条件、水肥管理、耕作措施、病虫害防控等^［3-5］，其中品种对产量的贡献可以达到34.8%~40.0%^［6-7］。黄淮海平原是我国重要的粮食产区，但是该区以质地偏砂、氮磷含量低、养分不均衡为突出障碍的中低产田占比较高^［8］，深入挖掘作物自身的耐瘠抗逆潜力，充分发挥作物品种的增产潜力是保证或提升中低产田玉米产量不容忽视的首要因素。而玉米良好的株型等农艺性状特征既是高产稳产玉米的外在表现，也是玉米获得高产稳产的必要条件^［9］。因此，筛选耐瘠高产型玉米品种，并明确该类型品种的主要农艺性状特征，对于瘠薄障碍型中低产田玉米产能提升具有重要意义。

随着育种技术的发展，新的玉米品种不断涌现，仅2023年我国第三次品种审定会议通过的玉米新品种就高达774个^［10］，但当前的育种目标主要以抗高温、抗干旱、抗盐碱等为主^［11-13］。如当前玉米生长季的高温逆境胁迫日益突出，特别是作为产量形成关键期的生殖生长阶段，对高温逆境胁迫尤为敏感。徐田军等^［11］认为花期前后高温胁迫会导致玉米品种的产量显著降低，且产量降低幅度表现出了明显的品种差异，而穗粒数降低是高温胁迫导致产量降低的主要原因。但也有学者发现，玉米吐丝期到成熟期日均气温高导致的百粒重降低是高温导致产量降低的主要原因^［14］。干旱也是当前我国玉米生产中最常见的非生物胁迫因素之一。在需水关键期，干旱胁迫下不耐旱玉米品种的穗长穗粗明显降低、秃尖长明显增加，最终导致玉米显著减产^［12］。但也有学者研究发现，干旱胁迫使玉米籽粒败育率增加，行粒数和百粒重降低，最终影响产量^［15］。而张元红等^［16］研究认为，在干旱年份，任何密度条件下单位面积穗数和穗粒数都是影响产量的主要因素；而在平水年和丰水年，低密度（52500株·hm^-2）条件下单位面积穗数是影响产量的主要因素，高密度（97500株·hm^-2）条件下，百粒重是影响产量的主要因素。盐碱逆境胁迫也是抑制当前粮食产能的重要因素。在中度盐碱地上适应性强的玉米品种主要是通过显著增加千粒重来获得高产^［13］。由此可见，目前针对逆境胁迫对玉米产量的影响以及玉米农艺性状与产量的关系研究较多，但不同逆境条件最终影响玉米产量的主要农艺性状特征存在明显差异。而针对土壤因素，特别是适宜于氮磷复合限制型中低产田的耐瘠高产型玉米品种的研究还没有引起足够的重视，耐瘠高产型玉米品种的典型农艺性状特征也不明确。因此，本研究在氮磷含量均较低的瘠薄型中低产田上，以课题组前期筛选出的10个高产型玉米品种为供试材料，通过田间小区试验，比较施肥和不施肥条件下不同玉米品种的产量和耐瘠能力差异，并通过边界线分析法解析农艺性状与产量的关系，明确耐瘠高产型玉米品种的主要农艺性状特征，旨在为瘠薄型中低产田玉米品种的优选提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于河北省沧州市河间市精耕家庭农场（38°32′18″ N，116°07′19″ E）。该区域属于大陆性季风气候，无霜期187 d。供试土壤为砂土，播前0~20 cm土壤基础理化性质为：有机质12.0 g·kg^-1、全氮0.66 g·kg^-1、硝态氮13.77 mg·kg^-1、铵态氮8.26 mg·kg^-1、有效磷7.78 mg·kg^-1、速效钾123.26 mg·kg^-1、pH 8.59。依据河北省耕地地力主要指标分级诊断标准^［17］可知，土壤有机质含量属于Ⅳ级，全氮含量为Ⅳ级，有效磷含量为Ⅴ级，供试土壤的总体肥力水平明显偏低，为氮磷复合限制型土壤。2022和2023年玉米生长季节的总降水量分别为700.0和282.2 mm，平均温度分别为24.2和24.3 ℃（图1）。

1.2 供试材料

供试品种：本研究供试的10个玉米品种分别为HW、KE、MK、HY、JN、JH、AZY、JNK、ND、ZD，均为从课题组前期70余个品种中筛选出的单产在12000 kg·hm^-2以上的高产玉米品种，具体信息如表1所示。

供试肥料分别为尿素（N 46%）、磷酸二铵（N 18%、P₂O₅ 46%）和氯化钾（K₂O 60%），均为市面销售。

1.3 试验设计

本试验采用裂区设计，主区为施肥处理（F），分别为不施肥（CK）和施肥（OF），副区为10个玉米品种（V），分别为HW、KE、MK、HY、JN、JH、AZY、JNK、ND、ZD，共20个处理，每个处理3次重复，共60个小区。每个小区面积为72 m²。统一种植密度为67500株·hm^-2，采用人工穴播。不施肥模式为全生育期氮磷钾养分均不投入；施肥模式下，氮肥于播种前、拔节期和大喇叭口期分别施入纯氮150、45和30 kg·hm^-2。其中底肥以尿素（N 46%）和磷酸二铵（N 18%、P₂O₅ 46%）作为氮源，后期追肥以尿素作为氮源。同时以磷酸二铵（N 18%、P₂O₅ 46%）和氯化钾（K₂O 60%）分别作为磷源和钾源，用量分别为P₂O₅ 84 kg·hm^-2和K₂O 75 kg·hm^-2，在玉米播种时采用种肥同播方式一次性基施。本试验开始于2022年6月，玉米收获后按照当地常规管理模式种植小麦（Triticum aestivum），2023年继续在原小区进行玉米定位试验。两年均在6月中下旬播种，同年10月中旬收获。试验田灌溉、除草等田间管理参照当地常规管理模式进行。

1.4 测定项目与方法

产量及穗部性状：于玉米成熟期每个小区连续收获30穗玉米，现场称总鲜重，同时根据30穗的平均鲜穗重选取长势均匀的5穗标准穗，带回实验室风干后考种，统计穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、穗粒数，烘干籽粒后折算14%含水量的玉米产量和百粒重。

农艺性状：于玉米吐丝期，每个小区随机选择长势基本一致的5株健壮玉米，测量每株玉米的株高（使用卷尺测量地面到雄穗顶部的距离）、茎粗（使用游标卡尺测量茎秆基部直径粗度）和穗位高（使用卷尺测定地面到植株雌穗着生节的距离）。

1.5 相关指标计算

玉米产量分类方法：依据Bo等^［18］的分类方法，以不施肥（CK）条件下10个玉米品种的平均产量为标准，将玉米品种分为耐瘠和不耐瘠两类，大于平均产量的品种归于耐瘠型品种；小于平均产量的品种归为不耐瘠品种。以施肥（OF）条件下10个品种的平均产量为标准，将玉米品种分为高产品种和次高产品种两类，大于平均产量的品种归于高产品种，小于平均产量的品种归于次高产品种。

玉米各农艺性状的耦合协调度计算方法：采用SPSS Pro软件计算穗长、秃尖长、行粒数、穗粗、穗行数、穗粒数、百粒重、株高、茎粗、穗位高总计10个农艺性状的权重值，根据权重值进一步运用SPSS AU软件计算不同类型品种各农艺性状的耦合协调度。耦合协调度D值为0~1，该值越大说明各指标间的协调程度越高^［19］。

目标产量及农艺性状适宜指标范围的确定方法：首先对上述10个指标与产量进行相关性分析，将与产量存在显著相关且贡献度大（P<0.05）的穗长、秃尖长、行粒数、穗粒数、百粒重、株高、穗位高等性状建立与产量的边界线方程，根据所得边界线方程计算农艺性状的适宜范围^［20］：1）根据各农艺性状所对应的边界线方程求得最高预测产量，并将该预测产量的95%作为该农艺性状对应的目标产量；2）然后将各农艺性状对应的目标产量平均值作为本研究的目标产量；3）将该目标产量代入边界线方程，即可计算出达到高产标准时的主要农艺性状适宜范围。

1.6 统计分析

采用Microsoft Excel 2016和Origin软件进行数据的处理和相关图表绘制，采用SPSS 22.0进行单因素方差分析，运用Duncan法多重比较进行试验数据差异显著性检验（P<0.05）。运用R语言中的随机森林模型量化各农艺性状对玉米产量的贡献度。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种的产量及其分类

2.1.1 不同玉米品种的产量差异

施肥、品种及二者互作对两年的玉米产量均产生了显著影响（图2）。2022年在CK条件下，各玉米品种产量表现为MK>HW>KE>JNK>JH>JN>AZY>HY>ND>ZD，产量为7956.1~11342.9 kg·hm^-2，最大产量差为3386.8 kg·hm^-2。其中MK产量最高，与HW无显著性差异（P>0.05）；在OF条件下，不同玉米品种产量表现为JN>MK>HY>ND>JH>KE>HW>ZD>AZY>JNK，产量为10100.1~12101.9 kg·hm^-2，最大产量差为2001.8 kg·hm^-2。其中JN、MK、HY、ND、JH、KE和HW几个品种的产量差异均不显著。2023年继续不施肥的CK条件下，各品种产量进一步降低，但仍以MK产量最高，其次为KE和HW，3个品种的产量均显著高于其他各品种；在OF条件下，各品种的产量变化与2022年基本一致。

2.1.2 不同玉米品种的分类

根据2022年CK和OF条件下的玉米产量，将供试品种划分为4类（图3）。第1类为耐瘠高产型玉米品种（HB），包括MK、KE和HW，该类型品种在CK和OF两个处理下产量水平均较高，且两种施肥模式下的产量差异不显著；第2类为不耐瘠高产型品种（HNB），包括JN、HY、JH和ND，该类型品种在OF处理下的产量水平较高，且显著高于CK，说明该类品种在瘠薄土壤上不施肥时的产量水平较低，但施肥后增产潜力大，且能获得较高的产量水平；第3类是不耐瘠次高产型品种（SHNB）ZD和AZY，该类型品种相较于前述高产型品种在CK和OF两个处理下的产量水平均较低，且与不施肥相比，施肥的增产潜力大；第4类是耐瘠次高产型品种（SHB）JNK，该类型品种在CK和OF两个处理下的产量水平均较低，且与不施肥相比，施肥的增产潜力也不大（图4）。

根据2023年的玉米产量结果，将供试品种划分为3类。即HB型品种，包括MK、KE和HW，HNB型品种，包括JN、HY、JH和ND，SHNB型品种，包括ZD、AZY和JNK。由于不施肥处理土壤肥力进一步降低，CK处理中HW、KE和JNK的产量与OF相比显著下降，施肥与不施肥的产量差分别为2228.13、1895.90、2526.38 kg·hm^-2，而MK的产量CK与OF处理差异仍不显著（图4），产量差仅为367.14 kg·hm^-2。说明与JN、HY、JH、ND、AZY和ZD相比，HW、KE和JNK表现出了明显较强的耐瘠薄能力，尤以MK表现最为突出。用两年的产量结果均值进一步进行归类分析，与2023年分类结果完全一致（图3）。

2.2 不同类型玉米品种的株型特征分析

2.2.1 不同类型玉米品种的株高差异

根据上述结果，对供试10个品种按照耐瘠高产型品种（HB）、不耐瘠高产型品种（HNB）和不耐瘠次高产型品种（SHNB）3类进行比较发现（图5），施肥、品种对玉米的株高影响两年结果均达到显著水平。2022年CK条件下，HB型品种的株高与HNB型品种之间差异不显著，但二者分别较SHNB型品种高10.8%和4.6%，且HB型品种与SHNB型品种差异显著（P<0.05）；在OF条件下，HB型品种的株高与HNB型品种之间差异不显著，但二者分别较SHNB型品种高6.8%和10.8%。2023年结果与2022年基本一致。

2.2.2 不同类型玉米品种的茎粗差异

2022和2023年的茎粗结果均表明（图6），施肥可以显著提高玉米的茎粗，但是各类型品种之间差异不显著。

2.2.3 不同类型玉米品种的穗位高差异

连续两年的试验结果均表明，施肥、品种对玉米的穗位高影响显著，但是二者交互影响不显著（图7）。2022年CK条件下，HB型品种的穗位高与HNB型品种差异不显著，但二者分别较SHNB型品种高22.8%（P<0.05）和12.5%；在OF条件下，HB型品种与HNB型品种也不存在显著性差异，但分别较SHNB型品种显著提高21.3%和21.0%。2023年在CK条件下，HB型品种显著高于HNB型和SHNB型品种（P<0.05），OF条件下各类型品种的穗位高结果与2022年OF条件下一致。

2.3 不同类型玉米品种的穗部特征分析

2022年，施肥、品种均显著影响穗长、行粒数和秃尖长，而二者交互作用仅对秃尖长影响显著（P<0.05）；2023年，品种之间的穗长、行粒数、穗粗和秃尖长均差异显著，但穗行数差别不大。而施肥对各穗部性状均有显著影响，施肥与品种的交互作用仅对百粒重影响不显著（P>0.05），对其余各穗部性状均有显著影响（表2）。

2022年两种施肥模式下各类型品种之间的穗行数和穗粗差异均不显著（P>0.05），但是在CK条件下，HB型品种的穗长、行粒数分别较HNB和SHNB型品种显著高7.1%、16.1%和15.0%、14.7%，同时HB型品种的秃尖长显著低于HNB和SHNB型品种（均降低了75.0%）；在OF条件下，HB和HNB型品种的穗长、行粒数之间差异不显著（P>0.05），但二者的穗长分别较SHNB型品种显著高13.0%和11.7%，行粒数分别显著高10.8%和7.4%。2023年在CK条件下，与HNB和SHNB型品种相比，HB型品种的穗长、穗行数、行粒数和穗粗分别显著提高了19.5%和19.5%、6.7%和9.6%、25.6%和19.4%、16.7%和11.4%，同时HB型品种的秃尖长分别比HNB和SHNB显著降低了78.6%和88.5%；在OF条件下，各类型玉米品种的秃尖长、穗粗和穗行数之间差异不显著（P>0.05），HB和HNB型玉米品种的穗长、行粒数之间差异也不显著，但HB型玉米品种的穗长和行粒数分别较SHNB型玉米品种显著高9.3%和10.3%（表2）。

2022年施肥、品种和二者交互作用对玉米百粒重的影响均不显著（P>0.05），2023年仅施肥对百粒重影响显著（P<0.05，表2）。2022和2023年施肥、品种以及二者交互作用对穗粒数影响均达显著水平。具体分析发现，2022年CK条件下，HB型品种的穗粒数分别较HNB和SHNB型品种显著高18.4%和18.7%；OF条件下，HB和HNB型品种的穗粒数之间差异不显著，但分别较SHNB型品种显著高14.8%和12.0%。在两种施肥模式下各类品种的百粒重之间差异均不显著。2023年结果与2022年完全一致。

2.4 不同类型玉米品种的各农艺性状耦合协调度分析

对各类型玉米品种上述各个指标进行耦合协调度计算，结果发现（图8），2022年品种和2023年品种、施肥、施肥和品种互作均对玉米品种的耦合协调度影响显著（P<0.05）。2022年在CK条件下，HB型品种的耦合协调度较HNB型品种显著高13.1%，但与SHNB型品种差异不显著；OF条件下，HB型品种的耦合协调度和HNB型品种之间差异不显著（P>0.05），但二者分别较SHNB型品种显著高21.2%和13.3%。2023年在CK条件下，HB型品种的耦合协调度较HNB型和SHNB型品种分别显著高26.0%和26.1%；OF条件下，HB型品种的耦合协调度和HNB型品种之间差异不显著，但二者分别较SHNB型品种显著高22.0%和26.4%。说明HB型品种各农艺性状之间的耦合协调能力总体明显优于HNB型和SHNB型。

2.5 不同玉米品种农艺性状与产量的关系分析

对10个玉米品种两年的农艺性状与产量结果进行相关性分析发现（图9），穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、百粒重、株高、茎粗、穗位高与产量均呈极显著正相关关系，而秃尖长与产量呈极显著负相关关系（P≤0.001）。进一步分析各农艺性状对产量的贡献度发现（图10），秃尖长对产量的贡献度最高，为19.0%，其次依次为穗粒数（16.5%）、百粒重（14.7%）、穗长（12.0%）、行粒数（10.1%）、穗位高（6.5%）、株高（6.5%）、穗行数（6.4%）、穗粗（5.7%）和茎粗（2.7%）。其中秃尖长、穗粒数、百粒重、穗长、行粒数、穗位高、株高对产量的贡献均达到显著水平。

2.6 耐瘠高产型玉米品种的主要农艺性状特征值分析

将上述对产量贡献达到显著水平的各指标与产量进一步进行边界线拟合分析发现，除了秃尖长与产量呈线性相关外，其余各指标均与产量呈抛物线关系。说明在一定范围内，产量随着各农艺性状特征值的增加而增加，而当各指标达到峰值后，产量又呈下降趋势（图11）。

根据上述建立的边界线方程可获得对应7个指标的最高预测产量为12218.0~12666.2 kg·hm^-2，95%最高预测产量为11607.1~12032.9 kg·hm^-2，95%最高预测产量平均值为11816.8 kg·hm^-2（表3）。以95%最高预测产量平均值和实际生产现状为参照标准，将12000 kg·hm^-2作为玉米目标产量，根据边界线方程可以计算出达到此目标产量时的玉米主要农艺性状适宜范围，分别是：穗长17.80~20.42 cm，秃尖长<0.05 cm，行粒数34.32~40.36，穗粒数578.95~691.55，百粒重34.31~39.70 g，株高229.43~256.98 cm，穗位高103.38~125.52 cm。

3 讨论

3.1 耐瘠高产型玉米品种的主要农艺性状分析

不同基因型作物水肥利用效率、抗逆能力等均存在很大差别^［21-22］。选育和推广高产高效、耐瘠抗逆性能优良的玉米品种，可有效提高有限耕地上的单位面积生产力，在保证产量的同时提高肥料利用效率，缓解环境压力^［23］。已有研究表明，不同品种的玉米株型明显不同，而良好的株型可以通过改善群体的冠层结构和光能截获率来促进光合物质的生产，进而促进籽粒形成来获得高产^［24］。株高和穗位高等高度特征是玉米株型重要的表型性状之一，与玉米地上部生物量和产量密切相关，尤其是株高，可以作为单一因子来衡量玉米营养生长及产量潜力^［25］。前人研究表明，株高、穗位高与生物量和产量均呈显著正相关关系^［26］。本研究连续两年的结果也发现，耐瘠高产型玉米品种（HB）的株高、穗位高和产量均显著高于不耐瘠次高产型玉米品种（SHNB）。这可能是因为较高的株高保证了穗位以上较多的叶片数^［27］，有效增加了冠层内光的截获量，从而促进了叶片的光合作用和干物质积累^［28-30］，同时更有利于籽粒灌浆^［31］。但并不是株高和穗位高越高产量就越高（图11），一方面株高、穗位高持续增加，基部节间会变细，穗位高上移使重心提高，进而增加倒伏风险^［32］，另一方面地上部株高、穗位高过高，也会导致玉米因营养生长过旺而降低非结构性碳水化合物向籽粒的转运，同时导致花芽分化缓慢，花芽数量减少等^［33-34］，不利于产量的形成。由此可见，玉米生产中平衡营养生长与生殖生长的关系至关重要。

穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、穗粒数、百粒重等良好的穗部性状也是保证玉米高产的基础。但本研究两年的结果表明，3类玉米品种的百粒重之间差异不显著，原因是本研究根据10个供试玉米品种的产量结果进行归类，而同一类型内不同玉米品种的百粒重变异较大，因此导致统计分析不显著。但对百粒重与产量的相关性进行分析发现二者呈显著的正相关关系，且对产量的贡献度达14.68%。进一步对产量与百粒重进行边界线分析发现，二者表现为显著的抛物线关系（图11）。说明在养分瘠薄障碍型土壤上，保持较高的百粒重对获得玉米高产仍旧是必要的，但并不是越高越好。

3.2 耐瘠高产型玉米品种的高产机理分析

通过强源扩库协调源库关系是保证玉米高产的关键，但与强源相比较，提高结实率和增加粒重，主攻增加群体总粒数，扩大籽粒库容，可从内源方面为提高花后干物质积累量实现强源，同时促进光合产物向库器官的分配，是不同生态区不同品种共同增产的关键途径^［35-36］。戴明宏等^［37］研究发现，不同生态区和不同品种的玉米产量与穗粒数的相关性均明显大于粒重。本研究发现，由于2022年临近收获时的短时间疾风骤雨使得玉米倒伏严重，限制了花后干物质量的积累和灌浆，导致百粒重明显低于2023年，但2022年各类型品种的穗粒数明显高于2023年，体现出了产量构成要素之间的相互制约和协调关系。对3类品种的穗粒数具体分析可见，在瘠薄土壤上（不施肥的CK条件下），不耐瘠高产型品种（HNB）和不耐瘠次高产型品种（SHNB）的穗粒数基本相当，但耐瘠高产型玉米品种（HB）的穗粒数2022和2023年比另两类品种分别平均显著提高了18.6%和32.0%。而在施肥条件下（OF），HNB的穗粒数得到了明显改善，两年的结果与HB差异均不显著，但HB型2022和2023年分别显著高于SHNB 14.8%和8.8%。进一步分析发现，HB型品种较高穗粒数的获得是通过穗长显著提高，秃尖长显著降低，导致行粒数明显提高的结果。而在2022年的土壤地力条件下，无论施肥还是不施肥，3类品种的穗粗和穗行数差异均不大。但在2022年基础上于2023年继续不施肥，此时HB型玉米品种的穗粗和穗行数也均显示出了明显优势。由此可见，通过保持良好的穗部性状保证较高的穗粒数也是HB型品种在瘠薄土壤上获得高产的关键，与陆卫平等^［35］、王永宏等^［36］、戴明宏等^［37］在其他条件下的研究结果一致，进一步证明了通过增加穗粒数增加库容对提高玉米产量的重要性。但产量构成因素以及各农艺性状指标对产量的影响程度都不是孤立的，由于光合产物的分配和竞争导致它们之间存在着一定的相互制约和相互补偿关系，很难实现同步增长^［34］。因此，各农艺性状指标的相互协调程度对玉米最终产量的形成也至关重要。对各类型品种各农艺性状进行综合分析可见，HB型玉米品种在瘠薄土壤上不施肥条件下的耦合协调度显著高于HNB和SHNB型，而在施肥条件下，HB和HNB也显著高于SHNB，说明耐瘠高产型玉米品种各农艺性状之间有良好的相互协调能力，从而保证了群体冠层内光照条件充足，花后干物质积累量大，无效花和败育粒下降，有效促进了库潜力的发挥。

4 结论

根据在氮磷含量明显偏低的瘠薄土壤上不施肥（CK）和施肥（OF）条件下的平均产量，将供试品种划分为耐瘠高产型、不耐瘠高产型和不耐瘠次高产型3类。耐瘠高产型玉米品种的株高、穗位高、穗长、行粒数和穗粒数显著提高，而秃尖长显著降低，同时该类型品种的各农艺性状耦合协调度显著提高，最终表现出了明显的产量优势。耐瘠高产型品种在瘠薄土壤上获得12000 kg·hm^-2目标产量的主要农艺性状适宜范围分别为：穗长17.80~20.42 cm，秃尖长<0.05 cm，行粒数34.32~40.36，穗粒数578.95~691.55，百粒重34.31~39.70 g，株高229.43~256.98 cm，穗位高103.38~125.52 cm。

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基金资助

国家重点研发计划(2021YFD1901004)