種植密度對高油玉米品質(zhì)的影響

種植密度對高油玉米品質(zhì)的影響

我國高油玉米栽培歷史悠久，生理基礎(chǔ)研究薄弱，制約了高油玉米的潛力，影響了高油玉米的種植發(fā)展。雖然很多學(xué)者在普通玉米的子粒品質(zhì)等方面做了大量研究,但在新疆綠洲農(nóng)區(qū)高油玉米高產(chǎn)栽培及品質(zhì)特性等方面研究較少。本文從高油玉米子粒品質(zhì)等方面研究新疆綠洲高油玉米高產(chǎn)栽培機(jī)理及品質(zhì)特性,探索產(chǎn)量與品質(zhì)之間的相互關(guān)系,形成適應(yīng)新疆綠洲高油玉米的配套栽培模式,為新疆綠洲發(fā)展高油玉米提供理論基礎(chǔ)。1材料和方法1.1機(jī)械劃行,人工播種試驗于2005~2007年完成。試驗地設(shè)于新疆農(nóng)墾科學(xué)院,土壤為灌溉灰漠土,秋翻冬灌地,肥力中等,前茬均為小麥。根據(jù)當(dāng)?shù)氐奈锖蚯闆r播種,采用機(jī)械劃行,人工播種。供試材料為平展型玉米高油115、半緊湊型玉米高油298、緊湊型玉米高油XY-1和新疆玉米主栽品種SC-704(對照)。1.2玉米子粒的提取試驗為裂區(qū)設(shè)計,以密度為主區(qū),品種為副區(qū),設(shè)置5個密度,即52500、67500、82500、97500、112500株/hm2。小區(qū)面積30m2,5行區(qū),行長10m,行距60cm,各處理株距不等以調(diào)節(jié)密度,4次重復(fù)(區(qū)組)。其中1個區(qū)組為采樣區(qū),按照隔行隔株的方法取樣,以保證樣株的代表性。其余3個區(qū)組作為成熟后收獲計產(chǎn)區(qū)。在開花吐絲期每小區(qū)套袋20穗,從收獲后自然風(fēng)干的果穗中隨機(jī)取子粒500粒。玉米子粒淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪含量用丹麥Foss公司生產(chǎn)的INFRATEC1255型谷物食品近紅外透射光譜分析儀進(jìn)行測定。使用的軟件為WinScan2.71,標(biāo)準(zhǔn)模型曲線為CN98011(由Foss公司提供)。所有結(jié)果以干基為基礎(chǔ),最后取平均值,即為該試驗品種(小區(qū))的子粒品質(zhì)測定結(jié)果。2結(jié)果與分析2.1高油玉米子粒含油率隨時間變化特征5個不同密度處理的含油率差異顯著性比較結(jié)果表明,品種之間的含油率達(dá)到極顯著差異,各品種密度之間也達(dá)到極顯著差異,說明含油率不僅與品種有關(guān),而且受種植密度的影響(表1)。不同密度條件下各品種含油率變化規(guī)律不同,隨著密度的增加高油玉米含油率呈下降趨勢,對照SC-704呈S形曲線的變化趨勢(圖1)。其中高油XY-1的下降幅度分別為7.39%、4.32%、3.01%和0.72%;高油298下降幅度為7.32%、2.63%、1.36%和1.37%;高油115下降幅度為5%、2.63%、5.41%和11.42%。在高密度條件下(9.75萬~11.25萬株/hm2),高油115的含油率下降幅度大于高油XY-1的下降幅度,可見從含油率角度考慮,高油115不適宜高密度種植。品種之間含油率變化主要取決于品種遺傳特性,由于對照與其他參試品種類型不同,因此含油率差異達(dá)到極顯著水平,即高油玉米的含油率顯著高于對照。高油玉米之間的含油率比較,高油XY-1顯著高于高油298和高油115,高油298和高油115之間差異不顯著。不同玉米子粒含油率積累變化動態(tài)隨著玉米灌漿至成熟進(jìn)程的推進(jìn)而完成(圖2)。不同品種高油玉米子粒含油率隨時間變化均呈S形曲線。S形曲線的兩個峰值分別出現(xiàn)在授粉后20d和50d,其中高油115和高油298子粒含油率第1個峰值高于第2個峰值,而高油XY-1子粒含油率第1個峰值低于第2個峰值。原因有兩方面:一方面取決于品種的遺傳特性,另一方面取決于品種的生態(tài)適應(yīng)性。高油115和高油298屬于引進(jìn)品種,而高油XY-1屬于當(dāng)?shù)剡x育的組合,具有較好的生態(tài)適應(yīng)性。通過以上分析可以看出,緊湊型玉米高油XY-1不僅具有較高的含油率和較好的生態(tài)適應(yīng)性,而且在生產(chǎn)上比較適合高密度栽培,因此高油XY-1可能成為新疆綠洲農(nóng)區(qū)生產(chǎn)高品質(zhì)食用油的一個新途徑。2.2不同密度對高油玉米子粒蛋白質(zhì)積累的影響5個不同密度處理的蛋白質(zhì)含量差異顯著性比較結(jié)果表明,品種之間的蛋白質(zhì)含量達(dá)到極顯著差異,各品種密度之間達(dá)到顯著差異,說明子粒蛋白質(zhì)含量不僅與品種有關(guān),而且也受種植密度的影響(表2)。不同密度條件下各品種蛋白質(zhì)含量變化規(guī)律不同(圖3)。不同密度條件下,高油玉米的蛋白質(zhì)含量均高于對照,但隨著密度的增加高油玉米蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢,對照SC-704則表現(xiàn)緩慢上升的變化趨勢。高油115下降幅度分別為1.20%、2.35%、3.29%和5.80%;高油298下降幅度分別為1.15%、2.25%、3.15%和4.40%;高油XY-1的下降幅度分別為3.38%、3.01%、1.76%和1.20%。其中下降速率最快的是高油115,子粒蛋白質(zhì)含量從11.64%下降到10.23%,平均下降了3.1個百分點(diǎn)。高油298和高油115的變化趨勢相同,隨著密度的增加,子粒蛋白質(zhì)含量下降幅度增大。低密度種植時(5.25萬~8.25萬株/hm2),其蛋白質(zhì)含量下降速率緩慢,高密度時下降速率加快,在11.25萬株/hm2時蛋白質(zhì)含量達(dá)到最低值。高油XY-1的下降變化趨勢與高油115和高油298相反,在低密度處理下子粒蛋白質(zhì)含量下降幅度較大,在高密度處理下蛋白質(zhì)含量下降緩慢。3個不同類型高油玉米在6.75萬~8.25萬株/hm2密度下,下降速率為高油XY-1>高油115>高油298;種植密度為11.25萬株/hm2時,下降速率為高油115>高油298>高油XY-1。研究結(jié)果表明,高油玉米的蛋白質(zhì)含量與種植密度之間成負(fù)相關(guān)關(guān)系,而對照則成正相關(guān)關(guān)系;隨種植密度增加,高油115子粒蛋白質(zhì)含量下降幅度增大,高油XY-1子粒蛋白質(zhì)含量下降幅度減小。不同高油玉米子粒蛋白質(zhì)積累動態(tài)變化規(guī)律不同(圖4)。高油298和高油XY-1子粒蛋白質(zhì)含量變化呈S形曲線,授粉后10d測定,處理間子粒蛋白質(zhì)百分含量差異較小,并且含量較高;授粉20d后,隨著子粒灌漿速度的不斷加快,蛋白質(zhì)積累速度逐漸增加,至授粉后40d達(dá)到峰值,成熟期蛋白質(zhì)含量略有下降。高油115子粒蛋白質(zhì)含量變化呈V形曲線,授粉后30d以前子粒蛋白質(zhì)百分含量呈下降趨勢,至授粉后30d子粒蛋白質(zhì)含量達(dá)到最小值;授粉后30d以后,子粒蛋白質(zhì)百分含量呈上升趨勢,至成熟期蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大值。高油XY-1和高油298均在授粉后40d蛋白質(zhì)含量達(dá)最大值,而高油115蛋白質(zhì)百分含量高峰值出現(xiàn)在授粉后50d。說明蛋白質(zhì)百分含量高峰值出現(xiàn)時間因品種不同而存在一定的差異。2.3不同密度玉米子粒淀粉積累的變化5個不同密度處理的淀粉含量差異顯著性比較結(jié)果表明,品種類型之間的淀粉含量達(dá)到極顯著差異,其中SC-704與高油玉米達(dá)到顯著性差異,而不同高油玉米品種之間差異不顯著(表3)。各品種不同密度之間也達(dá)到極顯著差異,高密度處理表現(xiàn)更明顯。說明淀粉含量的差異受品種類型和種植密度的共同作用。不同類型高油玉米子粒淀粉含量動態(tài)變化不同(圖5)。不同密度條件下高油玉米子粒淀粉含量均低于對照,高油玉米隨密度的增加子粒淀粉含量呈明顯遞減趨勢,對照子粒淀粉含量變化略有起伏。各密度處理高油玉米子粒淀粉含量降低速率高油115為0.14%、2.16%、4.71%和3.71%;高油298為2.45%、2.66%、2.73%和2.96%;高油XY-1為1.47%、0.45%、1.64%和4.26%。高油115在8.25萬~9.75萬株/hm2下降速率最大;高油298在各密度處理下降速率呈近似直線下降;高油XY-1在低密度時,淀粉百分含量下降速率達(dá)到最小值,而高密度處理下,下降速率較大。本試驗結(jié)果表明,高油XY-1和高油115在低密度時(5.25萬~8.25萬株/hm2)子粒淀粉含量下降較慢,高油XY-1在低密度時子粒淀粉含量下降不明顯;高油115則表現(xiàn)出明顯的下降趨勢。說明就子粒淀粉含量來說,緊湊型玉米要比平展型玉米更適應(yīng)密植。不同密度條件下,高油玉米子粒淀粉含量積累變化趨勢均呈拋物線形。不同品種相同密度處理,高油115子粒淀粉含量積累量在授粉后10d前顯著高于高油298和高油XY-1,但隨后各品種間子粒淀粉含量積累量差異不顯著。各品種子粒淀粉含量積累動態(tài)峰值出現(xiàn)的時間和積累量不同,高油115為授粉后40d(達(dá)到70.3%),高油298為授粉后40d(達(dá)到71.3%),高油XY-1為授粉后50d(達(dá)到68.2%)。同一品種不同密度處理隨密度的增加子粒淀粉含量變化呈下降趨勢(圖6)。密度從5.25萬株/hm2增至8.25萬株/hm2時,高油115子粒淀粉百分含量從69.5%降至62.3%,高油298從68.4%降至62.2%,高油XY-1從68.2%降至63.0%。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際用途選擇適宜的玉米類型,充分發(fā)揮高油玉米的高油和高蛋白質(zhì)特性,有效利用普通玉米的高淀粉特性。同時根據(jù)品種株型確定適宜的種植密度,挖掘其內(nèi)在品質(zhì)優(yōu)勢。3不同品種、種植密度的選擇同一品種不同密度處理隨密度的增加子粒含油率、蛋白質(zhì)和淀粉含量呈下降趨勢。不同密度處理各品種隨時間變化不同,高油115和高油298子粒含油率隨時間變化均呈S形曲線,授粉后20~30d子粒含油率百分含量達(dá)到最高,高油XY-1在授粉后50d達(dá)到最高;高油298和高油XY-1子粒蛋白質(zhì)含量變化呈S形曲線,授粉后40d達(dá)到峰值,高油115呈V形曲線,成熟期蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大值;子粒淀粉含量積累變化趨勢均呈拋物線形,高油115和高油298為授粉后40