全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(2): 296−302 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2009CB1186)和现代农业产业技术体系建设项目资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 李少昆, E-mail: lishk@mail.caas.net.cn; Tel: 010-82108891
第一作者联系方式: E-mail: baicaiyun221@126.com
Received(收稿日期): 2009-09-25; Accepted(接受日期): 2009-12-08.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.00296
郑单 958在东北春玉米区生态适应性研究
白彩云 1,2 李少昆 1,2,* 张厚宝 2 柏军华 2 谢瑞芝 2 孟 磊 2
1新疆兵团绿洲生态农业重点开放实验室 / 新疆作物高产研究中心, 新疆石河子 832003; 2中国农业科学院作物科学研究所 / 农业部
作物生理生态与栽培重点开放实验室 / 农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程, 北京 100081
摘 要: 为研究郑单 958在东北地区的生态适应性, 确定其适宜的种植区域, 充分发挥郑单 958的生产潜力, 本文以
当地主栽品种为对照, 在北纬 40°~48°、≥10℃活动年积温在 2 916~4 380℃的东北玉米产区开展了郑单 958的多点
联网试验。结果表明, 在东北春玉米区, 吐丝至完熟期热量和降水与纬度呈极显著负相关, 郑单 958的生育进程和产
量因各地光热条件不同而表现出较大差异。其中, 从播种到完熟/收获的全生育期天数、千粒重、产量均随纬度先增
后减, 出苗天数和出苗至吐丝天数随纬度北移而延长, 吐丝至成熟天数随纬度升高而缩短。各试验点穗粒数与生态条
件无显著关系, 千粒重随纬度升高先增后减。郑单 958高产主要出现在≥10℃活动年积温在 3 450~3 700℃地区, 当
≥10℃活动年积温约低于 3 200℃时, 不能正常生理成熟, 千粒重明显下降。东北春玉米区气候条件差异显著, 气象
生态条件对郑单 958 千粒重的影响显著大于对穗粒数的影响, 千粒重不同导致其在各地呈现不同的产量表现。在高
纬度的低热量地区, 造成郑单 958减产的主要因素是吐丝至收获期的热量匮乏, 依据郑单 958对≥10℃活动年积温的
响应制定了安全种植北界线, 可为其安全推广提供参考。
关键词: 玉米; 郑单 958; 生态适应性; 产量
Ecological Adaptability of Zhengdan 958 Hybrid in Northeast of China
BAI Cai-Yun1, LI Shao-Kun1,2,*, ZHANG Hou-Bao2, BAI Jun-Hua2, XIE Rui-Zhi2, and MENG Lei2
1 Key Laboratory of Oasis Ecology Agriculture of Xinjiang Construction Crops, Shihezi 832003, China; 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Acad-
emy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Physiology and Production / National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic
Improvement, Beijing 100081, China
Abstract: Zhengdan 958 has been the leading maize (Zea mays L.) hybrid in resent years. In order to study its ecological adapta-
bility and fully exert its potential productivity, we conducted a group of field experiments at 22 sites with the latitude ranged from
N 40°07′ to N 48°08′ and annul ACT from 2 916 to 4 380℃ in Northeast of China where spring maize were largely grown. The
result showed that there were significantly negative correlation between ACT, precipitation and latitude in the post-silking stage
(P<0.01).The hybrid grain yield showed a difference with growth process due to the variable thermal conditions. The grain yield,
1000-kernal weight, entire growth days obeyed a quadratic relationship (P<0.05), with the latitude ascending, the days of emer-
gence were increased and the days from silking to physiological maturity or harvest were decreased. In addition, there was no any
significant correlation between latitude and kernel number. The highest potential yield of Zhengdan 958 occurred in some areas
where ACT was from 3 450–3 700℃. Zhengdan 958 may not be safely physiological matured where ACT was less than 3 200℃
and its kernel weight also decreased fast. The study also showed that meteor-ecological environment has a more significant effect
on 1000-kernal weight than on kernel number of Zhengdan 958 under the varied northeastern weather conditions. Therefore, dif-
ferent 1000-kernel weight might result in different grain yields in this region. The thermal deficiency in post-silking stage is the
leading limit factor in those regions with high latitude and lower temperature where maize yield is lower than that in other areas. A
map of the north line for safetly planting the Zhengdan 958 in Northeast was made based on ACT.
Keywords: Maize; Zhengdan 958; Ecological adaptability; Yield
第 2期 白彩云等: 郑单 958在东北春玉米区生态适应性研究 297


郑单 958 具有高产、优质、多抗及适应性广的
特点, 目前是我国种植面积最大的玉米品种, 近年
在东北春玉米区种植面积迅速扩大, 种植区域不断
北移 [1-4], 最北已延伸到北纬 48°。由于高纬度区光
热资源的限制及年间的波动 , 郑单 958安全种植存
在较大的潜在风险 , 因此 , 分析郑单 958 安全种植
的气象保障条件, 确定该品种在我国东北春玉米区
的种植北界, 对降低品种跨区种植的风险, 提高我
国玉米生产的安全性具有重要意义。纬度作为影响
玉米光、温、水分分布的最重要的地理因素, 主要
通过日照时数、积温和降雨的变化对玉米生育进程、
产量起着重要的调控作用[5-9]。目前研究较多的是小
尺度特定品种生态适应性[10-14], 对于大面积种植的
同一品种在较大纬度跨度和积温范围内的产量潜力
表现及其生态适应性研究鲜为报道。本文将研究郑
单 958 在东北春玉米区不同纬度的生育进程特点和
产量表现, 并从气象因子分析确定其种植北界, 为
郑单 958 及类似品种在东北春玉米区的有序推广提
供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况及试验设计
试验于 2007—2008年在内蒙古、辽宁、吉林、
黑龙江和河北北部 5省区 22个试验点进行。研究区
位于北纬 40°07′至 48°08′, 基本覆盖东北玉米生产
区域。各试点具体地理位置及生态自然条件如表 1
所示。郑单 958 种子由北京德农种业有限公司统一
提供, 并以各试验点当地主栽品种(以下简称 CK, 均

表 1 试验点地理位置及其生态条件
Table 1 Locations and ecological conditions of the site
地理位置 Location 气象生态条件 Meteor-ecological condition
试验地点
Site
北纬
North
latitude
东经
East
longitude
≥10℃积温
Cumulative
temperature
(≥10℃ d)
日照时数
Sunshine
duration
(h d)
降雨量
Precipitation
(mm)
无霜期
Frostless
period (d)
灌溉条件
Growing condition
内蒙古阿荣旗 Arongqi, IMa 48°08′ 123°30′ 3171 2854 422 164 雨养 Rainfed
黑龙江佳木斯 Jiamusi, HLJ 46°50′ 130°21′ 3032 2438 486 157 雨养 Rainfed
黑龙江望奎 Wangkui, HLJ 46°46′ 126°29′ 2916 2580 488 158 雨养 Rainfed
黑龙江青冈 Qinggang, HLJ 46°31′ 126°11′ 2916 2580 488 158 雨养 Rainfed
内蒙古兴安盟 Xing’anmeng, IM 46°00′ 122°05′ 3289 2909 378 166 雨养 Rainfed
黑龙江肇东 Zhaodong, HLJ 46°02′ 125°54′ 3223 2958 415 159 雨养 Rainfed
黑龙江呼兰 Hulan, HLJ 46°00′ 126°35′ 3263 2344 505 171 雨养 Rainfed
吉林洮南 Taonan, JL 45°20′ 122°40′ 3341 2912 320 158 雨养 Rainfed
吉林前郭 Qianguo, JL 45°10′ 124°23′ 3376 2780 389 174 雨养 Rainfed
黑龙江牡丹江 Mudanjiang, HLJ 44°36′ 129°35′ 3096 2344 525 158 雨养 Rainfed
吉林农安 Nongan, JL 44°31′ 125°13′ 3524 2381 716 169 雨养 Rainfed
内蒙古通辽 Tongliao, IM 43°35′ 122°10′ 3612 2984 330 179 灌溉 Irrigated
吉林公主岭 Gongzhuling, JL 43°31′ 125°13′ 3631 2610 558 177 雨养 Rainfed
吉林伊通 Yitong, JL 43°21′ 125°04′ 3631 2610 558 177 雨养 Rainfed
辽宁康平 Kangping, LN 42°55′ 123°14′ 3840 2255 667 182 雨养 Rainfed
辽宁章武 Zhangwu, LN 42°23′ 122°35′ 3687 2624 453 172 雨养 Rainfed
内蒙古赤峰 Chifeng, IM 42°14′ 118°56′ 3529 2884 332 166 雨养+灌溉
Rainfed and irrigated
辽宁清原 Qingyuan, LN 42°08′ 124°54′ 3324 2365 734 160 雨养 Rainfed
辽宁沈阳 Shenyang, LN 42°01′ 123°05′ 3814 2283 653 182 雨养 Rainfed
辽宁海城 Haicheng, LN 40°52′ 122°44′ 4190 2510 665 205 雨养 Rainfed
内蒙古达拉特旗 Dalateqi, IM 40°25′ 110°01′ 3539 2850 291 173 灌溉 Rainfed
河北遵化 Zunhua, HB 40°07′ 117°35′ 4380 2430 609 211 雨养 Rainfed
气象数据来自近 10年(1998–2008)各气象站点年平均值。
10-year (1998–2008) mean values of meteorological annual variables were obtained from the nearest meteorological station. a Province
in China (IM: Inner Mongolia; HLJ: Heilongjiang; JL: Jilin; LN: Liaoning; HB: Hebei).

298 作 物 学 报 第 36卷

能正常成熟, 代表当地生产水平)作为对照, 均匀垄
种植; 每试验点郑单 958种植面积约为 0.13 hm2, 设
计种植密度为 6.0×104株 hm−2, 行距 0.65 m, 株距
0.26 m; 对照采用当地生产推荐密度。各点均以稳定
通过 12℃时播种, 农田管理按照当地模式进行。
1.2 玉米生态适应性调查及气象资料收集
生育期间记载各试验点玉米播种、出苗、吐丝、
完熟及收获日期; 收获时每个样区去掉边行, 采用
对角线选择 3 个样点收获 50 穗, 其中 20 穗风干进
行室内考种, 记录穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、
行粒数、千粒重、乳线高度; 10穗立刻脱粒, 80℃下
烘干至恒重 , 记录干重 , 测量籽粒含水量 , 计算理
论产量, 测产籽粒按标准水分 14%折算。收获同时
观测籽粒乳线高度和成熟程度。
采用的气象因子分别为 1998—2008 年逐日平
均气温、日照时数、≥10℃活动年积温(以下简称活
动积温, ACT)和降雨量等, 以上气象数据经中国气
象科学数据共享网站的数据统计而得。如表 2所示,
试验年度与近 10年各站点生育期(4月 15日~10月 10
日)气象条件平均状况趋于一致, 试验年度未出现严重
影响玉米正常生长的异常气象条件, 因此采用试验年
度数据进行本研究分析具有可行性和代表性。

表 2 试验年度与近 10年气象条件
Table 2 The meteorological conditions from 1998 to 2008
生育期各气象因子 Meteorological factors of growth period
年份
Year
参数
Variables
平均温度
Mean
temperature (℃)
平均最高温度
Max.
temperature (℃)
平均最低温度
Min.
temperature (℃)
降水量
Precipitation
(mm)
日照时数
Sunshine duration
(h d)
≥10℃积温
Cumulative temperature
(≥10℃ d)
平均值Mean 19.2 25.0 13.7 434.6 1395.9 3338.5
最大值Max. 20.0 25.9 14.3 600.7 1521.3 3485.4
最小值Min. 18.8 24.4 13.2 356.1 1238.4 3236.6
1998−2008
标准差 SD 0.4 0.5 0.3 81.1 95.0 77.3
2007 平均值Mean 19.5 25.5 13.8 360.1 1451.6 3412.5
2008 平均值Mean 18.9 24.6 13.5 477.3 1358.0 3288.3

1.3 分析方法
采用 SPSS、Microsoft Excel分别建立不同时期
玉米生育进程、单产、产量构成与纬度及气象因子
的统计模型, 以微分方程的方法确定拟合方程的极
值及变化速率 , 从时间和空间角度分析郑单 958在
东北春播玉米区的生态适应性; 采用Origin 8.0绘制
相关图形。
用 Arcgis9.2 地理信息系统处理软件, 以东北
(包括内蒙古东北部)国家气象站点近 10年的ACT和
国家基础地理信息底图为参考资料, 采用克里格法
(Kriging)制作郑单 958东北北部种植北界图。
2 结果与分析
2.1 纬度与郑单 958生育时期气象因子关系的分
析
从表 3 可知, 试验点郑单 958 全生育期 ACT、

表 3 各生育时期的气象因子与纬度的相关系数
Table 3 Correlations between latitude and meteorological factors
气象因子 Meteorological variables
生育阶段
Growth period ≥10℃积温
Tg (℃ d)
降水量
R (mm)
日照时数
S (h)
日平均气温
T (℃)
全生育期 The entire growth stage −0.338 −0.393 0.198 −0.336
播种-出苗 Emergence stage 0.455 0.658** 0.460 −0.534*
出苗-吐丝 Pre-silking stage 0.573* −0.117 0.247 0.136
吐丝-完熟/收获 Post-silking stage −0.640** −0.712** −0.221 −0.535*
** 0.01水平显著相关(P<0.05); * 0.05水平显著相关(P<0.01)。分析数据只包含玉米露地直播方式的 18个试验点; 另外 4个试验点
由于采用了地膜覆盖因此不参与数据分析, 只作讨论用。以下同。
Tg: active accumulated temperature of 10 (℃ ℃ d); R: precipitation (mm); S: sunshine duration (h); T: mean temperature ( ); ℃ * sig-
nificance at 0.05 probability level; ** significance at 0.01 probability level. Analyzed data are from 18 locations where maize cultivated by
direct seedling, not including those from other 4 locations by plastic film mulching. The same below.
第 2期 白彩云等: 郑单 958在东北春玉米区生态适应性研究 299


降雨量、日照时数和日平均温度与纬度均无明显相
关关系; 纬度与播种至出苗的降雨量呈极显著正相
关(P<0.01), 与日均温度呈显著负相关(P<0.05); 出
苗至吐丝的 ACT 与纬度呈显著正相关(P<0.05); 吐
丝至完熟/收获期的 ACT、降雨量和日均温度均与纬
度呈极显著的负相关(P<0.01)。由此可见, 随纬度北
移, 东北春播玉米区热量及水分资源不断递减, 尤
其吐丝至完熟 /收获期热量资源及水分资源随纬度
升高显著减少, 水分限制因子通常可通过灌溉得以
缓解 , 因此热量条件是影响郑单 958在东北春玉米
区安全种植的第一限制因子。
2.2 郑单 958产量的空间变化及产量潜力表现
从图 1可以看出, 从北纬 40°07′至 48°08′范围内,
郑单 958 与 CK 的单产分别随着纬度推移呈显著的
二次凸函数关系(P<0.05)。在一定纬度范围内, 郑单
958 与对照品种单产均呈先增后减趋势。通过拟合
二次凸函数的微分方程发现 , 郑单 958和对照品种
的单产分别在北纬 42°55′和 43°38′达到最高, 单产
水平分别为 1.23×104 kg hm−2和 1.15×104 kg hm−2,
其后随纬度继续北移产量呈下降趋势 , 在北纬
45°44′以后郑单 958 产量低于 CK; 在玉米收获时由
于 ACT低, 郑单 958在内蒙古阿荣旗(N 48°08′)、兴
安盟(N 46°04′)、黑龙江呼兰(N 46°00′)没有达到生理
成熟。相对于 CK, 郑单 958在北纬 40°07′到 45°44′
平均增产率 9.2%, 河北遵化(N 43°09′)增产率最高
达 21.2%; 在北纬 45°43′以北, 郑单 958比 CK平均
减产 7.1%。

图 1 郑单 958、CK随纬度的产量变化
Fig. 1 Yield response of Zhengdan 958 and CK to different
latitudes
R12: 郑单 958数据拟合的决定系数; R22: CK数据拟合的决定系
数; ■郑单 958; CK◇ 。
R12 and R22 show the decisive coefficients of Zhengdan 958 hybrid
and CK respectively; ■ Zhengdan 958 hybrid; CK◇ .

2.3 生育进程随纬度的变化及对产量影响的分
析
如图 2 所示, 郑单 958 生育进程随纬度呈显著
或极显著的线性回归关系。其中全生育期天数、出
苗吐丝天数随纬度呈极显著的二次凸函数关系(图
2-A, C, P<0.05), 郑单 958在东北春播玉米区平均全
生育期为 146 d, 最长出现在北纬 46°00′的黑龙江呼
兰, 达 157 d; 最短出现在北纬 40°07′的河北遵化,
达 129 d。
出苗天数随纬度北移而延长 (图 2-B, P<0.01),
这可能是在较高纬度地区播种到出苗期间温度较低
有关。除最北面的内蒙古阿荣旗试验点外, 出苗至
吐丝的天数随纬度的升高而延长。吐丝至完熟期是
玉米籽粒形成期, 时间的长短直接影响籽粒光合产
物的积累, 并影响着前期营养器官储存的光合产物
向玉米籽粒转移。从图 2-D可以看出, 吐丝至完熟
的天数随纬度北移显著缩短(P<0.01), 其中辽宁海
城吐丝至完熟天数最长, 达 70 d, 最短时间出现在
内蒙古阿荣旗, 仅为 47 d (未达到生理成熟)。联系图
2-C和图 2-D可知, 具有熟期偏晚特性的郑单 958完
成各生育时期所需热量较高, 高纬度地区较低的热
量条件致使其不能正常完成光合产物向籽粒的积累
和转化, 产量低于 CK。
2.4 产量构成因子随纬度的变化
本试验中由于种植密度一致, 因此穗粒数和千
粒重两个因素影响着玉米籽粒产量。由图 3所示, 郑
单 958 千粒重随试验区纬度北移先增后减 (图 3-A,
P<0.01), 通过函数的微分方程求解可知, 郑单 958
的千粒重在北纬 43°00′达到最高值, 为 347.5 g; 随
后随纬度的北移, 千粒重开始下降, 并且降幅逐渐
增强, 千粒重最低出现在兴安盟, 仅为 240 g。而穗
粒数与纬度无明显相关性。
进一步分析得出, 在高纬度地区出苗至吐丝期
的时间较长 , 可以保证较高的穗粒数 , 但入秋后 ,
吐丝至成熟/收获期气温的急剧下降, 积温不足, 缩
短了籽粒灌浆时间(图 2-C, D), 导致玉米籽粒灌浆
不充分, 甚至有的地区在秋霜前不能正常生理成熟,
千粒重下降明显。另外, 在较低纬度区也出现了较
低的千粒重(图 3-A), 可能是低纬度地区在籽粒形成
和灌浆成熟时期易出现高温天气, 玉米籽粒灌浆时
间缩短所致[15-16]。
300 作 物 学 报 第 36卷


图 2 郑单 958的生育进程随纬度的空间变化
Fig. 2 Changes of growing process with latitude of Zhengdan 958


图 3 郑单 958产量构成随纬度的变化
Fig. 3 Changes of yield components with latitude of Zhengdan 958

2.5 郑单 958在东北春玉米区种植北界的确定
郑单 958 种植北界的确定标准是保证正常生理
成熟, 且产量高于 CK的试验点和 ACT在 90%置信
度的置信区间下限, 经分析该 ACT约为 3 198℃。
从图 4 可以看出, 在东北能够满足种植郑单 958 积
温的区域包括辽宁省全境, 吉林省集安市到德惠县
以西区域, 黑龙江的阿城市到杜尔伯特蒙古自治县
以南区域, 内蒙古自治区的扎赉特旗到巴林右旗以
东区域。在警戒线以北区域如果不采取地膜覆盖等
增温栽培耕作措施 , 种植郑单 958可能会由于积温
不足而不能成熟。
3 讨论
光温资源是决定玉米品种能否在某个地区安全
生产的首要生态因素, 也是玉米品种区域间引种首
先考虑的条件, 而纬度是影响光温水分布的最重要
地理因素。因此, 从纬度角度研究玉米品种在较大
区域的产量表现及生态适应性对品种的推广、引种
和高产创建有重要生产指导意义。
本研究试验区跨越北纬 40°07′~48°08′, ACT 在
2 916~4 380 , ℃ 所布置的 22个试验点基本代表了东
北玉米种植的不同生态区。郑单 958 在辽宁省彰武
第 2期 白彩云等: 郑单 958在东北春玉米区生态适应性研究 301



图 4 郑单 958在东北春播玉米区种植北界
Fig. 4 Map of the north line planting the Zhengdan 958 in Northeast region

等 13个试验点的产量高于 CK, 说明了郑单 958具
有良好的高产潜力。但本研究结果也表明, 不同生
态区对郑单 958千粒重的影响显著大于对穗粒数的
影响, 在很大程度上千粒重决定着产量的高低, 并
且纬度通过对光热的影响直接导致了千粒重的变
化。在东北地区随着纬度的升高, 吐丝至成熟期所
耗光热资源减小, 籽粒灌浆时间逐渐缩短; 各试验
点的千粒重在 348~250 g 之间, 变异系数为 11.1%,
各点表现出较大差异; 前人研究发现较低的积温条
件会降低玉米品种的千粒重也许可以说明其中的原
因[17-18], 这一点从阿荣旗、兴安盟、呼兰县、清远
县、前郭县没有达到生理成熟、千粒重在所有试验
点中属最低水平、产量低于 CK也可得到印证。
佳木斯市、望奎县、牡丹江市和青冈县 4 个试
验点近 10年 ACT的平均值在 2 916℃到 3 096℃之
间, 郑单 958 在这些地区进行露地种植很难正常成
熟, 在 2008年采用地膜覆盖增加生育期有效积温的
方式基本实现成熟收获, 不过通过气象数据统计得
知这些地区年间积温极差约在 150 , ℃ 因此即使采
用增温措施也要注意不能安全种植而难保稳产的问
题。
因此, 在东北春玉米区, 应根据本地光热资源
的实际情况推广郑单 958, 在常年ACT约低于 3 200℃
的地区应该选育适合于当地的中早熟品种, 保证玉
米生产安全性。
4 结论
郑单 958 在东北大部分玉米种植区能在蜡熟或
者生理完熟时收获, 表现出了较高的产量水平和较
强的生态适应性。但与当地主栽品种相比, 由于各
区域热量条件的不同, 在生育进程和产量水平上表
现出较大的差异。当纬度低于北纬 46°且 ACT 约在
3 450℃以上时, 热量条件完全可以满足郑单 958从
播种至完熟的生长发育要求, 实现生理成熟, 且籽
302 作 物 学 报 第 36卷

粒千粒重高, 表现为增产; 当 ACT在 3 450~3 200℃
时 , 吐丝至收获热量条件不能满足郑单 958完全实
现生理成熟 , 只能在蜡熟时收获 , 千粒重较低 , 产
量与当地品种无明显差异, 但收获时籽粒含水量高;
在 ACT 约低于 3 200℃的地区, 如果没有增温栽培
措施, 郑单 958 已很难实现蜡熟收获 , 千粒重降到
低于 250 g, 产量显著低于当地品种; 依据以上研究
结果制定的郑单 958 种植北界 , 希望能为郑单 958
在东北春玉米区安全推广提供参考。
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