全 文 ：Vol131 , No15
pp1 571 - 576 　May , 2005作 　物 　学 　报ACTA A GRONOM ICA SIN ICA第 31 卷 第 5 期2005 年 5 月 　571～576 页
玉米产量和品质与生态环境的关系
刘淑云1 　董树亭1 , 3 　胡昌浩1 　白　萍2 　吕　新2 Ξ
(1 山东农业大学作物生物学重点实验室 ,山东泰安 271018 ;2 新疆兵团绿洲生态农业重点实验室 ,新疆石河子 832003)
摘 　要 : 玉米籽粒产量和品质决定于基因型和环境因素。本文通过山东、新疆异地互换品种和播期试验 ,系统比较了两
生态区玉米产量和品质的差异 ,并分析了差异的原因。结果表明 ,新疆地区的玉米籽粒产量、干物质积累和蛋白质含量
均高于山东。其原因主要是花后 (开花到成熟这一段时间 ,下同)光照、花后日均光照和积温的不同。气温日较差是造成
产量差异的重要因素 ,同时也是玉米籽粒品质形成的关键因子。影响生育期长短的主要因子是温度 ,较低温延长生育 ,
较高温促进生育 ,进而影响产量。试验表明 ,通过品种和播期等调控措施可以充分利用环境资源 ,发挥区域优势 ,实现玉
米优质高产。
关键词 : 生态因素 ;玉米 ;籽粒产量 ;籽粒品质
中图分类号 : S513
Relationship bet ween Ecological Environment and Maize Yield and Quality
L IU Shu2Yun1 , DON G Shu2Ting1 , 3 , HU Chang2Hao1 , BAI Ping2 , L Β Xin2
(1 Key L aboratory of Crop Biology , S handong A gricult ural U niversity , Tai’an 271018 , S handong ; 2 Key L aboratory of Oasis Ecology A gricult ure of
Xinjiang Bingt uan , S hihezi 832003 , Xinjiang , China)
Abstract : The yield and quality of maize is mainly affected by genetype and environment1 In two different ecological
districts Shandong and Xinjiang , the experiments with two cultivars and 5 sowing times were conducted in 2000 and
20011 The results showed that the grain yield , accumulation of dry matter and protein content in Xinjiang were
higher than those in Shandong1 Illumination time after pollination , illumination time per day after pollination and
accumulated temperature were the main factors caused the difference1 Difference in temperature between day and
night in the two experiment regions was one important reason that the yield and the grain quality were higher in
Xinjiang than in Shandong1 The total growing period of corn was effected mainly by temperature1 The growth and
development were retarded at lower temperature , and promoted at higher temperature1 The higher grain yield and
better quality of maize can be obtained by different cultivars and cultivated measures1
Key words : Ecological factors ;Maize ( Zea mays L1) ;Seed yield ;Seed quality
　　光、热、水和二氧化碳是玉米生长发育和产量形
成的基本要素 ,也是影响玉米籽粒品质的重要因
子[ 1～9 ] 。我国幅员辽阔 ,不同生态区气候条件差异
很大 ,系统比较不同生态区玉米产量和品质的差异 ,
分析生态因子与玉米产量、品质的关系具有重要意
义 ,但对此前人研究较少。本文通过山东、新疆两个
生态区 ,5 个大跨度播期 ,异地互换栽培品种 ,比较
两地玉米产量和品质的差异 ,深入系统分析生态环
境因素 (包括不同生态区异地栽培环境、不同播期的
不同温度、光照等生长环境)与玉米产量和品质的关
系 ,以期为玉米高产、优质提供理论依据。
1 　材料与方法
试验于 2000、2001 年分别在山东泰安山东农业
大学试验农场和新疆石河子大学农场的高产田进
行。供试土壤肥力能充分满足玉米生长所需。供试Ξ基金项目 : 国家自然科学基金资助课题 (30170546 ;30471025) ;国家“十五”科技攻关项目 (2002BA516A13) 。
作者简介 : 刘淑云 (1974 - ) ,女 ,山东济南人 ,山东农业大学在读博士 ,研究方向为作物生态生理。E2mail : liusy @sdau1edu1cn3 通讯作者 :董树亭。Tel : 053828241591 , 13805386403 ; Fax : 053828226399 ; E2mail : stdong @sdau1edu1cn
Received(收稿日期) :2004203231 , Accepted(接受日期) :20042092251

材料是本试验年度山东大面积种植的当家品种掖单
22 ( YD22) 和新疆大面积推广的当家品种 Sc704。
YD22 为紧凑大穗型高产品种 ,生育期约 105～110
d ,属中晚熟夏直播品种 ,种植密度一般为 715 万株Π
hm2 ,产量水平在 7 500 kgΠhm2 左右 ; Sc704 生育期
115 d 左右 ,种植密度一般为 615～715 万株Πhm2 ,
产量水平为 7 500 kgΠhm2 左右。2000 年分别设 5
个播期 ,分别是 4 月 10 日 ( Ⅰ) 、4 月 25 日 ( Ⅱ) 、5 月
10 日 ( Ⅲ) 、5 月 25 日 ( Ⅳ) 和 6 月 9 日 ( Ⅴ) 。2001
年在 2000 年试验的基础上 ,又选择 4 月 25 日和 5
月 25 日 ( Ⅳ)两个播期进行试验。种植密度均为两
品种的适宜密度 75 000 株Πhm2 。应用统计方法系
统分析了 2 年试验的生态因子与玉米籽粒产量和品
质的关系。两生态区的气候与土壤基础条件列于表
1 和表 2。
表 1 不同生态区试验点的农业气候条件
Table 1 Agricultural climate resource of trial
areas in different ecological districts
试验地点
Experiment spots
新疆石河子
Shihezi , Xinjiang
山东泰安
Tai’an , Shandong
纬度 Latitude 44°19′ 35°50′
经度 Longitude 86°03′ 117°30′
≥10 ℃积温 (玉米生育时期)
Temperature summation more than 10 ℃
during growing period of maize ( ℃·d)
3 42815 4 32610
4～9 月降水量
Precipitation from
Apr1 to Sept1 (mm) 12611 620
日照时数 (玉米生育时期)
Hours of illumination during
growing period of maize (hΠyear) 2 79715 2 58213
日照百分率 %(玉米生育时期)
Percent of illumination during
growing period of maize
63 56
≥35 ℃的日数 (玉米生育时期)
Days more than 35 ℃during
growing period of maize (d)
1316 1015
气温日较差 (玉米生育时期)
Day2night temperature difference
during growing period of maize( ℃)
15 1015
表 2 不同生态区试验田土壤肥力状况
Table 2 The condition of soil nutrition in different ecological districts(0 - 20 cm)
生态区
Ecological
district
试验点
Experiment
plot
土壤类型
Soil type
有机质
Organic matter
( %)
碱解氮
Alkaline
nitrogen
(mg·kg - 1)
全氮
Total
nitrogen
( %)
有效磷
Available
phosphorus
(mg·kg - 1)
全磷
Total
phosphorus
( %)
速效钾
Rapid2available
kalium
(mg·kg - 1)
全钾
Total
kalium
( %)
山东
Shandong
泰安农场
Farm in Tai’an
棕壤
Brown soil 11210 661200 01248 361900 01066 821900 01525
新疆
Xinjiang
石河子农场
Farm in Shihezi
中壤
Mid2soil 11460 721100 01083 231069 01101 2301000 01941
2 　结果与分析
211 　生态因素与玉米产量的关系
21111 　不同生态区不同品种的叶面积与干物质积累
2111111 　不同生态区不同品种的叶面积指数 　　 山东、新疆两不同生态条件下 ,玉米叶面积指数差别较大 , Ⅰ、Ⅱ播期处理 ,新疆叶面积指数各生育时期均大于山东 ,大口、开花、乳熟期表现尤为明显。由图 1 也可看出 ,近完熟期新疆叶面积指数普遍高于山东 ,表明新疆的绿色叶面积持续期长。
图 1 山东、新疆不同生态条件下玉米叶面积指数变化
Fig11 LAI changes in different ecological districts
- - 　YD22 , ———Sc704 ; △, ×and ○indicate Ⅰ, Ⅲand Ⅴsowing stage , respectively1
275 　　　　作 　　物 　　学 　　报 第 31 卷 　

　　对山东、新疆两试验点第 Ⅲ播期 YD22 的叶面
积指数随播种后天数的变化进行最小二乘多项式拟
合 ,如图 2 所示 ,分析表明 ,新疆地区的最大叶面积指
数高值持续期远高于山东 ,决定系数均达显著水平。
图 2 叶面积指数随播种后天数的变化
Fig12 LAI changes after sowing
■　Practice value of Shandong ; 　▲　Practice value of Xinjiang 　———　Simulation value of Shandong ; 　222222　Simulation value of Xinjiang
2111112 　不同生态区不同品种的干物质积累 　　
不同生态区植株干物质积累变化差异显著 (表 3) 。
新疆全生育期中干物质重始终高于山东。在拔节
期、乳熟期和蜡熟期 ,新疆干物质积累量可达山东的
2～4 倍。不同品种、不同播期的干物质积累表现出
共同的趋势。
表 3 不同生态区干物质积累对照表
Table 3 The contrast of dry matter in Shandong and Xinjiang(g·plant - 1 )
品种
Cultivar
播期
Sowing
time
山东 Shandong
拔节期
Internode2
elongation
大口期
Male
tetrad
吐丝期
Silking
stage
乳熟期
Milky
stage
成熟期
Maturity
stage
新疆 Xinjiang
拔节期
Internode2
elongation
大口期
Male
tetrad
吐丝期
Silking
stage
乳熟期
Milky
stage
成熟期
Maturity
stage
掖单 22 Ⅰ 11198 103191 123173 104177 80160 29133 126160 208150 285114 340123
YD22 Ⅲ 16128 85130 114117 131107 132180 48187 115160 179178 243183 310100
Sc704 Ⅰ 11130 111190 198123 136187 109190 15116 139182 200100 250195 328134
Ⅲ 17187 64197 154163 136163 134181 68160 95100 174120 264181 335100
　　以第 Ⅲ播期的 YD22 为例 ,对山东、新疆两试验
点的叶面积指数随播种后天数的变化进行最小二乘
多项式拟合 ,决定系数均达较显著水平 ,模拟结果如
图 3 所示。新疆的植株前期生长较缓慢 ,但在拔节
后干物质基本上表现为直线增长 ,最大积累量也远
远大于山东。
图 3 干物质积累随播种后天数的变化
Fig13 The change of accumulated dry matter after sowing
■　Practice value of Shandong ; 　▲　Practice value of Xinjiang 　———　Simulation value of Shandong ; 　222222　Simulation value of Xinjiang
375　第 5 期 刘淑云等 :玉米产量和品质与生态环境的关系 　　　

21112 　不同生态区播期处理籽粒产量变化 　　不
同生态条件下 ,玉米籽粒产量差异极显著 ,新疆玉米
产量均高于山东 ,如图 4 所示 ,且山东选用的主推品
种 YD22 在两生态区条件下产量均较高。不同播期
处理 ,籽粒产量呈现先增后减的变化趋势。两生态
区达到籽粒最高产量的播期不同 ,山东较晚 ,一般出
现在第 Ⅲ、Ⅳ播期 ,新疆则较早 ,多出现在 Ⅰ、Ⅱ播
期。表明山东、新疆两地最佳适宜播期差别较大 ,不
同生态区应据自身的特点来调节播种时间。其中新
疆试验田后两个播期因为受到后期低温的影响 ,积
温不足 ,籽粒没有达到完全成熟 ,产量有所下降。
图 4 两生态区不同播期产量差异
Fig14 Yields with different sowing times in t wo ecotopes
21113 　不同生态因子与产量的关系分析
2111311 　不同生态因子与产量的相关分析 　　由
表 4 可以看出 ,产量与积温、光照、花后光照和花后
日均光照呈显著正相关 ,而与花后日均积温和降水
表现负相关 ,开花抽雄后的日均温度过高 ,高温迫
熟 ,叶片过早衰老 ,造成减产 ,说明光照是影响产量
的决定因素 ,其次是总积温。但产量的形成并不是
孤立地受某一项生态因子的影响 ,而是生态因子综
合作用的结果。
表 4 气象因子与籽粒产量的相关系数
Table 4 The correlation of meteorological factors and seed yield
R X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8
X 1 11000 0 01389 6 01149 6 01956 8 01939 4 01959 5 - 01902 1 　01814 4
X 2 11000 0 01744 7 01267 2 01419 8 01319 4 - 01179 2 - 01055 7
X 3 11000 0 01100 1 01055 2 01131 7 - 01023 0 - 01312 2
X 4 11000 0 01936 8 01985 6 - 01982 2 01865 7
X 5 11000 0 01961 0 - 01914 6 01855 5
X 6 110000 - 01967 0 01873 2
X 7 11000 0 - 01899 4
X 8 11000 0
　　注 : X 1 ,积温 ; X 2 ,花后积温 ; X 3 ,花后日均积温 ; X 4 ,光照 ; X 5 ,
花后光照 ; X 6 ,花后日均光照 ; X 7 ,降水 ; X 8 ,籽粒产量。表 6 同。
Notes : X 1 ,accumulated temperature ; X 2 ,accumulated temperature
after flowering ; X 3 , accumulated temperature per day after flowering ;
X 4 ,illumination ; X 5 , illumination after flowering ; X 6 , illumination per
day after flowering ; X 7 ,precipitation ; X 8 ,grain yield1 The same in table
61
2111312 　不同生态因子与产量的逐步回归分析 　
　通过气象因子与产量的逐步回归分析 (表 5) 可以
看出 ,产量的形成与花后日均光照关系最密切 ,且表
现为正效应。其次为光照和花后日均积温 ,均表现
为负效应。积温、花后积温与产量之间表现正效应。
212 　不同生态因子与品质的关系
蛋白质、淀粉、可溶性糖和粗脂肪含量是评价玉
米籽粒品质的主要指标。由表 6 可以看出 ,蛋白质
含量新疆的高于山东 ,而淀粉和粗脂肪含量是山东
高于新疆 ,两试验点可溶性糖的含量差异不大 ,品种
间相对稳定。随着生育期的推迟 ,蛋白质、可溶性糖
的含量下降 ,淀粉含量逐渐升高 ,粗脂肪含量先升高
后降低。
21211 　不同生态因子与品质的相关分析 　　从不
同气象因子与品质之间的简单相关分析 (表 7) 可以
看出 ,单一的某一种气象因子对玉米籽粒不同品质
指标的影响呈现正、负效应 ,蛋白质与光照、积温负
相关 ,与降水正相关 ,但相关不显著。可溶性糖与积
温和花后光照显著相关。淀粉与光照表现为负效
应 ,与降水呈正相关。赖氨酸与积温和花后光照正
相关 ,与降水呈现负效应。
475 　　　　作 　　物 　　学 　　报 第 31 卷 　

表 5 气象因子与产量的直接通径系数(逐步回归)
Table 5 The straight path coeff icient between seed yield and meteorological factors
因子 Factor X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 R 2 Pe
产量 Yield 01249 6 01272 9 - 01649 - 113 - 01865 11934 9 - 01836 9 01967 9 01179 2
　　注 : R 2 :决定系数 , Pe : 剩余通径系数。
Notes : R 2 : Coefficient of determination , Pe : Residual path coefficient1
表 6 不同生态区玉米的籽粒品质差异
Table 6 The quality difference of maize in different ecological districts
地点
Spot
品种
Cultivar
授粉后天数
Days after
pollination
(d)
蛋白质
Protein
( %)
淀粉
Starch
( %)
可溶性糖
Soluble
sugar
( %)
粗脂肪
Crude fat
( %)
山东泰安
Tai’an ,
Shandong
YD22
10 16115 37143 19112 6135
30 10119 64151 17110 6191
60 9128 67177 13163 5179
Sc704
10 15173 34131 28129 5143
30 12162 63124 14192 5171
60 10176 66186 12116 5119
新疆石河子
Shihezi ,
Xinjiang
YD22
10 22148 35129 20199 3199
30 13129 64117 16173 4128
60 10121 66125 14174 4101
Sc704
10 21176 33136 19176 3141
30 15145 63103 14149 3197
60 11157 65110 13113 3162 21212 　不同生态因子与品质的逐步回归分析 　　光、温、水等气象因子与各个玉米籽粒品质指标之间的关系差异较大 (表 8) ,山东、新疆两生态区 ,影响玉米籽粒品质的主要气象因子不同。蛋白质主要受积温、花后日积温和花后日光照及水的影响 ,且与积温、花后日积温呈显著负相关 ,与花后日均光照和降水呈显著正相关。籽粒可溶性糖含量与积温和花后光照正相关 ,而与花后日均积温及降水负相关。淀粉与花后光照显著负相关 ,与花后日光照显著正相关。粗脂肪和气象因子的关系则与淀粉相反。花后日均光照对赖氨酸含量影响最大 ,且表现为负效应 ,而花后光照则对赖氨酸具显著正效应。
表 7 气象因子与籽粒品质的相关系数
Table 7 The correlation of meteorological factors and seed quality
R X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 X 10 X 11 X 12 X 13 X 14
X 1 11000 01390 01150 01957 01939 01960 - 01902 - 01269 01665 - 01153 - 01162 - 01556 - 01318 01193
X 2 11000 01745 01267 01420 01319 - 01179 - 01171 01432 01015 01060 01019 - 01282 01137
X 3 11000 01100 01055 01132 - 01023 - 01342 01081 01077 01134 - 01130 - 01522 - 01237
X 4 11000 01937 01986 - 01982 - 01378 01566 - 01247 - 01208 - 01709 - 01386 01235
X 5 11000 01961 - 01915 - 01216 01615 - 01186 - 01134 - 01556 - 01217 01339
X 6 11000 - 01967 - 01301 01550 - 01167 - 01149 - 01704 - 01355 01205
X 7 11000 01419 - 01518 01307 01200 01740 01366 - 01264
X 8 11000 - 01187 01758 - 01010 01313 01261 - 01240
X 9 11000 - 01362 - 01274 - 01108 - 01259 01407
X 10 11000 01068 - 01048 - 01076 - 01638
X 11 11000 01184 01534 01004
X 12 11000 01514 01082
X 13 11000 01240
X 14 11000
　　注 : X 1 ,积温 ; X 2 ,花后积温 ; X 3 ,花后日均积温 ; X 4 ,光照 ; X 5 ,花后光照 ; X 6 ,花后日均光照 ; X 7 ,降水 ; X 8 ,蛋白质 ; X 9 ,可溶性糖 ; X 10 ,淀
粉 ; X 11 ,粗脂肪 ; X 12 ,粗灰分 ; X 13 ,粗纤维 ; X 14 ,赖氨酸。
Notes: X 1 , accumulated temperature ; X 2 , accumulated temperature after flowering ; X 3 , accumulated temperature per day after flowering ; X 4 ,
illumination ; X 5 ,illumination after flowering ; X 6 ,illumination per day after flowering ; X 7 ,precipitation ; X 8 ,protein ; X 9 ,soluble sugar ; X 10 ,starch ;
X 11 ,crude fat ; X 12 ,crude ash ; X 13 ,crude fibre ; X 14 ,lysine1
表 8 气象因子与籽粒品质的直接通径系数(逐步回归)
Table 8 The straight path coeff icient between seed quality and meteorological factors
因子
Factor
蛋白质
Protein
可溶性糖
Soluble sugar
淀粉
Starch
粗脂肪
Crude fat
粗灰分
Crude ash
粗纤维
Crude fibre
赖氨酸
Lysine
X 1 - 01627 7 11758 1 - 21553 0 21945 8 11670 3 21410 7
X 2 41156 2 - 51011 8 - 41127 7 - 11061 6
X 3 - 01637 7 - 31967 7 41564 7 31150 9 01972 1
X 4 11736 2 - 51626 5 - 11402 1 - 31466 8 01967 9
X 5 01861 8 - 101202 9 101851 4 11134 0 91871 0 41665 1
X 6 31530 6 - 21615 7 131838 5 - 91374 2 - 21637 3 - 81999 0 - 61058 9
X 7 31252 4 - 01672 9 41412 5 - 21601 2 - 01643 6 - 11205 0 - 11073 6
R 2 01689 6 01608 9 01664 6 01426 7 01816 1 01699 3 01474 5
Pe 01557 1 01625 4 01579 1 01757 2 01428 8 01548 4 01724 9
575　第 5 期 刘淑云等 :玉米产量和品质与生态环境的关系 　　　

3 　结论与讨论
本研究通过对新疆地区主推品种 Sc704 和山东
主推品种 YD22 进行异地栽培表明 ,就产量而言 ,同
一地区 YD22 高于 Sc704 ,同一品种在新疆地区的高
于山东的。就品质而言 , YD22 在山东栽培蛋白质
含量为 9128 % ,在新疆栽培为 10121 % ,Sc704 在山
东栽培蛋白质含量为 10176 % ,在新疆栽培则为
11157 % ,Sc704 两地的蛋白质含量均高于 YD22。
说明玉米品种间产量和质量的相对稳定性以及生态
因素对其影响的重要性 ,生态环境的改变与玉米的
产量和品质密切相关[ 1 ] 。
玉米产量决定于单位面积穗数、穗粒数和千粒
重 3 个因素 ,三因素形成时的环境条件起着重要作
用[ 2～4 ] 。单位面积穗数的多少取决于全生育期的光
照时数和有效积温数 ,这些条件决定了某品种的种
植密度[ 3 ] ,温度是影响玉米生育期长短的主要因
子[ 5～7 ] 。穗粒数决定于抽丝后有效灌浆时间的长短
和花后日均光照以及日均温[ 8～10 ] 。粒重与气温日
较差呈显著正相关 ,气温日较差每增加 1 ℃,玉米千
粒重提高 20～25 g 左右。西北灌溉玉米区的石河
子光照充足 ,玉米生长发育周期内 ,年日照时数为
2 79715 h ,比山东泰安多 200～300 h ,日照百分率
高出山东泰安 7 %。各播期日均照的平均值新疆为
10148 h ,山东为 7121 h。气温日较差新疆石河子为
15 ℃左右 ,山东泰安为 1015 ℃左右。因两地光照和
温度等条件存在的差异 ,使得同一播期新疆的穗粒
数平均比山东泰安的多 185 粒 ,4 月 25 日的新疆最
佳播期相差达 266 粒 ,千粒重高出山东 50～100 g。
虽然新疆地区总积温较低 ,但能满足一年一季的玉
米生长所需。新疆生长期降水量仅 12611 mm , 山
东泰安达 62010 mm ,新疆地区依靠灌溉 ,可以满足
玉米对水分的需求。经分析表明 ,日照时数、日均光
照、日均温度和气温日较差是新疆玉米高产的最重
要的影响因子。
蛋白质、淀粉、可溶性糖和粗脂肪是评价玉米品
质的重要指标。低温高纬度地区有利于蛋白质的形
成 ,反之有利于提高淀粉和粗脂肪含量。本试验中
新疆玉米的蛋白质含量高于山东 ,而淀粉和粗脂肪
含量低于山东 ,可溶性糖的含量差异不大。相关分
析表明 ,蛋白质含量与积温、花后日均积温显著负相
关 ,与花后日均光照和降水显著正相关 ;可溶性糖与
积温和花后光照正相关 ,与降水负相关 ;粗脂肪与生
态因素的关系与淀粉相反。新疆地区的积温、花后
日积温和花后光照的优势以及较少的降雨量决定了
该地区玉米籽粒具有较高的蛋白质含量。
两年、两生态区试验的比较及其系统分析说明 ,
同一地区采用不同的调控措施和相应的栽培管理手
段 ,完全可能改善和适应生态环境。不同地区根据
自身条件 ,因地制宜 ,发挥区域优势 ,可实现节本增
效的生产目的。
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