糯玉米产量与品质对密度与采收期的响应研究

张书萍吴玉群常 程刘 晶于惠琳尤 丹胡宝忱肖万欣

(辽宁省农业科学院玉米研究所,辽宁 沈阳 110161)

糯玉米(ZeamaysL. certaina Kulesh)起源于中国,是16世纪初普通玉米传入中国后,因自然变异而形成的特殊玉米类型。在云南、贵州、广西一带保存有大量的地方农家种,种质资源丰富。糯玉米籽粒中的淀粉几乎100%为支链淀粉,且富含E类、B类等维生素和赖氨酸等氨基酸,具有较高的营养保健价值及工业利用价值,是鲜食玉米的主力军。据中国种子协会2019年统计,我国糯玉米种植面积已由21世纪初的不足7万hm2,发展至80万hm2左右,已成为全球糯玉米种植面积最大的国家。随着我国种植业结构调整和人民生活水平的提高,对营养型、保健型、风味型的膳食材料要求越来越高,糯玉米生产发展迅速,现已成为广大民众消费的重要果蔬品种。为了提高品种竞争力,众多育种单位都把产量和食味品质共同作为研究的核心问题[1～4]。

种植密度是糯玉米生产中应重点控制的因素,它不仅影响到鲜果穗产量和品质,更直接关系到产品的商品性和经济效益[5]。一般情况下,种植密度与糯玉米的鲜穗产量呈现抛物线趋势,而不是线性关系[6]。密度过高,会导致鲜穗产量和商品品质降低;密度过低,鲜穗商品性好,但难以获得较高的产量,取得较好的经济效益[7,8]。可见,只有在适宜的种植密度条件下,才可兼顾产量和果穗的商品品质,收到较好的经济效益。鲜穗采收是衔接栽培与采后处理的一个重要环节,采收期与鲜食品质、产量关系密切[9]。采收过早,产量低,营养物质少,且尚未形成固有品质与风味;采收过迟,则籽粒变硬、适口性差,失去了鲜食的清香、糯性和适口性,商品性降低[10,11]。然而,在不同密度与采收期交互作用下,研究辽宁糯玉米产量与品质的响应规律,尚未见系统报道。本研究以辽糯5号为试材,在不同种植密度和采收期处理下,研究产量与穗部经济性状对密度的响应和不同采收期对果穗皮渣率、淀粉及感官和蒸煮品质的影响,筛选出兼顾产量与商业品质的适宜种植密度和鲜食采收期,为推动辽宁省糯玉米产业发展,进一步完善糯玉米增产增效栽培技术体系提供理论依据和技术指导。

1.1 试验设计

在辽宁省农业科学院沈阳东陵试验基地,试验土壤全氮2.22 g/kg、全磷2.87 g/kg、全钾20.11 g/kg、硝 态 氮3.21 mg/kg、铵 态 氮16.78 mg/kg、有 效 磷10.32 mg/kg、速 效 钾127.32 mg/kg、有机质28.73 g/kg、pH值6.83。试验基地气候条件如图1所示,全生育期≥10 ℃积温2 951.2 ℃,降雨量494.0 mm。选用辽糯5号,二因素随机区组设计,主区为5个密度,即D1: 3.75×104株/hm2、D2: 4.50×104株/hm2、D3:5.25×104株/hm2、D4:6.00×104株/hm2、D5: 6.75×104株/hm2;裂区为7次采收期。15行区,6.5 m行长,垄距60 cm,3次重复。授粉前每小区除用于测产的中间4行外,其余行选取了生长发育一致果穗统一定株挂签套袋,以保证同一时间摘袋授粉,在授粉后18 d(H1)、20 d(H2)、22 d(H3)、24 d(H4)、26 d(H5)、28 d(H6)和30 d(H7)选取生长一致果穗3穗,供鲜食品鉴,正常田间管理。

图1 试验基地玉米生育期间气温与降水量变化Figure 1 Changes of temperature and precipitation during corn growth period at experimental base

1.2 测定项目与方法

1.2.1 皮渣率、粗淀粉和直链淀粉 皮渣率检测方法参照国家鲜食玉米品种试验的皮渣率测定方法;粗淀粉的检测方法参照NY/T 11-1985标准执行;直链、支链淀粉的检测方法参照NY/T 55-1987标准执行。

1.2.2 产量及其产量构成因素 鲜穗成熟期,每小区测产面积为中间4行,实打实收,按14%标准水折算群体产量。收获期,在每个小区,除测产区域外,选取有代表性的果穗10穗,测定每穗穗长、穗粗、穗行数、行粒数和粒重(75 ℃下烘干至恒重)等农艺性状。

1.2.3 品尝性鉴定 为了便于品尝,将取样果穗切成小段,在智能蒸饭柜(德玛仕品牌)中,将果穗蒸熟,品尝性鉴定参照NY/T 523-2020标准执行。

1.3 数据处理与分析

采用Excel 2010软件进行数据处理和作图,采用DPS V 10.0软件进行统计分析,检验处理间差异显著性。

2.1 产量

随着种植密度的提高,辽糯5号的产量呈“单峰”曲线变化。在D1密度下,产量较低,其平均值为7 009.3 kg/hm2,在D4密度下,产量较高,其平均值为8 769.6 kg/hm2,产量平均增幅25.1%;当种植密度高于D4处理时,产量下降,降幅6.6%。方差分析表明,不同密度处理间,产量差异极显著(P=0.0001)。密度处理间产量多重比较表明,D4与D3密度下产量差异显著(P=0.0156)、与其他密度处理下产量差异均达到极显著水平(P＜0.01)。

2.2 穗部经济性状

随密度提高,穗长、穗粗、穗粒数和粒重均呈线性下降趋势。与D1密度处理相比,D5密度处理下对应指标降幅分别为13.4%、3.1%、12.1%和18.7%。密度对穗部经济性状影响程度顺序:粒重＞穗长＞穗粒数＞穗粗。

2.3 皮渣率

随采收期推迟,果穗皮渣率由4.56%增加至6.46%,呈明显的递增趋势,在授粉后18 d(H1)采收,果穗皮渣率较低,方差分析表明,H2与H3采收期果穗皮渣率差异不显著,其他采收期处理间果穗皮渣率差异均达到显著水平。

2.4 淀粉

随采收期推迟,籽粒粗淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量均呈不同程度上升趋势,增幅分别为14.1%、67.9%和12.8%,方差分析表明,H1与H2采收期,粗淀粉与支链淀粉含量差异显著(P=0.017,P=0.0227);H1、H2与H4采收期直链淀粉含量差异极显著(P=0.0029,P=0.006)。支链淀粉占粗淀粉比例随采收期推迟呈下降趋势,降幅1.1%,方差分析表明,H1、H2与H4采收期支链淀粉占粗淀粉比例差异显著(P=0.0124,P=0.0136)。不同采收期处理间,粗淀粉、直链淀粉、支链淀粉和支链淀粉占粗淀粉比例差异均达到了极显著或显著水平。

图2 密度对玉米产量的影响Figure 2 The effect of plant density on yield

表1 密度对玉米经济性状的影响Table 1 The effect of plant density on economic traits of corn

图3 采收期对玉米皮渣率的影响Figure 3 The effect of harvest time on husk residue rate of corn

2.5 相关分析

相关分析表明,在H2时期采收,皮渣率与产量呈显著正相关关系(R=0.97*);除H4和H7采收时期,其他时期采收,粗淀粉和支链淀粉与产量呈不同程度的正相关,其中,H3时期采收,粗淀粉、支链淀粉与产量呈显著正相关关系(R=0.99*;R=0.99*);H1和H5时期采收,直链淀粉与产量呈显著正相关关系(R=0.99*;R=0.95*);H6采收时期,支链淀粉占粗淀粉比例与产量相关性较高(R=0.97*)。

2.6 品尝性鉴定

在高产密度下,H1～H5时期采收,玉米糯性显著高于H6～H7时期采收;H1～H4时期采收,玉米风味显著优于H5～H7时期采收、种皮较H5～H7时期采收明显的薄一些;H1～H3时期采收,较H4～H7时期采收,玉米籽粒较柔嫩。综合感官品质和蒸煮品质指标,H3～H4时期采收,总评分较高,均值在87.8分。

表2 采收期对玉米淀粉含量的影响Table 2 The effect of harvest time on starch contents of corn

表3 不同采收期玉米皮渣率、淀粉含量与产量的相关性分析Table 3 Correlation analysis of husk residue rate, starch content and yield of corn

表4 高产密度下,不同采收期玉米品尝性鉴定Table 4 Taste identification of maize of corn at different harvest time at 6.00×104 plant/hm2

方差分析表明,不同采收处理间玉米气味差异显著,不同采收处理间玉米糯性、风味、柔嫩性、皮厚度和总评分差异极显著,不同采收处理间感官品质和色泽差异不显著。

3.1 产量与穗部经济性状对密度的响应

种植密度是影响糯玉米产量和商品品质的重要因素[7],与糯玉米的鲜穗产量呈抛物线趋势[12]。吉林梨树区域研究表明,在5.5×104株/hm2密度条件下,甜玉米520与糯玉米112鲜籽粒产量最高[13]。泰兴区域研究表明,京科甜112达到最佳产量和效益时的适宜密度为6.75×104株/hm2左右[5]。本研究表明,辽糯5号在6.00×104株/hm2密度下种植,可兼顾产量与果穗的商品性,与吉林梨树和泰兴区域研究结果不一致的原因可能是由于选用品种、生态环境等因素差异所致[14]。张吉旺等(2005)研究指出,穗长、穗粗、秃尖长等是影响穗粒数的主要原因,可以通过种植密度对穗长和穗粗的影响来增加穗粒数。随着种植密度的增加,穗长所受的影响大于穗粗,穗长是影响玉米单株产量的最主要因素[15]。本研究表明,随密度提高,密度对穗部经济性状影响程度顺序:粒重＞穗长＞穗粒数＞穗粗,与张吉旺等(2005)研究结果一致。

3.2 采收期与授粉后有效积温

针对糯玉米适宜采收期,国内不同生态区域研究结果略有不同。董宗宗等(2020)研究指出,随着采收期推迟,上海地区糯玉米申科糯601感官评价与蒸煮品质评分在授粉后的第22～24 d达到峰值,为最佳采收期[16]。重庆巴南地区研究发现,糯玉米(渝甜糯、渝科糯、渝糯3000)适宜采收期为授粉后23～27 d,以25 d口感最佳[10]。针对沈阳地区,本研究结果表明,辽糯5号在6.00×

株/hm2密度下,授粉后22～24 d采收,籽粒品质品尝总评分较高,可实现产量与籽粒商品性兼顾,与董宗宗等(2020)研究结果一致。糯玉米的适宜采收期的确定应结合授粉后天数、食味及吐丝后的有效积温等因素[17]。孙大鹏等(2015)研究 表 明,当 采 收 期 为24 d,有 效 积 温 达 到367.85 ℃时,上海区域糯玉米申科糯1号的产量和品质之间达到最佳平衡点,折合产量为9 238.0 kg/hm2,品质综合评分为87.4分[1]。本研究得出,辽糯5号在授粉后22～24 d采收,授粉后有效积温在577.3～623.8 ℃之间时,采收籽粒感官和蒸煮品质总评分为87.8分,与孙大鹏等(2015)结论不一致的原因,可能是试验品种差异、地点差异以及东北增温所致[18～21]。

3.3 淀粉、皮渣率与品尝性

淀粉、直链淀粉和支链淀粉等均可以作为判断糯玉米成熟度的特征指标[10]。高伦江等(2015)研究表明,糯玉米渝甜糯、渝科糯和渝糯3000的总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量均随采收期的推迟呈增长趋势[10]。孙大鹏等(2015)研究表明,随着采收期的推迟,申科糯1号籽粒粗淀粉含量和皮渣率呈上升的趋势,粗淀粉含量由12 d的189.4 mg/g增 加 到 了30 d的683.6 mg/g,皮渣率由12 d的5.32%增加到了10430 d的15.35%[1]。本研究表明,随采收期推迟,籽粒皮渣率由授粉后18 d的4.56%增加到授粉后30 d的6.46%,籽粒粗淀粉、直连和支链淀粉含量分别由授粉后18 d的51.5%、1.1%和50.4%增加到授粉后30 d的58.7%、1.9%和56.8%,与高伦江等(2015)和孙大鹏等(2015)研究结果趋势一致。糯玉米鲜食品尝鉴定是筛选糯玉米品种不可缺少的一部分。孙大鹏等(2015)研究表明,随着采收时间的推迟,籽粒粗淀粉含量增加的同时,皮渣增多,口感粗糙,品尝评分低;而采收过早,籽粒皮渣少,粗淀粉含量少,表现为内容物少,适口性差,品尝评分也低[1]。本研究从授粉后18 d开始取样至授粉后30 d,品尝性鉴定表明,H3～H4时期采收,籽粒气味和色泽较好、皮渣适中、口感较好、总评分较高(87.8分),与董宗宗等(2020)研究结果一致。

综上,糯玉米辽糯5号在沈阳区域种植密度在6.00×104株/hm2、授粉后22～24 d采收,且授粉后有效积温在577.3～623.8 ℃之间,可获得较高产量,并且籽粒支链淀粉占比较高、皮渣率较低、感官和蒸煮品质总体表现较好,商品性较高。