玉米是喜温作物,种子在6℃~7℃时发芽,但缓慢;发芽适温10℃~20℃,25℃~35℃发芽最快。苗期遇-2℃~-3℃的霜冻时叶片发紫,拔节期温度要求18℃。抽穗、开花期要求温度26℃~27℃,当温度高于32℃~35℃,空气相对湿度接近30%,花粉迅速失水干枯,花丝枯萎。灌浆期温度低于16℃或超过25℃,影响灌浆速度。玉米秋季遇3℃低温,即完全停止生长,霜冻使果穗中未充分成熟而含水量又高的籽粒丧失发芽能力。玉米是短日照作物,在短日照条件下可提前抽穗,但对日照的要求不十分严格,光合效率高。需水较多,在拔节以前耐旱,拔节后、抽雄开花前后对水分要求多。需肥较多,苗期对磷敏感,拔节开花期养分需求全面,需要量最大,不仅要施足基肥,还要分期追肥,特别注意攻穗肥。玉米喜沙壤、壤土,适宜pH%6.5~7.0,耐盐碱能力差,氯离子对玉米危害较大,盐碱地不能制种。
1.生育期玉米生育期90~160d不等。春播玉米生育期长,夏播则短。北方品种向南方引种,常因日照短、温度高而缩短生育期;反之,向北引种生育期会有所延长。生育期包括三叶期、拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、开花期、抽丝期、子粒形成期、乳熟期、蜡熟期、完熟期等生育时期。
2.生育阶段玉米的一生分为3个生育阶段,每个阶段又包括不同的生育时期。
(1)苗期阶段。播种至拔节,是以生根、分化茎叶为主的营养生长阶段。春玉米约35d左右,夏玉米早、中熟品种约20~25d。又包括2个阶段:①播种—三叶期。播种后气温8℃以上,土壤水分充足时,随温度越高出苗越快,16℃~20℃时,出苗只需4~6d。到三叶期,种子贮藏的营养耗尽。播深影响出苗快慢,播深每增加2.5cm,出苗期平均延迟1d,幼苗细弱。
②三叶期—拔节。玉米从三叶期开始,次生根基本形成,产生3~4层根,地上部分5~6片叶展开,由自养生活转向异养生活。幼苗生长缓慢,主要进行根、叶的生长和茎节的分化。
(2)穗期阶段。玉米从拔节至抽雄是营养生长与生殖生长并进时期,历时30d左右,雌穗接近发育成熟,在喇叭口能抽出发软有弹性的雄穗,是玉米一生中生长发育最旺盛的阶段,也是田间管理最关键的时期。经历小喇叭口期、大喇叭口期,需及时追肥、灌水,此期也是从喇叭口撒施呋喃丹等颗粒剂防治玉米螟的关键时期。
(3)花粒期阶段。玉米从抽雄至成熟,是籽粒产量形成的中心阶段,进一步决定粒数和粒重时期,早、中、晚熟品种约30d、40d、50d,此期应注重攻穗肥的使用。
二、品种类型
玉米属只有一个栽培种,染色体数2n=2x=20。按照籽粒形状、胚乳性质与有无稃壳,将玉米分为以下九个类型或亚种。
1.马齿型(z.maysL.%indentata%Strurt)植株高大,籽粒长扁平,顶部凹陷成马齿状。籽粒有黄、白等色,不透明,品质较差;产量高,需肥水较多,栽培面积最大。
2.半马齿型(z.maysL.semindentataKulesh)又叫中间型,是硬粒型与马齿型的杂交类型。籽粒顶部凹陷,深度比马齿型浅,籽粒黄白色,优质玉米品种主要是半马齿型。
3.硬粒型(z.maysL.indurataSturt)果穗多呈圆锥形,籽粒圆形,坚硬透明有光泽,黄、白、红、紫等色。品质优良,适应性强,需肥较少,较早熟。
4.粉质型(z.maysL.amylaceaSturt)又叫软粒型,果穗及籽粒形状与硬粒相似,但胚乳几乎全为粉质淀粉,籽粒无光泽,中国栽培极少。
5.甜质型(z.mays%L.seccharataSturt)又叫甜玉米(Sweet%corn),植株矮小,分蘖力强,果穗小。角质胚乳为主,胚较大,成熟时表面皱缩,乳熟期含糖量15%~18%,鲜食为主。
6.糯质型(z.mays%L.sinesisKulesh)又叫蜡型(Waxy%corn),果穗较小,胚乳大部分为支链淀粉,表面呈蜡状,不透明,水解后形成糊精。原产中国,鲜食为主,是中国西南地区的硬质玉米突变后,经人工选择出现的糯质类型。性状受单个隐性基因(wx)控制,位于第9染色体上。
中国糯玉米材料多具有中国蜡质玉米同工酶标志带,云南等地种植的四路糯、紫秆糯、曼金兰黄糯等具有糯质玉米的原始性状,国内有先科糯2000、白糯等许多糯玉米杂交品种。
7.爆裂型(z.maysL.%evertaSturt)又叫麦玉米,结穗较多,果穗与籽粒都较小。角质胚乳,硬而透明,高温爆裂。依籽粒的形状又可分为两类:一类为米粒形,籽粒较尖;一类为珍珠形,籽粒较圆,中国各地有栽培。
8.甜粉型(z.maysL.anylaceasaccharata)籽粒上部为甜质型角质胚乳,下部为粉质胚乳。
9.有稃型(z.maysL.tunicataSturt)籽粒包被较长的稃壳,稃壳顶端有时有芒状物,籽粒坚硬,脱粒困难,为原始类型,很少裁培,作为遗传资源保留,也可作饲料。
根据生育期的长短,可分为早、中、晚熟类型。
1.早熟品种春播70~100d,积温2000℃~2200℃;夏播70~85d,积温1800℃~2100℃。一般植株矮小,14~17片叶,千粒重l50~200g。
2.中熟品种春播100~120d,积温2300℃~2500℃;夏播85~95d,积温2100℃~2200℃。
株高中等,叶片数较早熟品种多,而较晚熟品种少,千粒重200~300g。
3.晚熟品种春播120~150d,积温2500℃~2800℃;夏播100d以上,要求积温2300℃~2500℃。植株高大,21~25片叶,产量潜力较大,籽粒大,千粒重300g以上。
玉米株型是玉米自然状态下的整体形态,包括叶片、茎杆、雌穗穗位、长相等,传统上分为倒卵形、筒形和塔形三种。目前多以叶片与茎杆夹角划分株型,有紧凑型、半紧凑型、正常型和平展型三种。
1.紧凑型叶片上冲,叶片不弯曲,穗上部叶片与茎杆夹角小于25°,穗下部叶与茎夹角小于40°,叶片之间荫蔽小,光和效率高,产量高,适于密植,是当前育种主要目标之一。
2.%半紧凑型穗上部第三叶夹角在30°~45°。
3.平展型叶片与茎杆之间开张角度大,平展外伸,呈弧形,前端下垂,顶部第三叶夹角在45°以上,下部叶开张角度较上部叶更大于10°以上,叶片相互遮荫,光和效率较低,适于稀植,单株产量高,整体产量低于紧凑型。
按用途分为食用、饲用和粮饲兼用玉米。粮饲兼用玉米生物产量和籽粒产量均高,茎叶粗蛋白、脂肪、糖类等含量高于食用玉米,叶片持绿期长,茎杆可绿体收获,品种有中原单32、沈单16等。玉米按籽粒成分,分为特用玉米和普通玉米两大类。
特用玉米是指具有较高的经济价值、营养价值或加工利用价值的玉米,主要有高赖氨酸玉米、糯玉米、甜玉米(普甜玉米、加强甜玉米和超甜玉米)、爆裂玉米、高油玉米等。
1.高赖氨酸玉米产量与普通玉米相近,赖氨酸含量比普通玉米高80%~100%。
2.高油玉米含油量较高,其中亚油酸和油酸等不饱和酸含量达到80%,油品价值高。蛋白质比普通玉米高10%~12%,赖氨酸高出20%,维生素含量也高,可以粮、油、饲兼用。
3.观赏玉米有黄色、紫色、白色等,颗粒形似珍珠,硬质,穗小,产量极低,单株成穗2个以上,观赏价值高。
玉米杂交种是用两个或两个以上的性状优良、遗传性差异大的自交系或品种杂交获得的后代。玉米杂交品种有品种间杂交种、品种与自交系杂交种、自交系间杂交种、综合杂交种。生产中主要应用的是自交系间杂交种,有单交种、双交种、三交种等,其中98%以上为单交种,整齐度高,增产幅度大,较农家品种增产20%~50%。
三、花器构造和开花结果习性
玉米雄穗分枝15~25个或更多,主轴周围着生4~11行成对排列的小穗,分枝上通常仅生2行成对排列的小穗,每个雄小穗有2朵小花。雄蕊成熟时外颖张开,花丝伸长,使花药露出颖片外面,散出花粉。花药黄、紫、粉红或绿色,约有2000个花粉粒。雄穗开花分为2种类型。一种是随抽穗随散粉,有些甚至没有抽出顶叶即散粉;多数品种在露出顶叶后2~5d开花。开花顺序是从主轴中上部分开始,然后向上和向下同时进行,分枝上的小花开放顺序与主轴相同。开始开花至开花完需7~10d,长的可达11~13d。20℃~28℃时开花最多,当温度低于18℃或高于38℃时雄花不开放。适宜的相对湿度70%~90%,在温度和湿度均适宜的条件下,玉米雄穗全天都有花朵开放,一般以7~9时开花最多,下午1~3时花粉量又较大,以后将逐渐减少,夜间更少。
雌蕊花丝黄色、浅红或紫红色,密生茸毛。果穗中轴粗细和颜色因品种而不同,可以作为鉴别品种或去杂的标准。穗轴上的无柄小穗成对排列成行,12~18行,以后果穗籽粒也为双行。雌蕊一般比同株雄穗的抽出时间稍晚2~3d,最多晚5~8d。也有雌雄穗同时开花的品种,取决于品种特性和肥、水、密植程度等条件,一般果柄短、苞叶松、双穗品种吐丝快,反之亦然。在干旱、缺肥或过密遮光的条件下,雌穗发育减缓,而雄穗受影响较小。每个果穗从第一条花丝抽出苞叶到全部花丝抽出,需要5~7d。同一果穗上,位于果穗顶部小花的花丝最晚吐出。花丝的生活力一般是植株健壮、生长势强的品种比植株矮小、生长势弱的品种强;高温干燥的气候条件比阴凉湿润的气候条件容易花丝枯萎而提早失去生活力。在适宜的温、湿度条件下,花丝授粉结实率一般以抽出苞叶后1~7d内最高,14d后失去生活力。授粉后在温度为25℃~27℃,相对湿度85%以上,18~24h完成受精。
玉米自交系一般都有1%~7%的空秆率,有的高达10%,也有无空秆自交系。在外界因素如:高温干旱、低温多雨、花期不遇、营养缺乏、双株定苗、密度过大等,会造成空秆率升高,可达到20%。制种时应创造适宜条件,提高结穗率,降低空秆率。
1.花粉直感的含义花粉直感现象是指杂交授粉后,父本花粉使母本所结杂交种子的胚以外组织(胚乳或子叶)直接表现父本性状的现象,或称为当代显性。分为种子直感和果实直感,玉米为种子直感,又叫胚乳直感。因为杂交种子虽然长在母本植株上,但其胚和胚乳是2个精子(雄配子n)分别与胚囊(雌配子3n,1个卵子n,2个极核2n)中的卵子和2个极核受精结合的产物,都属于F1的组织。所以父本的显性胚乳性状必然在杂交种子上表现出来,而显性的植株性状在杂交种子播种后,从幼苗到成株的生长发育过程中依次表现出来。如玉米黄胚乳基因(Y)对白胚乳基因(y)为显性,以白玉米(yy)为母本,黄玉米(YY)为父本授粉,则在白玉米果穗上出现黄胚乳(Yyy)种子。产生胚乳直感的原因是种子植物的双受精,即胚的基因型为(Yy),而胚的基因型为(Yyy),因此,胚乳直接表现为黄色。反交时,胚乳基因型为(YYy)仍为黄色,不产生直感。
2.玉米花粉直感现象特点及应用生产中玉米深色(紫、红、黄)对浅色(白)为显性,非甜质对甜质为显性,非糯对糯为显性,当上述显性性状的玉米为父本授粉时,母本植株上就会出现如甜玉米变为非甜玉米,糯玉米变为非糯,白玉米上出现黄粒、紫粒,黄玉米上出现红、紫粒及深浅不一色泽变化的籽粒。市场上的彩色玉米即为利用花粉直感现象获得的,以白玉米为母本,周围混种紫、黄等玉米,经过传粉,出现花粉直感获得彩色玉米。生产中花粉直感现象很普遍,优质玉米接受外来普通花粉后,口感和品质下降,因此,制种时隔离必须达标。据报道,利用高油玉米品种高油115与普通玉米品种掖单19混种,产生花粉直感效应,使掖单19的籽粒含油量提高40.5%~65.3%,而籽粒产量并不降低,玉米籽粒品质、茎杆品质均有提高。
四、杂交制种技术
玉米普遍实现了杂种优势利用,主要为单交种。常规品种只限于少量地方品种、特色玉米以及自交系品种。常规品种制种与大田玉米栽培相似,应作好隔离和去杂去劣工作。目前杂交玉米制种的主要方法有:人工去雄杂交制种;雄性不育系制种等方法。
1.土地准备北方地区制种海拔上限1500~1700m,海拔过高,成熟度不稳定,容易受霜、雪、冻、寒等气候灾害影响。选择集中连片的平坦、肥沃、灌排方便的土地制种。制种田秋季深耕,施腐熟有机肥667m2%2000~3000kg。播种前施磷酸二铵667m2%20~25kg。锌肥、钼肥等微量元素肥料也可以作种肥施入,用量667m2%1~2kg。春耕浅一些,耙耱后及时作畦覆盖地膜等。有些盐碱地、二潮地在覆膜后及时播种,防止返潮造成播种困难。平畦栽培,膜面宽50cm,空行40~50cm;在较为冷凉地区可以覆盖1.2~1.5m宽膜。平原地区宽膜种植时,中间两行玉米根系容易早衰,同时父本在中间两行生长过快,又容易使父母本花期错过。因此,宽膜覆盖应注意夏季高温和花期调节问题。玉米空间隔离不小于300m,如存在不利地势、风向等影响,隔离距离不小于500m。甜、糯玉米和白玉米空间隔离在400m以上,隔离区内禁止种植其他玉米。采用时间隔离时,错期应在40d以上。
2.种子包衣种子包衣剂含有成膜剂、缓蚀剂、内吸性农药、微量元素和植物激素等成分,附着于种子表面,不易脱落,在种子发芽、出苗和生长的过程中缓慢释放水分、养分和农药,起到“小水库”“小药库”和“养料库”的作用,且作用持久,一般药效可发挥40~50d。免去了农作物播种到出苗后的一段时间拌种、喷洒农药等常规防治病虫害田间操作,也具有抗寒、抗寒等作用,确保一次播种保全苗,促进壮苗,提高作物产量和品质,增产幅度10%。
(1)包衣剂种类。包衣剂按其所含药剂成分分为两类,一类是含有一种作用药剂的单剂型,如有防病的杀菌种衣剂,防虫的杀虫种子剂,肥料种衣剂,除草种衣剂,有蓄水抗旱能力的抗旱种衣剂,调节生长、用于调节杂交制种双亲花期的种衣剂等;一类是含有两种以上作用药剂的复合型,即将杀虫剂、杀菌剂和微量元素等按一定比例配制在一起,起到防病治虫、抗旱、抗寒、促进作物生长作用的种衣剂。我国目前已研制出24种以上复合剂型。广泛应用于玉米、水稻、小麦、棉花、花生、瓜类、蔬菜、药材、花卉等作物。
(2)包衣剂的使用。不同作物对种衣成分含量要求不同,必须根据农作物种类选用适合剂型的种衣剂。玉米包衣剂有专用型和通用型,包衣剂中禁止加人其他任何药剂及微量元素,质量好的种衣剂应是胶体形状,液体不混浊、稳定、无沉淀和分层现象。