第一章 文献综述
1.1玉米溯源玉米
原产于南美洲，是经美洲原住民培育驯化而成的主要粮食作物，其最早的起源驯化可追溯至 7000~10000 年以前。1492 年哥伦布到达美洲，发现这种作物，并将其带回了欧洲，此后玉米跟随旅者的脚步，传遍世界各地（唐祈林和荣廷昭 2007）。至今在世界 5 大洲均有种植，与小麦、水稻一并成为全世界最主要的三大作物。我国幅员辽阔，从北向南地跨寒温带、亚热带和热带，适于玉米生长的区域广泛，北自辽宁、黑龙江，南至广东、台湾等地，因各地气候条件和种植模式的不同分为 6 个玉米种植带：北方春玉米区，黄淮海平原夏播玉米区，西南山地玉米区，南方丘陵玉米区，西北灌溉玉米区和青藏高原玉米区。
玉米于 16 世纪传入中国，在此后的几百年里，经过不断的驯化和改良，玉米的产量和品质也得到不断提升。现在，玉米已经成为我国第二大粮食作物，产量仅次于水稻。随着时代的发展和科学技术的进步，人们对玉米的需要也发生了改变，玉米育种的目的从原来的单纯增产，变成培育出结合高产稳产、抗性强、适应性广等优良性状在内的玉米品种；玉米的用途也不再局限于食用和饲用，被越来越多的应用于工业领域。全世界每年种植玉米的总面积约 1.27 亿 hm2左右，中国作为世界第二大玉米生产国，其播种面积和产量均占世界总面积和总产量的 15%以上（杨引福 2001）。根据联合国粮农组织的报道，2010 年，全世界玉米总产值已达 552.13 亿美元，其中美国玉米总产值为 267.15 亿元，约占世界总产值的 48%，中国玉米总产值为 101.89 亿美元，约占世界玉米总产值的 18.45%；同年，全世界玉米生产总量为 7.24 亿吨，中国玉米总产量为 1.78 亿吨，低于美国的 3.16 亿吨排在第二位（FAO 2010）。虽然我国玉米总产排在世界第二位，但由于近年来全球能源供应紧张，玉米在工业方面的需求急剧增加，原本是玉米出口大国的中国可能需要进口玉米才能满足国内的需求（郭清保 2008）。因此，保持玉米的高产稳产对保证我国的粮食安全有重要意义。
1.2 黄淮地区水资源现状及对策
1.2.1 黄淮地区水资源现状
中国水资源总量居世界第一位，为 28100 亿立方米，但人均水资源占有量为 2200立方米，仅为世界人均水平的 1/4，被联合国列为 13 个贫水国家之一。农业是我国耗水最多的产业，年用水量占全国总用水量的 70%，其中农田灌溉占农业用水量的 90%左右，由于气候变化和人为因素造成的降水和地表水的减少，使农作物生长所需的水分大部分都靠开采地下水来灌溉。但农业灌溉水的利用系数只有 0.3~0.4，灌溉水的生产效率不到1.0kg/m3，造成水资源的严重浪费（吴葱葱等 2000；郑晓郁等 2010）。黄淮海夏玉米区主要包括河南、山东全省，河北中南部，陕西中部，山西省南部，江苏和安徽北部等地。该地区属温带半湿润气候，无霜期 170~220，雨热同步，但时空分布不均，夏季降雨量占全年的 70%以上（岳尧海等 2009）。该地区的玉米播种面积占全国玉米播种总面积的 1/3 左右，约 800 万公顷，产量占全国总产的 35%~40%（许海涛等 2007）。黄淮海地区人口占全国总人口的 34.7%，但该地区的水资源量仅占全国水资源总量的 7.6%，按照当前水资源利用率来看，预计到 2050 年，黄淮海地区人均水资源量仅为 389m3（刘昌明和陈志恺 2001）。目前，黄淮海区域的水资源开发量已远远超过了国际公认的 40%的警戒线，黄河、淮河、海河流域的水资源开发率分别达到 67%、59%和约 90%，超采十分严重（马晓河和方松海 2006）。
黄淮海地区是典型的冬小麦-夏玉米连作区，年降雨量 500mm 到 800mm，无法满足冬小麦和夏玉米两季作物的高产需求，夏玉米生育期内常遇干旱逆境，且该地区地下水超采十分严重，已形成了巨大的地下漏斗群，通过地下水灌溉的前景也不容乐观（张正斌和徐萍 2008）。
第二章 试验材料与方法
2.1 试验材料选取
在黄淮海地区主推的10个夏玉米品种，其中国审品种有：中科11、登海605、浚单18、浚单20和农乐988；省审品种为：源申213、滑丰8号、冀玉3号、蠡玉18和冀农1号。中科11是北京中科华泰科技有限公司和河南科泰种业有限公司选育的，由CT03×CT201杂交而来。在黄淮海地区夏播出苗至成熟98.6天，需有效积温2650℃左右。株型紧凑，叶片宽大上冲，株高250cm，穗位高110cm，成株绿叶数19~21片，每亩适宜密度3800~4200株。适宜在河北、河南、山东、陕西、安徽北部、江苏北部和山西运城夏玉米区种植。登海605由山东登海种业股份有限公司选育，是以DH351为母本，以DH382为父本杂交得来的。
在黄淮海地区出苗至成熟101天，需有效积温2550℃左右。株型紧凑，株高259cm，穗位高99cm，成株绿叶数19~20片，每亩适宜密度4000~4500株。适宜在山东、河南、河北中南部、安徽北部、山西运城地区夏播种植。浚单18是河南省浚县农业科学研究所选育的早熟优质玉米杂交种，以自选系248为母本，浚96-2为父本组配而成。该品种夏播生育期98天左右，株高252cm，穗位高115cm，成株叶片20片左右，适宜种植密度为每亩3750~4000株。可在黄淮海夏玉米区及相邻同一生态区域范围推广种植。浚单20由河南省浚县农业科学研究所选育，以9058为母本，浚92-8为父本选育而来。该品种出苗至成熟97天，需有效积温2450℃。株型紧凑，株高242cm，穗位高106cm，成株绿叶数20片，适宜种植密度为每亩4000~4500株。适宜在河南、河北中南部、山东、陕西、江苏、安徽、山西运城夏玉米区种植。农乐988是新乡市种子公司选育的，以NL278为母本、NL167为父本杂交而来的优质玉米品种。在黄淮海地区夏播生育期为99天，株型半紧凑，株高250cm，穗位高113cm，成株绿叶数21片。每亩适宜种植密度4000株左右，适宜在河南、河北中南部、山东、山西运城地区、陕西关中、江苏北部、安徽北部夏播区种植。源申213由肃宁县源申玉米研究中心选育，以Y243为母本，Y246为父本杂交选育而成。在黄淮地区生育期约101天，株型紧凑，株高262cm左右，穗位高117cm，成株叶片19~20片。种植密度为每亩4000株，高肥水地约5000株每亩。适宜在河南、河北省夏播玉米区种植。
第三章 结果与分析 ....................................19-41
3.1 供试品种产量性状分析....................................19-33
3.1.1 农艺性状与产量的方差分析....................................19-22
3.1.2 农艺性状与产量的相关分析....................................22-26
3.1.3 农艺性状与产量的逐步回归分析.................................... 26
3.1.4 农艺性状与产量的通径分析....................................26-27
3.1.5 农艺性状与产量的主成分分析.................................... 27-28
3.1.6 供试品种聚类分析.................................... 28-32
3.1.7 供试品种棒三叶面积与产量的相关分析.................................... 32-33
3.2 供试品种不同生长时期农艺性状变化分析.................................... 33-40
3.3 ‘夏玉米-小麦’轮作节水高产分析.................................... 40-41
第四章 讨论与结论....................................41-46
4.1 讨论部分....................................41-44
4.1.1 夏玉米农艺性状与品种改良的关系.................................... 41-42
4.1.2不同生育时期五个生理性状变化规律.................................... 42-43
4.1.3水吨粮田的可行性探讨....................................43-44
4.2 结论....................................44-46
结论
1. 不同水分利用效率品种的主要差异在于品种在生长期里协调植株生长与穗部生长关系的不同通过对水分利用率不同的三个品种：冀玉3号、登海605和滑丰8号在不同生长时期主要性状的变化进行分析，可以看出，滑丰8号在大喇叭口期株高增加较其他两个品种快，籽粒灌浆期其株高和单株生物产量的增加均大于其他两个品种，这表明增加的单株生物产量分配至株高的部分较多；冀玉3号在抽雄吐丝期株高增加最快，这一时期正好是全生育期降雨量较多的时期，而之后的籽粒灌浆期，其单株生物产量增加较多，株高、叶面积增加较小，说明这一时期其穗部单株生物产量积累较高；登海605在籽粒灌浆期株高增加最快，单株生物产量增加较小，同时绿叶面积最小、根数适中；成熟期，冀玉3号和滑丰8号的单株生物产量和绿叶面积均开始降低，说明植株成熟，叶片干枯，而登海605在这一时期的单株生物产量、根数和绿叶面积仍在上升，仍可利用水分供应穗部生长。综合结果可看出，不同水分利用效率品种的主要差异就是品种自身在生长期里协调植株生长与穗部生长关系这方面。
2. 成熟期绿叶数对产量的直接效应为负通径分析表明，穗粒重对产量直接作用最大，为0.909，说明穗粒重直接决定产量的高低；绿叶数对产量的直接作用为-0.366，绿叶数通过穗粒重对产量的间接作用为0.105，这可能与玉米品种的株型、种植密度及籽粒成熟期的营养物质累积有关。
3. 轴长与籽粒产量紧密相关穗部性状与产量紧密相关，其中穗粒重、行粒数和轴长与产量的相关系数最大，分别为0.866，0.824和0.709；秃尖长与产量的负相关系数最大，为-0.703。本研究分析表明，根数、单株生物产量、穗重、行粒数、轴长、轴重、穗粒重、百粒重、粒长与产量呈正相关，而轴周长、粒宽、秃尖长、穗行数、绿叶面积、绿叶数、穗位高和株高这几个性状与产量呈负相关。
4．玉米品种改良应在注重穗部性状的基础上选择合适的叶片大小和数量综合分析结果可知，对夏玉米节水高产品种的选育，主要集中在穗部性状，包括穗粒重、行粒数和轴长等方面的选择；而株型方面，选择具有合适的叶片大小和数量的夏玉米品种，对保证稳产也有一定的作用。