优化冬春季杂交玉米制粉中雄性自交系播种策略以提升种子产量与质量

为解决杂交玉米制种中花期不同步导致的产量与质量问题，研究人员在尼泊尔特莱地区开展冬春两季雄性自交系错期播种试验。结果表明，冬季同期播种、春季雄性早播2天可有效缩短TSI（抽雄-吐丝间隔），显著提高种子产量（RH-16达2.97 t ha-1）和种子发芽率（存储150天后仍超69%），为热带亚热带地区杂交玉米高产制种提供了关键技术方案。

　　

在尼泊尔等发展中国家，玉米作为第二大粮食作物，其产量提升对保障粮食安全至关重要。然而，该国玉米平均产量仅为3.06 t ha^-1，远低于8.0 t ha^-1的潜在产量，且需增产272%才能满足当前需求。杂交玉米虽比开放授粉品种(OPVs)增产20-30%，但其在尼泊尔的推广应用却因杂交种子成本高、花期不同步导致结实率低、需每年换种等问题而受限。其中，父母本花期不协调是制约杂交种子生产的核心瓶颈——若雄性花粉散播与雌性花丝吐露不同步，会直接导致授粉失败、籽粒灌浆不充分，显著降低种子产量和质量。历史上，尼泊尔政府2003年发布的首个玉米杂交品种"Gaurav"就因父母本花期不同步未能实现大规模种子生产，最终未能推广到农户田间。

为破解这一难题，尼泊尔农业与林业大学的研究团队在特莱地区拉姆普尔的农学试验站开展了为期两年（2021-2023）的田间试验，研究冬春两季不同雄性自交系错期播种对杂交玉米花期同步、种子产量及质量的影响。该研究成果发表在《Journal of Agriculture and Food Research》上，为热带亚热带地区杂交玉米高产制种提供了关键技术依据。

研究人员采用裂区设计，主区为两个杂交种的自交系：Rampur Hybrid-10（RH-10，由RML-150 × RML-18组配）和Rampur Hybrid-16（RH-16，由RML-95 × RML-96组配）；副区为雄性自交系相对于雌性的播种时间处理：春季设雄性早播2天、同期播、晚播2天、晚播4天，冬季设同期播、晚播2天、晚播4天、晚播6天。试验地土壤为砂壤土，pH值5.95，有机质含量2.2%。种植模式采用4:1的行比（4行雌性:1行雄性），施用氮磷钾肥（N-P₂O₅-K₂O为120-60-40 kg ha^-1），并通过搭建塑料屏障防止花粉串扰。关键观测指标包括：抽雄-吐丝间隔(TSI)、株高与穗位高差、叶面积指数(LAI)、单穗粒数、千粒重(TSW)、种子产量、发芽率及幼苗活力指数(VI-I和VI-II)。

研究结果系统揭示了错期播种对花期同步和种子生产的显著影响：

3.1. 生物计量学观测

RH-16的雄穗与雌穗高度差显著大于RH-10，冬季差异更明显。错期播种对株高差无显著影响，但叶面积指数(LAI)在RH-16中更高，且冬季LAI后期反超春季，表明基因型和季节互作影响冠层发育。

3.2. 物候观测与抽雄-吐丝间隔(TSI)

RH-16的抽雄和吐丝均晚于RH-10。错期播种显著调控TSI：冬季同期播种TSI最短（-0.5~2.25天），晚播6天TSI扩至13.5天；春季雄性早播2天或同期播TSI最小。季节对比显示，冬季TSI显著长于春季，因低温延缓雌穗吐丝。互作分析表明，RH-10在同期播时TSI最优，而RH-16在雄性早播2天时甚至出现吐丝先于抽雄（负TSI），提示不同杂交种需定制化播期。

3.3. 产量构成性状

RH-16的单穗粒数显著高于RH-10（春季269.7 vs. 209.4），但RH-10的千粒重(TSW)更高（234.5 g vs. 222.2 g）。错期播种显著影响产量：春季雄性早播2天或同期播产量最高（2.51–3.07 t ha^-1），晚播4天降至1.84 t ha^-1；冬季同期播产量达3.05 t ha^-1，晚播6天锐减至1.26 t ha^-1。RH-16总体产量高于RH-10（春季2.89 vs. 2.08 t ha^-1）。TSI与产量呈极显著负相关（R²>0.9），TSI每增加1天，产量下降29–57%。

3.4. 种子质量

RH-16种子在存储90天后发芽率更高（84.6% vs. 81.8%），但存储150天后优势消失。错期播种显著影响种子活力：春季雄性早播2天或同期播的种子发芽率达85%以上，幼苗活力指数(VI-I)超1700；晚播4天则发芽率降至77%，VI-I仅1242。冬季同期播的种子质量同样最优。表明花期同步不仅提高产量，还增强种子贮藏潜力。

研究结论明确：在尼泊尔特莱地区，杂交玉米制种需根据季节和杂交种特性优化雄性播期——冬季应同期播种父母本，春季则雄性需早播2天。此举可缩短TSI至2天以内，实现花期高效同步，使RH-16产量接近3.0 t ha^-1，种子发芽率保持85%以上。该策略有效解决了因花期不遇导致的授粉失败问题，为热带亚热带地区杂交玉米种子生产提供了可推广的农艺方案。然而，该结论基于特定生态点（海拔256 m，砂壤土，亚热带气候），直接外推至丘陵山区需谨慎，未来需在多样环境中验证播期调整的普适性。