本发明涉及玉米种植技术领域，更具体的涉及一种玉米杂交授粉方法。
背景技术：
玉米是全世界热带和温带地区广泛种植的重要谷物。目前我国播种玉米面积在3亿亩左右，仅次于稻、麦，在粮食作物中居第三位，在世界上仅次于美国。
玉米是异花授粉植物，雄花的花粉随风飘落到雌穗的花丝上受精结实，完成世代交替。此外，玉米是典型的异交作物，表现极端的近交衰退和杂种优势，因此玉米是杂种优势利用最成功的作物之一，可增产20％以上。通过人工去雄进行杂交制种是玉米杂种优势利用的主要途径。在杂交制种过程中一般按每种几行母本相间种1行父本的方式交替种植，周围500m范围不种植其它玉米，并在花期对母本进行去雄处理，然后让其自然授粉。这种制种方法的优点是人工费较少，但花粉用量大，花粉有效利用率低，制种成本高，主要原因是在玉米杂交制种中父母本行比的确定应根据父本雄穗大小、分枝数、花药的花粉量、父本雄穗散粉时间长短、父母本株高比例、同一组合制种连片面积大小等因素确定。总的原则是在保证父本花粉供应充足的前提下，单位面积上母本数量越多，穗数越多，结实越高则制种产量也越高。因此，降低父本的种植行数进而提高母本的种植面积是提高杂交玉米制种产量，降低制种成本的有效措施。
在生产上，玉米杂交制种中的果穗结实率仅为60-70％甚至更低，严重制约着制种产量的提高，在保证成功授粉的前提下，提高玉米花粉的有效利用率，减少纯花粉用量，在降低生产成本的同时达到减少父本种植面积，增加母本种植面积，进而增加种子产量，最终提高杂交种的制种效益，是玉米种业发展中迫切需要解决的关键问题。
在杂交制种过程中，应用不同的介质作为花粉增量剂进行辅助授粉可以减少纯花粉的用量，目前在蔬菜、果树和烟草等作物中已开展相关研究并取得较好进展。目前，国内外对介质花粉的研究主要集中在果树、烟草和蔬菜中，但在玉米中的相关应用较少。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种玉米杂交授粉方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的玉米杂交授粉方法，包括以下步骤：
(1)对玉米母本在雄穗散粉之前采取去雄处理，然后在雌穗抽丝前将雌穗顶端剪去2-7cm，套上纸袋并用大头针将纸袋固定在雌穗上；
(2)当套袋玉米母本的雌穗花丝露出苞叶2-5cm时，将玉米父本的雄穗套上纸袋，在雄穗基部用回形针将纸袋别紧；
(3)在玉米父本的雄穗散粉前12-24h，将玉米父本雄穗上的套袋摘下并剪去雄穗，待雄穗散粉后收集雄穗上的花粉并对花粉干燥、冷冻处理；
(4)在玉米母本全田抽丝40-75％时，将步骤(3)玉米父本中雄穗花粉解冻后与花粉增量剂按照2：3-7的重量比混合均匀后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第1次玉米杂交人工授粉；
(5)在玉米母本全部抽丝时，将步骤(3)玉米父本中雄穗花粉解冻后与花粉增量剂按照1：7-10的重量比混合均匀后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第2次玉米杂交人工授粉；
所述步骤(3)中玉米父本雄穗上花粉干燥、冷冻处理包括如下步骤：将收集的花粉在25-28℃恒温箱内干燥至花粉含水量为4-22％，过100-300目筛；然后将过筛后的花粉在-5℃至0℃下预冻10-20min，然后投放液氮中快速冷冻，并在-50℃至-30℃下保存。
优选地，所述的纸袋为硫酸纸袋或羊皮纸袋。
优选地，将玉米父本雄穗上花粉投放液氮中快速冷冻前，在该花粉中加入冻存保护剂然后再进行预冻处理。
优选地，所述的冻存保护剂为甘油、乙二醇、丙二醇、乙酰胺、甲醇中的任意一种；所述花粉和冻存保护剂的固液比为1-3:1。
优选地，在进行玉米杂交人工授粉时，在当天上午8-12时露水干后进行人工授粉。
优选地，所述步骤(4)中花粉增量剂的粒径为40-80目；优选地，所述步骤(5)中花粉增量剂的粒径为80-150目。
优选地，所述的花粉增量剂为滑石粉和/或淀粉。
优选地，所述的花粉增量剂为滑石粉和淀粉的混合物；所述滑石粉和淀粉的质量比为2-5：1。
优选地，步骤(4)中对玉米父本中雄穗花粉进行解冻处理的步骤为：将花粉在15-20℃下放置20-50min使其自然解冻。
优选地，步骤(4)中对玉米父本中雄穗花粉进行解冻处理的步骤为：将花粉在15-20℃下放置20-50min，然后使用旋转蒸发仪在20-28℃下蒸发冻存保护剂，即可。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、本发明在母本玉米的雄穗散粉之前进行去雄处理，可避免玉米自交给本株授粉，改变玉米植株的吸收和制造养分的输送方向，提高光合作用，促进玉米母本提早成熟，增加产量。
2、本发明采用人工授粉的方法进行玉米杂交授粉，可以防止因气候状况带来的花期不遇，进而更好的满足玉米母本的授粉需求；在第1、第2次人工授粉时采用花粉增量剂与父本花粉配比后进行喷洒授粉，可加大花粉分布面积，使第1次人工授粉未成功的玉米母本得到补授，进行第2次人工授粉时加大花粉增量剂与花粉的比重，减少花粉的用量，通过2次人工授粉，既能满足玉米母本的授粉需求，提高玉米母本的授粉成功率，使得到的杂交种的纯度达到98％以上，又可大大减少纯花粉的使用量，从而减少杂交玉米父本的种植量，提高玉米母本的种植面积进而提高杂交玉米制种产量，且花粉增量剂价格低廉，便宜易得，不影响花粉的活性，可降低种植成本，显著提高了玉米杂交制种的制种效益。
3、本发明在玉米父本雄穗散粉之前将雄穗摘下，待散粉后收集雄穗上的花粉并进行干燥、冷冻处理保存，对新鲜花粉干燥后加入冻存保护剂再进行预冻和液氮冷冻，极大降低了花粉中的含水量，同时加入的冻存保护剂可以降低花粉细胞内冰晶的形成，以减少花粉细胞的破裂，提高冷冻后的生活力，提高花粉的保存效果；超低温保存方法能有效保证花粉生活力，降低其呼吸强度和酶活性，克服玉米杂交种植期间由于花期不遇，或者阴雨天授粉效果差而造成的杂交育种困难等问题，在玉米杂交授粉和制种生产上具有重要的实践与推广意义；且冷冻后的花粉解冻简单、快速，可短时间内进行授粉使用，能够机动配合木本玉米的花期；经试验，正常玉米花粉常温贮藏3天花粉活力完全丧失，而在本发明的保存方法下花粉贮藏90天其生活力高达75％，新鲜花粉授粉后座果率100％，在本发明的保存方法下贮藏90天花粉授粉后座果率高达80％。
4、采用本发明的玉米杂交授粉方法得到的玉米产品，相比采用常规玉米杂交授粉方法得到的玉米产品在产量、穗数、穗粒数、百粒重、空杆率等指标均有显著的增长率，单位公顷产量增加了9.1％，公顷穗数增加了6.3％，平均穗粒数增加了9.8％，平均百粒重增加了9.4％，平均空杆率减少了4.3；本发明的玉米杂交授粉方法可在玉米母本种植密度较大的情况下有效使玉米母本授粉，结实率高，结实饱满，玉米籽粒百粒重高，空杆率低，得到的玉米产品籽粒排列整齐，苞叶完整，秃顶少，适宜脱籽粒加工，有利于降低制种成本，提高玉米种植经济效益，促进大面积推广。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1
本发明的玉米杂交授粉方法，包括如下步骤：
(1)对母本玉米植株在雄穗散粉之前采取去雄处理，然后在雌穗抽丝前将雌穗顶端剪去2cm，套上硫酸纸袋并用大头针将硫酸纸袋固定在雌穗上；当套袋玉米母本的雌穗花丝露出苞叶2cm时，将玉米父本的雄穗套上硫酸纸袋，在雄穗基部用回形针将硫酸纸袋别紧；
(2)在玉米父本的雄穗散粉前24h，将该雄穗上的套袋摘下并剪去雄穗，收集雄穗上的花粉并对花粉干燥、冷冻处理，将收集的花粉在25℃恒温箱内干燥至花粉含水量为4％，过100目筛，按1:1的固液比加入甘油并混合均匀，再在-5℃下预冻20min，然后投放液氮中快速冷冻，并在-50℃下保存；
(3)在玉米母本全田抽丝40％时进行第1次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为40目的滑石粉按照2：3的重量比混合均匀，在当天上午9时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第1次玉米杂交人工授粉；
(4)在玉米母本全部抽丝时进行第2次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为80目的淀粉按照1：7的重量比混合均匀，在当天上午10时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第2次玉米杂交人工授粉，即完成玉米杂交授粉。
步骤(3)和步骤(4)所述玉米父本雄穗花粉解冻处理包括如下步骤：将花粉在15℃下放置50min，然后使用旋转蒸发仪在20℃下蒸发甘油，即可。
实施例2
本发明的玉米杂交授粉方法，包括如下步骤：
(1)对母本玉米植株在雄穗散粉之前采取去雄处理，然后在雌穗抽丝前将雌穗顶端剪去3cm，套上硫酸纸袋并用大头针将硫酸纸袋固定在雌穗上；当套袋玉米母本的雌穗花丝露出苞叶2.5cm时，将玉米父本的雄穗套上羊皮纸袋，在雄穗基部用回形针将羊皮纸袋别紧；
(2)在玉米父本的雄穗散粉前12h，将该雄穗上的套袋摘下并剪去雄穗，收集雄穗上的花粉并对花粉干燥、冷冻处理，将收集的花粉在26℃恒温箱内干燥至花粉含水量为8％，过120目筛，按1.5:1的固液比加入乙二醇并混合均匀，再在-4℃下预冻18min，然后投放液氮中快速冷冻，并在-45℃下保存；
(3)在玉米母本全田抽丝50％时进行第1次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为50目的淀粉按照1：2的重量比混合均匀，在当天上午9时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第1次玉米杂交人工授粉；
(4)在玉米母本全部抽丝时进行第2次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为90目的滑石粉按照1：8的重量比混合均匀，在当天上午12时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第2次玉米杂交人工授粉，即完成玉米杂交授粉。
步骤(3)和步骤(4)所述玉米父本雄穗花粉解冻处理包括如下步骤：将花粉在16℃下放置40min，然后使用旋转蒸发仪在22℃下蒸发乙二醇，即可。
实施例3
本发明的玉米杂交授粉方法，包括如下步骤：
(1)对母本玉米植株在雄穗散粉之前采取去雄处理，然后在雌穗抽丝前将雌穗顶端剪去4cm，套上羊皮纸袋并用大头针将羊皮纸袋固定在雌穗上；当套袋玉米母本的雌穗花丝露出苞叶3cm时，将玉米父本的雄穗套上羊皮纸袋，在雄穗基部用回形针将羊皮纸袋别紧；
(2)在玉米父本的雄穗散粉前20h，将该雄穗上的套袋摘下并剪去雄穗，收集雄穗上的花粉并对花粉干燥、冷冻处理，将收集的花粉在27℃恒温箱内干燥至花粉含水量为15％，过180目筛，按1.8:1的固液比加入丙二醇并混合均匀，再在-3℃下预冻15min，然后投放液氮中快速冷冻，并在-40℃下保存；
(3)在玉米母本全田抽丝60％时进行第1次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为60目的滑石粉和淀粉的混合物按照2：5的重量比混合均匀，在当天上午11时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第1次玉米杂交人工授粉；所述滑石粉和淀粉混合物中，滑石粉和淀粉的质量比为2：1；
(4)在玉米母本全部抽丝时进行第2次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为110目的滑石粉和淀粉的混合物按照1：9的重量比混合均匀，在当天上午8时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第2次玉米杂交人工授粉，即完成玉米杂交授粉；所述滑石粉和淀粉混合物中，滑石粉和淀粉的质量比为2：1。
步骤(3)和步骤(4)所述玉米父本雄穗花粉解冻处理包括如下步骤：将花粉在18℃下放置30min，然后使用旋转蒸发仪在25℃下蒸发丙二醇，即可。
实施例4
本发明的玉米杂交授粉方法，包括如下步骤：
(1)对母本玉米植株在雄穗散粉之前采取去雄处理，然后在雌穗抽丝前将雌穗顶端剪去5cm，套上羊皮纸袋并用大头针将羊皮纸袋固定在雌穗上；当套袋玉米母本的雌穗花丝露出苞叶3cm时，将玉米父本的雄穗套上羊皮纸袋，在雄穗基部用回形针将羊皮纸袋别紧；
(2)在玉米父本的雄穗散粉前18h，将该雄穗上的套袋摘下并剪去雄穗，收集雄穗上的花粉并对花粉干燥、冷冻处理，将收集的花粉在28℃恒温箱内干燥至花粉含水量为20％，过260目筛，按2.3:1的固液比加入乙酰胺并混合均匀，再在-2℃下预冻14min，然后投放液氮中快速冷冻，并在-37℃下保存；
(3)在玉米母本全田抽丝66％时进行第1次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为70目的滑石粉和淀粉的混合物按照1：3的重量比混合均匀，在当天上午9时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第1次玉米杂交人工授粉；所述滑石粉和淀粉混合物中，滑石粉和淀粉的质量比为3：1；
(4)在玉米母本全部抽丝时进行第2次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为120目的滑石粉和淀粉的混合物按照1：10的重量比混合均匀，在当天上午9时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第2次玉米杂交人工授粉，即完成玉米杂交授粉；所述滑石粉和淀粉混合物中，滑石粉和淀粉的质量比为4：1。
步骤(3)和步骤(4)所述玉米父本雄穗花粉解冻处理包括如下步骤：将花粉在19℃下放置25min，然后使用旋转蒸发仪在26℃下蒸发乙酰胺，即可。
实施例5
本发明的玉米杂交授粉方法，包括如下步骤：
(1)对母本玉米植株在雄穗散粉之前采取去雄处理，然后在雌穗抽丝前将雌穗顶端剪去6cm，套上硫酸纸袋并用大头针将硫酸纸袋固定在雌穗上；当套袋玉米母本的雌穗花丝露出苞叶4cm时，将玉米父本的雄穗套上硫酸纸袋，在雄穗基部用回形针将硫酸纸袋别紧；
(2)在玉米父本的雄穗散粉前15h，将该雄穗上的套袋摘下并剪去雄穗，收集雄穗上的花粉并对花粉干燥、冷冻处理，将收集的花粉在27℃恒温箱内干燥至花粉含水量为21％，过280目筛，按2.6:1的固液比加入甘油并混合均匀，再在-1℃下预冻12min，然后投放液氮中快速冷冻，并在-33℃下保存；
(3)在玉米母本全田抽丝70％时进行第1次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为80目的滑石粉和淀粉的混合物按照2：7的重量比混合均匀，在当天上午10时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第1次玉米杂交人工授粉；所述滑石粉和淀粉混合物中，滑石粉和淀粉的质量比为4：1；
(4)在玉米母本全部抽丝时进行第2次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为140目的滑石粉和淀粉的混合物按照1：8的重量比混合均匀，在当天上午10时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第2次玉米杂交人工授粉，即完成玉米杂交授粉；所述滑石粉和淀粉混合物中，滑石粉和淀粉的质量比为5：1。
步骤(3)和步骤(4)所述玉米父本雄穗花粉解冻处理包括如下步骤：将花粉在20℃下放置22min，然后使用旋转蒸发仪在27℃下蒸发甘油，即可。
实施例6
本发明的玉米杂交授粉方法，包括如下步骤：
(1)对母本玉米植株在雄穗散粉之前采取去雄处理，然后在雌穗抽丝前将雌穗顶端剪去7cm，套上羊皮纸袋并用大头针将羊皮纸袋固定在雌穗上；当套袋玉米母本的雌穗花丝露出苞叶5cm时，将玉米父本的雄穗套上硫酸纸袋，在雄穗基部用回形针将硫酸纸袋别紧；
(2)在玉米父本的雄穗散粉前14h，将该雄穗上的套袋摘下并剪去雄穗，收集雄穗上的花粉并对花粉干燥、冷冻处理，将收集的花粉在28℃恒温箱内干燥至花粉含水量为22％，过300目筛，按3:1的固液比加入乙二醇并混合均匀，再在0℃下预冻10min，然后投放液氮中快速冷冻，并在-30℃下保存；
(3)在玉米母本全田抽丝75％时进行第1次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为70目的滑石粉和淀粉的混合物按照2：5的重量比混合均匀，在当天上午12时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第1次玉米杂交人工授粉；所述滑石粉和淀粉混合物中，滑石粉和淀粉的质量比为5：1；
(4)在玉米母本全部抽丝时进行第2次玉米杂交人工授粉，将步骤(2)的玉米父本雄穗花粉解冻后，将花粉与粒径为150目的滑石粉和淀粉的混合物按照1：7的重量比混合均匀，在当天上午10时露水干后对玉米母本花丝进行喷洒，完成第2次玉米杂交人工授粉，即完成玉米杂交授粉；所述滑石粉和淀粉混合物中，滑石粉和淀粉的质量比为3：1。
步骤(3)和步骤(4)所述玉米父本雄穗花粉解冻处理包括如下步骤：将花粉在20℃下放置20min，然后使用旋转蒸发仪在28℃下蒸发乙二醇，即可。
对比试验
1.1试验材料和方法
试验地选择土壤类型为含有机质11.5g/kg，全氮0.93g/kg，有效磷0.18g/kg，速效钾95.3mg/kg。地势平坦，灌排方便。供试玉米的玉米母本品种为郑单958，玉米父本为昌7-2。母本玉米栽植密度为9000株/667m2，每小区面积23.4m2，每小区6行，行长6m，宽窄行种植，宽行80cm，窄行50cm株距依密度而定。
试验设12个处理，处理1-6为试验组，采用本发明实施例1-6的玉米杂交授粉方法进行授粉管理：处理7-12为对照组，按照常规的玉米杂交授粉方法进行授粉管理(常规授粉方法为：于当天上午10时将父本雄穗花粉抖落于母本雌穗花丝上，每隔2天进行一次授粉，总共进行3次授粉)。处理1-12常规施肥和灌溉。本试验每个处理面积667m2。
1.2试验结果
分别测试采用本发明实施例提供的玉米杂交授粉方法和采用常规玉米杂交授粉方法得到的玉米的产量、穗数、穗粒数、百粒重、空杆率等指标。
试验结果见表1。
表1不同授粉处理调查结果
如表1所示，采用本发明实施例提供的玉米杂交授粉方法得到的玉米，相比采用常规玉米杂交授粉方法得到的玉米的产量、穗数、穗粒数、百粒重、空杆率等指标均有显著的增长率，平均单位公顷产量增加了9.1％，平均公顷穗数增加了6.3％，平均穗粒数增加了9.8％，平均百粒重增加了9.4％，平均空杆率减少了4.3。由此可见，本发明实施例提供的玉米杂交授粉方法可在母本玉米种植密度较大的情况下有效使母本玉米植株授粉，结实率高，结实饱满，玉米籽粒百粒重高，空杆率低，本发明的玉米杂交授粉方法得到的玉米产品籽粒排列整齐，苞叶完整，秃顶少，适宜脱籽粒加工，有利于降低制种成本，提高玉米种植经济效益，促进大面积推广。