玉米抗倒強度及其與植株性狀相關性的初步研究

摘 要：田間試驗結果表明：玉米抗倒強度（D）品種間差異極顯著，同一品種在灌漿的不同時期差異不顯著；當D值超過25 N/m時田間未出現倒伏，20～25 N/m時出現少量倒伏，低于20 N/m時出現嚴重倒伏。D與總拉力F、外拉力f和花后13天莖粗呈極顯著正相關；與株高、穗位高、穗高系數、倒折率、重心高及花后13天的節長和株節數均呈極顯著負相關，與穿刺力呈不顯著或顯著負相關；與植株鮮重呈正相關、與氣生根層數和條數呈負相關但都不顯著。抗倒強度的大小可以用來表示測交種及區試品種的抗倒折能力，是對玉米抗倒折能力的量化，在外界風力較小的情況下對判定玉米的抗倒性具有很好的參考價值。

關鍵詞：玉米；抗倒強度；植株性狀；相關系數

中圖分類號：S513.01 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2013）10-0024-05

倒伏是由玉米的受力系統和支持系統決定的，當玉米的支持系統強度大于外力作用強度時玉米保持直立，相反時倒伏。倒伏是造成玉米品種減產和不穩產的主要原因之一，2009年夏天河南和山東西部地區玉米倒伏嚴重，造成大面積減產，且倒伏地塊不能機械收獲，生產成本大幅增加。隨著超高產育種和栽培技術的不斷提高，種植密度不斷加大，要實現高產穩產就必須選育和使用高抗倒伏品種，即在超高產栽培條件下不倒伏，這就給抗倒伏育種提出了更高要求。用來衡量玉米抗倒伏能力的方法很多，豐光、賈志森等^[1～3]用莖稈穿刺力和拉力來表示玉米的抗倒折能力，袁志華等（2001）^[4]用莖粗系數、穗位高系數來表示玉米的抗倒折能力，但這些方法只能反應玉米植株在某個方面的抗倒能力，不是衡量玉米抗倒能力的綜合指標。用一個綜合指標——抗倒強度值來量化玉米的抗倒折能力，這方面的研究還未見報道，為此我們設計了本試驗，以供育種者和品種試驗組織部門參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在日照市農業科學研究院試驗田進行。試驗地為砂壤土，土壤肥力中上，前茬作物小麥，麥收后滅茬直播。

2011年1月在日光溫室內，用12個玉米自交系按Reid群、溫熱Ⅰ群、塘四平頭群種植，將其雙列雜交獲得C212=66個組合（見表1）。6月24日把每個組合所得雜交種各種2行，等行距種植，行距0.6 m，行長6.67 m，密度60 000株/hm2。每隔20個組合設一對照，品種為鄭單958。

1.2 調查方法

根據山東省玉米區域試驗倒伏（折）率標準計數。倒伏率（根倒）：倒伏傾斜度>45°作為倒伏指標，以%表示；倒折率（莖折）：抽雄后果穗以下部位折斷的植株占總株數的百分比。分別在玉米抽雄后13、23、33天在田間連續取有代表性植株9株，每3株看作一個重復，用NK-100型指針式彈簧推拉力計與莖稈垂直連接，作用點為穗柄著生位置，用手勻速拉動彈簧拉力計并與莖稈保持垂直，直至玉米倒伏或莖折。用這種破壞性方法測定玉米根倒或莖折時施加的最大外拉力f，量取作用點到莖基部的距離h（即穗位高），測量第3節間中部穿刺強度（穿針截面直徑1 mm）、第3節間長和莖粗，同時測量株高、植株節間數、氣生根層數、入土氣生根數量。取下被測株，用手提平衡法測定重心離莖基部距離即重心高H并稱鮮重G。用剩余植株調查田間自然倒折率。

1.3 抗倒強度值的定義及測定

玉米有效莖稈（作用點到莖基部距離）單位長度上所承受作用力的最大值稱莖稈抗倒強度（用D表示，單位：N/m），是用來衡量玉米抗倒折能力的綜合性指標。

玉米在根倒或莖折時所受的最大外拉力為f，以莖稈傾斜45°為準。莖稈重力G分解為垂直莖稈分力G1 （G1=sin45°·G）和沿莖稈的分力G2（G2=cos45°·G），玉米所受的最大拉力即為F=f+G1，抗倒強度D=F/h。

1.4 數據分析

所得玉米各性狀數據用Excel計算，方差分析和相關分析使用DPSv 7.05軟件。

2 結果與分析

2.1 抗倒強度差異顯著性比較

2.1.1 不同時期間差異 從表2中看出，開花后13、23、33天測定的抗倒強度值雖有變化但差異不顯著（P>0.05），同一品種在整個灌漿期抗倒強度無明顯變化。

2.1.2 品種間差異 從表2中看出，品種間抗倒強度差異達極顯著水平（P<0.01），不同品種的抗倒伏能力差異極大，這就為篩選抗倒品種提供了理論基礎。抗倒強度值是玉米莖稈在外力作用下倒伏或莖折時測定的，因此玉米倒折時的抗倒強度值越大需要作用在莖稈單位長度上的外力就越大，玉米的支持能力就越強。

2.1.3 品種間差異顯著性比較 由表3可以看出，抗倒強度值在16.48～47.25 N/m之間，品種52為對照鄭單958僅為20.61 N/m。根據差異顯著性程度我們把抗倒強度分為三種類型：第一種為不抗倒組合，抗倒強度在20.16 N/m以下，低于對照鄭單958，試驗中這種類型有15個，占24.2%，其中有7個發生倒伏占該類型的46.7%；第二種較抗倒組合，抗倒強度在20.16～24.81 N/m，這種類型有28個，占參試品種的45.2%，其中有7個發生倒伏占該類型的25%；第三種類型為抗倒組合，抗倒強度在25.31 N/m以上，這種

類型有19個，占參試品種的30.6%，沒有發生倒伏。這三種類型以較抗倒類型居多，不抗倒和抗倒組合較少，對照種在較抗倒類型，符合生產中的田間表現。因此在抗倒育種過程中可以把20 N/m以下、20～25 N/m、25 N/m以上作為不抗倒、較抗倒、抗倒三種類型的臨界值，抗倒強度越大玉米倒伏的幾率越低，所以在無足夠風力造成植株倒伏或莖折的情況下用抗倒強度來衡量玉米的抗倒性是可行的。

2.2 抗倒強度和植株性狀之間的相關性

影響玉米抗倒強度的因素很多，但各因素所起的作用不同，相關系數絕對值越大其影響力越大，它們依次為F>f>穗位高>穗高系數>重心高>株節數>節長>株高>莖粗。玉米倒伏的因素中總拉力和外拉力居前2位，是造成倒伏的主要外因，抗倒強度隨玉米受最大外力的增大而增大；穗位高居第3位但在植株內因性狀中排第1位，與抗倒強度呈極顯著負相關，說明穗位越高抗倒強度越小，玉米的抗倒伏能力越差，大量事實證明穗位越高植株倒伏的可能性越大^[5.6]；穗高系數對抗倒強度的影響僅次于穗位高，兩性狀呈極顯著負相關，穗高系數越小抗倒強度越大，穗高系數越小越不容易倒伏^[4]。玉米莖稈發生倒折首先要有足夠強的外力作用在植株上并超過莖稈的支持能力。豐光等（2010）^[1]認為，在玉米灌漿期倒伏與拉力的相關系數當玉米傾斜45°時為-0.4820**、傾斜60°時為-0.4940**，都達到極顯著水平。本試驗拉力與抗倒強度的相關系數較高，具有良好的正相關性，所以抗倒強度與倒伏倒折率也應有良好的相關性。經初步研究抗倒強度與倒伏倒折率呈極顯著負相關，R=- 0.3780**，抗倒強度與倒折率的關系因試驗過程中種植面積和自然風力較小，不足以讓更多不抗倒伏的品種倒伏，所以在此只做簡單介紹，有待進一步研究。

3 結論與討論

抗倒強度值的大小反映了莖稈支持強度的大小，莖稈支持強度越大，玉米的抗倒折能力越強。根據以上分析認為抗倒育種首先要解決的是穗位問題，穗位降低時重心降低，穗下各節間縮短，株高降低，莖稈增粗抗倒性增強，在穗位降低抗倒性增強的同時植株冠層的光合能力和總生物量也隨之降低從而影響作物產量。如何選擇合適的株型，汪黎明等（2011）^[7]認為莖稈高度為中或中高稈、莖基部節間較短、穗上部莖節拉開、穗上葉上沖且較窄、葉脈堅挺、雄穗小且分枝少為理想株型。這正好符合減少莖稈受力的力學原理和穗位低抗倒強度大的結論，相反當玉米莖稈高大、株型披散或葉片寬大時，作用在植株上的力就會加大，倒伏的可能性也就會加大。所以在設計理想株型時必須考慮玉米的受力系統。

本試驗通過對供試材料抗倒強度的測定、比較及其與植株性狀相關性研究，表明：抗倒強度是反映玉米抗倒伏能力的綜合性指標，它的大小可以用來表示測交種及區試品種的抗倒折能力，是對玉米抗倒折能力的量化，在極端氣候條件下用其判定玉米的抗倒性具有很好的參考價值。該試驗中有些性狀與抗倒強度的相關性之所以和其他人研究結果不同，可能是與研究所選材料和立地條件有關。為進一步研究抗倒強度對倒伏的影響，應繼續設置不同品種不同密度條件下的試驗。

參 考 文 獻：

[1]

豐 光，劉志芳，吳宇錦，等. 玉米抗倒性與莖稈穿刺力和拉力關系的初步研究[J]. 玉米科學，2010，18（6）：19-23.

[2] 賈志森，白永新. 玉米自交系抗倒伏鑒定研究[J]. 作物品種資源，1992，3：30-32.

[3] 豐 光，李妍妍，景希強，等. 夏玉米根莖主要性狀與倒伏性的關系研究[J]. 河南農業科學，2010，11：20-22.

[4] 袁志華，趙安慶，何予鵬，等. 玉米莖稈抗倒伏的力學分析[J]. 河南農業大學學報，2001，35（Z1）：43-45.

[5] 豐 光，景希強，李妍妍，等. 玉米莖稈性狀與倒伏性的相關和通徑分析[J]. 華北農學報，2010，25（增刊）：72-74.

[6] 裴志超，蘭宏亮，徐田軍，等. 膦酸膽堿合劑對東北地區春玉米莖稈形態與質量性狀的影響[J].玉米科學，2011，19（4）：59-64.

[7] 汪黎明，姚國旗，穆春華，等. 玉米抗倒性的遺傳進展[J]. 玉米科學，2011，19（4）：1-4.