單穴留苗數對晉谷21號莖稈機械強度和倒伏指數的影響

王吉祥，張偉莉，周 浩，原向陽，張海穎，郭錦龍

（1.山西農業大學農學院，山西太谷030801；2.方山縣科技教育局，山西方山033100）

谷子是山西省的優勢雜糧作物[1-2]，其中以晉谷21號為代表的谷子品種品質優良、綜合性狀較好[3-4]，具有分蘗少[5]、適宜密植等特性，但過度密植，會加劇植株個體間的競爭[6]，從而影響植株的生長發育[7]，使植株徒長，導致植株株高升高、莖稈變細、節間伸長[8]，容易發生倒伏。加之北方谷子主產區在谷子生育后期風雨天氣較多，導致谷子在成熟期更加容易發生倒伏，嚴重影響谷子后期機械化收割，增加了農民的收獲成本[9]。

評判一個植株發生倒伏的風險高低，可以通過倒伏指數進行定量化的評價，倒伏指數越小，植株發生倒伏的可能性越小；反之，倒伏指數越大，植株發生倒伏的可能性越大[9-10]。而倒伏指數則可以通過測量植株莖稈的物理性狀計算得出，由于谷子莖稈結構與小麥等禾谷類作物相似，所以可以借鑒小麥等作物的抗倒性評價指標來評價谷子的抗倒性。

關于作物抗倒性的研究在小麥[10-11]、玉米[12-13]等作物上頗多，前人研究提出，單株莖稈基部第2節的莖粗、節間長、節間莖稈機械強度等與植株的抗倒伏能力密切相關[14-15]；植株的株高、莖粗、節間長、節間抗折力、倒伏指數等指標與谷子的抗倒伏能力密切相關[7]；在小麥上的研究表明，隨著播種密度的增加，小麥莖稈的抗倒伏能力隨之下降，抗倒伏能力強的小麥具有株高較矮、重心較低、莖稈基部節間短而粗、莖稈機械強度高等形態特征[14]。

目前，谷子生產上采用的機械化覆膜穴播技術可以大大提高谷子的播種效率[16]，而且覆膜穴播與常規條播相比，可以提高谷子的水分利用效率，進而提高谷子的產量[17]。因此，研究基于覆膜穴播下單穴留苗數對晉谷21號莖稈強度及倒伏指數的影響具有重要意義，可為晉谷21號的高效栽培技術提供理論依據。但現階段對谷子莖稈特性的研究多集中于不同品種間的比較[18-19]，生育期的動態變化[20]，而對密度對谷子莖稈特性的影響研究報道較少。

本試驗結合谷子的機械化生產模式，研究機械化覆膜穴播條件下單穴留苗 1，2，3，4，5株對晉谷21號莖稈特性的影響，以確定抗倒伏能力最強的單穴留苗模式，為機收谷子栽培模式提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試品種晉谷21號由山西省農業科學院經濟作物研究所提供。

1.2 試驗方法

試驗在山西農業大學試驗田進行。試驗田地勢平坦、肥力均勻一致，前茬作物為大豆，播種前施氮、磷、鉀復合肥450 kg/hm2。試驗采用隨機區組設計，設單穴留苗 1，2，3，4，5 株 5 種不同單穴留苗數，3次重復，每小區4膜8行，行距50 cm，行長10 m；采用谷子精量覆膜穴播機最大播量（13～15粒/穴）播種，出苗后于3葉期間苗定苗到所需留苗數，后期田間管理措施一致。

1.3 測定項目及方法

在谷子成熟后期，每小區隨機選取10穴，每穴隨機選取1株進行指標測定，測定植株基部到穗頂的株高，基部第2節的長度及節間中部的莖粗，并取完整的單株測量地上部分鮮質量。

1.3.1 植株重心高度 取新鮮完整的植株地上部分（含莖、葉和穗），水平置于刀口上，左右移動，直至平衡于刀口上，此時觸點即為重心，莖稈基部至重心的距離即為重心高度。

1.3.2 抗折力 使用FGJ-20型數顯測力計測量基部第2節的莖稈抗折力，測定時將節間兩端固定，用儀器均勻、緩慢對節間中部用力，記錄莖稈折斷瞬間拉力機顯示的讀數（N）。

1.3.3 莖稈機械強度 莖稈機械強度=抗折力×基部節間長度/2[18]。

1.3.4 倒伏指數 倒伏指數＝植株重心高度×地上部鮮質量/莖稈機械強度[11]。

1.4 數據處理

數據采用Excle軟件進行數據整理與繪圖，采用SPSS22.0統計軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 單穴留苗數對晉谷21號農藝性狀的影響

從表1可以看出，隨著單穴留苗數的增加，晉谷21號的單株株高、基部第2節節長逐漸增高，單穴留苗1株下最小，單穴留苗5株下最高，其中，單穴留苗3，4株下差異不顯著；單株基部第2節莖粗、地上部鮮質量隨單穴留苗數的增加逐漸下降，單穴留苗1株下最高，單穴留苗5株下最低，在單穴留苗2，3株下差異不顯著。

表1 單穴留苗數對晉谷21號農藝性狀的影響

2.2 單穴留苗數對晉谷21號重心高度的影響

從圖1可以看出，隨著單穴留苗數的增加，植株的重心高度增加，其中，單穴留苗1株下最低，為85.5 cm；單穴留苗5株下最高，達100.1 cm，此時單株重心較單穴留苗1株時升高14.6 cm，單穴留苗3株下植株重心高度分別與單穴留苗2，4株下差異不顯著。

2.3 單穴留苗數對晉谷21號基部第2節植株莖稈抗折力的影響

從圖2可以看出，隨著單穴留苗數的增加，晉谷21號單株的基部第2節的莖稈抗折力呈階梯式下降趨勢，單穴留苗1株時最高，單株莖稈抗折力達151.3 N，單穴留苗2，3，4株下單株莖稈抗折力較單穴留苗1株時分別下降15.0%，25.8%，40.8%；單穴留苗5株下植株抗折力最低，單株莖稈抗折力達67.3 N，較單穴留苗1株時單株抗折力下降55.5%，此時莖稈強度較單穴留苗1株時下降57.7%。說明單穴留苗數的增加會大大降低植株單株的莖稈抗折力。

2.4 單穴留苗數對晉谷21號植株機械莖稈強度的影響

從圖3可以看出，隨著單穴留苗數的增加，晉谷21號基部第2節的莖稈機械強度呈現先增加后降低的趨勢，單穴留苗3株下機械莖稈強度最高，但單穴留苗1，2，3株下晉谷21號單株莖稈機械強度間差異不顯著，表明單穴留苗1，2，3株對植株的莖稈機械強度影響不明顯。

2.5 單穴留苗數對晉谷21號倒伏指數的影響

倒伏指數的高低表明了植株發生倒伏的風險高低。從圖4可以看出，隨著單穴留苗數的增加，晉谷21號植株的單株倒伏指數呈先降低后升高的趨勢，單穴留苗1株下倒伏指數最高，單穴留苗3株下植株倒伏指數最低；且單穴留苗2，3，4株下倒伏指數間差異不顯著，表明單穴留苗2，3，4株對植株發生倒伏的可能性影響不明顯。

3 結論與討論

前人研究表明，抗倒伏能力強的禾谷類作物具備以下特征：植株較矮，重心較低，莖稈基部節間粗壯[9，14]。本試驗結果表明，隨著單穴留苗數的增加，晉谷21號單株的株高、重心高度、基部第2節節長逐漸升高，基部第2節莖粗、地上部鮮質量逐漸下降，莖稈抗折力逐漸下降，說明隨著單穴留苗數的增加，植株互相之間的競爭加劇，導致植株生長發育失衡，研究結果與李金才等[14]在播種密度對冬小麥形態特征和抗倒指數上的影響一致。

已有研究表明，植株的倒伏與植株莖稈的機械強度和倒伏指數密切相關[9]。機械強度越高，倒伏指數越低，植株發生倒伏的風險越低。本試驗結果表明，單穴留苗3株下植株莖稈機械強度最高，倒伏指數最小，說明在單穴留苗3株下，植株間的相互競爭適宜，在生育后期對不利天氣的適應能力強。這說明晉谷21號的栽培需要適宜的密度，密度過低或過高都會增加谷子的倒伏風險，不利于后期的機械化收割。