種植密度對玉米莖稈力學特性和農藝性狀的影響

徐韶 賈德濤 韓彥龍

摘 ? 要：通過研究不同玉米品種在6.0萬株/hm2、7.5萬株/hm2、9.0萬株/hm2種植密度條件下莖稈抗倒力學特性與農藝性狀變異規律，分析玉米莖稈力學特性與農藝性狀的關系。結果表明：莖稈抗折斷力、外皮穿刺強度隨種植密度增加而減弱;品種間莖稈力學特性差異明顯;增加種植密度對穗位、莖粗影響顯著，高密度條件下穗位升高、莖稈變細，而株高受密度影響不顯著。相關分析表明：莖稈抗折斷力與株高、穗位負相關，與莖粗顯著正相關;第5、6節間莖稈表皮穿刺強度與莖稈抗折斷力有極顯著相關性;第4、5、6節間表皮穿刺強度與莖粗有極顯著相關性。

關鍵詞：玉米;種植密度;莖稈強度;農藝性狀

機械化密植收獲已成為玉米生產發展的主要方向。增加種植密度，單位面積的玉米產量則會有所增加，但也增加了倒伏的風險。Zuber等估計，在玉米群體中，倒伏率每增加1%，則每667 m2土地大約減產7.2 kg。倒伏不僅影響玉米產量，還會降低玉米品質，同時也給機械化收獲帶來嚴重阻礙。近年來，東北地區臺風、暴雨等極端天氣頻繁發生，且多集中在7—8月，導致正處于吐絲灌漿期的玉米大面積倒伏，嚴重影響玉米生產[1]。因此，研究玉米莖稈抗倒伏力學機理具有重要意義。玉米抗倒伏性屬于數量性狀，由多基因控制，其遺傳基礎比較復雜。前人關于玉米莖稈抗倒力學性狀的研究主要從莖稈外皮穿刺強度、壓碎強度和折斷力度等多個方面進行考察，本研究通過分析不同玉米品種莖稈抗倒力學特性與農藝性狀在不同種植密度條件下的變異規律，探討品種莖稈力學特性與農藝性狀的相互關系，為研究玉米的抗倒性、篩選抗倒伏玉米品種及建立密植豐產栽培體系提供參考依據。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗地概況

試驗于2018年4月在遼寧省鐵嶺市銀州區鐵嶺市農業科學院試驗田（北緯42°14′、東經123°48′）進行，該地區屬溫帶大陸季風性半濕潤氣候，2018年4—9月平均氣溫20.3 ℃，降水量487.4 mm，無霜期160 d左右。試驗地土壤為棕壤土，有機質含量12.64 g/kg、速效鉀46.37 mg/kg、速效磷89.34 mg/kg、全氮1.07 g/kg。

1.2 ? 試驗材料與設計

設置6.0萬株/hm2、7.5萬株/hm2、9.0萬株/hm2 3個試驗密度。供試品種20個，分別為鄭單958、粒收1號、農大222、農大239、先玉335、宏途768、迪卡159、良玉199、鐵3110、錦華299、鐵研123、蘭玉16019、澤玉8911、鐵研58、翔玉998、宏碩899、玉喬700、鐵2H112、遼單588、丹玉465。小區設計為：行長10 m，6行區，壟距0.6 m，小區面積36 m2。播種前一次性施用N、P、K 配比為15∶15∶15 的玉米專用復合肥，施用量為900 kg/hm2，其他田間管理如大田，需及時除草、防治病蟲害。

1.3 ? 測定項目及方法

1.3.1 ? 莖稈力學特性測定

玉米莖稈抗折斷力測定：在玉米灌漿期，于田間選取正常生長、長勢均勻的植株，以穗位處為著力點，用YYD-1型莖稈強度測定儀（浙江托普儀器有限公司生產）水平均勻推動玉米植株，記錄莖稈折斷或倒伏最大力（N）值為玉米莖稈抗折斷力，每個處理連續測定3株。

莖稈外皮穿刺強度測定：選取正常生長、長勢均勻的植株，剝去葉片和葉鞘，取植株地上部第3、4、5、6節，利用測定平臺與YYD-1型測定儀連接，將橫斷面積為0.01 cm2的測頭沿莖稈節間中部垂直于莖稈方向勻速緩慢插入，讀取穿透莖稈表皮的最大值，連續測定3株。

1.3.2 ? 農藝性狀測量

每個小區選取正常生長植株測定株高、穗位高，連續測定10株;同時用游標卡尺測定玉米地上部1節莖稈扁平面直徑為莖粗值，連續測定10株。

1.4 ? 數據分析

數據統計分析采用IBM SPSS Statistics 20統計軟件進行方差和相關分析，用Excel 2010軟件進行數據作圖。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 莖稈力學特性與農藝性狀對種植密度的反應

通過方差分析種植密度對玉米品種的莖稈力學特性和農藝性狀的影響作用，如表1、表2所示。結果表明：品種、種植密度以及種植密度與品種的交互對玉米莖稈抗折斷力和第3、4、5、6節間外皮穿刺強度的影響均達到極顯著水平（P<0.01）。說明不同品種間莖稈強度有著較大差異，而種植密度對玉米莖稈強度影響顯著，對供試品種株高的影響差異不顯著（P=0.270>0.01），對穗位、莖粗的影響差異極顯著（P<0.01）。比較各品種在3種密度下的株高、穗位、莖粗平均值，各品種的株高無明顯變化。9.0萬株/hm2密度下穗位顯著高于6.0萬株/hm2、7.5萬株/hm2密度條件下穗位;6.0萬株/hm2、7.5萬株/hm2密度條件下品種的莖粗細于9.0萬株/hm2密度條件下品種莖粗，且具有顯著差異。說明增密對品種株高無顯著影響，但可以使穗位增高，莖粗變細。

在6.0萬株/hm2種植密度下，供試品種莖稈平均抗折斷力以及第3、4、5、6節間的平均穿刺強度最大，隨種植密度增加均顯著減少;各品種莖稈抗折斷力及第4、5、6節間穿刺強度在3種密度條件下均有顯著差異;第3節穿刺強度在6.0萬株/hm2與7.5萬株/hm2和9.0萬株/hm2差異顯著，7.5萬株/hm2和9.0萬株/hm2種植密度條件下差異不顯著。

2.2 ? 品種間莖稈力學特征的比較

2.2.1 ? 莖稈抗折斷力比較

比較不同密度條件下各品種莖稈抗折斷力的平均值，各品種之間莖稈抗折斷力差異較大（圖1），變化幅度為17.28～35.26 N，其中粒收1號與遼單588的莖稈抗折斷力顯著高于其他品種。莖稈抗折斷力從大到小排列為：粒收1號>遼單588>錦華299>丹玉465>玉喬700>鐵研58>鐵2H112>澤玉8911>蘭玉1601>翔玉998>宏碩899>迪卡159>鐵3110>鐵研123>農大222>先玉335>宏途768 >良玉199>農大239>鄭單958。

2.2.2 ? 莖稈表皮穿刺強度

圖2所示可知，3種種植密度條件下供試品種莖稈第3、4、5、6節間的表皮穿刺強度的平均值、各品種的穿刺強度隨節間變化各不相同，品種間存在明顯差異。分析比較各節間莖稈表皮穿刺強度，第5節變化幅度最大，變幅為80.07～52.97 N/0.01 cm2，平均值為64.37 N/0.01 cm2;變幅其次的是第3節，變化范圍為80.98～57.90 N/0.01 cm2，平均值為67.88 N/0.01 cm2;第4節的變幅為78.56～59.48 N/0.01 cm2，平均值為66.04 N/0.01 cm2;第6節變幅為75.92～55.22 N/0.01 cm2，平均值為61.93 N/0.01 cm2。比較節間莖稈表皮穿刺強度均值，從大到小排列為：品種的地上部莖稈表皮第3節>第4節>第5節>第6節。供試品種中，粒收1號各節間的莖稈穿刺強度均顯著高于其他品種。

2.3 ? 莖稈力學特征與農藝性狀相關分析

對供試品種的莖稈抗折力、表皮穿刺強度與農藝性狀進行相關分析，結果如表3所示：品種莖稈抗折斷力與株高、穗位呈負相關關系，但相關性不顯著;與第3、4節穿刺強度呈正相關，相關性不顯著;與品種的莖粗呈顯著正相關（r=0.254）、與第5節、第6節莖稈表皮穿刺強度呈極顯著正相關，第5節間穿刺強度相關系數最高（r=0.480）。

第3、4、5、6節莖稈表皮穿刺強度與株高、穗位相關性不顯著，第3節與莖粗呈正相關性，但不顯著;第4節、第5節和第6節穿刺強度與莖粗呈極顯著正相關。相關分析結果表明，玉米品種的莖粗、穗位對莖稈力學特性影響顯著，株高對莖稈力學特性無顯著影響。

3 ? 結論與討論

相關研究表明：玉米莖稈強度是衡量玉米抗倒性的主要標準，莖稈抗折斷力、莖稈表皮穿刺強度是反映莖稈強度的重要力學指標。本試驗通過研究不同密度條件下不同玉米品種莖稈抗折斷力、表皮穿刺強度的反應變化發現：隨著種植密度增加，品種莖稈抗折斷力、表皮穿刺強度減弱，不同品種之間的莖稈力學特性差異明顯，而且對增密的反應不同。說明種植密度對玉米莖稈強度影響顯著，但品種本身的遺傳特性也是決定玉米莖稈強度的重要因子。

增加種植密度對穗位莖粗影響顯著，在高密度條件下（9.0萬株/hm2），穗位顯著升高、莖稈顯著變細，而株高無顯著變化，受增加種植密度影響不大。對莖稈力學特性與農藝性狀相關分析結果表明：莖稈抗折斷力與穗位呈負相關關系，受玉米植株莖粗顯著影響;第5、6節間莖稈表皮穿刺強度與莖稈抗折斷力有極顯著相關性;第4、5、6節間表皮穿刺強度受莖粗影響極顯著。因此，在選擇耐密抗倒伏玉米品種時應注重穗位、莖粗農藝性狀的選擇。

玉米倒伏原因復雜多樣，受外界環境、栽培措施、病蟲害以及品種遺傳特性等因素影響，育種和栽培學家通過遺傳改良、栽培措施調控等技術方法，不斷改善玉米品種的抗倒伏能力，力求解決玉米倒伏所帶來的產量損失和機收障礙，加快玉米產業進程。由于玉米莖稈強度受多基因控制，在選擇抗倒伏玉米品種時應因地制宜，從品種選擇、環境條件、栽培措施、種植管理等多個方面，綜合考慮農作物生長形態和生理指標，合理密植，保證優良玉米品種的生產潛力得到充分發揮。

參考文獻：

[ 1 ] 房海悅，李毅丹，曲文麗，等.玉米倒伏影響因素及其QTL定位研究進展[J].東北農業科學，2016，41（5）：42-45.