種植密度對(duì)黃淮海夏玉米品種倒伏率與莖稈抗倒特性的影響

尚 賞，胡啟國(guó)，郭書亞，張 艷，湯其寧，盧廣遠(yuǎn)

（商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南 商丘 476000）

玉米是我國(guó)的第一大糧食作物，黃淮海地區(qū)是我國(guó)主要夏播玉米的分布區(qū)[1-2]。玉米產(chǎn)量的提高是由生態(tài)環(huán)境、自身品種的遺傳特性和種植密度等因素協(xié)同作用決定的[3-5]?？v觀我國(guó)和世界的玉米生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和演變，近50多年來通過增加群體密度提高玉米單產(chǎn)是關(guān)鍵的栽培技術(shù)之一[6-8]。然而，隨著種植密度的增加，玉米倒伏率呈增加趨勢(shì)。黃淮海地區(qū)玉米灌漿期時(shí)常遇強(qiáng)風(fēng)、降雨的襲擊，又大大增加了倒伏率[9-11]。相關(guān)研究表明，玉米倒伏后群體光合效率下降，干物質(zhì)積累顯著降低，病蟲害加劇發(fā)生，致使產(chǎn)量顯著降低。倒伏率與種植密度呈極顯著的正相關(guān)，與地上第3節(jié)間莖粗、穿刺強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)[12-14]。倒伏已經(jīng)成為玉米增密高產(chǎn)和機(jī)械化收獲的主要障礙因素之一[15-17]。因此，提高玉米的莖稈抗倒能力成為玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)的主要瓶頸之一。關(guān)于篩選莖稈抗倒玉米品種的問題，多數(shù)研究者從莖稈性狀、抗倒力學(xué)參數(shù)、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)等方面展開研究[18-19]，但結(jié)論不一。

本研究選用黃淮海地區(qū)推廣面積較大的夏玉米品種鄭單958和先玉335，通過設(shè)置4個(gè)種植密度，研究不同密植條件下的倒伏率與莖稈抗倒特性的變化規(guī)律及之間的相關(guān)關(guān)系，為黃淮海地區(qū)的玉米增密高產(chǎn)栽培和抗倒品種的鑒定、篩選提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用適宜黃淮海地區(qū)耐密性、抗倒伏能力不同的夏玉米品種鄭單958和先玉335為供試材料。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年6月在夏邑縣會(huì)亭鎮(zhèn)崔樓村進(jìn)行，該區(qū)地理位置為北緯 34°06′，東經(jīng) 116°04′。該試驗(yàn)地6—9月的平均氣溫為25.3℃，平均降水量達(dá)580.8 mm，月降水量達(dá)145.2 mm，平均日照小時(shí)數(shù)為640.7 h，月日照在160 h左右，氣象數(shù)據(jù)由商丘市氣象局提供。試驗(yàn)田為黃潮土，土地平整，排灌便利，土壤基礎(chǔ)肥力較好，前茬作物為小麥。試驗(yàn)地土壤耕層為0～20 cm，土壤有機(jī)質(zhì)含量12.5 g/kg，速效鉀138.2 mg/kg，速效磷12.4 mg/kg，堿解氮89.1 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)種植密度，即6.75萬(wàn)（D1），8.25萬(wàn)（D2），9.75萬(wàn)（D3），11.25萬(wàn)株/hm2（D4），鄭單958和先玉335這2個(gè)品種在D1～D4密度處理下分別標(biāo)記為 ZD958D1，ZD958D2，ZD958D3，ZD958D4和 XY335D1，XY335D2，XY335D3，XY335D4。每個(gè)密度處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。種植行距60 cm，行長(zhǎng)6.67 m，12行區(qū)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 株高、穗位高和穗位系數(shù)的測(cè)定 在抽雄期每個(gè)密度處理選取10株代表性植株，測(cè)量其株高和穗位高，并計(jì)算其穗位系數(shù)。

1.4.2 基部第3節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度、節(jié)間粗和莖粗系數(shù)的測(cè)定 每個(gè)小區(qū)選取3株代表性玉米植株，用直尺和游標(biāo)卡尺測(cè)量基部第3節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度和莖粗。

1.4.3 玉米倒伏情況調(diào)查 玉米倒伏主要分為根倒和莖折。在2017年8月10日大風(fēng)后，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)莖稈總株數(shù)、根倒株數(shù)、莖折株數(shù)和站稈株數(shù)，并計(jì)算其根倒率、莖折率和站稈率。

1.4.4 莖稈抗倒力學(xué)特征參數(shù)（穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度和抗折力）的測(cè)定 玉米抽雄期在每個(gè)小區(qū)選取3株代表性植株，莖稈抗倒力學(xué)特征參數(shù)的測(cè)定均采用YYD-1儀器進(jìn)行。將橫斷面積為1 mm2的測(cè)頭垂直于莖稈節(jié)間中部緩慢勻速插入，讀取穿透莖稈表皮的最大值，記錄為穿刺強(qiáng)度（N/mm2）。將直徑為1 cm的圓柱形壓頭垂直于莖稈節(jié)間中部緩慢勻速下壓，讀取莖稈撕裂時(shí)的值為壓碎強(qiáng)度（N/mm2）。將莖稈放到弧形凹槽里，快速下壓，讀取莖稈折斷時(shí)的值，記錄為抗折力（N）。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS23軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對(duì)抽雄期株高、穗位高和穗位系數(shù)的影響

表1 不同種植密度對(duì)玉米抽雄期株高、穗位高和穗位系數(shù)的影響

由表1可知，隨著種植密度的增加，鄭單958的株高和穗位高都呈增加趨勢(shì)，以D4密度下最高，但差異不顯著，穗位系數(shù)變化不大；隨著種植密度的增加，先玉335的株高、穗位高逐漸增加，且穗位高各處理間差異顯著，穗位系數(shù)沒有變化規(guī)律且差異不顯著。種植密度對(duì)株高、穗位高影響顯著（P＜0.05），但種植密度與穗位系數(shù)的關(guān)系不大。鄭單958和先玉335在D4密度下的株高和穗位高分別較D1密度下提高了5.0%，8.2%和6.7%，7.1%。

2.2 種植密度對(duì)玉米基部第3節(jié)間長(zhǎng)度、節(jié)間粗和莖粗系數(shù)的影響

由表2可知，隨著種植密度的增加，鄭單958的基部第3節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度增加，節(jié)間粗變細(xì)，莖粗系數(shù)降低。節(jié)間長(zhǎng)度的D3，D4與D1，D2密度處理間差異顯著，節(jié)間粗各密度處理間差異顯著，莖粗系數(shù)的D3，D4與D1，D2密度處理間差異顯著；隨著種植密度的增加，先玉335的節(jié)間長(zhǎng)度、莖粗系數(shù)變化沒有規(guī)律，節(jié)間粗變細(xì)，且在D1密度下與其他處理間的差異顯著。鄭單958種植密度從D1增加到D4的第3節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度增加18.2%，節(jié)間粗、莖粗系數(shù)分別降低11.0%，29.4%。同一密度處理下，鄭單958的基部第3節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度低于先玉335，節(jié)間粗粗于先玉335。

表2 不同種植密度對(duì)夏玉米基部第3節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度、節(jié)間粗和莖粗系數(shù)的影響

2.3 大風(fēng)后不同夏玉米的倒伏情況比較

不同種植密度處理的夏玉米倒伏情況如圖1所示。隨著密度的增加，鄭單958和先玉335的根倒率和莖折率都呈增加趨勢(shì)，站稈率都降低。鄭單958的根倒率和莖折率分別增加23%和6%，站稈率降低29%，各密度處理表現(xiàn)均為站稈率＞根倒率＞莖折率；先玉335的根倒率和莖折率分別增加36%和 22%，D1，D2，D3密度處理下表現(xiàn)為站稈率＞根倒率＞莖折率，而D4密度處理下表現(xiàn)為根倒率＞莖折率＞站稈率。與先玉335相比，鄭單958的根倒率和莖折率均較低。

2.4 種植密度對(duì)夏玉米抗倒力學(xué)參數(shù)的影響

隨著種植密度的增加，鄭單958和先玉335基部第3節(jié)節(jié)間的穿刺強(qiáng)度（圖2）、壓碎強(qiáng)度（圖3）和抗折力（圖4）均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。鄭單958的穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度和抗折力在D1密度處理下分別比D4密度處理下降低9.6%，10.5和14.0%，而先玉335的穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度和抗折力在D1密度處理下分別比D4密度處理下降低13.1%，9.4%和14.2%。品種間的莖稈抗倒力學(xué)參數(shù)存在顯著性差異，鄭單958的穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度和抗折力均顯著高于先玉335。不考慮種植密度因素，鄭單958的穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度和抗折力分別較先玉335高16.8%，6.1%和3.9%。3個(gè)莖稈抗倒力學(xué)參數(shù)降低幅度表現(xiàn)為抗折力＞穿刺強(qiáng)度＞壓碎強(qiáng)度。

2.5 夏玉米倒伏情況與植株形態(tài)和莖稈抗倒力學(xué)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系

由表3可知，根倒率、莖折率與株高、穗位高和節(jié)間長(zhǎng)度呈正相關(guān)，與穗位系數(shù)、節(jié)間粗、莖粗系數(shù)和抗倒力學(xué)參數(shù)呈負(fù)相關(guān)。站稈率與各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)相反。其中，根倒率和莖折率與穗位系數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度均未達(dá)到顯著水平，與穗位高呈極顯著正相關(guān)，與節(jié)間粗、莖粗系數(shù)和抗倒力學(xué)參數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，有的參數(shù)達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)。站稈率與節(jié)間粗的相關(guān)系數(shù)最大（0.941**）。根倒率與穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度、抗折力的相關(guān)系數(shù)分別為-0.743*，-0.915**和-0.938**；莖折率與上述抗倒力學(xué)參數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為 -0.905**，-0.903**和 -0.976*。

表3 夏玉米倒伏情況與植株形態(tài)和莖稈抗倒力學(xué)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系

3 結(jié)論與討論

對(duì)于種植密度與穗位系數(shù)的關(guān)系，前人研究有不同的見解。李清超等[20]研究認(rèn)為，穗位系數(shù)可作為衡量植株抗倒性狀的重要指標(biāo)之一，而張洪生等[21]研究認(rèn)為，穗位系數(shù)不能作為鑒定品種抗倒性能強(qiáng)弱的指標(biāo)。隨著種植密度的增加，玉米莖稈倒伏率增加，莖稈基部節(jié)間直徑變長(zhǎng)，莖粗變細(xì)，穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度和抗折力降低[22]。莖稈基部的節(jié)間粗和莖粗系數(shù)與倒伏率呈顯著負(fù)相關(guān)，穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度和抗折力等抗倒力學(xué)參數(shù)與倒伏率呈顯著負(fù)相關(guān)[23-24]。本研究表明，種植密度與穗位系數(shù)的關(guān)系不大。隨著種植密度從6.75萬(wàn)株/hm2增加到11.25萬(wàn)株/hm2，鄭單958和先玉335的株高、穗位高分別提高了5.0%，8.2%和6.7%，7.1%，根倒率、莖折率分別提高了23%，6%和36%，22%。鄭單958的穿刺強(qiáng)度、壓碎強(qiáng)度和抗折力分別較先玉335高16.8%，6.1%和3.9%。本研究的相關(guān)性結(jié)果表明，根倒率、莖折率與株高、穗位高、節(jié)間長(zhǎng)度呈正相關(guān)，與節(jié)間粗、莖粗系數(shù)和抗倒力學(xué)參數(shù)呈負(fù)相關(guān)，倒伏率、站稈率與穗位高、節(jié)間粗、莖粗系數(shù)和抗倒力學(xué)參數(shù)間的相關(guān)性達(dá)到顯著水平。可見，種植密度是影響玉米莖稈性狀和抗倒伏特性的主要因素，增加種植密度的同時(shí)，要充分考慮高密引起的倒伏減產(chǎn)和降低機(jī)械化收獲效率等問題。隨著種植密度的增加，鄭單958和先玉335抗倒性差異體現(xiàn)在了株高、穗位高、節(jié)間粗、莖粗系數(shù)和莖稈抗倒力學(xué)參數(shù)等多個(gè)性狀上。因此，今后在耐密、抗倒品種的選育上應(yīng)從整體植株性狀展開研究，有效提高玉米的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。