倒伏對(duì)玉米生長發(fā)育的影響研究

王冬冬，曹品偉，項(xiàng)婷婷，曲輝輝

（1.黑龍江省氣象局機(jī)關(guān)服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱 150030；2.七臺(tái)河市氣象局，黑龍江七臺(tái)河 154600；3.海林市氣象局，黑龍江海林 157100；4.黑龍江省氣象科學(xué)研究所，黑龍江哈爾濱 150030）

1 引言

玉米是重要的谷類糧食作物之一，不僅籽粒可用于人類食用、飼養(yǎng)畜禽，莖稈還可用于發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇減少環(huán)境污染。目前，我國玉米播種面積和產(chǎn)量均居首位，黑龍江省玉米產(chǎn)量占全國的15%以上[1]，其穩(wěn)定性關(guān)系到全國玉米生產(chǎn)大局，對(duì)保證國家糧食安全有重要作用。受季風(fēng)氣候影響，黑龍江省夏季暴雨常伴隨著大風(fēng)，導(dǎo)致玉米發(fā)生倒伏。倒伏不僅影響株高、葉面積指數(shù)等生育性狀，還對(duì)穗長、穗粗、穗粒數(shù)、行粒數(shù)、千粒重和禿尖率等產(chǎn)量性狀造成不良影響，我國因極端天氣而導(dǎo)致的倒伏造成玉米減產(chǎn)10%～24%[2]，同時(shí)，倒伏導(dǎo)致籽粒品質(zhì)降低，機(jī)械收獲難度加大[3]。明確倒伏對(duì)玉米生長發(fā)育影響的敏感時(shí)期和程度，可為減少倒伏影響、合理預(yù)防倒伏提供有利依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究于2013 年作物生長季在七臺(tái)河市勃利縣（130°36′E，45°45′N，海拔242.8 m），以當(dāng)?shù)刂髟杂衩灼贩N嫩單12 為供試材料，采用隨機(jī)區(qū)組的設(shè)計(jì)方式開展田間試驗(yàn)。

試驗(yàn)設(shè)拔節(jié)期倒伏、抽雄期倒伏、乳熟期倒伏3個(gè)處理，無倒伏為對(duì)照試驗(yàn)，每個(gè)處理3 次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)面積30 m2，小區(qū)內(nèi)株距0.2 m，行距0.67 m。

根據(jù)《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》相關(guān)規(guī)定觀測株高、果穗長及果穗粗。

2.2 分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用單因素方差分析與隨機(jī)區(qū)組方差分析，多重比較采用SSR 法及字母標(biāo)記法表示多重比較結(jié)果[4]。

單因素方差分析法采用Excel 自帶的數(shù)據(jù)分析功能，用于檢驗(yàn)各處理與對(duì)照試驗(yàn)的差異顯著性。

隨機(jī)區(qū)組方差分析用于檢驗(yàn)各處理之間的差異顯著性。具體方法如下：

2.2.1 劃分變異因素

總變異：9 個(gè)區(qū)組株高（果穗長、果穗粗）的差異。按照變異因素可將其劃分為處理間變異：3 個(gè)不同時(shí)期處理株高（果穗長、果穗粗、）的差異；區(qū)組間變異：3 個(gè)區(qū)組間株高（果穗長、果穗粗）的差異；隨機(jī)誤差：在總變異剔除處理效應(yīng)和區(qū)組效應(yīng)后仍然存在的差異，它是由隨機(jī)變異引起的。

2.2.2 計(jì)算平方和及自由度

下列各式中，n 為區(qū)組數(shù)，k 為重復(fù)數(shù)。

誤差平方和SSe=SST-SSt-SSr，

總自由度dfT=nk-1=3×3-1=8，處理自由度dft=k-1=3-1=2，

區(qū)組自由度dfr=n-1=3-1=2，誤差自由度dfe=dfTdft-dfr=8-2-2=4。

進(jìn)而算得各變異因素的F 值：

2.2.3 F 檢驗(yàn)

將上述計(jì)算結(jié)果列于表1，按n1=dft=2，n2=dfe=4，查得F0.05（2,4）=6.95 及F0.01（2,4）=18，與Ft進(jìn)行比較，檢驗(yàn)不同時(shí)期處理之間差異的顯著性；按n1=dfr=2，n2=dfe=4，查得F0.05（2,4）=6.95 及F0.01（2,4）=18，與Fr進(jìn)行比較，檢驗(yàn)區(qū)組效應(yīng)的顯著性。

表1 玉米倒伏試驗(yàn)方差分析表

當(dāng)F≥F0.01時(shí)，處理間差異極顯著；當(dāng)F0.05≤F＜F0.01時(shí),處理間差異顯著；當(dāng)F＜F0.05時(shí)，處理間差異不顯著。

多重比較為在隨機(jī)區(qū)組方差分析基礎(chǔ)上，采用SSR 法及字母標(biāo)記法表示多重比較結(jié)果。按df=4，由Duncan's 新復(fù)極差檢驗(yàn)SSR 值表查得SSR0.05及SSR0.01 值，Sx由下式算得。

將各處理的區(qū)組平均值按照從大到小的順序排列，兩兩差值與LSR0.05及LSR0.01值進(jìn)行比較，確定處理間的差異顯著性，并以字母標(biāo)注顯著性及差異，大寫字母表示極顯著差異水平（置信度99%），小寫字母表示顯著差異水平（置信度95%），同一置信水平中不同字母表示存在差異。

3 結(jié)果與分析

3.1 倒伏對(duì)玉米株高的影響

從表2 可以看出，拔節(jié)期、抽雄期和乳熟期倒伏分別導(dǎo)致玉米變矮12%、15%和11%。各生育期倒伏與對(duì)照試驗(yàn)比較，F(xiàn) 值均大于F0.01值（21.20），故拔節(jié)期、抽雄期及乳熟期倒伏玉米株高均極顯著低于對(duì)照試驗(yàn)玉米株高，即上述三個(gè)時(shí)期倒伏均會(huì)對(duì)玉米株高造成極顯著影響。

表2 玉米不同生育期倒伏對(duì)株高影響差異及顯著性檢驗(yàn)F 值

由表3 可以看出，不同時(shí)期倒伏處理 （即處理間）差異顯著，區(qū)組差異不顯著（說明本試驗(yàn)所選地塊光、溫、水、肥等因子分布比較均勻）。

表3 玉米不同時(shí)期倒伏對(duì)株高影響方差分析表

根據(jù)多重比較結(jié)果（表4）可以看出，乳熟期和拔節(jié)期倒伏的玉米株高無顯著差異，乳熟期倒伏玉米較抽雄期倒伏玉米高約10 cm，差異極顯著，拔節(jié)期倒伏玉米較抽雄期倒伏玉米高約6 cm，差異顯著。乳熟期株高最接近正常生長最大株高，故倒伏后受影響最小；拔節(jié)期倒伏后可以一定程度上恢復(fù)直立生長，使倒伏對(duì)株高的影響程度減小；抽雄期距離正常生長最大株高尚有一定差距，且倒伏后植株恢復(fù)能力變?nèi)酰虼说狗鼘?duì)株高影響最大。

表4 玉米不同時(shí)期倒伏對(duì)株高影響的差異顯著性檢驗(yàn)

3.2 倒伏對(duì)玉米果穂長的影響

由表5 可以看出，倒伏影響了玉米植株的光合作用和養(yǎng)分及水分運(yùn)輸?shù)壬砘顒?dòng)，不同時(shí)期倒伏均導(dǎo)致果穗長縮短了近1/3，有極顯著改變，可見倒伏對(duì)玉米果穗長影響較大。

表5 玉米不同生育期倒伏對(duì)果穗長影響差異及顯著性檢驗(yàn)F 值

從表6 可以看出，不同時(shí)期倒伏對(duì)玉米穂長的影響無顯著差異。

表6 玉米不同時(shí)期倒伏對(duì)果穗長影響方差分析表

3.3 倒伏對(duì)玉米果穗粗的影響

由表7 可以看出，與對(duì)照試驗(yàn)相比，不同時(shí)期倒伏均導(dǎo)致果穗變細(xì)14%-15%，且達(dá)極顯著水平，可見倒伏對(duì)玉米果穗粗有較大影響。但不同時(shí)期倒伏玉米果穗粗均為5 cm，即不同時(shí)期倒伏對(duì)果穗粗的影響無顯著差異。

4 結(jié)論與討論

表7 玉米不同生育期倒伏對(duì)果穗粗影響差異及顯著性檢驗(yàn)F 值

本文基于試驗(yàn)資料，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析倒伏對(duì)玉米生長發(fā)育受倒伏的影響，結(jié)果表明：（1）拔節(jié)期、抽雄期和乳熟期倒伏均導(dǎo)致玉米株高變小達(dá)極顯著水平，其中影響程度依次為抽雄期＞拔節(jié)期＞乳熟期；（2） 不同時(shí)期倒伏均導(dǎo)致玉米果穗變短、變細(xì)，但各生育期之間無明顯區(qū)別。

可見，不同生育期倒伏均會(huì)對(duì)玉米的生長發(fā)育造成一定程度影響。因此，從氣象角度為決策者和農(nóng)戶提供可靠建議，可有效減少倒伏對(duì)玉米生產(chǎn)的影響。