黍子抗倒伏評價方法的研究

劉艷麗，周璐璐，張立新，王偉，田伯紅

(滄州市農林科學院/河北省農作物耐鹽堿評價與遺傳改良重點實驗室，河北滄州 061001)

黍子，一年生禾本科單子葉栽培作物，具有生育期短、適應性廣、耐旱、耐瘠等特點，是抗旱救荒的理想作物[1]。黍米橙黃、性糯、黏性好，具有滋陰補腎、健脾活血等作用，深受消費者喜愛，發展黍子生產對滿足市場需求，改善人們膳食結構，具有重大意義[2]。近幾年全球雜糧熱興起，黍子生產也得到重視。倒伏是黍子生產中普遍存在的現象[3]，近年受臺風影響，倒伏現象更加嚴重。國內外對黍子倒伏研究報道較少，更沒有科學的評價指標來評判黍子品種的抗倒伏能力。

許多學者對農作物倒伏做了大量研究。蒲定福等[4]認為“小麥品種倒伏系數”是株高、植株重量、根質量和莖稈機械強度的綜合體現，用于品種抗倒伏性評價是準確可靠的。王瑩等[5]用大麥根倒伏系數評價大麥品種的抗倒性。Tian 等[6]證明“倒伏系數”能準確評價谷子品種的抗倒性。劉艷麗等[7]探索出玉米抗倒伏綜合評價方法——倒伏系數。由于黍子在我國種植面積少，產量低，需求少，栽培技術落后，關于黍子抗倒伏研究較少。張萬光研究表明，適當早播能增強黍子抗倒伏能力[8]。楊芳[9]是利用基部1、2、3、4 節的倒伏系數平均值來綜合評價黍子的抗倒性，但未明確影響黍子倒伏的關鍵節位。在外界自然因素沒有引起黍子倒伏的情況下，無法鑒定品種的抗倒性，導致品種的選擇、培育、應用存在很大盲目性，倒伏的概率增加。本研究提出的倒伏系數能在未發生倒伏的情況下評價黍子品種的抗倒性，為黍子抗倒伏育種提供科學依據，對提高黍子產量具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2019—2020 年在滄州市農林科學院前營試驗田開展。采用隨機區組設計，3 次重復，株距5.6 cm，行距40 cm，種植密度45 萬/hm2，行長5 m，6 行區，小區面積12 m2。管理同一般大田，生育期間及時防治病蟲害。

參試品種共23 個，分別為B707、YE716、Q609、Y724、Y3645、H271、嫩黍23、冀糯糜3 號、冀黍2號、冀黍3 號、外引黍4 號、黃黍子、雁北天黍、小紅黍、孟村黍子、紫稈紅黍、白殼黍、紅黍、大紫稈、黃黍、惠農黃粘黍、衡水黍子、晉黍8 號(CK)。

1.2 測定項目與方法

在黍子蠟熟期，每個品種選取5 株長勢一致的植株，避免邊際效應和集中效應對試驗結果的影響，將整個植株用鐵鍬帶根(0～40 cm)取出，根部用水沖洗干凈，根部剪下烘干。

1.2.1 植株形態

測量單莖鮮質量、根干質量、株高、節長(基部往上第2、3、4 節)。

1.2.2 植株力學

莖稈抗折力。固定基部莖節兩端，用浙江托普儀器有限公司生產的莖稈強度測定儀YYD-1 均勻、緩慢地對莖稈中部用力，莖稈折斷瞬間抗折力計顯示的讀數(g)即為莖稈抗折力。

莖稈機械強度＝莖稈抗折力×節長/2

倒伏系數＝株高×單莖鮮質量/(根干質量×莖稈機械強度)

1.2.3 倒伏程度

在黍子蠟熟期，調查每個品種的倒伏面積、倒伏角度、倒伏級別。倒伏級別根據植株從直立狀態到倒伏狀態而劃分。黍子品種國家區域試驗倒伏級別的記載一般采用0～4 級標準，其中，0 級:無倒伏癥狀或稍微傾斜，但能很快恢復直立，對產量無影響；1級:傾斜角度≤30°、倒伏面積15%以下，對產量有輕微影響；2 級:30°<傾角≤45°、倒伏面積30%以下，對產量有影響；3 級:45°<傾角≤60°、倒伏面積50%以下，對產量影響較大；4 級:傾角60°以上、倒伏面積50%以上，嚴重減產。

1.3 數據分析

數據統計分析采用SAS 8.1 和SPSS 17.0 軟件處理。

2 結果與分析

對23 個品種田間長勢情況進行調查，并參照文獻[10]倒伏級別劃分方法及谷子、小麥、水稻等作物的倒伏計算方法，調查計算與倒伏系數相關的性狀，嘗試找到適合黍子品種的抗倒伏評價方法。

2.1 各性狀與倒伏面積、倒伏級別的相關性

從表1 可以看出，第2 節倒伏面積、倒伏級別與倒伏系數呈極顯著正相關，相關系數分別為0.96，0.87；第2 節抗折力與倒伏面積、倒伏級別呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.60，-0.64；第3、4 節抗折力與倒伏面積、倒伏級別無顯著相關關系，其倒伏系數與倒伏面積、倒伏級別也無顯著相關關系。

表1 黍子各性狀與倒伏面積、級別、系數的相關系數Table 1 The correlation coefficient between traits of broomcorn millet and lodging area，grade and coefficient

2.2 倒伏系數與倒伏級別的比較

從圖1 中可以看出，23 個黍子品種的倒伏級別與第2 節計算的倒伏系數趨勢一致，且相關性達極顯著水平(R＝0.87**)，與第3、4 節計算的倒伏系數趨勢不一致，且無相關性。表明用第2 節計算的倒伏系數評價黍子的倒伏性是準確可靠的，而第3、4 節計算的倒伏系數不能準確評價黍子的抗倒性。

圖1 第2、3、4 節倒伏系數與田間倒伏程度比較Fig.1 The relationship between lodging coefficient and field lodging degree in sections 2，3，4

2.3 倒伏系數與其構成因素的相關分析和通徑分析

從表2 可看出，株高、莖鮮質量與倒伏系數相關不顯著，因此，株高、莖鮮質量不能用來評價黍子抗倒伏能力。第2 節抗折力、根干質量、機械強度與倒伏系數呈極顯著負相關，R值分別為-0.54**，-0.54**，-0.63**，而第2 節長與倒伏系數呈顯著負相關(R＝-0.45*)，說明黍子品種的第2 節抗折力、節長、根干質量、機械強度值越大，倒伏系數越小，品種的抗倒能力越強。為確定每個性狀的作用大小，對計算倒伏系數的4 個因素進一步進行通徑分析，結果如表3。

表2 倒伏系數與6 個性狀的相關系數Table 2 The correlation analysis between lodging coefficient and six traits

表3 黍子倒伏系數4 個影響因子的通徑分析Table 3 The path analysis of millet lodging coefficient and 4 influencing factors

從表3 可看出:(1)對倒伏系數的直接作用最大的是根干質量(P3→y＝-1.055 0)，根干質量每增加一個標準單位，倒伏系數平均減少1.055 個標準單位，通過機械強度有一定的間接負效應(P3→4→y＝-0.194 2)，雖然通過株高和莖鮮質量有間接的正效應(P3→1→y＝0.258 9，P3→2→y＝0.450 2)，但沒有大的影響，因而使根干質量與倒伏系數呈極顯著負相關(r3y＝-0.54**)；(2)機械強度對倒伏系數也存在較大的負效應(P4→y＝-0.647 6)，株高有較小的正效應，莖鮮質量和根干質量還有一定的正效應(P4→2→y＝0.276 6，P4→3→y＝0.315 2)，但沒有大的影響，因而使機械強度與倒伏系數呈極顯著負相關(r3y＝-0.63**)；(3)株高對倒伏系數有一定的正效應(P1→y＝0.335 5)，但是根干質量還有間接的負效應(P1→3→y＝-0.814 3)，最終導致株高的相關系數也小；(4)莖鮮質量對倒伏系數有一定正效應(P2→y＝0.582 4)，但作用較小，與倒伏系數的相關性也小。

3 討論

本文選擇的黍子品種株高在85.0～152.0 cm之間，而目前生產上及農家品種株高基本都在此范圍內，具有較好的代表性。株高對倒伏系數的直接作用較小，通過莖鮮質量也有一定的正效應，但通過根干質量有較大的負效應，消除了因重心升高、穗子增重產生的倒伏因素，最終株高與倒伏系數的相關性小。植株過高會導致重心升高，倒伏的潛在因素增大，但黍子品種的株高不是倒伏的必然因素，在黍子抗倒伏材料篩選中，植株高矮以中等為好，應選擇莖稈機械強度大、根系發達的品種。

4 結論

4.1 找到能準確評價黍子抗倒伏能力的倒伏系數

黍子田間生產中倒伏均發生在第2 個節位，本文用試驗數據證明用第2 節莖節計算倒伏系數，相關系數高達r＝0.87**，表明用第2 節倒伏系數能準確評價黍子的抗倒能力。

4.2 黍子倒伏系數影響因子

倒伏系數受單莖鮮質量、株高、根干質量和莖稈機械強度綜合影響，根干質量和莖稈機械強度越大，抗倒能力越強，倒伏系數越小；而黍子品種的株高、單莖鮮質量對倒伏沒有顯著影響。