玉米品種抗倒伏關(guān)聯(lián)特性的鑒定

白永新，張潤生，李鵬，魏振飛，白宇皓，張建華，郭盛

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

玉米品種抗倒伏關(guān)聯(lián)特性的鑒定

白永新，張潤生，李鵬，魏振飛，白宇皓，張建華，郭盛

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

玉米倒伏已成為影響玉米高產(chǎn)的重要因素。以植株特征、莖稈強(qiáng)度、根系狀況、莖稈主要成分、籽粒品質(zhì)等為要素，研究分析玉米抗倒伏能力的大小。結(jié)果表明，莖稈抗拉彎強(qiáng)度與抗倒性有顯著的正相關(guān)性，可作為抗倒性鑒定的指標(biāo)之一；莖稈主要成分、籽粒品質(zhì)與品種抗倒性沒有相關(guān)性；氣生根和不定根的生長數(shù)量、發(fā)育好壞影響玉米植株的抗倒性。

玉米；抗倒伏；相關(guān)性；分析

近年來，隨著玉米生產(chǎn)發(fā)展和玉米品種更新?lián)Q代步伐的加快，玉米種植密度大幅度提高，達(dá)到了6.00萬～7.50萬株/hm2，比2000年以前每公頃增加0.75萬～1.50萬株，使得倒伏成為玉米生產(chǎn)的主要問題之一[1]，影響了產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。玉米倒伏既受氣候的影響，栽培措施與玉米的倒伏也有關(guān)聯(lián)[2-4]，而玉米品種本身特性與抗倒伏能力最為密切。

本研究從品種本身出發(fā)，圍繞株高、穗位、莖粗、莖稈強(qiáng)度、根系發(fā)達(dá)特性、籽粒及莖稈的品質(zhì)指標(biāo)等[5]來深入了解玉米品種的抗倒性，旨在為玉米品種的大力推廣和科學(xué)栽培提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

參試品種為山西省近年來的主推品種，分別為太玉339、登海618、利民33、瑞普908、晉單71、先玉508、大豐30、先玉696、瑞普959、鄭單958、并單16、先玉335，共12個。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所試驗(yàn)地進(jìn)行。每個品種分別設(shè)6.00萬、6.75萬、7.50萬株/hm2共3個密度，每品種每個密度種植10行，面積30 m2。一般在玉米灌漿末期，每個處理、每個品種分別隨機(jī)抽取5個樣本進(jìn)行性狀測定，取其平均值，其中，籽粒品質(zhì)、莖稈品質(zhì)的分析樣品取自6.75萬株/hm2密度下。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

莖稈強(qiáng)度測定包括莖稈抗拉彎強(qiáng)度、莖稈表皮穿刺強(qiáng)度、莖稈抗折斷壓力的測定[6-9]，籽粒品質(zhì)包括粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪的分析，莖稈品質(zhì)指標(biāo)包括粗纖維、可溶性糖、粗蛋白的檢測，并調(diào)查根系數(shù)量和田間倒伏率。

莖稈抗拉彎強(qiáng)度測定方法是在玉米穗位節(jié)位置應(yīng)用YYD-1型莖稈強(qiáng)度測定儀，水平推植株，使其向側(cè)方傾斜30°，45°時莖稈強(qiáng)度測定儀的讀數(shù)記錄。莖稈表皮穿刺強(qiáng)度方法是在玉米地上第2節(jié)間和第3節(jié)間中部位置，應(yīng)用YYD-1型莖稈強(qiáng)度測定儀進(jìn)行莖稈表皮穿刺。莖稈抗折斷壓力的測定方法是選取玉米地上第3，4，5節(jié)莖稈，在室內(nèi)利用測定平臺與YYD-1型測定儀連接，測定每節(jié)在彎曲折斷時的壓力。

2 結(jié)果與分析

2.1 莖稈抗拉彎強(qiáng)度測定

從表1可以看出，6.00萬株/hm2時，12個玉米品種30°時推力范圍在1.16～4.31 kg，45°時推力為1.91～4.88 kg，推力較大的3個品種為登海618、瑞普959、利民33，推力最小的品種為先玉508。6.75萬株/hm2時，12個玉米品種30°時推力范圍在1.40～2.61 kg，45°時推力為1.62～3.04 kg，推力較大的3個品種為登海618、先玉335、利民33，推力最小的品種為鄭單958。

7.50 萬株/hm2時，12個參試玉米品種30°時的推力范圍為1.22～4.67 kg，45°時推力范圍為1.64～5.27 kg，推力較大的3個品種為登海618、瑞普959、利民33，推力最小的品種為晉單71。

同一品種在不同密度下，傾斜45°的推力大于30°時的推力。

表1 各品種莖稈抗拉彎強(qiáng)度比較kg

2.2 莖稈表皮穿刺強(qiáng)度測定

由表2可知，6.00萬株/hm2時，第2節(jié)的穿刺強(qiáng)度值大于第3節(jié)的數(shù)值。參試的12個玉米品種第2節(jié)的穿刺強(qiáng)度在6.54～9.15 kg，第3節(jié)的穿刺強(qiáng)度在6.26～9.25 kg。穿刺強(qiáng)度位居前列的品種為太玉339、先玉508、利民33，第2節(jié)的最小值為登海618，第3節(jié)為并單16。

表2 各品種莖稈表皮穿刺強(qiáng)度比較kg

6.75 萬株/hm2時，參試的12個玉米品種在第2節(jié)的穿刺強(qiáng)度為7.06～10.78 kg，第3節(jié)的穿刺強(qiáng)度為6.51～9.69 kg。第2節(jié)穿刺強(qiáng)度位列前3的品種是瑞普959、大豐30、瑞普908，穿刺強(qiáng)度最小的是登海618；第3節(jié)穿刺強(qiáng)度位列前3的品種是瑞普908、大豐30、先玉696，穿刺強(qiáng)度最小的品種是并單16。7.50萬株/hm2時，參試的12個玉米品種在第2節(jié)的穿刺強(qiáng)度為7.06～9.21 kg，第3節(jié)的穿刺強(qiáng)度為7.56～8.81 kg。第2節(jié)穿刺強(qiáng)度位列前3的是先玉508、利民33、大豐30，最小的是晉單71；第3節(jié)穿刺強(qiáng)度位列前3的是利民33、先玉508、太玉339，最小的是晉單71。

6.00 萬、6.75萬株/hm2時，除個別品種外，第2節(jié)的穿刺強(qiáng)度均大于第3節(jié)[3]；7.50萬株/hm2時，第2節(jié)的穿刺強(qiáng)度大于第3節(jié)，且第3節(jié)大于第2節(jié)的穿刺強(qiáng)度的品種數(shù)各占50%。

2.3 莖稈抗折斷壓力測定

由表3可知，6.00萬株/hm2時，12個玉米品種第3節(jié)的抗折斷壓力為24.11～46.85 kg，第4節(jié)的抗折斷壓力為15.32～35.56 kg，第5節(jié)的抗折斷壓力為10.04～21.12 kg。第3，4，5節(jié)抗折斷壓力位居前3的品種均為先玉696、晉單71、瑞普908。6.75萬株/hm2時，12個玉米品種第3節(jié)的抗折斷壓力為18.51～46.64 kg，第4節(jié)的抗折斷壓力為12.46～53.29 kg，第5節(jié)的抗折斷壓力為10.82～30.14 kg。第3節(jié)抗折斷壓力位居前3的品種是利民33、先玉508、瑞普959，第4節(jié)抗折斷壓力位居前3的品種是太玉339、先玉508、瑞普959，第5節(jié)抗折斷壓力位居前3的品種是太玉339、晉單71、利民33，第3，4，5節(jié)抗折斷壓力最小的品種均是并單16。

表3 各品種莖稈抗折斷壓力的比較kg

7.50 萬株/hm2時，12個玉米品種第3節(jié)的抗折斷壓力為19.06～50.12 kg，第4節(jié)的抗折斷壓力為13.90～47.37 kg，第5節(jié)的抗折斷壓力為8.89～37.48 kg。第3節(jié)抗折斷壓力位居前3的是晉單71、瑞普959、先玉696，第4節(jié)抗折斷壓力位居前3的是瑞普959、晉單71、大豐30，第5節(jié)抗折斷壓力位居前3的是瑞普959、晉單71、大豐30，第3，4，5節(jié)抗折斷壓力最小的品種均是并單16。

在3個種植密度下[10-13]，所有參試品種第3，4，5節(jié)的抗折斷壓力依次變小。

2.4 品種籽粒品質(zhì)分析

品質(zhì)分析由山西省食品工業(yè)研究所承擔(dān)，12個玉米品種粗淀粉含量在68.6%～72.7%，粗淀粉含量較高的3個品種是太玉339、瑞普908、利民33，含量最少的品種是并單16。12個玉米品種粗蛋白含量在8.3%～10.3%，含量較高的3個品種是瑞普908、并單16、大豐30，最低的品種是鄭單958。12個玉米品種粗脂肪含量在4.4%～6.4%，含量較高的2個品種是并單16、先玉696，最低的品種是太玉339（表4）。

表4 籽粒品質(zhì)分析%

2.5 玉米品種莖稈主要成分分析

12個玉米品種莖稈主要成分粗纖維含量在24.6%～39.6%，粗纖維含量較高的3個品種是先玉335、鄭單958、瑞普959，含量最小的品種是利民33。粗蛋白含量在2.9%～5.4%，含量較高的3個品種是利民33、并單16、鄭單958?？扇苄蕴呛吭?.1%～20.7%，含量較高的3個品種是瑞普908、利民33、大豐30，最低的品種是瑞普959（表5）。

表5 莖稈主要成分分析%

2.6 玉米品種氣生根與不定根系生長情況

由表6可知，6.00萬株/hm2時，氣生根數(shù)最多的是先玉696，達(dá)17.5條，最少的是并單16，位列前3名的品種是先玉696、鄭單958、瑞普908；不定根最多的是登海618，達(dá)44條，最少的是并單16，為25.5條，位列前3的品種是登海618、先玉335、先玉508。

6.75 萬株/hm2時，氣生根數(shù)最多的是瑞普959，達(dá)18條，最少的是先玉696，為7條，位列前3名的品種是瑞普959、瑞普908、晉單71（太玉339并列）；不定根最多的是太玉339，達(dá)55條，最少的是鄭單958，為24條，位列前3的品種是太玉339、大豐30、瑞普959。

7.50 萬株/hm2時，氣生根數(shù)最多的是登海618，達(dá)18條，最少的是并單16，為6條，位列前3名的品種是登海618、瑞普908、先玉508；不定根最多的是太玉339，達(dá)49條，最少的是登海618，為22.6條，位列前3的品種是太玉339、晉單71、先玉696。

12個玉米試驗(yàn)品種有7個品種的氣生根在6.75萬株/hm2的密度時最多，12個品種中各有3個品種在6.00萬、7.50萬株/hm2時氣生根最多。說明中高密度時利于氣生根的生長，低密度和高密度不利于氣生根的發(fā)育。12個玉米品種在3個密度下不定根的生長情況各有4個品種表現(xiàn)好，說明密度對玉米品種不定根系發(fā)育的影響不明顯。

表6 玉米根系生長情況條

2.7 田間倒伏率調(diào)查結(jié)果分析

經(jīng)3個密度鑒定，12個玉米品種隨著密度加大，倒伏率也相應(yīng)增高，一般品種7.50萬株/hm2的倒伏率大于6.75萬株/hm2的倒伏，6.75萬株/hm2的倒伏率大于6.00萬株/hm2的倒伏率。12個玉米品種的平均田間倒伏率在19.2%～98.3%，抗倒性較好的品種是登海618、瑞普959、利民33，較差的品種是晉單71、先玉335（表7）。

2.8 莖稈強(qiáng)度及其他性狀與倒伏率的關(guān)聯(lián)性分析

莖稈抗拉彎強(qiáng)度與倒伏率相關(guān)性分析[14-15]表明，傾斜30°時，其直線相關(guān)系數(shù)r＝-0.638**，經(jīng)相關(guān)性的假設(shè)性測驗(yàn)（P＜0.01），呈極顯著負(fù)相關(guān)，用y代表倒伏率，x代表傾斜30°時拉力，建立的直線回歸方程為y＝118.16－23.18x，方程的意義表示x在區(qū)間[0，5.5]時，需要的拉力每增加1 kg，倒伏率就會降低23.18%。傾斜45°時，其直線相關(guān)系數(shù)r＝-0.476**，經(jīng)相關(guān)性的假設(shè)性測驗(yàn)（P＜0.01），呈顯著負(fù)相關(guān)，用y代表倒伏率，x代表傾斜45°時拉力，建立的直線回歸方程為y＝105.34－17.00x，方程的意義表示x在區(qū)間[0，5.5]時，需要的拉力每增加1 kg，倒伏率就會降低17.00%（圖1）。從以上結(jié)果可以看出，玉米莖稈抗拉強(qiáng)度可以作為衡量植株倒伏率的重要標(biāo)準(zhǔn)。

在3個密度下，莖稈表皮穿刺強(qiáng)度的測定數(shù)值大小與倒伏率無明顯的相關(guān)性，這與品種莖稈表皮厚薄或者纖維組織堅(jiān)韌度大小有關(guān)，雖然穿刺強(qiáng)度大小不一樣，但抗倒性相差不多。

莖稈抗折斷壓力因?yàn)閿?shù)值大小和田間實(shí)際倒伏存在差異，沒有一致的規(guī)律性，所以，二者沒有相關(guān)性。

籽粒各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪與品種抗倒性沒有相關(guān)性[16-17]。莖稈主要成分粗纖維素、粗蛋白、可溶性糖含量與抗倒性也無相關(guān)性。

一般低稈比高稈的抗倒性要好[5]，穗位低比穗位高的抗倒性也好，但莖粗大小與抗倒性不是越粗的抗倒性越好，穗位過高，如超過株高的1/3，會降低植株的抗倒性。

氣生根在低密度和較高密度生長較少，在中高密度生長較多；不定根的生長數(shù)量與密度大小不是十分密切。氣生根和不定根的生長數(shù)量、發(fā)育好壞影響玉米植株的抗倒性。

表7 田間倒伏率情況調(diào)查%

3 結(jié)論與討論

利用莖稈抗拉彎強(qiáng)度鑒定玉米抗倒伏能力，可在較低密度6.00萬株/hm2時，對玉米品種進(jìn)行抗倒伏鑒定，對參試品種在灌漿后期或蠟熟期，在穗位節(jié)利用YYD-1型莖稈強(qiáng)度測定儀，水平推植株，使其向側(cè)方傾斜30°時的數(shù)值可作為鑒定指標(biāo)，具體數(shù)值中抗要達(dá)到2.55 kg以上，高抗要達(dá)3.57 kg以上，可作為抗倒性的指標(biāo)之一。傾斜45°也可作為抗倒性的指標(biāo)，但由于需要更大的推力，容易造成莖稈的折斷，不利于田間調(diào)查，再者傾斜30°時的相關(guān)系數(shù)大于傾斜45°時的相關(guān)系數(shù)。

以上的初步結(jié)論與分析，因結(jié)果為1 a試驗(yàn)所得，部分品種有缺苗現(xiàn)象，加之當(dāng)年生育后期風(fēng)力不大，倒伏多是根倒，莖倒伏較少，莖稈折斷幾乎沒有，所以，本研究的結(jié)論仍需在倒伏多發(fā)年進(jìn)一步驗(yàn)證。

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Identification of Traits Associated with Lodging Resistance in Maize

BAI Yongxin，ZHANG Runsheng，LI Peng，WEI Zhenfei，BAI Yuhao，ZHANGJianhua，GUOSheng
（Institute of Maize，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xinzhou 034000，China）

Corn lodging had become one of the key factors limits the grain yield of maize.In this study,plant characteristics and other 4 aspects including stalk strength,root system characteristics,principal composition of stalk and grain quality were analyzed to illustrate the influences on lodging resistance in maize.The results showed that the tensile and bending strength of stem had closely positive correlation with lodging resistance,which could be used to evaluate the lodging resistance.The principal composition of stalk and grain quality was not closely related to the lodging resistance in maize varieties,development and number of brace root and adventitious root had effects tolodging resistance.

maize;lodging resistance;correlative;analysis

S513

A

1002-2481（2016）11-1592-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.11.04

2016-08-23

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（20150311002-2）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院重點(diǎn)項(xiàng)目（YZD1516）

白永新（1962-），男，山西保德人，研究員，主要從事玉米遺傳育種研究及示范推廣工作。