種植密度和植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米莖稈性狀的影響及調(diào)控

徐田軍，呂天放，陳傳永，劉月娥，張譯天，劉秀芝，趙久然，王榮煥

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種植密度和植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米莖稈性狀的影響及調(diào)控

徐田軍，呂天放，陳傳永，劉月娥，張譯天，劉秀芝，趙久然，王榮煥

（北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心/玉米DNA指紋及分子育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100097）

【目的】研究并明確種植密度和植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米莖稈性狀的影響，可為合理密植、構(gòu)建適宜群體結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)抗逆栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。【方法】以JK968為試驗(yàn)材料，設(shè)置6.0×104株/hm2（D1）、7.5×104株/hm2（D2）和9.0×104株/hm2（D3）3個(gè)密度水平，以及乙烯利矮壯素復(fù)配劑（EC）和噴施清水為對(duì)照（CK）2個(gè)處理，研究種植密度對(duì)玉米莖稈性狀的影響以及莖稈性狀對(duì)化學(xué)調(diào)控的響應(yīng)?！窘Y(jié)果】（1）倒伏率隨種植密度增加呈升高趨勢(shì)，其中在D1密度條件下，JK968的倒伏率分別比D2和D3低69.1%和83.4%；EC處理可顯著降低倒伏率，在D1、D2和D3密度條件下分別比對(duì)照降低了5.0%、19.8%和41.0%。（2）株高、穗位高、穗位系數(shù)和重心高度在不同種植密度和化控處理間均存在極顯著差異，具體表現(xiàn)為隨種植密度增加呈升高趨勢(shì)；EC處理后顯著降低了地上部第6節(jié)以下的節(jié)間長度，增加了地上部第7節(jié)以上的節(jié)間長度，株高和穗位系數(shù)略降低，而穗位高和重心高度顯著降低。（3）莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度在不同處理間均存在極顯著差異。大喇叭口期至成熟期呈先升高后降低趨勢(shì)，在乳熟期達(dá)最大值。隨種植密度增加，地上部第3、4和5節(jié)莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度呈降低趨勢(shì)；不同節(jié)間莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度表現(xiàn)為地上部第3節(jié)＞第4節(jié)＞第5節(jié)；EC處理后顯著增加了地上部第3、4和5節(jié)莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度。（4）穗粒數(shù)和百粒重隨種植密度增加呈降低趨勢(shì)；EC處理后，穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量均較對(duì)照增加。在D1、D2和D3密度條件下，EC處理后產(chǎn)量分別較對(duì)照高438.8 kg·hm-2、1041.3 kg·hm-2和3376.5 kg·hm-2，增幅分別為3.6%、8.2%和27.8%?！窘Y(jié)論】隨種植密度增加，玉米株高增加、重心高度上移、基部節(jié)間伸長、基部節(jié)間充實(shí)度和抗折力下降。EC處理顯著降低了地上部第6節(jié)以下的節(jié)間長度，顯著增加了地上部第7節(jié)以上的節(jié)間長度，株高略降低，重心高度和穗位高顯著降低，基部節(jié)間長度縮短、基部節(jié)間充實(shí)度提高，從而提高了莖稈的抗倒伏能力。由此可見，在風(fēng)災(zāi)倒伏頻發(fā)地區(qū)以及種植密度過大等倒伏風(fēng)險(xiǎn)較大條件下，噴施植物生長調(diào)節(jié)劑可顯著增加玉米莖稈的抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度，顯著降低穗位高、重心高度和倒伏率，有利于玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

玉米；莖稈性狀；種植密度；植物生長調(diào)節(jié)劑

0 引言

【研究意義】玉米是我國種植面積最大、總產(chǎn)量最高的第一大糧食作物，對(duì)保障國家糧食安全和滿足市場(chǎng)需求發(fā)揮著主力軍作用[1]。合理密植是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)的重要栽培技術(shù)措施之一。近年來，玉米生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)因種植密度偏大、遭遇暴風(fēng)雨等極端天氣，導(dǎo)致倒伏頻發(fā)[2-3]，不利于機(jī)械收獲且大幅減產(chǎn)，倒伏已成為影響玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效生產(chǎn)的重要因素之一。合理密植和噴施化控劑是提高植株抗倒能力、預(yù)防倒伏的有效栽培技術(shù)措施。研究種植密度對(duì)玉米莖稈性狀的影響以及噴施外源植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米莖稈性狀和抗折力的調(diào)控效應(yīng)，可為構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)、指導(dǎo)生產(chǎn)合理密植、實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)抗逆栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】玉米倒伏分為根倒和莖倒兩種類型[4]。據(jù)報(bào)道，每年我國因玉米莖稈倒伏倒折造成的產(chǎn)量損失為5%—25%，甚至更高[5-7]。黃淮海地區(qū)玉米倒伏以莖倒折為主，倒折常發(fā)生在地上部第3—5節(jié)間[8-9]。玉米莖倒折嚴(yán)重破壞了莖稈韌皮部養(yǎng)分和水分的輸導(dǎo)通道，減產(chǎn)幅度比根倒更嚴(yán)重[10-11]。種植密度過高、肥料施用不合理等，以及病蟲危害、極端天氣頻發(fā)、玉米自身遺傳抗倒能力差異是影響玉米倒伏的主要因素[12-15]。孫世賢等[16]和高鑫等[17]研究表明，玉米倒伏率與種植密度呈顯著正相關(guān)；田再民等[18]研究發(fā)現(xiàn)，隨種植密度增加，玉米群體結(jié)構(gòu)不合理、透光不良，導(dǎo)致玉米莖稈質(zhì)量變差，易發(fā)生倒折；勾玲等[19]研究表明，種植密度過大導(dǎo)致玉米莖稈中干物質(zhì)積累和分配發(fā)生變化，莖稈質(zhì)量變差，從而增加了倒伏率；Pickett等[20]研究發(fā)現(xiàn)，玉米的抗倒性與株高、穗位高、莖粗、基部節(jié)間長度、節(jié)間粗度、莖壁厚度等莖稈形態(tài)性狀密切相關(guān)；姚敏娜等[21]研究表明，種植密度過大導(dǎo)致玉米群體光照不足，株高、穗位高和重心高度明顯升高，倒伏率增加。玉米生產(chǎn)中應(yīng)用植物生長調(diào)節(jié)劑是降低倒伏的有效方法。植物生長調(diào)節(jié)劑可以通過內(nèi)源植物激素信號(hào)和代謝調(diào)控優(yōu)化植物結(jié)構(gòu)，最終提高產(chǎn)量。衛(wèi)曉軼等[22]研究指出，乙烯利能顯著降低株高和穗位高，抑制基部節(jié)間伸長，提高基部伸長節(jié)間和活性，顯著降低PAL酶活性、節(jié)間生長素和赤霉素含量，提高脫落酸含量；董學(xué)會(huì)等[23]研究表明，玉米拔節(jié)前噴施30%已·乙水劑，可提高莖稈抗倒伏性能。矮壯素是一種生長延緩劑，對(duì)作物生長具有控制作用。噴施后可使植株矮化、莖稈粗壯，能防止倒伏，葉綠素含量增加，根系發(fā)達(dá)，阻礙內(nèi)源赤霉素的生物合成，從而延緩細(xì)胞伸長，使植株矮化[24]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人對(duì)玉米品種抗倒伏能力與莖稈形態(tài)性狀及力學(xué)性狀的關(guān)系研究較多，而針對(duì)噴施植物生長調(diào)節(jié)復(fù)配劑對(duì)玉米抗倒伏能力的影響研究較少。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過設(shè)置不同種植密度和化學(xué)調(diào)控處理，探討種植密度對(duì)玉米莖稈性狀的影響以及植物生長調(diào)節(jié)復(fù)配劑對(duì)莖稈性狀的調(diào)控機(jī)理，旨在為玉米生產(chǎn)中合理密植和高產(chǎn)抗逆栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015—2016年在北京市昌平區(qū)國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)田pH 7.01、全氮含量6.78 g?kg-1、速效磷24.20 mg?kg-1、速效鉀141.00 mg?kg-1、有機(jī)質(zhì)10.7 g?kg-1。供試玉米材料為JK968，該品種屬于大穗高產(chǎn)型品種，但在大喇叭口期易發(fā)生倒伏倒折。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)密度水平，即6.0×104株/hm2（D1）、7.5×104株/hm2（D2）和9.0×104株/hm2（D3），于玉米第7展葉期噴施0.45 L·hm-2乙烯利和矮壯素復(fù)配劑（EC，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所化學(xué)調(diào)控創(chuàng)新研究小組提供），每公頃兌水225 L進(jìn)行葉面噴施，對(duì)照（CK）噴施等量清水。12行區(qū)，行長5 m，小區(qū)面積36 m2，3次重復(fù)。管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目

1.2.1 農(nóng)藝性狀 分別于玉米吐絲期和生理成熟期，每小區(qū)取代表性植株10株，測(cè)定株高、穗位高和重心高度，并計(jì)算莖稈橫截面積。其中，株高為測(cè)量地表到雄穗頂端的長度。穗位高為測(cè)量地表到第一果穗著生節(jié)的長度。測(cè)量重心高度時(shí)，取玉米植株全株，放在一個(gè)支點(diǎn)上，通過左右移動(dòng)使莖稈達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)量支點(diǎn)到莖稈基部節(jié)間末端的長度，并稱取植株鮮重。

穗位系數(shù)＝穗位高/株高；

莖稈橫截面積=（R1/2）×（R2/2）×3.14。

式中，R1、R2分別代表不同節(jié)位長短軸直徑。

1.2.2 莖稈節(jié)間抗折力 分別于吐絲期和成熟期取未倒伏的代表性植株5株，取基部第3、4、5節(jié)間，剝除葉鞘，用莖稈強(qiáng)度儀（YYD-1，浙江托普儀器有限公司，中國）測(cè)定節(jié)間抗折力。

1.2.3 莖稈外皮穿刺強(qiáng)度 采用3YJ-1型玉米莖稈硬度計(jì)，將一定橫截面積的測(cè)頭在莖稈節(jié)間中部垂直于莖稈方向均勻插入，讀取穿透莖稈外皮的最大值。

1.2.4 倒伏率 調(diào)查記載田間倒伏情況，倒伏后立即調(diào)查各處理的倒伏株數(shù)和總株數(shù)，并計(jì)算倒伏率。根據(jù)主莖與地面夾角度數(shù)將倒伏程度分為0—5級(jí)[24]，其中，0級(jí)為75°—90°、1級(jí)為60°—75°、2級(jí)為45°—60°、3級(jí)為30°—45°、4級(jí)為15°—30°、5級(jí)為0°—15°。

倒伏率（%）=倒伏株數(shù)/總株數(shù)×100

1.2.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素 每小區(qū)收獲中間4行，進(jìn)行考種和測(cè)產(chǎn)。實(shí)測(cè)產(chǎn)量（kg·hm-2）＝鮮穗重（kg·hm-2）×出籽率(%)×[1－籽粒含水率(%)]/（1-14%）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行方差分析，其中處理間差異顯著性采用LSD法進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 試驗(yàn)期間的氣象條件

2015—2016年試驗(yàn)過程中，降雨量集中在6月和7月，分別占玉米生長季總降雨量的21.7%和34.4%（表1）。玉米生長季月平均氣溫變幅為19.7℃—26.7℃。2015和2016年玉米倒伏發(fā)生在大喇叭口期，此時(shí)正值7月中下旬，風(fēng)災(zāi)和雨災(zāi)等極端天氣頻發(fā)，最大瞬時(shí)風(fēng)速高。

2.2 不同處理?xiàng)l件下的倒伏情況

由表2可知，2015年參試品種于V14期倒伏，2016年于V12期倒伏。倒伏率隨種植密度增加呈升高趨勢(shì)；EC處理顯著降低了植株倒伏率，在D1、D2和D3密度條件下分別比對(duì)照低5.0%、19.8%和41.0%。

表1 玉米生育期內(nèi)的氣象條件

表2 不同處理?xiàng)l件下的倒伏情況

CK、TR分別表示清水對(duì)照、EC處理；V14和V12分別表示14全展葉和12全展葉期

CK, TR refers to clear water group for contrast, EC treatment; V14 and V12 refer to 14 and 12 full blade stage

表3 不同處理?xiàng)l件下玉米株高、穗位高、重心高度和節(jié)間長度的變化

同一列數(shù)字后不同小寫字母表示不同處理間差異達(dá)0.05 顯著水平。**表示在＜0.01水平差異顯著，*表示在＜0.05水平差異顯著，NS表示差異不顯著。下同

Values within a column followed by different letters are significantly different at 0.05 probability level among different treatments. **, significantly different at< 0.01, *, significantly different at< 0.05, NS, the difference was not significant. The same as below

2.3 植株和莖稈形態(tài)性狀

2.3.1 株高、穗位高、重心高度和節(jié)間長度 由表3可知，株高、穗位高、穗位系數(shù)和重心高度在不同密度和EC處理?xiàng)l件下均存在極顯著差異，隨種植密度增加呈升高趨勢(shì)。與對(duì)照相比，EC處理顯著降低了JK968地上部第6節(jié)以下的節(jié)間長度，顯著增加了地上部第7節(jié)以上的節(jié)間長度，從而導(dǎo)致株高和穗位系數(shù)略降低；穗位高和重心高度顯著降低且差異顯著，其中，在D1、D2、D3密度條件下EC處理后穗位高和重心高度分別比對(duì)照降低6.6%、9.8%、13.4%和8.1%、11.6%、1.0%。

2.3.2 莖稈橫截面積 由圖1可知，隨種植密度增加，莖稈橫截面積呈降低趨勢(shì)，且D2和D3處理間差異顯著。EC處理后莖稈橫截面積呈增加 趨勢(shì)，其中2015年在D1、D2和D3條件下，EC處理后地上部第3節(jié)莖稈橫截面積較對(duì)照分別 增加12.0%、26.4%和32.5%；第4節(jié)增加13.5%、21.8%和27.0%；第5節(jié)增加9.8%、27.1%和24.7%。2016年EC處理后地上部第3節(jié)莖稈橫截面積較對(duì)照分別增加13.6%、35.9%和48.2%；第4節(jié)增加15.6%、28.0%和37.0%；第5節(jié)增加10.8%、37.2%和32.8%。

2.4 莖稈抗倒力學(xué)指標(biāo)

2.4.1莖稈節(jié)間抗折力 由表4可知，莖稈抗折力從大喇叭口期至成熟期呈先升高后降低的趨勢(shì)，在乳熟期達(dá)最大值。不同處理間莖稈抗折力均存在極顯著差異，隨種植密度的增加，地上部3、4和5節(jié)的莖稈抗折力呈降低趨勢(shì)；不同節(jié)間莖稈抗折力表現(xiàn)為地上部第3節(jié)＞第4節(jié)＞第5節(jié)；EC處理后顯著增加了各密度處理下地上部第3、4和5節(jié)的莖稈抗折力。在D1、D2和D3密度條件下，乳熟期EC處理后JK968地上部第3節(jié)的莖稈抗折力比對(duì)照分別增加16.9%、12.0%和23.1%；第4節(jié)增加13.1%、16.2%和25.0%；第5節(jié)增加21.3%、18.4%和39.6%。

2.4.2 莖稈外皮穿刺強(qiáng)度 由表5可知，莖稈外皮穿刺強(qiáng)度變化趨勢(shì)同莖稈抗折力。EC處理后顯著增加了地上部第3、4和5節(jié)的莖稈外皮穿刺強(qiáng)度。在D1、D2和D3密度條件下，乳熟期經(jīng)EC處理后地上部第3節(jié)莖稈外皮穿刺強(qiáng)度比對(duì)照分別增加9.8%、5.2%和25.2%；第4節(jié)增加19.1%、7.2%和19.6%；第5節(jié)增加21.9%、7.9%和21.3%。

2.5 不同種植密度條件下玉米產(chǎn)量及其化學(xué)調(diào)控效應(yīng)

隨種植密度增加，穗粒數(shù)和百粒重呈降低趨勢(shì)。EC處理后穗粒數(shù)和百粒重較對(duì)照提高，其中在D1、D2、D3密度條件下，EC處理后穗粒數(shù)和百粒重較對(duì)照分別高2.4%、6.7%、2.5%和2.0%、2.6%、2.9%。EC處理后產(chǎn)量較對(duì)照增加，在D3處理下的產(chǎn)量差異顯著。其中，在D1、D2和D3密度條件下，EC處理后產(chǎn)量較對(duì)照分別高438.8 kg·hm-2、1 041.3 kg·hm-2和3 376.5 kg·hm-2，增幅為3.6%、8.2%和27.8%。高密度下的產(chǎn)量差異顯著。表明乙烯利和矮壯素復(fù)配劑能降低玉米的倒伏率和增加玉米產(chǎn)量，這與乙烯利和矮壯素協(xié)同作用降低了地上部節(jié)間中生長素和赤霉素含量，降低了基部節(jié)間長度有關(guān)[22,30]。

圖1 不同處理?xiàng)l件下玉米莖稈橫截面積的變化

表4 不同處理水平下玉米莖稈抗折力的變化

3 討論

倒伏是影響玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。前人研究表明，適當(dāng)提高種植密度已成為玉米高產(chǎn)挖潛的關(guān)鍵栽培技術(shù)措施[25-26]，但在地力肥沃、極端天氣頻發(fā)和種植密度偏高等條件下，莖稈質(zhì)量變差，增加了玉米倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。隨種植密度增加，玉米的形態(tài)和莖稈抗倒伏能力發(fā)生變化，株高增加、莖稈變細(xì)和莖稈抗折力下降[27-28]。前人研究發(fā)現(xiàn)，乙烯利等激素可提高基部節(jié)間橫截面積和機(jī)械強(qiáng)度，能降低85%—93%的倒伏率，但產(chǎn)量減產(chǎn)約2%—6%[29]。本研究表明，玉米常發(fā)生倒伏的時(shí)期為大喇叭口期，隨種植密度的增加，玉米倒伏率呈升高趨勢(shì)。EC處理顯著降低了植株倒伏率，在D1、D2和D3密度條件下分別比對(duì)照降低了5.0%、19.8%和41.0%。隨種植密度增加，穗粒數(shù)和百粒重呈降低趨勢(shì)，EC處理后穗粒數(shù)和百粒重較對(duì)照高。EC處理后產(chǎn)量較對(duì)照增加，在D1、D2和D3密度條件下，EC處理后產(chǎn)量較對(duì)照增加3.6%、8.2%和27.8%，在D1條件下差異不顯著，而在D3的

表5 不同處理?xiàng)l件下玉米莖稈外皮穿刺強(qiáng)度變化

表6 不同處理?xiàng)l件下的產(chǎn)量及構(gòu)成因素

玉米植株的抗倒伏能力與株高和莖稈物理性狀密切相關(guān)。降低株高是解決倒伏問題的重要途徑，但株高過低導(dǎo)致玉米整株生物產(chǎn)量不足，從而導(dǎo)致產(chǎn)量的降低[31]。莖稈抗倒伏能力與株高、重心高度、基部節(jié)間長度、節(jié)間橫截面積（莖粗）等形態(tài)性狀密切相關(guān)[32]。馬延華等[33]研究結(jié)果表明，莖粗對(duì)植株抗倒力的影響最大，其次為株高，穗位高影響較小。王永學(xué)等[34]研究發(fā)現(xiàn)，玉米倒伏率與莖粗呈負(fù)相關(guān)，與株高、穗位高、節(jié)間長、葉夾角呈正相關(guān)。豐光等[35]研究得出，玉米穗位以下莖稈粗細(xì)與莖稈強(qiáng)度顯著相關(guān)，其中第3節(jié)間與倒伏關(guān)系最密切，倒伏率與第3節(jié)間粗度呈顯著負(fù)相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，隨種植密度的增加，株高、穗位高、穗位系數(shù)和重心高度呈升高趨勢(shì)。與對(duì)照相比，EC處理后JK968株高和穗位系數(shù)略降低，但差異不顯著；穗位高和重心高度顯著降低且差異顯著。在D1、D2、D3密度條件下，EC處理后JK968的穗位高和重心高度分別比對(duì)照降低6.6%、9.8%、13.4%和8.1%、11.6%、11.0%。EC處理降低了玉米穗位高和重心高度，增強(qiáng)了玉米抗倒伏的能力。

莖稈抗折力是反映莖稈強(qiáng)度的重要力學(xué)指標(biāo)。種植密度過大，玉米基部節(jié)間莖稈強(qiáng)度顯著降低[36]。本研究發(fā)現(xiàn)，莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度從大喇叭口期至成熟期呈先升高后降低的趨勢(shì)，在乳熟期達(dá)最大值。不同處理間莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度均存在極顯著差異，隨種植密度的增加，地上部3、4和5節(jié)的莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度呈降低趨勢(shì)；不同節(jié)間莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度表現(xiàn)為地上部第3節(jié)＞第4節(jié)＞第5節(jié)；EC處理后顯著增加了各密度處理下地上部第3、4和5節(jié)的莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強(qiáng)度。這可能是由于EC處理在降低玉米基部節(jié)間莖粗的同時(shí)，增加了莖稈木質(zhì)素、纖維素和可溶性糖等的積累，這有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

隨種植密度增大，玉米株高增加，重心高度上移，基部節(jié)間伸長，基部節(jié)間充實(shí)度和抗折力下降。乙烯利和矮壯素復(fù)配劑（EC）處理顯著降低了地上部第6節(jié)以下的節(jié)間長度，顯著增加了地上部第7節(jié)以上的節(jié)間長度，從而使株高略降低，而重心高度和穗位高顯著降低，基部節(jié)間長度縮短、莖稈抗折力、莖稈外皮穿刺強(qiáng)度、基部節(jié)間充實(shí)度提高，從而提高了莖稈的抗倒伏能力。因此，在種植密度偏大、極端天氣頻發(fā)、氮肥施用過度等易導(dǎo)致玉米倒伏發(fā)生的情況下，適期噴施玉米抗倒調(diào)節(jié)劑可降低倒伏率，增加穗粒數(shù)和百粒重，進(jìn)而保障玉米產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。

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（責(zé)任編輯 楊鑫浩）

Effects of plant density and plant growth regulator on stalk traits of maize and their regulation

XU TianJun, Lü TianFang, CHEN ChuanYong, LIU YueE, ZHANG YiTian, LIU XiuZhi, ZHAO JiuRan, WANG RongHuan

(Maize Research Center, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences/Beijing Key Laboratory of Maize DNA Fingerprinting and Molecular Breeding, Beijing 100097)

【Objective】Studying and defining the effects of planting density and plant growth regulator on maize stalk traits can provide theoretical basis and technical support for rational close planting, optimizing suitable population structure and realizing high yield of maize. 【Method】 JK968 was used as material. The experiment was conducted to study the effects of planting density and plant growth regulator on maize stalk traits with three planting density treatments, 6.0×104plant/hm2(D1), 7.5×104plant/hm2(D2) and 9.0×104plant/hm2(D3), and plant growth regulator treatment (ethylene and chloramphenicol compounds, CK). 【Result】 (1) With the increase of planting density, the lodging rate was increased. In the condition of D1 density, the lodging rate of JK968 was 69.1% and 83.4% lower than that of D2 and D3 treatments, respectively. Among them, the lodging rate in D3 was 22.6% and 47.8% higher than D2and D1, respectively. The ethylene and chloramphenicol (EC) treatment significantly reduced the lodging rate, and the lodging rate D1, D2 and D3 after EC treatment decreased 5.0%, 19.8% and 41.0% than that of the control, respectively. (2) Plant height, ear height, ear position coefficient and center of gravity height were significant different among three plant densities and EC treatment, which showed an increasing trend with the increase of planting density. EC treatment significantly reduced the internodes length below the 6th node of the shoot, increased the internodes length above the 7th node of the shoot. Compared with the control, the height and the ear position coefficient were decreased slightly after EC treatment, while the ear height and gravity center height were significantly decreased. (3) There were significant differences in the bending strength and puncture strength of stem epidermis between different treatments. The stem bending force and rind penetration strength were first increased and then decreased from booting stage to mature stage and reached the maximum value in milk stage. The stem bending force and rind penetration strength of 3rd, 4th and 5th internodes aboveground were significantly different with the increase of planting density and significantly increased after EC treatment. The stem bending force and rind penetration strength of different internodes showed that 3rd > 4th > 5th. (4) The number of grains per panicle and 100-grain weight was significantly decreased with the increase of planting density. After EC treatment, the number of grains per panicle, 100-grain weight and yield increased compared with the control. Under the D1, D2 and D3, the yield of EC treated were 438.8 kg·hm-2, 1 041.3 kg·hm-2and 3 376.5 kg·hm-2higher than those of CK, with an increase of 3.6%, 8.2% and 27.8%, respectively. 【Conclusion】With the increase of planting density, the plant height and height of center of gravity were increased, the basal internodes were belonged, the basal internodes fullness and bending resistance were decreased. EC treatment significantly reduced the internodes length below the 6th node of shoot, significantly increased the internodes length above the 7th node of shoot, slightly reduced plant height, significantly reduced the height of center of gravity and ear height, shortened the length of base internodes and increased the filling degree of base internodes, thus improving the lodging resistance of stem. Therefore, spraying plant growth regulators can significantly increase the bending resistance of maize stalks and the puncture strength of stalk epidermis, significantly reduce ear height, height of center of gravity and lodging rate, which is beneficial to high and stable yield of maize under the conditions of high lodging risk such as frequent wind disasters and high planting density.

maize; stem characters; planting density; plant growth regulator

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.005

2018-11-06；

2018-12-29

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0300106）、北京市農(nóng)林科學(xué)院青年科研基金（QNJJ201728）、北京市農(nóng)林科學(xué)院院級(jí)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目（JNKYT201603）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)（CARS-02-11）

徐田軍，Tel：010-51502461；E-mail：xtjxtjbb@163.com。呂天放，Tel：010-51503149；E-mail：314565358@qq.com。徐田軍和呂天放為同等貢獻(xiàn)作者。 通信作者趙久然，Tel：010-51503936；E-mail：maizezhao@126.com。 通信作者王榮煥，Tel：010-51503703；E-mail：ronghuanwang@126.com