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        10 個宜機(jī)收夏玉米品種莖稈抗倒特性比較

        2019-02-07 08:06:56李中建許洛鄭書海馮健英
        河北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年5期
        關(guān)鍵詞:美亞先玉壓彎

        李中建,許洛,鄭書海,馮健英

        (石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院,河北 石家莊 050041)

        玉米是河北省種植面積最大的糧食作物,每年七八月河北省都有不同程度的暴風(fēng)雨天氣,極易造成玉米大面積倒伏。倒伏不僅造成玉米減產(chǎn),還對玉米機(jī)械化收獲產(chǎn)生巨大阻礙,因此抗倒性成為考量玉米品種特性的重要指標(biāo)之一[1~6]。適宜機(jī)械化收獲子粒的夏玉米品種更是對抗倒性有著嚴(yán)格要求,馮健英等[7]認(rèn)為,成熟時倒伏與倒折率之和不超過8%,成熟10 d 后倒伏與倒折率之和不超過10%,才能滿足機(jī)械收獲子粒的條件。眾多學(xué)者對玉米倒伏的成因以及抗倒性評價方法進(jìn)行了研究[8~13],發(fā)現(xiàn)玉米莖稈穿刺強(qiáng)度與莖稈抗倒伏倒折能力具有高度的相關(guān)性,能夠反映玉米品種抗倒伏能力的差異,可以作為玉米品種抗倒性鑒定的評價指標(biāo)和玉米抗倒伏品種選擇的農(nóng)藝性狀指標(biāo)[14~16]。研究表明,莖稈穿刺強(qiáng)度檢測的關(guān)鍵時期是玉米抽雄前7 d 至吐絲期,鑒定的關(guān)鍵部位是基部第3~6 節(jié)[17,18],穿刺強(qiáng)度和折斷力度均以莖稈基部第3 節(jié)的差異最為顯著[16]。以近幾年通過審定或待審定的宜機(jī)收子粒夏玉米新品種或新組合為試驗(yàn)材料,通過測定抽雄期、灌漿期、蠟熟期的莖稈穿刺強(qiáng)度和壓彎力度對其抗倒性進(jìn)行比較,旨為篩選出適合河北省中南部推廣種植的適宜機(jī)械化收獲子粒的夏玉米新品種。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)地概況

        試驗(yàn)于2018 年在石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院趙縣實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)土壤肥沃,灌溉便利,土質(zhì)輕壤土。前茬作物為小麥。小麥?zhǔn)斋@后0~20 cm 土壤養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)20.4 g/kg、堿解氮107.1 mg/kg、速效磷18.99 mg/kg、速效鉀142.5 mg/kg,pH 值7.34,電導(dǎo)率104.9 μs/cm。

        1.2 試驗(yàn)材料

        參試材料為近幾年通過審定或者待審定的適宜機(jī)械化收獲子粒的夏玉米新品種或新組合(表1),共計(jì)10 份。對照品種為鄭單958 和先玉335,這2 個品種是目前河北省夏播區(qū)推廣面積較大的品種,抗倒性均較為突出。其中,鄭單958 表現(xiàn)為中前期抗倒性最強(qiáng),蠟熟期稍差;先玉335 表現(xiàn)為苗期到抽雄期抗倒性稍差,中后期極強(qiáng)。

        表1 參試夏玉米材料及其育種單位Table 1 Summer maize materials and their breeding units

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 6 月12 日等行距播種玉米,行距0.6 m,種植密度7.5 萬株/hm2。試驗(yàn)設(shè)12 個品種處理,其中鄭單958 和先玉335 為CK。小區(qū)面積24 m2(行長5 m,8 行/區(qū)),每小區(qū)種植1 個品種,隨機(jī)區(qū)組排列,3 次重復(fù)。試驗(yàn)地周圍種植不少于6 行的保護(hù)行。播種前底施氮肥(N)90kg/hm2、磷肥(P2O5)48kg/hm2、鉀肥(K2O) 120 kg/hm2;大喇叭口期追施氮肥(N)210 kg/hm2。其他田間管理水平高于一般試驗(yàn)田。

        1.3.2 測定項(xiàng)目與方法 分別在8 月10 日(抽雄期)、9 月10 日(灌漿期) 和9 月25 日(蠟熟期),每小區(qū)連續(xù)選擇生長正常的玉米植株5 株,貼近地面割下地上部,立即帶入實(shí)驗(yàn)室。利用YYD-1 型莖稈強(qiáng)度測定儀,測定玉米莖稈的穿刺強(qiáng)度和壓彎力度。

        穿刺強(qiáng)度測定。將玉米莖稈外的葉鞘剝干凈,放在莖稈強(qiáng)度測定儀的工作臺面上,用橫截面積為0.01 mm2的探頭在莖稈扁莖中部勻速下壓,讀取瞬時刺穿莖稈表皮部的顯示數(shù)值(單位:N/mm2)。依次測定莖稈第3~6 節(jié)各個莖節(jié)的莖稈強(qiáng)度。

        壓彎力度測定。將玉米莖稈的第3 節(jié)放在莖稈強(qiáng)度測定儀的工作臺面上,用橫截面積為0.5 cm2的弧形探頭在莖稈扁莖中部勻速下壓,讀取莖稈彎折時的顯示數(shù)值(單位:N)。

        1.3.3 數(shù)據(jù)處理 采用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對參試玉米品種進(jìn)行抗倒性聚類分析;利用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 玉米品種的抗倒性聚類分析

        勾玲等[17,18]研究表明,玉米抽雄期第3~6莖節(jié)平均穿刺強(qiáng)度高于30.0 N/mm2可以作為評價抗倒伏品種的參考指標(biāo)。參試玉米品種抽雄期第3~6 莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度平均值為43.2~99.9 N/mm2(表2),均高于該參考指標(biāo),表明本研究利用的12 個玉米試材均為抗倒伏品種。其中,德美亞3 號平均穿刺強(qiáng)度最高,其次是衡玉1702(97.8 N/mm2) 和同德139(90.4 N/mm2);先玉047 平均穿刺強(qiáng)度最低。

        對12 個參試玉米品種抽雄期、灌漿期和蠟熟期第3~6 莖節(jié)各個節(jié)間的穿刺強(qiáng)度數(shù)據(jù)(表2) 以及第3 莖節(jié)節(jié)間的壓彎力度數(shù)據(jù)(表3) 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換,采用卡方距離相似尺度,以離差平方聚類方法進(jìn)行聚類分析。結(jié)果(圖1) 顯示,當(dāng)閾值為4.04 時,可將12 個參試品種分為2 類:聯(lián)創(chuàng)808、迪卡517、同德139、萬盛106、德美亞3 號、衡玉1702、先玉047和舍玉D101 為抗倒性強(qiáng)的品種;鄭單958(CK1)、張1453、京農(nóng)科728 和先玉335(CK2) 為抗倒性弱的品種。

        2.2 參試玉米品種同一生育時期不同莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度比較

        參試玉米品種在同一生育時期各莖節(jié)穿刺強(qiáng)度均表現(xiàn)為第3 莖節(jié)最高;同一莖節(jié)穿刺強(qiáng)度平均值表現(xiàn)為第3 莖節(jié)>第4 莖節(jié)>第5 莖節(jié)>第6 莖節(jié),這與劉衛(wèi)星等[16]的研究結(jié)果相吻合。抗倒性強(qiáng)的玉米品種,在同一生育時期各莖節(jié)穿刺強(qiáng)度不僅表現(xiàn)為第3 莖節(jié)最高,而且各莖節(jié)穿刺強(qiáng)度的平均值也表現(xiàn)較高,不同莖節(jié)穿刺強(qiáng)度變化的幅度較小。

        表2 參試玉米品種主要生育期不同莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度Table 2 Puncture strength of different stems of tested maize varieties at the main growth period (N/mm2)

        表3 參試玉米品種主要生育期第3 莖節(jié)的壓彎力度Table 3 Bending strength of the third nodes of maize varieties at the main growth period (N)

        圖1 玉米品種抗倒性聚類分析圖Fig.1 Cluster analysis of lodging resistance of maize varieties

        2.3 參試玉米品種同一生育時期的穿刺強(qiáng)度比較

        抽雄期,參試品種第3 莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度差異顯著(圖2),指標(biāo)值居前3 位的品種依次是德美亞3 號(114.5 N/mm2);衡玉1702(103.9 N/mm2) 和同德139(101.7 N/mm2)。第3~6 莖節(jié)穿刺強(qiáng)度平均值居前3位的品種也依次是德美亞3 號(99.9 N/mm2)、衡玉1702(97.8 N/mm2) 和同德139(90.4 N/mm2)。表明在抽雄期德美亞3 號、衡玉1702 和同德139 的抗倒性強(qiáng)于其他品種。

        圖2 抽雄期參試玉米品種不同莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度比較Fig.2 Comparison of puncture strength of different nodes at tassel stage of maize varieties

        灌漿期,參試玉米品種第3 莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度差異不顯著(圖3),指標(biāo)值居前3 位的品種依次是萬盛106(128.3 N/mm2)、德美亞3 號(126.9 N/mm2) 和聯(lián)創(chuàng)808(110.9 N/mm2);第3~6 莖節(jié)穿刺強(qiáng)度平均值居前3 位的品種依次是萬盛106(108.8 N/mm2)、德美亞3 號(104.6 N/mm2)、先玉047(95.9 N/mm2),聯(lián)創(chuàng)808(95.7 N/mm2) 略低于先玉047 居第4 位。表明在灌漿期萬盛106、德美亞3 號、先玉047 和聯(lián)創(chuàng)808的抗倒性強(qiáng)于其他品種。

        圖3 灌漿期參試玉米品種不同莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度比較Fig.3 Comparison of puncture strength of different nodes at filling stage of maize varieties

        蠟熟期,參試玉米品種第3 莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度差異顯著(圖4),指標(biāo)值居前3 位的品種依次是衡玉1702(133.9 N/mm2)、先玉047(131.8 N/mm2) 和舍玉D101(120.5 N/mm2);第3~6 莖節(jié)穿刺強(qiáng)度平均值居前3 位的品種依次是先玉047(110.7 N/mm2)、衡玉1702(110.3 N/mm2) 和舍玉D101(95.1 N/mm2)。表明在蠟熟期衡玉1702、先玉047 和舍玉D101 的抗倒性強(qiáng)于其他品種。

        圖4 蠟熟期參試玉米品種不同莖節(jié)的穿刺強(qiáng)度比較Fig.4 Comparison of puncture strength of different nodes at wax maturity stage of maize varieties

        2.4 參試玉米品種不同生育期的壓彎力度比較

        2.4.1 同一玉米品種不同生育時期的壓彎力度 同一玉米品種在不同生育時期,第3 莖節(jié)的壓彎力度存在差異(圖5)。表明同一玉米品種不同生育時期的抗倒能力不同。其中,鄭單958、先玉047、京農(nóng)科728、迪卡517、德美亞3 號、舍玉D101 和先玉335 表現(xiàn)為蠟熟期的抗倒能力強(qiáng)于灌漿期和抽雄期;聯(lián)創(chuàng)808、萬盛106 和張1453 表現(xiàn)為灌漿期的抗倒能力強(qiáng)于抽雄期和蠟熟期;衡玉1702 和同德139 表現(xiàn)為抽雄期的抗倒能力強(qiáng)于灌漿期和蠟熟期。

        圖5 參試玉米品種不同生育時期的第3 莖節(jié)壓彎力度Fig.5 Bending strength of the 3rd stalk during different growth period of maize varieties

        2.4.2 不同玉米品種同一生育時期的壓彎力度 不同玉米品種在同一生育時期,第3 莖節(jié)的壓彎力度存在差異。表明在同一生育時期參試玉米品種的抗倒能力不同。在抽雄期衡玉1702 和同德139 的抗倒能力明顯強(qiáng)于其他品種,這與抽雄期的莖節(jié)穿刺強(qiáng)度比較結(jié)果基本一致;在灌漿期衡玉1702、聯(lián)創(chuàng)808、萬盛106、先玉047 和張1453 的抗倒能力明顯強(qiáng)于其他品種,這與灌漿期的莖節(jié)穿刺強(qiáng)度比較結(jié)果基本一致;在蠟熟期衡玉1702、先玉047 和先玉335 的抗倒能力明顯強(qiáng)于其他品種,這與蠟熟期的莖節(jié)穿刺強(qiáng)度比較結(jié)果基本一致。

        3 結(jié)論與討論

        以近幾年通過審定或者待審定的10 個適宜機(jī)械化收獲子粒的夏玉米品種或品系為試材,以河北省夏播區(qū)推廣面積較大且抗倒性較為突出的鄭單958 和先玉335 為對照,分別在抽雄期、灌漿期和蠟熟期,對其莖稈的第3、4、5、6 莖節(jié)穿刺強(qiáng)度以及第3 莖節(jié)的壓彎力度進(jìn)行測定與比較,并對參試品種的抗倒性進(jìn)行了聚類分析。結(jié)果表明,聯(lián)創(chuàng)808、迪卡517、同德139、萬盛106、德美亞3 號、衡玉1702、先玉047和舍玉D101 為抗倒性強(qiáng)的玉米品種,鄭單958、張1453、京農(nóng)科728 和先玉335 為抗倒性弱的玉米品種。其中,衡玉1702、萬盛106、先玉047 和德美亞3 號的抗倒性更加突出。

        同一玉米品種,不同生育時期的抗倒能力不同;同一生育時期,不同玉米品種的抗倒能力存在差異[19]。各參試玉米品種的抗倒特性比較結(jié)果可以為適宜機(jī)械化收獲子粒的夏玉米新品種篩選提供理論參考。7 月下旬至8 月上旬為河北省中南部多雨季節(jié),常出現(xiàn)大風(fēng)、暴雨等極端性天氣,而此時玉米生長正處于抽雄期前后,如果受災(zāi)發(fā)生倒伏、倒折,將造成玉米減產(chǎn)甚至絕收。所以,應(yīng)篩選抽雄期抗倒伏能力強(qiáng)的玉米品種。適宜機(jī)械化收獲子粒的夏玉米品種還要求成熟后期仍能保持較強(qiáng)的抗倒性,所以,還應(yīng)選擇蠟熟期抗倒能力強(qiáng)的玉米品種??沟剐灾皇呛Y選適宜機(jī)械化收獲子粒夏玉米新品種要求的重要指標(biāo)之一,還要與品種的生育期、抗病性、豐產(chǎn)性和子粒收獲時的含水率等指標(biāo)綜合考量[20~22],這需要在今后的工作中繼續(xù)研究,以篩選出適合河北省中南部推廣種植的適宜機(jī)械化收獲子粒的夏玉米新品種。

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