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。
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。
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
1.3.1 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。
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。
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
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
2.4.1 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。
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。