种植密度对黄淮海夏玉米品种倒伏率与茎秆抗倒特性的影响

尚 赏，胡启国，郭书亚，张 艳，汤其宁，卢广远

（商丘市农林科学院，河南 商丘 476000）

玉米是我国的第一大粮食作物，黄淮海地区是我国主要夏播玉米的分布区[1-2]。玉米产量的提高是由生态环境、自身品种的遗传特性和种植密度等因素协同作用决定的[3-5]。纵观我国和世界的玉米生产技术的发展和演变，近50多年来通过增加群体密度提高玉米单产是关键的栽培技术之一[6-8]。然而，随着种植密度的增加，玉米倒伏率呈增加趋势。黄淮海地区玉米灌浆期时常遇强风、降雨的袭击，又大大增加了倒伏率[9-11]。相关研究表明，玉米倒伏后群体光合效率下降，干物质积累显著降低，病虫害加剧发生，致使产量显著降低。倒伏率与种植密度呈极显著的正相关，与地上第3节间茎粗、穿刺强度呈显著负相关[12-14]。倒伏已经成为玉米增密高产和机械化收获的主要障碍因素之一[15-17]。因此，提高玉米的茎秆抗倒能力成为玉米高产栽培技术的主要瓶颈之一。关于筛选茎秆抗倒玉米品种的问题，多数研究者从茎秆性状、抗倒力学参数、产量结构等方面展开研究[18-19]，但结论不一。

本研究选用黄淮海地区推广面积较大的夏玉米品种郑单958和先玉335，通过设置4个种植密度，研究不同密植条件下的倒伏率与茎秆抗倒特性的变化规律及之间的相关关系，为黄淮海地区的玉米增密高产栽培和抗倒品种的鉴定、筛选提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选用适宜黄淮海地区耐密性、抗倒伏能力不同的夏玉米品种郑单958和先玉335为供试材料。

1.2 试验地概况

试验于2017年6月在夏邑县会亭镇崔楼村进行，该区地理位置为北纬 34°06′，东经 116°04′。该试验地6—9月的平均气温为25.3℃，平均降水量达580.8 mm，月降水量达145.2 mm，平均日照小时数为640.7 h，月日照在160 h左右，气象数据由商丘市气象局提供。试验田为黄潮土，土地平整，排灌便利，土壤基础肥力较好，前茬作物为小麦。试验地土壤耕层为0～20 cm，土壤有机质含量12.5 g/kg，速效钾138.2 mg/kg，速效磷12.4 mg/kg，碱解氮89.1 mg/kg。

1.3 试验设计

试验设置4个种植密度，即6.75万（D1），8.25万（D2），9.75万（D3），11.25万株/hm2（D4），郑单958和先玉335这2个品种在D1～D4密度处理下分别标记为 ZD958D1，ZD958D2，ZD958D3，ZD958D4和 XY335D1，XY335D2，XY335D3，XY335D4。每个密度处理3次重复，随机排列。种植行距60 cm，行长6.67 m，12行区。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 株高、穗位高和穗位系数的测定 在抽雄期每个密度处理选取10株代表性植株，测量其株高和穗位高，并计算其穗位系数。

1.4.2 基部第3节节间长度、节间粗和茎粗系数的测定 每个小区选取3株代表性玉米植株，用直尺和游标卡尺测量基部第3节节间长度和茎粗。

1.4.3 玉米倒伏情况调查 玉米倒伏主要分为根倒和茎折。在2017年8月10日大风后，统计试验小区内茎秆总株数、根倒株数、茎折株数和站秆株数，并计算其根倒率、茎折率和站秆率。

1.4.4 茎秆抗倒力学特征参数（穿刺强度、压碎强度和抗折力）的测定 玉米抽雄期在每个小区选取3株代表性植株，茎秆抗倒力学特征参数的测定均采用YYD-1仪器进行。将横断面积为1 mm2的测头垂直于茎秆节间中部缓慢匀速插入，读取穿透茎秆表皮的最大值，记录为穿刺强度（N/mm2）。将直径为1 cm的圆柱形压头垂直于茎秆节间中部缓慢匀速下压，读取茎秆撕裂时的值为压碎强度（N/mm2）。将茎秆放到弧形凹槽里，快速下压，读取茎秆折断时的值，记录为抗折力（N）。

1.5 数据分析

采用SPSS23软件进行统计分析，Microsoft Excel 2003处理数据和作图。

2 结果与分析

2.1 种植密度对抽雄期株高、穗位高和穗位系数的影响

表1 不同种植密度对玉米抽雄期株高、穗位高和穗位系数的影响

由表1可知，随着种植密度的增加，郑单958的株高和穗位高都呈增加趋势，以D4密度下最高，但差异不显著，穗位系数变化不大；随着种植密度的增加，先玉335的株高、穗位高逐渐增加，且穗位高各处理间差异显著，穗位系数没有变化规律且差异不显著。种植密度对株高、穗位高影响显著（P＜0.05），但种植密度与穗位系数的关系不大。郑单958和先玉335在D4密度下的株高和穗位高分别较D1密度下提高了5.0%，8.2%和6.7%，7.1%。

2.2 种植密度对玉米基部第3节间长度、节间粗和茎粗系数的影响

由表2可知，随着种植密度的增加，郑单958的基部第3节节间长度增加，节间粗变细，茎粗系数降低。节间长度的D3，D4与D1，D2密度处理间差异显著，节间粗各密度处理间差异显著，茎粗系数的D3，D4与D1，D2密度处理间差异显著；随着种植密度的增加，先玉335的节间长度、茎粗系数变化没有规律，节间粗变细，且在D1密度下与其他处理间的差异显著。郑单958种植密度从D1增加到D4的第3节节间长度增加18.2%，节间粗、茎粗系数分别降低11.0%，29.4%。同一密度处理下，郑单958的基部第3节节间长度低于先玉335，节间粗粗于先玉335。

表2 不同种植密度对夏玉米基部第3节节间长度、节间粗和茎粗系数的影响

2.3 大风后不同夏玉米的倒伏情况比较

不同种植密度处理的夏玉米倒伏情况如图1所示。随着密度的增加，郑单958和先玉335的根倒率和茎折率都呈增加趋势，站秆率都降低。郑单958的根倒率和茎折率分别增加23%和6%，站秆率降低29%，各密度处理表现均为站秆率＞根倒率＞茎折率；先玉335的根倒率和茎折率分别增加36%和 22%，D1，D2，D3密度处理下表现为站秆率＞根倒率＞茎折率，而D4密度处理下表现为根倒率＞茎折率＞站秆率。与先玉335相比，郑单958的根倒率和茎折率均较低。

2.4 种植密度对夏玉米抗倒力学参数的影响

随着种植密度的增加，郑单958和先玉335基部第3节节间的穿刺强度（图2）、压碎强度（图3）和抗折力（图4）均呈现降低趋势。郑单958的穿刺强度、压碎强度和抗折力在D1密度处理下分别比D4密度处理下降低9.6%，10.5和14.0%，而先玉335的穿刺强度、压碎强度和抗折力在D1密度处理下分别比D4密度处理下降低13.1%，9.4%和14.2%。品种间的茎秆抗倒力学参数存在显著性差异，郑单958的穿刺强度、压碎强度和抗折力均显著高于先玉335。不考虑种植密度因素，郑单958的穿刺强度、压碎强度和抗折力分别较先玉335高16.8%，6.1%和3.9%。3个茎秆抗倒力学参数降低幅度表现为抗折力＞穿刺强度＞压碎强度。

2.5 夏玉米倒伏情况与植株形态和茎秆抗倒力学参数的相关关系

由表3可知，根倒率、茎折率与株高、穗位高和节间长度呈正相关，与穗位系数、节间粗、茎粗系数和抗倒力学参数呈负相关。站秆率与各项指标参数相反。其中，根倒率和茎折率与穗位系数、节间长度均未达到显著水平，与穗位高呈极显著正相关，与节间粗、茎粗系数和抗倒力学参数呈显著负相关，有的参数达到极显著负相关。站秆率与节间粗的相关系数最大（0.941**）。根倒率与穿刺强度、压碎强度、抗折力的相关系数分别为-0.743*，-0.915**和-0.938**；茎折率与上述抗倒力学参数的相关系数分别为 -0.905**，-0.903**和 -0.976*。

表3 夏玉米倒伏情况与植株形态和茎秆抗倒力学参数的相关关系

3 结论与讨论

对于种植密度与穗位系数的关系，前人研究有不同的见解。李清超等[20]研究认为，穗位系数可作为衡量植株抗倒性状的重要指标之一，而张洪生等[21]研究认为，穗位系数不能作为鉴定品种抗倒性能强弱的指标。随着种植密度的增加，玉米茎秆倒伏率增加，茎秆基部节间直径变长，茎粗变细，穿刺强度、压碎强度和抗折力降低[22]。茎秆基部的节间粗和茎粗系数与倒伏率呈显著负相关，穿刺强度、压碎强度和抗折力等抗倒力学参数与倒伏率呈显著负相关[23-24]。本研究表明，种植密度与穗位系数的关系不大。随着种植密度从6.75万株/hm2增加到11.25万株/hm2，郑单958和先玉335的株高、穗位高分别提高了5.0%，8.2%和6.7%，7.1%，根倒率、茎折率分别提高了23%，6%和36%，22%。郑单958的穿刺强度、压碎强度和抗折力分别较先玉335高16.8%，6.1%和3.9%。本研究的相关性结果表明，根倒率、茎折率与株高、穗位高、节间长度呈正相关，与节间粗、茎粗系数和抗倒力学参数呈负相关，倒伏率、站秆率与穗位高、节间粗、茎粗系数和抗倒力学参数间的相关性达到显著水平。可见，种植密度是影响玉米茎秆性状和抗倒伏特性的主要因素，增加种植密度的同时，要充分考虑高密引起的倒伏减产和降低机械化收获效率等问题。随着种植密度的增加，郑单958和先玉335抗倒性差异体现在了株高、穗位高、节间粗、茎粗系数和茎秆抗倒力学参数等多个性状上。因此，今后在耐密、抗倒品种的选育上应从整体植株性状展开研究，有效提高玉米的稳产高产。