10 个宜机收夏玉米品种茎秆抗倒特性比较

李中建，许洛，郑书海，冯健英

（石家庄市农林科学研究院，河北 石家庄 050041）

玉米是河北省种植面积最大的粮食作物，每年七八月河北省都有不同程度的暴风雨天气，极易造成玉米大面积倒伏。倒伏不仅造成玉米减产，还对玉米机械化收获产生巨大阻碍，因此抗倒性成为考量玉米品种特性的重要指标之一[1～6]。适宜机械化收获子粒的夏玉米品种更是对抗倒性有着严格要求，冯健英等[7]认为，成熟时倒伏与倒折率之和不超过8%，成熟10 d 后倒伏与倒折率之和不超过10%，才能满足机械收获子粒的条件。众多学者对玉米倒伏的成因以及抗倒性评价方法进行了研究[8～13]，发现玉米茎秆穿刺强度与茎秆抗倒伏倒折能力具有高度的相关性，能够反映玉米品种抗倒伏能力的差异，可以作为玉米品种抗倒性鉴定的评价指标和玉米抗倒伏品种选择的农艺性状指标[14～16]。研究表明，茎秆穿刺强度检测的关键时期是玉米抽雄前7 d 至吐丝期，鉴定的关键部位是基部第3～6 节[17，18]，穿刺强度和折断力度均以茎秆基部第3 节的差异最为显著[16]。以近几年通过审定或待审定的宜机收子粒夏玉米新品种或新组合为试验材料，通过测定抽雄期、灌浆期、蜡熟期的茎秆穿刺强度和压弯力度对其抗倒性进行比较，旨为筛选出适合河北省中南部推广种植的适宜机械化收获子粒的夏玉米新品种。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018 年在石家庄市农林科学研究院赵县实验基地进行。试验区土壤肥沃，灌溉便利，土质轻壤土。前茬作物为小麦。小麦收获后0～20 cm 土壤养分含量为有机质20.4 g/kg、碱解氮107.1 mg/kg、速效磷18.99 mg/kg、速效钾142.5 mg/kg，pH 值7.34，电导率104.9 μs/cm。

1.2 试验材料

参试材料为近几年通过审定或者待审定的适宜机械化收获子粒的夏玉米新品种或新组合（表1），共计10 份。对照品种为郑单958 和先玉335，这2 个品种是目前河北省夏播区推广面积较大的品种，抗倒性均较为突出。其中，郑单958 表现为中前期抗倒性最强，蜡熟期稍差；先玉335 表现为苗期到抽雄期抗倒性稍差，中后期极强。

表1 参试夏玉米材料及其育种单位Table 1 Summer maize materials and their breeding units

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 6 月12 日等行距播种玉米，行距0.6 m，种植密度7.5 万株/hm2。试验设12 个品种处理，其中郑单958 和先玉335 为CK。小区面积24 m2（行长5 m，8 行/区），每小区种植1 个品种，随机区组排列，3 次重复。试验地周围种植不少于6 行的保护行。播种前底施氮肥（N）90kg/hm2、磷肥（P2O5）48kg/hm2、钾肥（K2O） 120 kg/hm2；大喇叭口期追施氮肥（N）210 kg/hm2。其他田间管理水平高于一般试验田。

1.3.2 测定项目与方法 分别在8 月10 日（抽雄期）、9 月10 日（灌浆期） 和9 月25 日（蜡熟期），每小区连续选择生长正常的玉米植株5 株，贴近地面割下地上部，立即带入实验室。利用YYD-1 型茎秆强度测定仪，测定玉米茎秆的穿刺强度和压弯力度。

穿刺强度测定。将玉米茎秆外的叶鞘剥干净，放在茎秆强度测定仪的工作台面上，用横截面积为0.01 mm2的探头在茎秆扁茎中部匀速下压，读取瞬时刺穿茎秆表皮部的显示数值（单位：N/mm2）。依次测定茎秆第3～6 节各个茎节的茎秆强度。

压弯力度测定。将玉米茎秆的第3 节放在茎秆强度测定仪的工作台面上，用横截面积为0.5 cm2的弧形探头在茎秆扁茎中部匀速下压，读取茎秆弯折时的显示数值（单位：N）。

1.3.3 数据处理 采用DPS 数据处理系统对参试玉米品种进行抗倒性聚类分析；利用Microsoft Excel 2007软件进行数据统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 玉米品种的抗倒性聚类分析

勾玲等[17，18]研究表明，玉米抽雄期第3～6茎节平均穿刺强度高于30.0 N/mm2可以作为评价抗倒伏品种的参考指标。参试玉米品种抽雄期第3～6 茎节的穿刺强度平均值为43.2～99.9 N/mm2（表2），均高于该参考指标，表明本研究利用的12 个玉米试材均为抗倒伏品种。其中，德美亚3 号平均穿刺强度最高，其次是衡玉1702（97.8 N/mm2） 和同德139（90.4 N/mm2）；先玉047 平均穿刺强度最低。

对12 个参试玉米品种抽雄期、灌浆期和蜡熟期第3～6 茎节各个节间的穿刺强度数据（表2） 以及第3 茎节节间的压弯力度数据（表3） 进行标准化转换，采用卡方距离相似尺度，以离差平方聚类方法进行聚类分析。结果（图1） 显示，当阈值为4.04 时，可将12 个参试品种分为2 类：联创808、迪卡517、同德139、万盛106、德美亚3 号、衡玉1702、先玉047和舍玉D101 为抗倒性强的品种；郑单958（CK1）、张1453、京农科728 和先玉335（CK2） 为抗倒性弱的品种。

2.2 参试玉米品种同一生育时期不同茎节的穿刺强度比较

参试玉米品种在同一生育时期各茎节穿刺强度均表现为第3 茎节最高；同一茎节穿刺强度平均值表现为第3 茎节＞第4 茎节＞第5 茎节＞第6 茎节，这与刘卫星等[16]的研究结果相吻合。抗倒性强的玉米品种，在同一生育时期各茎节穿刺强度不仅表现为第3 茎节最高，而且各茎节穿刺强度的平均值也表现较高，不同茎节穿刺强度变化的幅度较小。

表2 参试玉米品种主要生育期不同茎节的穿刺强度Table 2 Puncture strength of different stems of tested maize varieties at the main growth period （N/mm2）

表3 参试玉米品种主要生育期第3 茎节的压弯力度Table 3 Bending strength of the third nodes of maize varieties at the main growth period （N）

图1 玉米品种抗倒性聚类分析图Fig.1 Cluster analysis of lodging resistance of maize varieties

2.3 参试玉米品种同一生育时期的穿刺强度比较

抽雄期，参试品种第3 茎节的穿刺强度差异显著（图2），指标值居前3 位的品种依次是德美亚3 号（114.5 N/mm2）；衡玉1702（103.9 N/mm2） 和同德139（101.7 N/mm2）。第3～6 茎节穿刺强度平均值居前3位的品种也依次是德美亚3 号（99.9 N/mm2）、衡玉1702（97.8 N/mm2） 和同德139（90.4 N/mm2）。表明在抽雄期德美亚3 号、衡玉1702 和同德139 的抗倒性强于其他品种。

图2 抽雄期参试玉米品种不同茎节的穿刺强度比较Fig.2 Comparison of puncture strength of different nodes at tassel stage of maize varieties

灌浆期，参试玉米品种第3 茎节的穿刺强度差异不显著（图3），指标值居前3 位的品种依次是万盛106（128.3 N/mm2）、德美亚3 号（126.9 N/mm2） 和联创808（110.9 N/mm2）；第3～6 茎节穿刺强度平均值居前3 位的品种依次是万盛106（108.8 N/mm2）、德美亚3 号（104.6 N/mm2）、先玉047（95.9 N/mm2），联创808（95.7 N/mm2） 略低于先玉047 居第4 位。表明在灌浆期万盛106、德美亚3 号、先玉047 和联创808的抗倒性强于其他品种。

图3 灌浆期参试玉米品种不同茎节的穿刺强度比较Fig.3 Comparison of puncture strength of different nodes at filling stage of maize varieties

蜡熟期，参试玉米品种第3 茎节的穿刺强度差异显著（图4），指标值居前3 位的品种依次是衡玉1702（133.9 N/mm2）、先玉047（131.8 N/mm2） 和舍玉D101（120.5 N/mm2）；第3～6 茎节穿刺强度平均值居前3 位的品种依次是先玉047（110.7 N/mm2）、衡玉1702（110.3 N/mm2） 和舍玉D101（95.1 N/mm2）。表明在蜡熟期衡玉1702、先玉047 和舍玉D101 的抗倒性强于其他品种。

图4 蜡熟期参试玉米品种不同茎节的穿刺强度比较Fig.4 Comparison of puncture strength of different nodes at wax maturity stage of maize varieties

2.4 参试玉米品种不同生育期的压弯力度比较

2.4.1 同一玉米品种不同生育时期的压弯力度 同一玉米品种在不同生育时期，第3 茎节的压弯力度存在差异（图5）。表明同一玉米品种不同生育时期的抗倒能力不同。其中，郑单958、先玉047、京农科728、迪卡517、德美亚3 号、舍玉D101 和先玉335 表现为蜡熟期的抗倒能力强于灌浆期和抽雄期；联创808、万盛106 和张1453 表现为灌浆期的抗倒能力强于抽雄期和蜡熟期；衡玉1702 和同德139 表现为抽雄期的抗倒能力强于灌浆期和蜡熟期。

图5 参试玉米品种不同生育时期的第3 茎节压弯力度Fig.5 Bending strength of the 3rd stalk during different growth period of maize varieties

2.4.2 不同玉米品种同一生育时期的压弯力度 不同玉米品种在同一生育时期，第3 茎节的压弯力度存在差异。表明在同一生育时期参试玉米品种的抗倒能力不同。在抽雄期衡玉1702 和同德139 的抗倒能力明显强于其他品种，这与抽雄期的茎节穿刺强度比较结果基本一致；在灌浆期衡玉1702、联创808、万盛106、先玉047 和张1453 的抗倒能力明显强于其他品种，这与灌浆期的茎节穿刺强度比较结果基本一致；在蜡熟期衡玉1702、先玉047 和先玉335 的抗倒能力明显强于其他品种，这与蜡熟期的茎节穿刺强度比较结果基本一致。

3 结论与讨论

以近几年通过审定或者待审定的10 个适宜机械化收获子粒的夏玉米品种或品系为试材，以河北省夏播区推广面积较大且抗倒性较为突出的郑单958 和先玉335 为对照，分别在抽雄期、灌浆期和蜡熟期，对其茎秆的第3、4、5、6 茎节穿刺强度以及第3 茎节的压弯力度进行测定与比较，并对参试品种的抗倒性进行了聚类分析。结果表明，联创808、迪卡517、同德139、万盛106、德美亚3 号、衡玉1702、先玉047和舍玉D101 为抗倒性强的玉米品种，郑单958、张1453、京农科728 和先玉335 为抗倒性弱的玉米品种。其中，衡玉1702、万盛106、先玉047 和德美亚3 号的抗倒性更加突出。

同一玉米品种，不同生育时期的抗倒能力不同；同一生育时期，不同玉米品种的抗倒能力存在差异[19]。各参试玉米品种的抗倒特性比较结果可以为适宜机械化收获子粒的夏玉米新品种筛选提供理论参考。7 月下旬至8 月上旬为河北省中南部多雨季节，常出现大风、暴雨等极端性天气，而此时玉米生长正处于抽雄期前后，如果受灾发生倒伏、倒折，将造成玉米减产甚至绝收。所以，应筛选抽雄期抗倒伏能力强的玉米品种。适宜机械化收获子粒的夏玉米品种还要求成熟后期仍能保持较强的抗倒性，所以，还应选择蜡熟期抗倒能力强的玉米品种。抗倒性只是筛选适宜机械化收获子粒夏玉米新品种要求的重要指标之一，还要与品种的生育期、抗病性、丰产性和子粒收获时的含水率等指标综合考量[20～22]，这需要在今后的工作中继续研究，以筛选出适合河北省中南部推广种植的适宜机械化收获子粒的夏玉米新品种。