黍子抗倒伏评价方法的研究

刘艳丽，周璐璐，张立新，王伟，田伯红

(沧州市农林科学院/河北省农作物耐盐碱评价与遗传改良重点实验室，河北沧州 061001)

黍子，一年生禾本科单子叶栽培作物，具有生育期短、适应性广、耐旱、耐瘠等特点，是抗旱救荒的理想作物[1]。黍米橙黄、性糯、黏性好，具有滋阴补肾、健脾活血等作用，深受消费者喜爱，发展黍子生产对满足市场需求，改善人们膳食结构，具有重大意义[2]。近几年全球杂粮热兴起，黍子生产也得到重视。倒伏是黍子生产中普遍存在的现象[3]，近年受台风影响，倒伏现象更加严重。国内外对黍子倒伏研究报道较少，更没有科学的评价指标来评判黍子品种的抗倒伏能力。

许多学者对农作物倒伏做了大量研究。蒲定福等[4]认为“小麦品种倒伏系数”是株高、植株重量、根质量和茎秆机械强度的综合体现，用于品种抗倒伏性评价是准确可靠的。王莹等[5]用大麦根倒伏系数评价大麦品种的抗倒性。Tian 等[6]证明“倒伏系数”能准确评价谷子品种的抗倒性。刘艳丽等[7]探索出玉米抗倒伏综合评价方法——倒伏系数。由于黍子在我国种植面积少，产量低，需求少，栽培技术落后，关于黍子抗倒伏研究较少。张万光研究表明，适当早播能增强黍子抗倒伏能力[8]。杨芳[9]是利用基部1、2、3、4 节的倒伏系数平均值来综合评价黍子的抗倒性，但未明确影响黍子倒伏的关键节位。在外界自然因素没有引起黍子倒伏的情况下，无法鉴定品种的抗倒性，导致品种的选择、培育、应用存在很大盲目性，倒伏的概率增加。本研究提出的倒伏系数能在未发生倒伏的情况下评价黍子品种的抗倒性，为黍子抗倒伏育种提供科学依据，对提高黍子产量具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2019—2020 年在沧州市农林科学院前营试验田开展。采用随机区组设计，3 次重复，株距5.6 cm，行距40 cm，种植密度45 万/hm2，行长5 m，6 行区，小区面积12 m2。管理同一般大田，生育期间及时防治病虫害。

参试品种共23 个，分别为B707、YE716、Q609、Y724、Y3645、H271、嫩黍23、冀糯糜3 号、冀黍2号、冀黍3 号、外引黍4 号、黄黍子、雁北天黍、小红黍、孟村黍子、紫秆红黍、白壳黍、红黍、大紫秆、黄黍、惠农黄粘黍、衡水黍子、晋黍8 号(CK)。

1.2 测定项目与方法

在黍子蜡熟期，每个品种选取5 株长势一致的植株，避免边际效应和集中效应对试验结果的影响，将整个植株用铁锹带根(0～40 cm)取出，根部用水冲洗干净，根部剪下烘干。

1.2.1 植株形态

测量单茎鲜质量、根干质量、株高、节长(基部往上第2、3、4 节)。

1.2.2 植株力学

茎秆抗折力。固定基部茎节两端，用浙江托普仪器有限公司生产的茎秆强度测定仪YYD-1 均匀、缓慢地对茎秆中部用力，茎秆折断瞬间抗折力计显示的读数(g)即为茎秆抗折力。

茎秆机械强度＝茎秆抗折力×节长/2

倒伏系数＝株高×单茎鲜质量/(根干质量×茎秆机械强度)

1.2.3 倒伏程度

在黍子蜡熟期，调查每个品种的倒伏面积、倒伏角度、倒伏级别。倒伏级别根据植株从直立状态到倒伏状态而划分。黍子品种国家区域试验倒伏级别的记载一般采用0～4 级标准，其中，0 级:无倒伏症状或稍微倾斜，但能很快恢复直立，对产量无影响；1级:倾斜角度≤30°、倒伏面积15%以下，对产量有轻微影响；2 级:30°<倾角≤45°、倒伏面积30%以下，对产量有影响；3 级:45°<倾角≤60°、倒伏面积50%以下，对产量影响较大；4 级:倾角60°以上、倒伏面积50%以上，严重减产。

1.3 数据分析

数据统计分析采用SAS 8.1 和SPSS 17.0 软件处理。

2 结果与分析

对23 个品种田间长势情况进行调查，并参照文献[10]倒伏级别划分方法及谷子、小麦、水稻等作物的倒伏计算方法，调查计算与倒伏系数相关的性状，尝试找到适合黍子品种的抗倒伏评价方法。

2.1 各性状与倒伏面积、倒伏级别的相关性

从表1 可以看出，第2 节倒伏面积、倒伏级别与倒伏系数呈极显著正相关，相关系数分别为0.96，0.87；第2 节抗折力与倒伏面积、倒伏级别呈极显著负相关，相关系数分别为-0.60，-0.64；第3、4 节抗折力与倒伏面积、倒伏级别无显著相关关系，其倒伏系数与倒伏面积、倒伏级别也无显著相关关系。

表1 黍子各性状与倒伏面积、级别、系数的相关系数Table 1 The correlation coefficient between traits of broomcorn millet and lodging area，grade and coefficient

2.2 倒伏系数与倒伏级别的比较

从图1 中可以看出，23 个黍子品种的倒伏级别与第2 节计算的倒伏系数趋势一致，且相关性达极显著水平(R＝0.87**)，与第3、4 节计算的倒伏系数趋势不一致，且无相关性。表明用第2 节计算的倒伏系数评价黍子的倒伏性是准确可靠的，而第3、4 节计算的倒伏系数不能准确评价黍子的抗倒性。

图1 第2、3、4 节倒伏系数与田间倒伏程度比较Fig.1 The relationship between lodging coefficient and field lodging degree in sections 2，3，4

2.3 倒伏系数与其构成因素的相关分析和通径分析

从表2 可看出，株高、茎鲜质量与倒伏系数相关不显著，因此，株高、茎鲜质量不能用来评价黍子抗倒伏能力。第2 节抗折力、根干质量、机械强度与倒伏系数呈极显著负相关，R值分别为-0.54**，-0.54**，-0.63**，而第2 节长与倒伏系数呈显著负相关(R＝-0.45*)，说明黍子品种的第2 节抗折力、节长、根干质量、机械强度值越大，倒伏系数越小，品种的抗倒能力越强。为确定每个性状的作用大小，对计算倒伏系数的4 个因素进一步进行通径分析，结果如表3。

表2 倒伏系数与6 个性状的相关系数Table 2 The correlation analysis between lodging coefficient and six traits

表3 黍子倒伏系数4 个影响因子的通径分析Table 3 The path analysis of millet lodging coefficient and 4 influencing factors

从表3 可看出:(1)对倒伏系数的直接作用最大的是根干质量(P3→y＝-1.055 0)，根干质量每增加一个标准单位，倒伏系数平均减少1.055 个标准单位，通过机械强度有一定的间接负效应(P3→4→y＝-0.194 2)，虽然通过株高和茎鲜质量有间接的正效应(P3→1→y＝0.258 9，P3→2→y＝0.450 2)，但没有大的影响，因而使根干质量与倒伏系数呈极显著负相关(r3y＝-0.54**)；(2)机械强度对倒伏系数也存在较大的负效应(P4→y＝-0.647 6)，株高有较小的正效应，茎鲜质量和根干质量还有一定的正效应(P4→2→y＝0.276 6，P4→3→y＝0.315 2)，但没有大的影响，因而使机械强度与倒伏系数呈极显著负相关(r3y＝-0.63**)；(3)株高对倒伏系数有一定的正效应(P1→y＝0.335 5)，但是根干质量还有间接的负效应(P1→3→y＝-0.814 3)，最终导致株高的相关系数也小；(4)茎鲜质量对倒伏系数有一定正效应(P2→y＝0.582 4)，但作用较小，与倒伏系数的相关性也小。

3 讨论

本文选择的黍子品种株高在85.0～152.0 cm之间，而目前生产上及农家品种株高基本都在此范围内，具有较好的代表性。株高对倒伏系数的直接作用较小，通过茎鲜质量也有一定的正效应，但通过根干质量有较大的负效应，消除了因重心升高、穗子增重产生的倒伏因素，最终株高与倒伏系数的相关性小。植株过高会导致重心升高，倒伏的潜在因素增大，但黍子品种的株高不是倒伏的必然因素，在黍子抗倒伏材料筛选中，植株高矮以中等为好，应选择茎秆机械强度大、根系发达的品种。

4 结论

4.1 找到能准确评价黍子抗倒伏能力的倒伏系数

黍子田间生产中倒伏均发生在第2 个节位，本文用试验数据证明用第2 节茎节计算倒伏系数，相关系数高达r＝0.87**，表明用第2 节倒伏系数能准确评价黍子的抗倒能力。

4.2 黍子倒伏系数影响因子

倒伏系数受单茎鲜质量、株高、根干质量和茎秆机械强度综合影响，根干质量和茎秆机械强度越大，抗倒能力越强，倒伏系数越小；而黍子品种的株高、单茎鲜质量对倒伏没有显著影响。