玉米抗茎倒伏能力相关性状与评价研究进展

茎倒伏造成玉米产量和品质下降,收获成本增加,籽粒生理成熟后无法继续田间站秆脱水,影响玉米机械化籽粒收获。关于玉米抗茎倒伏相关的性状,前人从植株形态、节间形态、解剖结构和化学成分等方面进行了大量研究,但结果不完全一致,同时这些性状对茎秆抗倒性作用大小的定量研究较少。本文综述了玉米抗茎倒伏能力的评价方法和指标、茎秆力学测定方法、抗茎倒伏能力相关性状的分析方法及其影响因素,提出了抗茎倒伏能力相关性状及评价研究中存在的问题和需要进一步关注的内容,希望为进一步研究玉米抗茎倒伏相关性状及其评价方法,培育抗倒伏品种和优化栽培措施提供参考。

行向和种植方式对玉米穗下节间与茎倒伏相关性状的影响

行向和种植方式是调节玉米冠层结构的重要措施。但行向和种植方式是否影响基部茎节的抗倒伏相关性状还不清楚。本研究在吉林省玉米种植区进行,采用均匀垄(行距为65 cm)和宽窄行(宽行距为80 cm,两窄行距为40 cm)的种植方式,行向分别为东西向、南北向和南偏西20°,探讨行向和种植方式对倒伏相关的玉米基部节间性状的影响。研究结果显示,宽窄行种植的玉米的穗高系数低于均匀垄。行向影响玉米基部第二茎节的横向压碎强度、第二、第四和第六茎节的含水量以及第四茎节的茎粗系数。行向和种植方式互作对第二和第六茎节的横向压碎强度、第四茎节的单位长度鲜质量、鲜密度以及茎粗系数的影响显著。因此选择宽窄行种植方式和适宜的行向可以提高玉米基部茎节倒伏抗性。

密度、种植方式对夏玉米茎秆抗倒伏能力的影响

为了提高玉米抗倒特性,在豫北高产灌区生产条件下,以郑单958和浚单20为试验材料,采用了等行距、宽窄行种植方式,设6.75万、7.50万、8.25万、9.00万株/hm24个密度处理,研究了不同密度、种植方式对夏玉米茎秆抗倒伏能力的影响。结果表明:在成熟期,郑单958的平均茎折率比浚单20低43.55%,茎秆第三节间的茎粗系数、茎秆外皮穿刺强度分别比浚单20高0.04、564.1 N/mm2,宽窄行种植的玉米茎粗系数、外皮穿刺强度比等行距种植的高0.01、59.23N/mm2。随着密度的增加,玉米的茎折率、空秆率和穗位系数增大,茎粗系数和穿刺强度降低。郑单958在密度为8.25万株/hm2、采用宽窄行种植时抗倒伏能力最强,而浚单20表现最好的为7.50万株/hm2的宽窄行种植方式。

施氮模式对冬小麦越冬期冻害和茎秆抗倒伏性能的影响

以中筋高产小麦品种新麦18为试验材料,采用大田试验的方法,从土壤-小麦植株系统出发研究了3个梯度氮肥用量(180 kg/hm2、240 kg/hm2和300 kg/hm2)和3种基追比例(基肥∶拔节肥∶孕穗肥为3∶5∶2、基肥:拔节肥为5∶5和基肥∶拔节肥为7∶3)对冬小麦越冬期麦苗冻害和茎秆抗倒伏性能的影响。结果表明,施氮模式显著影响小麦抗冻能力和茎秆抗倒伏能力。基部第一、第二节间的节间长度和基部第二节间的含氮量均随施氮水平和基肥比例的增加而增加,基部第一、第二节间的节间粗度、秆壁厚度和节间充实度以及基部第二节间机械强度则表现相反。基部第二节间机械强度与其节间粗度、秆壁厚度、充实度呈极显著正相关,而与其氮含量呈极显著负相关。

行距配置对玉米茎秆抗倒伏特性及光合性能的影响

为探究不同行距配置对玉米茎秆抗倒伏特性及光合性能的影响,明确山西省春玉米栽培适宜的种植行距,本试验于2015年在山西省农科院东阳试验基地展开,以‘大丰30’为试验材料,设置宽行种植(80 cm)、窄行种植(40 cm)、宽窄行种植(80 cm+40 cm)和等行距种植(60 cm)4种行距处理,分析了玉米茎秆抗倒伏特性、叶面积指数(LAI)、光合参数及产量对不同行距处理的响应。结果表明,宽行种植和宽窄行种植较窄行距种植和等行距种植,玉米株高、穗位高和穗位高系数降低;抽雄期和灌浆期,不同节间茎秆硬皮穿刺强度和弯曲性能提高,LAI、叶片光合速率、蒸腾速率提高;穗长、穗行数、行粒数、百粒重提高,产量分别提高17%、9%以上,且宽窄行种植更具优势。此外,抽雄期至成熟期,玉米籽粒产量与叶面积指数、叶片光合速率和蒸腾速率均呈显著或极显著正相关。总之,宽窄行种植(80 cm+40 cm)有利于提高玉米茎秆抗倒伏特性,提高光合作用,优化产量构成,提高籽粒产量,可为山西省玉米种植提供技术支撑。

宽幅精播和灌溉对冬小麦灌浆末期茎秆倒伏的影响

设置2种种植模式和3种灌溉处理,研究了宽幅精播和灌溉对冬小麦抗倒伏指数等的影响。结果表明,宽幅精播和常规种植模式对小麦茎秆物理参数没有显著影响,但与不灌溉相比,拔节期灌溉以及拔节后10d灌溉均显著提高了茎秆重心高度和株高。与常规种植模式相比,宽幅精播于拔节期灌溉60mm水显著增强了冬小麦的抗倒伏能力。

禾谷类作物茎秆特性与茎倒伏关系的研究

倒伏是作物生产中重要限制因子之一,倒伏会使作物产量降低、品质变差。作物倒伏主要分为根倒伏和茎倒伏,禾谷类作物中茎倒伏研究报道居多。茎秆纵向生长调控株高,其与赤霉素、生长素等激素生物合成及其信号转导途经相关;横向生长同茎粗和壁厚等性状密切相关,主要涉及纤维素、木质素等结构性碳水化合物的合成和代谢过程。抑制茎秆纵向生长促进横向生长,可使株高降低,茎秆变粗,茎秆抗折力提升,最终增强植株抗倒伏特性。本文对禾谷类作物茎秆特性与倒伏关系研究以及抗倒伏性状调控机理进行阐述,以期为作物抗倒伏品种选育及其机理研究提供参考。

微喷补灌水肥一体化下水氮管理对夏玉米茎秆抗倒伏研究

【目的】建立黄淮海平原水肥一体化条件下适宜夏玉米高产高抗倒伏的水氮管理模式。【方法】设置微喷补灌水平(W)和施氮量(N)2个因素,即播种时、拔节期、大喇叭口期和抽雄吐丝期补灌4次(W1),播种时和大喇叭口期补灌2次(W2),施氮量210 kg/hm^(2)(N1)和150 kg/hm^(2)(N2),研究了夏玉米不同生育期植株性状参数、茎秆倒数第3节间力学指标和抗倒伏指数、夏玉米原位抗倒伏力与倾斜角度、产量等指标,探究夏玉米抗倒伏能力与产量综合调优的水氮管理模式。【结果】N1处理显著降低了夏玉米抽雄期和成熟期的株高,以及抽雄期和灌浆期的重心高度;显著提高了成熟期的抗折力,灌浆期的穿刺强度和径向抗压强度,以及灌浆期和成熟期的抗倒伏指数,其中抽雄期、灌浆期和成熟期W1N1处理的抗倒伏指数较W2N2处理分别增加68.56%、15.01%、28.23%;N1处理显著提高了夏玉米抽穗期和成熟期不同倒伏角度下的抗倒伏力,以及不同生育期的临界抗倒伏力,其中抽雄期、灌浆期和成熟期W1N1处理较W2N2处理的临界抗倒伏力分别增加44.03%、48.40%、30.49%;采用抗倒伏指数和临界抗倒伏力的综合评价表明,不同生育期W1N1处理综合抗倒伏能力最高,W2N2处理最低;采用抗倒伏指数、临界抗倒伏力以及产量的综合评价表明,成熟期W1N1处理和W2N1处理综合抗倒伏能力明显高于W1N2处理和W2N2处理。【结论】综合抗倒伏能力、作物需水及水肥一体化等因素,W1N1处理是实现抗倒伏和籽粒高产最优组合方案。

水稻不同收获期茎秆抗倒伏能力及其影响因素研究

从不同收获期水稻茎秆抗倒伏能力着手,探究了不同收获期水稻茎秆倒伏对水稻的影响,对其影响因素进行深入探究。采取对不同收获期内的不同水稻品种抗倒伏效果进行设计性试验,依照研究指标进行了对应试验观察。试验结果显示,倒伏指数以倒4节间最高,以倒1节间最低,即倒4节间抗倒伏能力最差,倒1节间抗倒伏能力最强,然后对试验结果进行统计处理,分析其抗倒伏能力。

冬油菜终花期及灌浆期倒伏对产量及品质的影响

为了研究不同生育期倒伏对冬油菜产量和品质造成的影响,以‘陕油28’为材料,在终花期和灌浆期人工模拟茎倒伏和根倒伏处理,测定倒伏后的干物质积累量、产量和品质,并计算菌核病发生率。结果表明,倒伏后除FR处理干物质积累量一直降低外,其他处理干物质积累量先降低后升高;茎秆所占干物质积累量显著增加,叶片和角果所占干物质积累量显著降低;终花期根倒伏(FR)、终花期茎倒伏(FS)、灌浆期根倒伏(GR)和灌浆期茎倒伏(GS)的产量分别比对照减产50.28%、18.90%、41.24%和9.79%;倒伏后含油量降低,其中FR、GR分别降低7.64%、6.46%;同时期根倒伏菌核病发病率显著高于对照,而茎倒伏与对照差异不显著。同一倒伏类型,终花期倒伏较灌浆期影响大;同一倒伏时期,根倒伏较茎倒伏影响更大。

湿润冷凉区秸秆碎混还田对玉米抗倒伏能力的影响

东北低温湿润冷凉区黑土黏重易增加玉米倒伏发生风险,秸秆碎混还田技术可改善土壤物理性状,是此区广泛应用的秸秆还田技术,但秸秆碎混还田对玉米倒伏的影响尚不明确。因此,本研究在吉林省东部湿润冷凉区,通过分析秸秆碎粉还田条件下6个品种玉米灌浆期的根倒力矩(Rfm)、茎秆抗倒伏指数、总根数、气生根数、基部第三伸长节间的横向压碎强度以及成熟期玉米产量等指标,探析湿润冷凉区秸秆还田对玉米根倒伏和茎倒伏抗性的影响。研究结果显示,与秸秆未还田相比,秸秆碎粉还田条件下供试玉米的根倒力矩(Rfm)提高了14.9%,茎秆抗倒伏指数提高了5.34%,气生根数量增加了5.4%,田间倒伏发生率降低1.13%,德美亚1号和雁玉1号的产量分别显著增加了3.5%和3.6%。相关分析表明,Rfm与气生根数量呈显著正相关关系,茎秆抗倒伏指数与基部第三伸长节间横向压碎强度呈显著正相关关系,表明秸秆碎粉还田条件下玉米根倒力矩和茎秆抗倒伏指数的提高与气生根数量和基部第三伸长节间横向压碎强度的增加有关。秸秆碎粉还田可有效提高东北湿润冷凉区部分品种玉米的抗根倒伏和茎倒伏能力。

不同波涌畦灌对冬小麦茎秆抗倒伏能力的影响

【目的】研究不同波涌灌溉处理对冬小麦茎秆抗倒伏能力的影响。【方法】采用4种不同的畦灌方式(普通连续畦灌、波涌畦灌、交替间隔波涌畦灌和固定间隔波涌畦灌),研究了不同波涌畦灌处理对冬小麦重心高度、鲜质量、茎秆抗折力、弯曲弹性模量和抗倒伏指数的影响。【结果】不同波涌畦灌处理均能降低重心高度、增加产量;交替间隔波涌畦灌的抗倒伏指数沿长度方向逐渐增大,且在灌浆期茎秆抗倒伏能力较强。【结论】统筹产量和抗倒伏能力,冬小麦长畦灌溉以交替间隔波涌畦灌为宜。

黄淮麦区南片小麦抗茎倒种质筛选及相关特性分析

【目的】筛选茎秆抗折力强、综合农艺性状好的抗茎倒小麦种质材料,为黄淮麦区南片抗茎倒小麦品种选育提供亲本材料;比较强弱茎秆抗折力材料的主要形态特性,为抗茎倒小麦品种相关基因挖掘和调控机制解析确定研究指标。【方法】收集黄淮麦区南片主要小麦育种单位的优异种质资源,按照株高介于0.60~0.90 m、开花期和成熟期与本麦区主推品种郑麦1860相差≤2 d的标准,从中选取406份小麦种质资源作为试验材料。在开花期和花后30 d利用茎秆强度测定仪对试验材料的茎秆抗折力进行测定,调查试验材料田间倒伏情况,在灌浆期和成熟期调查各材料的株高、穗长、产量三要素等主要农艺性状;并制作茎秆横截面切片,测定强、弱茎秆抗折力种质材料基部第2节间的直径、厚度等形态结构指标。【结果】多因素方差分析结果表明,茎秆抗折力在种质间、年份间及种质与年份的互作上均表现出极显著差异(P<0.01,下同)。试验材料开花期的茎秆抗折力平均为10.730 N,变幅为2.178~23.539 N,介于10~15 N的材料最多,占50.99%;花后30 d的茎秆抗折力平均为5.454 N,变幅为1.313~18.130 N,介于5~10 N的材料最多,占51.72%。在开花期和花后30 d分别鉴定到34和15份茎秆抗折力较强的种质材料,综合分析这些材料的主要农艺性状,筛选到20份茎秆抗折力较强且综合农艺性状优良的小麦种质,其中平麦189、濮麦1128、郑麦1860等3份材料表现最突出。相关分析结果表明,茎秆壁厚度、大维管束数量和薄壁组织细胞层数与茎秆抗折力呈显著(P<0.05)或极显著正相关,节间长度和小维管束数量与茎秆抗折力无显著相关性(P>0.05)。【结论】茎秆抗折力是反映小麦抗茎倒能力的重要指标,平麦189、濮麦1128、郑麦1860等3份材料可作为重点亲本用于抗茎倒小麦品种的选育。在黄淮麦区南片小麦种质中,茎秆壁厚度、大维管束数量和薄壁组织细胞层数是影响茎秆抗折力的主要形态特征,这些性状可作为小麦抗茎倒基因挖掘和机制解析的研究指标。

甘蓝型油菜抗茎倒材料的筛选与候选基因挖掘

该研究采用茎秆抗折力指标评价了200份甘蓝型油菜种质资源抗茎倒伏能力,据此筛选出极端抗茎倒材料和不抗茎倒材料各1份,随后测定了2份材料成熟期茎秆的理化组分含量,并对2份极端抗茎倒差异材料蕾苔期、盛花期茎秆进行转录组测序分析,为甘蓝型油菜抗茎倒伏的遗传改良奠定基础。结果表明:(1)200份甘蓝型油菜种质资源的茎秆抗折力和茎粗均为正态分布,均属于数量遗传性状,并依据茎秆抗折力和农艺性状筛选出生育期相近,株型相似,茎秆粗度差异不显著,但茎秆抗折力差异显著的极端不抗茎倒材料GY172和抗茎倒材料GY199。(2)GY199的韧皮部比GY172更加致密,而GY172成熟期茎秆中的半纤维素、木质素、中性洗涤纤维及总可溶性糖含量均显著高于GY199,而其纤维素含量极显著低于GY199,即成熟期茎秆纤维素含量与这2个材料的茎秆抗折力呈正相关。(3)蕾苔期、盛花期茎秆转录组测序发现,碳代谢、碳固定、磷酸戊糖途径、氨基酸的生物合成、糖酵解/糖异生等途径的14个基因(BnaA10G0056100ZS、BnaC08G0455100ZS、BnaA08G0262400ZS、BnaC08G0239700ZS、BnaA07G0362300ZS、BnaC02G0081300ZS、BnaC04G0273000ZS等)以及纤维素合成相关的9个基因(BnaA05G0152200ZS、BnaA01G0411100ZS、BnaA03G0018900ZS、BnaA03G0037800ZS等)在抗茎倒材料GY199中显著上调表达,这些基因可能参与调控了茎秆强度性状,可作为油菜抗茎倒候选基因。

大喇叭口及灌浆期倒伏对夏玉米产量损失的研究

【目的】研究不同生育时期和倒伏类型对夏玉米干物质积累、产量及产量构成因素的影响,定量评估倒伏对夏玉米造成的产量损失。【方法】以浚单20为试验材料,开展2个生长季夏玉米倒伏田间控制试验,分别在大喇叭口期和灌浆期进行不同类型人工倒伏模拟。大喇叭口期倒伏处理为:轻度根倒伏(BR1)、重度根倒伏(BR2)、低节位茎倒伏(BSL)和高节位茎倒伏(BSH);灌浆期倒伏处理分别为:轻度根倒伏(FR1)、重度根倒伏(FR2)、低节位茎倒伏(FSL)和高节位茎倒伏(FSH)。研究倒伏后夏玉米的叶面积指数、干物质量、产量及产量构成因素(穗长、穗粗、秃尖率、穗粒数和百粒重)的变化,计算表征玉米受害程度的相对损失率。【结果】倒伏会显著降低叶面积指数,其中灌浆期茎倒伏损失率最大,成熟期叶面积指数较对照分别降低38.9%(FSL)和50.7%(FSH)。倒伏后地上部干物质积累量减少,除灌浆期轻度根倒伏(FR1)外,其他时期及类型倒伏总干物质积累量均显著降低(P<0.05),其中灌浆期茎倒伏处理干物质积累量降低最显著,乳熟后期总干物质积累量不增反降,分别较对照降低34.9%(FSL)和46.8%(FSH)。同时,倒伏影响干物质在茎、叶和穗中的分配,茎、叶干物质量所占比例增加,穗干物质量比例降低,其中灌浆期茎倒伏茎秆干物质量比例显著增高,较对照提高9.2%(FSL)和3.7%(FSH),穗干物质量显著降低,较对照减少9.9%(FSL)和7.0%(FSH)(P<0.05)。倒伏使穗变短、变细,秃尖增加。灌浆期倒伏穗长显著缩短,比对照短3—4 cm,穗粗显著降低(P<0.05),2年试验中除FSL(2012年)处理外,灌浆期倒伏的秃尖率均显著高于对照(P<0.05),大喇叭口期倒伏秃尖率与对照差异不显著,其中FSH(2011年)处理秃尖率最高,达27.4%。倒伏灾害同时影响穗粒数和百粒重,倒伏后均表现出减少趋势,与产量的相关系数分别为0.729和0.842(P<0.01)。受2年试验条件差异影响,2011年各倒伏处理的穗粒数显著低于对照,2012年仅灌浆期茎倒伏与对照差异显著。倒伏影响百粒重,其中灌浆期处理最显著(P<0.05)。穗粒数和百粒重与产量显著相关,相关系数分别为0.729和0.842(P<0.01)。倒伏显著降低产量,除大喇叭口期轻度根倒伏BR1外,其他倒伏处理的产量均显著低于对照(P<0.05)。大喇叭口期倒伏BR2、BSL和BSH产量损失率2年平均分别为13.9%、27.9%和27.1%;灌浆期倒伏FR1、FR2、FSL和FSH产量损失率,2年平均分别为29.0%、38.4%、45.0%和48.3%。【结论】相同倒伏类型,灌浆期倒伏较大喇叭口期倒伏影响更大;在同一生育时期,茎倒伏比根倒伏影响更明显,但茎倒伏高、低节位处理之间产量损失差异不显著。各倒伏处理的产量损失表现为灌浆期茎倒伏最高,大喇叭口期根倒伏最低。

耕作措施对西藏青稞产量和抗倒伏茎秆特性的影响

青稞作为西藏的第一大粮食作物,是制作当地“糌粑”的重要原料,由于其根系比较浅、节间长且茎秆薄软,因此发生倒伏的可能性比较大,相应的极易诱发一系列问题,诸如品质恶劣、降低产量、提高生产成本和管理收割困难等,减产10%-46%。基于此,为保证西藏青稞产量就需要采取一定耕作措施,还需明确青稞茎秆特性与倒伏之间的关系,从而能够为青稞倒伏生产提供重要的生产指标、科技参考。

小麦倒伏及其对粒重的影响

通过对皖麦19、内乡188两个小麦品种生育后期不倒伏及倒伏材料的研究,结果表明:同一品种株高、茎杆第二节间长及其机械强度、倒伏指数等性状在倒伏与不倒伏材料间有明显差异。同时表明,倒伏使内乡188千粒重降低11.6％,且以麦穗上部及各小穗第一粒位籽粒的粒重下降幅度最大。

氮肥管理对直播杂交水稻抗倒伏能力的影响

为进一步探究氮肥管理对直播杂交水稻茎秆倒伏的影响,在前期研究初步明确直播杂交水稻最适播种量和氮肥运筹方式的基础上,以四川主推杂交稻F优498和新选育杂交稻德优4923为试验材料开展2个大田试验,分别为设5个施氮水平(90、120、150、180和210 kg·hm-2,基肥:分蘖肥:穗肥比均为3:3:4);在150 kg·hm-2施氮水平下设4种氮肥运筹方式(基肥:分蘖肥:穗肥比分别为10:0:0、4:4:2、3:3:4和2:2:6),研究不同施氮水平和氮肥运筹方式对直播杂交水稻茎秆形态学、力学指标及茎秆化学成分组成的影响及其与抗倒伏能力的关系。结果表明,施氮水平的提高或氮素穗肥比例的增加均会降低直播杂交水稻茎秆折断弯矩、断面系数、弯曲应力、第4节间直径和茎秆碳水化合物含量和钾含量,且施氮水平的增加还伴随茎秆各节间伸长、株高和重心高度增加,倒伏指数增加,倒伏风险增大。直播杂交水稻F优498和德优4923均在施氮水平150 kg·hm-2,氮肥运筹方式分别在基肥:分蘖肥:穗肥比为3:3:4和4:4:2条件下获得较理想产量,同时也具备较高的抗倒伏能力。水稻茎秆折断弯矩、外径长轴长、纤维素和氮含量等指标在直播杂交水稻抗倒伏能力中起着重要作用。本研究结果为完善直播杂交水稻技术中合理的氮肥管理提供了理论基础。

秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦茎秆抗倒性研究

为研究秸秆覆盖和宽幅精播对冬小麦茎秆抗倒伏的影响,采用宽幅精播和常规种植,设置秸秆覆盖和不覆盖2种覆盖方式,研究了宽幅精播和秸秆覆盖对冬小麦茎秆主要物理性状参数、机械强度和抗倒伏指数等的影响。结果表明,在拔节期和抽穗期各灌60mm的情况下,冬小麦生育后期茎秆抗倒伏特性与株高、重心高度和倒数第二节间壁厚有较强的相关性。无秸秆覆盖条件下,宽幅精播冬小麦抗倒伏指数和常规种植没有显著差异,而在秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦抗倒伏指数则显著提高。秸秆覆盖显著降低冬小麦产量,但宽幅精播种植模式能够通过增加穗数弥补秸秆覆盖造成的产量损失。秸秆覆盖和宽幅精播相结合有利于改善冬小麦的抗倒性能,但显著降低冬小麦产量。

小麦倒伏影响因素的力学有限元分析

本文运用有限元的原理,通过ANSYS软件建立小麦茎秆的力学有限元模型,理论研究了小麦倒伏与基部第一节间长、小麦茎秆杆粗以及小麦的厚壁机械组织的厚度之间的关系,与小麦倒伏影响因素的实验结论作对比,为小麦茎秆倒伏提供新的研究途径。