春玉米抗茎倒能力评价及其化学调控技术研究

东北平原位于世界三大“玉米带”,由于土壤肥沃,雨热同期,玉米的单产水平较高,贡献了我国玉米总产量的35%以上,在国家粮食安全生产中具有举足轻重的地位。在当前生产条件下,由于受育种水平、管理措施及农业气象等方面的影响,春玉米密植栽培与倒伏的矛盾日益突出,已成为制约春玉米稳产和增产的重要因素。本文以4年田间试验为基础,对吉林省中部粮食主产区灌浆期风灾倒伏籽粒建成、减产损失以及不同基因型品种抗倒性差异机制进行了研究,同时结合作物化学调控技术,阐明了植物生长调节剂(PGRs)提高春玉米抗倒伏能力的生态与生物学机制。主要取得如下结论:1、灌浆期倒伏显著降低了籽粒灌浆速率,但随着时间推移,灌浆速率受影响程度减弱;倒伏后上层植株受影响较小,下层植株受影响较大,倒伏后及时进行捆扶处理可以降低倒伏对籽粒灌浆所产生的不利影响。倒伏限制了籽粒“库”的建成,收获期倒伏下层、倒伏上层、捆扶处理籽粒干重比对照分别降低20.13%、4.36%和7.56%。2、倒伏后造成籽粒脱水速率减慢,从而导致收获期籽粒水分含量偏高;倒伏影响籽粒营养物质积累量,降低了商品品质,其中粗脂肪和粗蛋白含量受影响较大,粗淀粉含量受影响较小,其含量相应分别下降了1.07～12.83%、5.15～9.33%与0.81～3.30%。3、倒伏降低了春玉米的产量。2012年田间17个倒伏定位样点最高减产29.68%,最低减产7.02%,平均减产14.75%,回归分析表明倒伏率每增加1%,产量损失平均增加34.17 kg/公顷。不同倒伏部位植株产量损失不同,倒伏上层与倒伏下层单株产量分别比对照(未倒伏)处理减产10.51%与29.88%;倒伏后玉米行粒数、穗长和穗粗降低,秃尖长增加,百粒重下降,是导致减产的主要原因。4、吉林省中部地区春玉米茎倒伏以灌浆后期发生为主。从倒伏发生位置来看,主要以第3茎节倒伏为主,约占56.44%,其次是第5茎节(16.83%)、第2茎节(12.87%)和第4茎节(11.88%),其它茎节部位发生倒伏的比率较小。5、玉米重心高度、基部茎折力、单位节间长度干重可作为生育期评价春玉I米抗倒性的通用指标。另外,茎节长度可作为玉米开花期抗倒性的一级指标,而穗位高、穿刺强度、茎节横切面积、硬皮厚度、木质素含量可作为二级评价指标。基部茎节含水量可作为玉米灌浆后期抗倒性的评价指标。另外,通过各指标对密度变化的敏感性来评价品种抗倒伏性能力可能更加科学,但关键是参照品种的选取。6、不同抗倒性品种籽粒的灌浆特性存在很大差异。先玉335、禾玉33等易倒伏品种,具有灌浆强度大,灌浆期短等特点,而迪卡516和农华101等抗倒性强的品种灌浆期持续时间较XY335等品种延长1-2 d。在光合产物的转移与分配方面,灌浆后期易倒伏品种茎器官向籽粒中转移的干物质比例大,同化物在茎器官中分配的比例低,这可能是造成玉米茎秆抗倒伏能力降低的重要机制。7、生育期可通过Safety factors模型对植株的抗倒伏能力进行评价,经田间验证,在玉米灌浆期Safety factors值与倒伏指数LI存在极显著相关性,灌浆期与倒伏指数LI关系为Y=3.9503e-0.26LI。另外,本研究还提出了抗茎倒伏品种的理想株型。8、高密度种植条件下,玉米的籽粒产量、生物量、收获指数以及倒伏指数均显著的受化控处理(T)、品种类型(H)以及环境因子(Y)的影响。提高收获指数,降低倒伏率是PGRs提高春玉米籽粒产量的重要途径。9、穗位高与重心高度降低、基部茎节变粗、节长缩短是PGRs提高春玉米抗茎倒能力的重要形态学机制;不同化控处理对第2与第3茎节影响最大,单位长度茎节干重、结构性碳水化合物木质素等含量增加,茎秆抗弯曲强度提高是PGRs提高春玉米抗茎倒能力的重要发育生物学机制。在倒伏发生较严重的年份,PGRs处理可以显著提高玉米的籽粒产量,而在倒伏发生不严重的年份,PGRs处理玉米不增产甚至略有下降。因此,根据气象预警信息,一般年份可在拔节期化控一次,在倒伏发生严重年份,可在拔节期和大喇叭口分别进行1次化控处理增强春玉米的抗倒伏能力,这对指导吉林省春玉米安全生产具有重要意义。