不同耐密型玉米品种的抗倒伏特征研究

论文摘要

【目的】增加种植密度是我国及世界玉米大面积高产的关键措施之一。大量调查表明吨粮田、超吨粮田的种植密度均大于7.5×104株·hm-2。然而,加大种植密度田间倒伏发生增加是限制玉米种植密度增加的主要因素之一。当前在密植条件下,能稳定获得高产、超高产的推广品种仍然较少。因此研究不同高产玉米品种（系）的耐密抗倒的规律,探讨不同密度条件下玉米茎秆物质生产分配与茎秆强度的关系,为挖掘玉米增产潜力,实现玉米高产超高产具有重要意义。【方法】试验选用耐密抗倒型不同的品种京科518、京科519、登海3719和农大108,设置3.00、5.25、7.50、9.25和12.00×104株·hm-2 5个密度处理。分别于玉米抽雄前、吐丝期、吐丝后21天和蜡熟期取样,采用形态学、生理学和生物力学等研究方法,研究在密植条件下不同耐密性玉米品种的茎机械强度、根系特征、光合物质生产能力和穗部性状及产量结构的变异规律,探讨不同耐密型品种的茎秆抗倒能力与群体增产潜力的相互关系。【结果】主要得出以下研究结果:1、玉米倒伏分为根倒和茎折两类,随群体密度的增加倒伏程度加重。其中7.5×104株·hm-2为茎秆倒伏反应的敏感密度。不同耐密性品种发生倒伏的类型和程度不同,京科518以根倒型为主,倒伏较严重;京科519为茎折型,农大108为偏茎折型,倒伏较轻;登海3719为抗倒伏型。抽雄前以第3、4节间较易发生茎折,其中2040cm茎秆高度的茎折率最高;蜡熟期发生茎折主要集中在5、6、7节间。不同品种抗根倒伏的能力表现为登海3719>京科519>农大108>京科518,而根倒伏类型以匍匐型根倒对产量影响较大的,随密度的增加根系质量下降较快,其中以57层节根性状随密度的增加变异幅度较大。根系性状中,节根直径对根倒伏的负向影响作用最大,其次是总节根数和节根层数。根系鲜重和干重对根倒伏也有一定影响。2、玉米茎秆节间直径和长度随密度的增加变化明显,单位茎长干重减少,茎秆的压碎强度和穿刺强度降低。茎折型品种密度增加到7.5×104株·hm-2以上时,茎秆机械强度降低较快,尤其以第4节间以上（包括第4节间）部位最为敏感;而耐密品种随密度增加变异幅度较小,植株整体茎秆强度保持较好的同质性,有利于抵抗外界不良环境的影响。3、玉米稀植大穗型品种在低密度条件下,全生育期叶面积指数和群体光合势均较高,净同化率虽略低于耐密品种,但单株干重较高,有较高的群体干物质积累量,个体优势发挥较为充分;当密度大于7.5×104·hm-2以上时,耐密品种登海3719田间倒伏较轻,叶面积指数、群体光合势和净同化率显著或极显著高于稀植大穗品种（发生倒伏）,单株和群体干物质积累量较高,各器官所占干物质比例受密度变化影响较小,有利于增强植株的抗倒性,保证形成产量的干物质量。4、穗部性状中对单株产量贡献较大的有全穗重、穗轴重、穗长、有效穗长、穗直径;对穗粒数影响较大是全穗重、穗长、有效穗长、穗轴重;对千粒重影响较大的有穗直径>全穗重>穗轴重>穗轴直径。稀植大穗品种果穗较粗、穗轴大,穗长和有效穗长较短,在密植下因倒伏籽粒发育受阻,行粒数减少明显,可推出此类不是理想的耐密丰产穗型;而耐密品种登海3719行粒数变化较小,果穗细,穗轴轻,穗长和有效穗长较长,穗部耐密性较好,有秃尖。此类品种穗型具备了较好的密植高产的潜力。5、在低密度条件下,稀植大穗品种的收获穗数与耐密品种无显著差异,单株产量显著高于耐密品种,千粒重高,穗粒数略少,最终产量高于或接近耐密品种;但当密度大于7.5×104株·hm-2以上时,稀植品种实际收获穗数较耐密品种较少3440%,单株产量显著下降,穗粒数显著较少,虽然千粒重略高于耐密品种,最终产量显著低于耐密品种,说明密植条件下有效群体数量的增加是提高单产的主要因素。【结论】在种植密度较低的条件下,稀植大穗品种个体发育较好,光合生产能力较强,收获穗数和千粒重较高,虽然穗粒数略少,最终产量高于或接近耐密品种;当群体密度大于7.5×104株·hm-2以上时,茎秆机械强度降低,田间倒伏严重。光合生产能力受阻,单株干物质量小,根系和穗部干物质分配比例较小,叶片和茎秆分配较高。空秆率提高,穗部发育不良,穗重、穗长、穗粒数等明显减少,最终产量较低。而耐密性品种抗倒伏能力强,随密度增加群体光合生产能力显著增加,空秆率少,有效收获穗数较高。穗重、穗粒数和千粒重下降缓慢,群体增产效应显著。因此,选用耐密抗倒的高产品种是实现在高密条件下实现可持续高产的关键所在。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 国内外研究现状
• 1.1.1 关于品种耐密性的研究
• 1.1.2 玉米倒伏特点的研究
• 1.1.3 玉米茎秆形态学和力学性状与抗倒伏能力的关系
• 1.1.4 玉米群体光合生产力的耐密性反应
• 1.1.5 穗部耐密性及群体密度与产量构成的关系
• 1.2 研究的目的与意义
• 1.3 研究内容和技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 试验基本情况
• 2.2 试验设计
• 2.3 测试内容和方法
• 2.3.1 土壤肥力测定
• 2.3.2 倒伏程度调查
• 2.3.3 茎秆形态指标和力学指标的测定
• 2.3.4 干物质积累与转化测定
• 2.3.5 测产和经济性状调查
• 2.4 数据统计及分析
• 3 结果与分析
• 3.1 玉米不同处理田间发生倒伏的时期、倒伏类型和倒伏程度
• 3.1.1 种植密度对玉米茎秆倒伏的影响
• 3.1.2 种植密度对玉米根倒伏的影响
• 3.2 种植密度对玉米茎秆形态性状与力学性状指标的影响
• 3.2.1 玉米穗下节间形态性状的变化
• 3.2.2 玉米穗下节间力学性状的变化
• 3.2.3 玉米茎秆抗倒力学性状和植株农艺性状以及茎秆折断率的相关性
• 3.3 种植密度对玉米群体光合生产力的影响
• 3.3.1 种植密度对玉米叶片物质生产能力的影响
• 3.3.2 种植密度对玉米干物质积累与分配的影响
• 3.4 种植密度群体对穗部性状及产量构成的影响
• 3.4.1 种植密度对穗部性状的影响
• 3.4.2 不同种植密度条件下玉米产量及产量构成因子的变化
• 3.5 群体耐密特征之间相关分析
• 3.5.1 植株干物质分配与田间倒伏程度及产量性状的相关分析
• 3.5.2 玉米穗部形态特征与倒伏程度、产量构成因子间相关性分析
• 3.5.3 玉米倒伏程度与产量及产量构成因子间的相关性分析
• 4 结论与讨论
• 4.1 玉米密植高产的倒伏特点
• 4.2 玉米茎秆农艺学性状和抗倒力学特征对种植密度变化的响应
• 4.3 玉米光合生产力及物质分配对种植密度变化的响应
• 4.4 穗部性状、玉米产量及产量构成因子的对种植密度变化的响应
• 4.5 玉米耐密特征之间的相关分析
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢
• 导师评阅表