玉米生理成熟后倒伏变化及其影响因素

薛 军 王 群 李璐璐 张万旭 谢瑞芝 王克如 明 博 侯 鹏 李少昆,*



玉米生理成熟后倒伏变化及其影响因素

薛 军1王 群2李璐璐1张万旭2谢瑞芝1王克如1明 博1侯 鹏1李少昆1,*

1中国农业科学院作物科学研究所/ 农业部作物生理生态重点实验室, 北京 100081;2石河子大学农学院, 新疆石河子 832000

针对机械粒收玉米生理成熟后田间站秆脱水期间的倒伏问题, 本研究通过多点试验调查夏玉米和春玉米生理成熟后倒伏发生类型和规律, 分析影响玉米生理成熟后倒伏发生的关键因素。结果表明, 玉米生理成熟后, 茎折率升高是倒伏增加的主要原因; 茎折率随抗折力降低而升高, 抗折断力降低至14.3 N时, 茎折率超过5%; 植株重心高度逐渐降低, 茎秆基部第3节间穿刺强度(RPS)、第4节间压碎强度(CS)、第5节间弯曲强度(BS)均逐渐降低, 基部节间单位长度干重(DWUL)和含水率也逐渐降低; 茎秆抗折断力与RPS、CS、BS、DWUL和含水率均呈极显著正相关, RPS、CS和BS均与DWUL和含水率呈极显著正相关。本研究表明, 玉米生理成熟后植株自然衰老导致的茎秆干物质降低和水分含量下降, 是茎秆机械强度降低、茎折率增加的主要原因。因此应适期收获, 避免田间站秆时间过长引起倒伏率增加导致的收获产量损失。

玉米; 倒伏; 生理成熟; 茎秆强度; 干重; 含水率

倒伏是玉米生产中的常见现象。在玉米整个生育期均可发生倒伏, 生理成熟前的倒伏影响籽粒灌浆速率, 降低产量[1]; 生理成熟后倒伏则会增加机械粒收过程中的落穗数量, 降低籽粒品质, 加大收获难度和收获效率, 生产效益明显降低[2-4]。直接收粒是我国玉米机械收获的发展方向[5]。与传统人工收获和机械穗收不同, 机械粒收要求玉米籽粒含水量控制在27%以下[6-7], 生理成熟后一般田间站秆脱水2~4周才能达到收粒要求[8-9]。在田间站秆脱水阶段, 玉米雌穗重达到最大, 茎秆衰老导致自身物质和水分变化, 受大风、降雨、茎腐病等影响造成倒伏[10-11]。Allen等[12]观测表明, 玉米在田间站秆脱水过程中, 当籽粒含水量从25%将至15%时, 倒伏率增加42%。Nolte等[13]研究表明, 在美国俄亥俄州10月15日之后, 每推迟1周, 茎折率增加5%, 并且1/3茎折植株会落穗。本研究团队曾对大田调查的381组样本数据分析表明, 玉米机械粒收落穗量与倒伏率呈极显著正相关, 符合线性关系。国家标准“玉米收获机械技术条件” (GB/T-21962-2008)中规定机械粒收的条件为田间植株倒伏率低于5%[14]。以往我国玉米收获以人工和机械穗收为主, 关于倒伏问题的研究多集中在玉米茎秆前期发育过程或生理成熟之前的某一个阶段[15-19], 对生育后期和生理成熟后茎秆衰老及倒伏研究较少。本研究旨在分析玉米生理成熟后倒伏发生类型及规律, 探讨影响玉米生理成熟后倒伏的关键因素, 对实施玉米籽粒收获抗倒品种的选育和最佳粒收时期的确定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2017年在中国农业科学院新乡综合试验站, 新疆奇台总场108团、二分场和三分场进行。各试验点参试品种见表1, 均采用大区种植。在新乡试验站, 种植行距为60 cm, 行长为100 m, 每个品种不少于10行, 种植面积不少于600 m2, 种植密度均为67 500株 hm–2, 6月17日至18日播种。在奇台总场108团、二分场和三分场, 每个品种播种面积不低于667 m2, 4月中下旬至5月上旬播种, 种植密度为105 000株 hm–2, 宽窄行栽培, 宽行距70 cm, 窄行距40 cm。对4个试验点均参照当地大田管理。在生理成熟后分期调查玉米田间倒伏和茎秆质量。

1.2 测定项目与方法

在河南新乡试验站, 分别于10月27日、11月10日、11月25日和12月6日调查各品种的倒伏率, 于10月21日、11月1日、11月10日、11月21日、12月2日和12月12日在田间随机选取各品种5株样品, 测定玉米茎秆抗折断力、基部节间力学强度、干物质积累量和含水率。在新疆奇台总场3个试验点, 田间未发生倒伏, 分别于10月9日、10月29日和11月10日测定茎秆质量。

表1 供试品种

1.2.1 田间倒伏 在田间随机选取长度为10 m, 宽度为4行的样区调查玉米总株数、根倒和茎折株数, 3次重复。

根倒率(%) = 根倒数/总株数´100

茎折率(%) = 茎折数/总株数´100

总倒伏率 = 根倒率+茎折率

其中, 玉米穗下节间发生折断的为茎折; 穗下节间未发生折断, 植株偏离垂直方向45°以上的为根倒[14]。

1.2.2 茎秆抗折断力 田间自然生长状态下, 用YYD-1型茎秆强度测定仪(浙江托普仪器有限公司, 中国杭州)在穗位节垂直于茎秆方向将植株推断, 测定茎秆被推断时的最大力学值即茎秆抗折断力, 记录玉米发生倒折的节间。

1.2.3 重心高度 选取5株长势一致有代表性植株, 将植株沿地面水平截下并横放(带穗、叶和鞘), 用食指水平托起, 使其保持平衡不倾斜, 平衡时手指所在位置距离茎秆基部的距离为重心高度。

1.2.4 茎秆基部节间强度 参考勾玲等[19]的方法, 用茎秆强度测定仪将一定横断面积 (如1 mm2)的测头, 在第3节间中部短轴面垂直于茎秆方向匀速缓慢插入, 读取穿透茎秆表皮的最大值, 即穿刺强度(RPS); 用直径为1 cm2的探头测定第4节间恰好被压碎时的最大值, 即压碎强度(CS)。同时, 将第5节间两端固定, 采用三点弯曲法测定第5节间被折断时的最大力学值, 即弯曲强度(BS)[20]。

1.2.5 节间干物质积累和含水率 截取上述测定的第3、第4、第5节间样品, 用直尺测定节间长度, 称鲜重, 置烘箱105℃下杀青30 min, 80℃下烘干至恒重, 称重。

节间单位长度干重(g cm–1)=节间干重(g)/节间长度(cm),

含水率(%) = (节间鲜重—节间干重)/节间鲜重´100

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2010整理数据, SPSS 17.0 软件检验差异显著性和相关性分析, SigmaPlot 10.0绘图。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种生理成熟后倒伏率变化

玉米生理成熟后总倒伏率、根倒率和茎折率均呈逐渐增加趋势(表2)。以国标GB/T-21962-2008[14]中规定的机械粒收条件为标准, 10月27日、11月10日、11月25日和12月6日调查总倒伏率低于5%的品种数分别为22个、16个、8个和5个。28个参试品种茎折率占总倒伏率的比例随田间站秆晾晒时间的延长呈逐渐上升趋势, 分别为4.8%、10.5%、32.5%和43.4%, 说明生理成熟后倒伏的增加主要是茎折率提高所致。

不同玉米品种之间倒伏差异显著, 12月6日总倒伏率最高的品种为中科玉505, 达90.1%; 最低的为泽玉8911, 未发生倒伏(表2)。根倒率较高的品种为中科玉505、农华5号、联创808和联创825, 12月6日均达到50%以上; 其次为裕丰303, 为30.9%; 其余23个品种根倒率均在10%以下。12月6日茎折率最高的品种为新单68, 为50.6%; 其次为中科玉505, 为45.2%; 利单295和北斗309的茎折率均超过20%, 辽单575、豫单9953和吉单66的茎折率均超过15%。

表2 不同玉米品种生理成熟后倒伏率

（续表2）

品种Cultivar总倒伏率Total lodging rate (%)茎折率Stalk lodging rate (%)根倒率Root lodging rate (%) Oct. 27Nov. 10Nov. 25Dec. 6Oct. 27Nov. 10Nov. 25Dec. 6Oct. 27Nov. 10Nov. 25Dec. 6 联创825 Lianchuang 82547.863.171.171.1000047.863.171.171.1 利单295 Lidan 2951.93.418.324.40.61.915.521.61.31.52.82.8 LA 5051.02.65.311.401.53.95.21.01.01.46.3 北斗309 Beidou 3098.211.932.633.51.74.523.924.76.47.48.88.8 豫单9953 Yudan 99533.53.57.525.7002.117.33.53.55.48.5 新单58 Xindan 584.66.110.620.80.40.54.014.24.35.66.66.6 新单65 Xindan 65001.011.5001.06.20005.3 新单68 Xindan 6800.72.550.600.72.550.60000 农华5号 Nonghua 574.674.880.980.90.30.50.80.874.374.380.180.1 农华816 Nonghua 8167.07.618.020.60.81.411.713.76.26.26.26.9 迪卡517 Dika 5170.41.07.78.20.41.07.78.20000 迪卡653 Dika 6530.40.42.92.9002.52.50.40.40.40.4 陕单636 Shaandan 6360.74.26.322.20.70.91.416.903.35.05.2 陕单650 Shaandan 6503.84.510.212.100.34.96.73.84.25.35.3 泽玉501 Zeyu 5010.81.72.94.50.60.82.03.60.20.90.90.9 泽玉8911 Zeyu 8911000000000000 吉单66 Jidan 662.43.815.016.52.12.413.615.10.41.41.41.4 东单913 Dongdan 9131.42.75.58.7002.55.71.42.73.03.0 金通152 Jintong 1522.25.651.754.901.643.745.22.24.08.09.6 中科玉505 Zhongkeyu 50572.383.884.490.130.40.86.272.083.483.683.9 平均值Average9.7 b13.0 ab21.8 ab27.1 a0.5 c1.4 c7.1 b11.8 a9.3 a11.7 a14.7 a15.3 a 最大值 Maximum74.683.884.490.12.111.343.750.674.383.483.683.9 最小值 Minimum000000000000 变异系数CV (%)210.4174.9123.898.4130.1159.3132.8103.3221.4197.6184.6176.4

数据后不同小写字母表示不同取样期0.05水平下的差异显著。

Values followed by differentlowercase letters are significantly different amongsampling dates at the 0.05 probability level.

2.2 茎秆抗折断力变化及对倒伏的影响

玉米生理成熟后茎秆抗折断力逐渐降低。新乡试点28个供试品种抗折断力在10月21日至11月21日之间差异显著, 11月21日与12月2日之间、12月2日与12月12日之间差异未达到显著水平(图1-A)。奇台总场3个试验点参试品种的茎秆抗折断力在生理成熟后也呈逐渐降低趋势, 其中108团和三分场试点在11月10日显著低于10月9日, 二分场的茎折抗折断力在3个取样期的差异未达到显著水平(图1-B)。

由表3可知, 茎折发生在地上部第3节间的植株占总折断植株的比例最高, 其次为第4节间, 茎折发生在第2、第3、第4、第5节间的比例在新乡和奇台分别为93.9%和90.4%。说明玉米植株茎折主要发生在茎秆基部节间。

2.3 重心高度变化及对茎秆抗折断力的影响

在新乡夏玉米生理成熟后, 重心高度逐渐降低, 11月21日重心高度显著低于10月21日(图3)。说明玉米生理成熟后植株重心高度变化并不是影响茎秆抗折断力降低和倒伏增加主要因素。

图1 玉米生理成熟后茎秆抗折断力变化

Fig. 1 Changes in stalk breaking force of maize after physiological maturity

图A为新乡夏玉米, 图B为奇台春玉米。箱线图(图A)中箱体部分代表50%样本的分布区域, 即四分位区间(IQR)。两端线为Tukey法判定的合理观测样本边界。箱体中实线为样本中位数, 虚线为样本均值, 空心点表示异常值。图B中数据为同一样点、不同取样期所有参试品种的均值。图中不同小写字母分别表示同一样点不同取样期在0.05水平下的差异显著。

Fig. A shows the summer maize in Xinxiang, Fig. B show the spring maize in Qitai. The main box called IQR contains fifty percent samples in Box-whisker Plot (Fig. B). The two sidelines mean the reasonable sample border in Tukey method. The solid line in box positions the median sample. The hidden line stands for the average. The circle stands for the outlier. Values is the average for all cultivars in same sampling location and different sampling dates in Fig. B. Values within the same sampling location followed by different lowercase letters are significantly different at< 0.05.

表3 玉米茎秆不同节间折断比例

图2 玉米茎秆力学强度与茎折率之间的关系

**表示0.01水平上相关显著。

** Correlation is significant at the 0.01 probability level.

图3 玉米生理成熟后重心高度变化

图中不同小写字母分别表示不同取样期在0.05水平下的差异显著。

Height of gravity center indexed with different lowercase letters are significantly different at< 0.05.

2.4 茎秆基部节间力学强度的变化

玉米生理成熟后, 茎秆基部第3节间穿刺强度(rind penetration strength, RPS)、第4节间压碎强度(crushing strength, CS)及第5节间弯曲强度(bending strength, BS)均逐渐降低(图4)。新乡夏玉米试点6次测定结果显示, 10月21日至11月21日差异显著, 12月2日和12月12日之间差异未达到显著水平; 第4节间CS在10月21日显著高于其他几个测定日期, 12月2日和12月12日显著低于其他日期; 第5节间BS在11月11日之前显著高于11月21日之后。奇台3个试验点的春玉米茎秆基部力学强度在10月9日至11月10日之间也总体呈逐渐降低趋势。

图4 玉米生理成熟后茎秆基部节间力学强度的变化

图A、C、E为河南新乡夏玉米, 图B、D、F为新疆奇台春玉米; RPS: 穿刺强度; CS: 压碎强度; BS: 弯曲强度。图中不同小写字母分别表示同一样点不同取样期在0.05水平下的差异显著。

Fig. A, Fig. C, and Fig. E show summer maize in Xinxiang, Henan. Fig. B, Fig. D, and Fig. F show spring maize in Qitai, Xinjiang. RPS is rind penetration strength, CS is crushing strength, and BS is bending strength. Values within the same sampling location indexed with different lowercase letters are significantly different at< 0.05.

2.5 茎秆基部节间干物质的变化

新乡夏玉米试点28个供试玉米品种生理成熟后茎秆基部第3、第4、第5节间单位长度干重(dryweight per unit length, DWUL)逐渐降低(图5)。奇台3个试验点的春玉米茎秆基部节间DWUL在10月9日至11月10日之间也总体呈逐渐降低趋势。

2.6 茎秆基部节间含水率的变化

玉米生理成熟后茎秆基部节间含水率呈逐渐降低趋势(图6)。28个供试品种第3节间含水率在10月21日至11月21日之间无显著差异, 第4、第5节间在10月21日至11月11日之间无显著差异, 11月11日取样前新乡试验点有降雨发生, 节间含水率略高于11月1日, 11月21日之后, 茎秆含水率显著降低。奇台3个试验点的春玉米茎秆基部节间含水率在10月9日至11月10日之间逐渐降低, 差异达到显著水平。

图5 玉米生理成熟后茎秆基部节间干物质变化

图A、C、E为河南新乡夏玉米, 图B、D、F为新疆奇台春玉米; DWUL, 单位长度干重。图中不同小写字母分别表示同一样点不同取样期在0.05水平下的差异显著。

Fig. A, Fig. C, and Fig E show summer maize in Xinxiang, Henan. Fig. B, Fig. D, and Fig. F show spring maize in Qitai, Xinjiang. DWUL is dry weight per unit length. Values within the same sampling location indexed with different lowercase letters are significantly different at<0.05.

2.7 相关性分析

相关分析(表4)表明, 玉米茎秆抗折断力与基部第3节间RPS、第4节间CS及第5节间BS均呈显著正相关, 抗折断力也与基部第3、第4、第5节间的平均DWUL和含水率呈显著正相关, 相关系数最高的为BS和DWUL, 分别为0.7373和0.7356。茎秆基部节间DWUL、含水率均与RPS、CS和BS呈显著相关, 其中相关系数较高的为BS和DWUL及含水率。

图6 玉米生理成熟后茎秆基部节间含水率变化

图A、C、E为河南新乡夏玉米, 图B、D、F为新疆奇台春玉米。图中不同小写字母分别表示同一样点不同取样期在0.05水平下的差异显著。

Fig. A, Fig. C, and Fig E show summer maize in Xinxiang, Henan. Fig. B, Fig. D, and Fig. F show spring maize in Qitai, Xinjiang.

Values within the same sampling location indexed with different lowercase letters are significantly different at< 0.05.

表4 玉米生理成熟后茎秆抗折断力、基部节间力学强度、干物质积累及含水率相关性分析

与抗折断力的相关分析, 单位长度干重和含水率数值为第3、第4、第5节间的平均值,= 222,**表示0.01水平上相关显著。

The values of dry weight per unit length and moisture content are the average of the third, fourth and fifth internodes, which were correlated with breaking force.= 222,**correlation is significant at the 0.01 probability level.

3 讨论

3.1 茎折率提高是玉米生理成熟后倒伏增加的主要原因

玉米倒伏是由外力作用引发的根或茎秆倒折现象。吐丝之前, 玉米根系未发育成熟, 固着能力较弱, 遇暴雨加大风天气, 根倒发生严重; 吐丝至成熟期, 玉米根系发育成熟, 茎秆中的物质向穗部运输, 使茎秆质量下降, 雌穗重量不断增加, 提高了植株的重心高度, 玉米以茎折为主, 且多发生在穗下基部节间[18]。本研究表明, 玉米生理成熟后倒伏逐渐增加, 从10月21日至12月6日, 黄淮海夏玉米区28个参试品种的总倒伏率均值由9.7%提高至27.1%, 茎折率由0.5%提高至11.8%, 根倒率由9.3%提高至15.3%, 茎折率占总倒伏率的比例由4.8%提高至43.4%, 由此说明生理成熟后倒伏率的提高主要是因为茎折率增加所致。

3.2 玉米生理成熟后基部节间强度下降是影响茎折率上升的重要因素

玉米茎折发生与植株形态和茎秆强度有关。前人研究表明, 玉米基部节间较长的植株具有较高的穗位和重心高度, 倒伏风险大; 相反, 基部节间较短且粗壮的植株具有较强的抗倒伏能力[21]。茎秆力学强度, 如茎秆外皮穿刺强度、压碎强度和弯曲强度均与田间倒伏率呈显著负相关[15-19]。茎秆抗折断力是综合了植株形态和茎秆力学强度来评价植株抗倒伏能力的综合指标[22]。本研究结果表明, 玉米生理成熟后茎折率随茎秆抗折力降低而升高, 当抗折断力低于14.3 N时, 茎折率高于国家机械粒收标准倒伏率低于5%的规定。进一步分析影响玉米茎秆抗折断力降低的因素可知, 在形态方面, 生理成熟后玉米株高、穗位高、节间长度、直径不会发生变化, 仅重心高度发生变化, 而生理成熟后植株受含水率降低、植株养分转移、上部叶片脱落、穗上部分折断等因素影响, 重心高度逐渐降低, 说明植株形态方面的变化不是影响抗折断力下降和茎折率提高的主要因素; 茎秆力学强度方面, 生理成熟后基部第3节间RPS、第4节间CS和第5节间BS均逐渐降低, 相关分析也表明, 茎秆抗折断力与基部节间RPS、CS和BS均呈显著正相关。由此说明, 生理成熟后玉米茎秆基部节间强度降低使抗折断力下降, 导致茎折率上升。

3.3 玉米生理成熟后茎秆衰老使茎秆力学强度降低

玉米茎秆中碳水化合物和水分是茎秆强度形成的物质基础。前人研究表明, 玉米茎秆DWUL与力学强度呈显著正相关[14,18], 抽雄后茎秆髓部含水量与力学强度呈显著正相关[23]。生理成熟后植株迅速衰老, 根系活性迅速下降和对水分、营养物质吸收能力降低, 叶片衰老, 蒸腾作用和光合能力显著下降, 加之籽粒库对茎秆中可溶性碳水化合物的拉力和茎秆自身的呼吸消耗, 使茎秆中碳水化合物和水分含量下降。Chen等[24]研究表明, 在我国吉林从8月30日至9月30日, 玉米茎秆总碳水化合物降低31%~42%, 含水率由77%~79%降低至52%~56%。玉米茎秆碳水化合物分解和水分含量下降导致细胞萎缩, 细胞壁降解变薄, 细胞之间缝隙加大, 韧性降低, 脆性增加, 机械强度降低。本研究结果表明, 新乡试验站28个参试品种从10月21日至12月12日基部第3、第4、第5节间单位长度干重均值降低25.3%, 含水率均值降低47.9%, 第3节间RPS降低33.2%, 第4节间CS降低30.2%, 第5节间BS降低33.5%, 相关分析也表明, 节间单位长度干重和含水率均与基部节间力学强度呈显著正相关。由此说明, 生理成熟后玉米迅速衰老导致的茎秆中碳水化合物降低和茎秆失水使力学强度降低, 造成茎折率显著提高。

3.4 田间站秆能力是衡量玉米品种是否适合机械粒收的重要因素

本研究在新乡试验站对28个参试品种茎折率测试结果显示, 10月27日茎折率变幅为0~2.1%, 抗折断力变幅为13.3~43.4 N; 12月6日茎折率变幅为0~50.6%, 抗折断力变幅为5.7~15.9 N。说明不同玉米品种在生理成熟后茎秆抗折断力下降和茎折率提高的幅度差异较大。品种之间除了玉米茎秆基部节间力学强度差异外, 可能与品种的穗位高和重心高度有关。此外, 后期茎腐病发生和种植区气象因素也是影响玉米倒伏发生的重要因素[25-27], 需做进一步研究。总之, 在适宜机械粒收品种筛选过程中, 除了与机械粒收质量有关的含水率、破碎率、杂质率等机收质量指标外, 生理成熟后的田间站秆能力也应作为衡量玉米品种是否适合机械粒收的重要因素。

4 结论

玉米生理成熟后植株衰老使茎秆基部节间干物质和水分含量减少, 导致基部节间机械力学强度和茎秆抗折断力下降, 当茎秆抗折断力降低至14.3 N时, 茎折率≥5%; 不同品种之间茎秆质量下降幅度和茎折率差异显著; 适期收获, 可以有效避免因为站秆时间过长引起的倒伏。

[1] 李树岩, 马玮, 彭记永, 陈忠民. 大喇叭口及灌浆期倒伏对夏玉米产量损失的研究. 中国农业科学, 2015, 48: 3952–3964 Li S Y, Ma W, Peng J Y, Chen Z M. Study on yield loss of summer maize due to lodging at the big flare stage and grain filling stage., 2015, 48: 3952–3964 (in Chinese with English abstract)

[2] Pellerin S, Trendel R, Duparque A. Relationship between morphological characteristics and lodging susceptibility of maize (L.)., 1990, 10: 439–446

[3] Elmore R W, Ferguson R B. Mid-season stalk breakage in corn: Hybrid and environmental factors., 1999, 12: 293–299

[4] 黄璐, 乔江方, 刘京宝, 夏来坤, 朱卫红, 李川, 周庆伟. 夏玉米不同密植群体抗倒性及机收指标探讨. 华北农学报, 2015, 30(2): 198–201 Huang L, Qiao J F, Liu J B, Xia L K, Zhu W H, Li C, Zhou Q W. Research on the relationship between maize lodging resistance and grain mechanically harvesting qualities in different planting density., 2015, 30(2): 198–201 (in Chinese with English abstract)

[5] 李少昆, 王克如, 谢瑞芝, 侯鹏, 明博, 杨小霞, 韩冬升, 王玉华. 实施密植高产机械化生产实现玉米高产高效协同. 作物杂志, 2016, (4): 1–6 Li S K, Wang K R, Xie R Z, Hou P, Ming B, Yang X X, Han D S, Wang Y H. Implementing higher population and full mechanization technologies to achieve high yield and high efficiency in maize production., 2016, (4): 1–6 (in Chinese with English abstract)

[6] 谢瑞芝, 雷晓鹏, 王克如, 郭银巧, 柴宗文, 侯鹏, 李少昆. 黄淮海夏玉米子粒机械收获研究初报. 作物杂志, 2014, (2): 76–79 Xie R Z, Lei X P, Wang K R, Guo Y Q, Chai Z W, Hou P, Li S K. Research on corn mechanically harvesting grain quality in Huanghuaihai plain., 2014, (2): 76–79 (in Chinese with English abstract)

[7] 李璐璐, 谢瑞芝, 王克如, 明博, 侯鹏, 李少昆. 黄淮海夏玉米生理成熟期子粒含水率研究. 作物杂志, 2017, (2): 88–92 Li L L, Xie R Z, Wang K R, Ming B, Hou P, Li S K. Kernel moisture content of summer maize at physiological maturity stage in Huanghuaihai region., 2017, (2): 88–92 (in Chinese with English abstract)

[8] 李少昆.玉米机械粒收质量影响因素及粒收技术发展方向. 石河子大学学报(自然科学版), 2017, 35: 265–272 Li S K. Factors affecting the quality of maize grain mechanical harvest and the development trend of grain harvest technology.(Nat Sci), 2017, 35: 265–272 (in Chinese with English abstract)

[9] 王克如, 李少昆. 玉米机械粒收破碎率研究进展. 中国农业科学, 2017, 50: 2018–2026 Wang K R, Li S K. Progresses in research on grain broken rate by mechanical grain harvesting., 2017, 50: 2018–2026 (in Chinese with English abstract)

[10] Bruns H A, Abbas H K. Effects of harvest date on maize in the humid sub-tropical Mid-South USA., 2004, 49(1): 1–7

[11] Thomison P R, Mullen R W, Lipps P E, Doerge T, Geyer A B. Corn response to harvest date as affected by plant population and hybrid., 2011, 103: 1765–1772

[12] Alien R R, Musick J T, Hollingsworth L D. Topping corn and delaying harvest for field drying., 1982, 5: 1529–1532

[13] Nolte B H, Byg D M, Gill W E. Timely field operations for corn and soybeans in Ohio. The Ohio State University Cooperative Extension Service Bulletin 605, March, 1976

[14] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会. 玉米收获机械技术条件: GB/T 21962-2008 General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China; China National Standardization Management Committee. Technical Requirements for Maize Combine Harvester: GB/T 21962–2008 (in Chinese with English abstract)

[15] Xue J, Gou L, Zhao Y, Yao M, Yao H, Tian J, Zhang W F. Effects of light intensity within the canopy on maize lodging., 2016, 188: 133–141

[16] Xue J, Zhao Y, Gou L, Shi Z, Yao M, Zhang W. How high plant density of maize affects basal internode development and strength formation., 2016, 56: 3295–3306

[17] Xue J, Gou L, Shi Z G, Zhao Y S, Zhang W F. Effect of leaf removal on photosynthetically active radiation distribution in maize canopy and stalk strength.2017, 16: 85–96

[18] Xue J, Xie R Z, Zhang W F, Wang K R, Hou P, Ming B, Gou L, Li S K. Research progress on reduced lodging of high-yield and -density maize., 2017, 16: 2717–2725

[19] 勾玲, 黄建军, 张宾, 李涛, 孙锐, 赵明. 群体密度对玉米茎秆抗倒力学和农艺性状的影响. 作物学报, 2007, 33: 1688–1695 Gou L, Huang J J, Zhang B, Li T, Sun R, Zhao M. Effects of population density on stalk lodging resistant mechanism and agronomic characteristics of maize., 2007, 33: 1688–1695 (in Chinese with English abstract)

[20] Robertson D, Smith S, Gardunia B, Cook D. An improved method for accurate phenotyping of corn stalk strength.2014, 54: 2038–2044

[21] Novacek M J, Mason S C, Galusha T D, Yaseen M. Twin rows minimally impact irrigated maize yield, morphology, and lodging., 2013, 105: 268–276

[22] 边大红, 刘梦星, 牛海峰, 魏钟博, 杜雄, 崔彦宏. 施氮时期对黄淮海平原夏玉米茎秆发育及倒伏的影响. 中国农业科学, 2017, 50: 2294–2304 Bian D H, Liu M X, Niu H F, Wei Z B, Du X, Cui Y H. Effects of nitrogen application times on stem traits and lodging of summer maize (L) in the Huang-Huai-Hai Plain., 2017, 50: 2294–2304 (in Chinese with English abstract)

[23] Anderson B, White D. Evaluation of methods for identification of corn genotypes with stalk rot and lodging resistance., 1994, 78: 590–593

[24] Chen Y, Chen J, Zhang Y, Zhou D. Effect of harvest date on shearing force of maize stems., 2007, 111: 33–44

[25] Yu C, Saravanakumar K, Xia H, Gao J, Fu K, Sun J, Dou K, Jie C. Occurrence and virulence ofspp. associated with stalk rot of maize in North-East China., 2017, 98: 1–8

[26] 王亮, 丰光, 李妍妍, 景希强, 黄长玲. 玉米倒伏与植株农艺性状和病虫害发生关系的研究. 作物杂志, 2016, (2): 83–88 Wang L, Feng G, Li Y Y, Jing X Q, Huang C L. Relationship between maize lodging resistance and agronomic traits, plant diseases, and insect pests., 2016, (2): 83–88 (in Chinese with English abstract)

[27] 杨扬, 杨建宇, 李绍明, 张晓东, 朱德海, 刘哲, 米春桥, 肖开能. 玉米倒伏胁迫影响因子的空间回归分析. 农业工程学报, 2011, 27(6): 244–249Yang Y, Yang J Y, Li S M, Zhang X D, Zhu D H, Liu Z, Mi C Q, Xiao K N. Spatial regression analysis on influence factors of maize lodging stress., 2011, 27(6): 244–249 (in Chinese with English abstract)

Changes of Maize Lodging after Physiological Maturity and Its Influencing Factors

XUE Jun1, WANG Qun2, LI Lu-Lu1, ZHANG Wan-Xu2, XIE Rui-Zhi1, WANG Ke-Ru1, MING Bo1, HOU Peng1, and LI Shao-Kun1,*

1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China;2College of Agronomy, Shihezi University, Shihezi 832000, Xinjiang, China

In view of the lodging problem during grain dehydration after physiological maturity in maize mechanical grain harvest, multi-sites experiments were conducted to investigate the lodging type and law and their influencing factors in summer maize and spring maize after physiological maturity. The increase of stalk lodging rate was the major reason for total lodging rate increase after physiological maturity. The stalk lodging rate increased as breaking force decreased. The stalk lodging rate was more than 5% when breaking force decreased to 14.3 N. All of height of gravity center, rind penetration strength (RPS) of the third internode, crushing strength (CS) of the fourth internode, and bending strength (BS) of the fifth internode gradually decreased after physiological maturity. Both dry weight per unit length (DWUL) and moisture content of the basal internode also gradually decreased. Stalk breaking force was significantly positively correlated with RPS, CS, BS, DWUL, and moisture content of the basal internode. RPS, CS, BS were significantly positively correlated with DWUL and moisture content. This study showed that naturalsenescence of maize after physiological maturity decreases the dry matter and moisture content, resulting in the decrease of stalk mechanical strength, and the increase of stalk lodging. The ability of stalk continuous standing after physiological maturity should be used as one of the important indices to measure which maize cultivar is fit for mechanical grain harvest. Harvesting at optimal time could prevent lodging after physiological maturity and reduce grain loss in mechanical grain harvest.

maize; lodging; physiological maturity; stalk strength; dry weight; moisture content

2018-02-06;

2018-07-20;

2018-08-03.

10.3724/SP.J.1006.2018.01782

通信作者(Corresponding author): 李少昆, E-mail: lishaokun@caas.cn, Tel: 010-82108891

E-mail: xuejun5519@126.com, Tel: 010-82108595

本研究由国家重点研发计划项目(2016YFD0300110, 2016YFD0300101), 国家自然科学基金项目(31371575), 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-02-25)和中国农业科学院农业科技创新工程资助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFD0300110, 2016YFD0300101), the National Natural Science Foundation of China (31371575), the China Agriculture Research System (CARS-02-25), and the Agricultural Science and Technology Innovation Project of Chinese Academy of Agricultural Sciences.

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180802.1630.004.html