倒伏对玉米生长发育的影响研究

王冬冬，曹品伟，项婷婷，曲辉辉

（1.黑龙江省气象局机关服务中心，黑龙江哈尔滨 150030；2.七台河市气象局，黑龙江七台河 154600；3.海林市气象局，黑龙江海林 157100；4.黑龙江省气象科学研究所，黑龙江哈尔滨 150030）

1 引言

玉米是重要的谷类粮食作物之一，不仅籽粒可用于人类食用、饲养畜禽，茎秆还可用于发酵生产燃料乙醇减少环境污染。目前，我国玉米播种面积和产量均居首位，黑龙江省玉米产量占全国的15%以上[1]，其稳定性关系到全国玉米生产大局，对保证国家粮食安全有重要作用。受季风气候影响，黑龙江省夏季暴雨常伴随着大风，导致玉米发生倒伏。倒伏不仅影响株高、叶面积指数等生育性状，还对穗长、穗粗、穗粒数、行粒数、千粒重和秃尖率等产量性状造成不良影响，我国因极端天气而导致的倒伏造成玉米减产10%～24%[2]，同时，倒伏导致籽粒品质降低，机械收获难度加大[3]。明确倒伏对玉米生长发育影响的敏感时期和程度，可为减少倒伏影响、合理预防倒伏提供有利依据。

2 材料与方法

2.1 试验设计

本研究于2013 年作物生长季在七台河市勃利县（130°36′E，45°45′N，海拔242.8 m），以当地主栽玉米品种嫩单12 为供试材料，采用随机区组的设计方式开展田间试验。

试验设拔节期倒伏、抽雄期倒伏、乳熟期倒伏3个处理，无倒伏为对照试验，每个处理3 次重复。每个小区面积30 m2，小区内株距0.2 m，行距0.67 m。

根据《农业气象观测规范》相关规定观测株高、果穗长及果穗粗。

2.2 分析方法

试验数据处理采用单因素方差分析与随机区组方差分析，多重比较采用SSR 法及字母标记法表示多重比较结果[4]。

单因素方差分析法采用Excel 自带的数据分析功能，用于检验各处理与对照试验的差异显著性。

随机区组方差分析用于检验各处理之间的差异显著性。具体方法如下：

2.2.1 划分变异因素

总变异：9 个区组株高（果穗长、果穗粗）的差异。按照变异因素可将其划分为处理间变异：3 个不同时期处理株高（果穗长、果穗粗、）的差异；区组间变异：3 个区组间株高（果穗长、果穗粗）的差异；随机误差：在总变异剔除处理效应和区组效应后仍然存在的差异，它是由随机变异引起的。

2.2.2 计算平方和及自由度

下列各式中，n 为区组数，k 为重复数。

误差平方和SSe=SST-SSt-SSr，

总自由度dfT=nk-1=3×3-1=8，处理自由度dft=k-1=3-1=2，

区组自由度dfr=n-1=3-1=2，误差自由度dfe=dfTdft-dfr=8-2-2=4。

进而算得各变异因素的F 值：

2.2.3 F 检验

将上述计算结果列于表1，按n1=dft=2，n2=dfe=4，查得F0.05（2,4）=6.95 及F0.01（2,4）=18，与Ft进行比较，检验不同时期处理之间差异的显著性；按n1=dfr=2，n2=dfe=4，查得F0.05（2,4）=6.95 及F0.01（2,4）=18，与Fr进行比较，检验区组效应的显著性。

表1 玉米倒伏试验方差分析表

当F≥F0.01时，处理间差异极显著；当F0.05≤F＜F0.01时,处理间差异显著；当F＜F0.05时，处理间差异不显著。

多重比较为在随机区组方差分析基础上，采用SSR 法及字母标记法表示多重比较结果。按df=4，由Duncan's 新复极差检验SSR 值表查得SSR0.05及SSR0.01 值，Sx由下式算得。

将各处理的区组平均值按照从大到小的顺序排列，两两差值与LSR0.05及LSR0.01值进行比较，确定处理间的差异显著性，并以字母标注显著性及差异，大写字母表示极显著差异水平（置信度99%），小写字母表示显著差异水平（置信度95%），同一置信水平中不同字母表示存在差异。

3 结果与分析

3.1 倒伏对玉米株高的影响

从表2 可以看出，拔节期、抽雄期和乳熟期倒伏分别导致玉米变矮12%、15%和11%。各生育期倒伏与对照试验比较，F 值均大于F0.01值（21.20），故拔节期、抽雄期及乳熟期倒伏玉米株高均极显著低于对照试验玉米株高，即上述三个时期倒伏均会对玉米株高造成极显著影响。

表2 玉米不同生育期倒伏对株高影响差异及显著性检验F 值

由表3 可以看出，不同时期倒伏处理 （即处理间）差异显著，区组差异不显著（说明本试验所选地块光、温、水、肥等因子分布比较均匀）。

表3 玉米不同时期倒伏对株高影响方差分析表

根据多重比较结果（表4）可以看出，乳熟期和拔节期倒伏的玉米株高无显著差异，乳熟期倒伏玉米较抽雄期倒伏玉米高约10 cm，差异极显著，拔节期倒伏玉米较抽雄期倒伏玉米高约6 cm，差异显著。乳熟期株高最接近正常生长最大株高，故倒伏后受影响最小；拔节期倒伏后可以一定程度上恢复直立生长，使倒伏对株高的影响程度减小；抽雄期距离正常生长最大株高尚有一定差距，且倒伏后植株恢复能力变弱，因此倒伏对株高影响最大。

表4 玉米不同时期倒伏对株高影响的差异显著性检验

3.2 倒伏对玉米果穂长的影响

由表5 可以看出，倒伏影响了玉米植株的光合作用和养分及水分运输等生理活动，不同时期倒伏均导致果穗长缩短了近1/3，有极显著改变，可见倒伏对玉米果穗长影响较大。

表5 玉米不同生育期倒伏对果穗长影响差异及显著性检验F 值

从表6 可以看出，不同时期倒伏对玉米穂长的影响无显著差异。

表6 玉米不同时期倒伏对果穗长影响方差分析表

3.3 倒伏对玉米果穗粗的影响

由表7 可以看出，与对照试验相比，不同时期倒伏均导致果穗变细14%-15%，且达极显著水平，可见倒伏对玉米果穗粗有较大影响。但不同时期倒伏玉米果穗粗均为5 cm，即不同时期倒伏对果穗粗的影响无显著差异。

4 结论与讨论

表7 玉米不同生育期倒伏对果穗粗影响差异及显著性检验F 值

本文基于试验资料，应用数理统计方法分析倒伏对玉米生长发育受倒伏的影响，结果表明：（1）拔节期、抽雄期和乳熟期倒伏均导致玉米株高变小达极显著水平，其中影响程度依次为抽雄期＞拔节期＞乳熟期；（2） 不同时期倒伏均导致玉米果穗变短、变细，但各生育期之间无明显区别。

可见，不同生育期倒伏均会对玉米的生长发育造成一定程度影响。因此，从气象角度为决策者和农户提供可靠建议，可有效减少倒伏对玉米生产的影响。