不同群體結(jié)構(gòu)下大豆植株抗倒性能的比較

陳喜鳳，孫 寧，谷 巖，何文安，賈恩吉，趙福林，楊 巍，吳春勝，王振民

(1吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)作物研究中心/吉林省大豆區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心，吉林長春130118; 2吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究中心，吉林長春130033)

不同群體結(jié)構(gòu)下大豆植株抗倒性能的比較

陳喜鳳1，孫 寧2，谷 巖1，何文安1，賈恩吉1，趙福林1，楊 巍1，吳春勝1，王振民1

(1吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)作物研究中心/吉林省大豆區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心，吉林長春130118; 2吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究中心，吉林長春130033)

【目的】針對大豆產(chǎn)量提升過程中隨種植密度增加而引發(fā)的倒伏問題，開展不同群體結(jié)構(gòu)下，大豆植株抗倒性狀的綜合比較研究.【方法】以大豆新品種吉農(nóng)30和吉農(nóng)40為材料，通過設(shè)定5個種植密度，研究莖稈及根系的抗倒機(jī)制.【結(jié)果和結(jié)論】種植密度改變了群體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，隨著密度的增加，倒伏逐漸加重且與低密度差異顯著.高密度群體結(jié)構(gòu)下，節(jié)間長度增長趨勢較低密度明顯、低節(jié)位單位莖長鮮質(zhì)量小于高節(jié)位，而低密度下則表現(xiàn)相反;隨密度增加，低節(jié)位莖粗、節(jié)間鮮質(zhì)量降低幅度較高節(jié)位明顯.可見，莖稈1～5節(jié)的物質(zhì)分配發(fā)生了變化，這些性狀的改變削弱了植株的抗倒能力.莖稈抗倒性狀表現(xiàn)為:莖稈壓碎強(qiáng)度、抗倒指數(shù)、單位莖長鮮質(zhì)量隨密度增加顯著降低，與倒伏呈極顯著負(fù)相關(guān);而株高/莖粗、重心高度、節(jié)間長度顯著增加，與倒伏呈極顯著正相關(guān).地下部根系的根瘤數(shù)、根干質(zhì)量和傷流量等隨密度的增加而逐漸降低，與倒伏呈負(fù)相關(guān)，其中倒伏級數(shù)與傷流量、根干質(zhì)量相關(guān)系數(shù)最高，達(dá)極顯著水平.本試驗得出地上部莖稈壓碎強(qiáng)度、抗倒指數(shù)和地下部根系傷流量、根干質(zhì)量與倒伏關(guān)系最為密切，用其判斷大豆植株的綜合抗倒伏能力是可行的;大豆群體在輕、中度莖倒伏的情況下，植株具備一定的自我恢復(fù)能力.

大豆;種植密度;莖稈;根系;抗倒性能

合理增加種植密度是提高大豆產(chǎn)量的重要途徑之一，然而隨著密度的增加群體內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變化，倒伏發(fā)生的機(jī)率也隨之增大.倒伏是大豆高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的主要限制因子，是控制大豆產(chǎn)量性狀的主要數(shù)量性狀［1］.倒伏與品種、氣候、土壤條件以及栽培措施密切相關(guān)，植株形態(tài)特征對抗倒性能有明顯影響.作物在弱光等逆境條件下，群體內(nèi)部出現(xiàn)株高增加、節(jié)間伸長、莖粗及干物質(zhì)積累減少的現(xiàn)象，增加了倒伏風(fēng)險［2-3］.此外，莖稈的化學(xué)成分與倒伏的關(guān)系密切［4］.莖稈強(qiáng)度與木質(zhì)素和纖維素含量呈正相關(guān)［5］.倒伏與地上部性狀如莖稈強(qiáng)度、莖粗和地下部性狀根質(zhì)量、根長相關(guān)［6-7］，其中對抗倒伏貢獻(xiàn)最大的是莖稈強(qiáng)度，其次是根質(zhì)量［8］.群體內(nèi)部莖稈和根系的協(xié)調(diào)生長是減輕倒伏的首要因素［9］.磷鉀營養(yǎng)與大豆抗倒性及其倒伏程度與產(chǎn)量性狀的關(guān)系已有一些研究［10-11］;鐘開珍等［12］和范冬梅等［13］還對大豆種質(zhì)倒伏性遺傳及相關(guān)形態(tài)的QTL展開了深入研究.而有關(guān)大豆不同群體結(jié)構(gòu)下植株綜合抗倒性能的研究鮮見報道.因此，通過開展不同種植密度下植株抗倒特性的研究，闡明群體結(jié)構(gòu)與倒伏發(fā)生的規(guī)律，為實現(xiàn)高種植密度抗倒伏栽培提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

大豆品種:吉農(nóng)30，中熟亞有限結(jié)莢習(xí)性，圓葉、白花，株高90～95 cm，總節(jié)數(shù)21節(jié);吉農(nóng)40，中熟亞有限結(jié)莢習(xí)性，圓葉、紫花，株高90～93 cm，節(jié)間短，總節(jié)數(shù)20節(jié).均由吉林省大豆區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心提供.

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2012年在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心試驗基地進(jìn)行，土壤為典型黑土，上等肥力水平，堿解氮、速效磷、速效鉀分別為120.0、16.5、122.0 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷分別為26.90、1.65、0.85 g·kg-1，pH 6.8.采用裂區(qū)設(shè)計，3次重復(fù)，以品種為主區(qū)、種植密度為副區(qū)，設(shè)16、22、28、34、38萬株·hm-2共5個密度水平，分別記為M1、M2、M3、M4、M5(理論株距分別為9.6、7.0、5.5、4.5、4.0 cm).每小區(qū)5行，行長4.50 m、行距0.65 m，小區(qū)面積14.625 m2.施用磷酸二銨和氯化鉀分別為150和50 kg·hm-2，播種時全部作為種肥一次施入.于4月29日播種，播種時采用機(jī)械開溝、人工條播的方式，將每行所對應(yīng)的種子量均勻播種在4.50 m行長范圍內(nèi)，各小區(qū)出苗后按預(yù)設(shè)密度定苗，生育中期按常規(guī)進(jìn)行田間管理，2012年9月26日收獲測產(chǎn).M1～M5用種量依文獻(xiàn)［14］的公式計算，分別為14.0、19.1、24.4、29.6、33.3?！-1.

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植株形態(tài)指標(biāo)測定 于結(jié)莢始期(R3)調(diào)查植株形態(tài)指標(biāo).株高、重心高度、莖粗測定部位為“子葉節(jié)”上部1 cm處，基部1～5節(jié)節(jié)間長和粗(莖稈基部1～5節(jié)是影響倒伏的關(guān)鍵節(jié)位，其中節(jié)間粗測定各節(jié)節(jié)間中部位置)用卷尺和游標(biāo)卡尺測定;用天平稱節(jié)間鮮質(zhì)量(基部1～5節(jié));計算節(jié)間長/粗和單位莖長鮮質(zhì)量(節(jié)間鮮質(zhì)量/節(jié)間長度).

植株重心高度:將植株地上部于子葉節(jié)處剪斷，之后將保持完整的地上部植株(莖稈的中上部位置)平放于右手食指上，用食指支撐整個植株質(zhì)量，再于水平方向左右調(diào)整植株，當(dāng)調(diào)整到植株與地面處于平行狀態(tài)時，此時在莖稈上記下食指中心所處位點，使用卷尺測量子葉節(jié)至這一位點的距離，即為植株重心高度.

1.3.2 根系傷流量收集及根系指標(biāo)調(diào)查 在結(jié)莢盛期(R4)將主莖從子葉節(jié)處剪斷，套上內(nèi)充脫脂棉的傷流袋，于18:00到次日06:00收集12 h傷流液稱質(zhì)量.之后將地下部根系按照長20 cm、寬20 cm、深40 cm的土體體積挖出，沖洗干凈進(jìn)行根系相關(guān)指標(biāo)的調(diào)查.數(shù)根瘤數(shù)和側(cè)根數(shù)(根瘤直徑大于0.1 cm、根長大于2 cm);主根長(自子葉節(jié)處至主根末端)、主根粗(子葉節(jié)下部2 cm處)用卷尺和游標(biāo)卡尺測定;用天平稱根干質(zhì)量;采用排水法測量根體積.

1.3.3 莖稈壓碎強(qiáng)度 使用艾力儀器有限公司生產(chǎn)的YYD-1型數(shù)字式測力儀測定莖稈壓碎強(qiáng)度，將基部1～5各節(jié)間的兩端放于支撐架凹槽內(nèi)，然后緩慢向下壓，直到莖稈折斷為止，此時讀出的數(shù)值即為該節(jié)的壓碎強(qiáng)度.計算莖稈抗倒指數(shù)，莖稈抗倒指數(shù)=壓碎強(qiáng)度/重心高度.

1.3.4 倒伏級數(shù)調(diào)查 參照周蓉等［4］的方法調(diào)查并加以改進(jìn).于開花期、鼓粒期、成熟期調(diào)查倒伏發(fā)生級數(shù)、類型及發(fā)生倒伏的部位.0級為小區(qū)全部植株直立;1級為輕度倒伏(植株傾斜角≤15°);2級為中度倒伏(15°＜植株傾斜角≤30°);3級為重度倒伏(30°＜植株傾斜角≤45°);4級為嚴(yán)重倒伏(45°＜植株傾斜角≤75°);5級為植株全部匍匐地面(植株傾斜角＞75°).

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2003進(jìn)行處理、SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計與分析(所選數(shù)據(jù)取各處理平均值，倒伏級數(shù)選用R6期數(shù)據(jù)).

2 結(jié)果與分析

2.1 群體密度對植株特征和倒伏發(fā)生情況的影響

由表1可知，隨著群體密度的增加，株高、重心高度、株高/莖粗逐漸增大;莖粗、莖稈壓碎強(qiáng)度、植株抗倒指數(shù)逐漸降低.群體的倒伏級數(shù)隨著密度的增加而升高，說明高密度群體下植株發(fā)生倒伏的機(jī)率較大.對不同密度處理上述調(diào)查指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性分析可知，高密度群體下的各項指標(biāo)與低密度相比均不同程度達(dá)到了顯著或極顯著水平.在開花期，除M4、M5處理發(fā)生0.5級倒伏外，其他處理均未發(fā)生倒伏.至鼓粒期，各處理倒伏程度加重，M1和M2處理時倒伏發(fā)生級數(shù)較低;當(dāng)種植密度達(dá)到28萬株·hm-2(M3)時，群體倒伏發(fā)生級數(shù)明顯增加，此時吉農(nóng)30和吉農(nóng)40倒伏級數(shù)分別為3.33和3.17;由M3到M5時倒伏再次加劇，2個品種倒伏級數(shù)最大值均出現(xiàn)在最高種植密度(M5)條件下，田間調(diào)查倒伏類型多為莖倒伏.對鼓粒期不同密度的倒伏級數(shù)進(jìn)行差異顯著性分析得出，M1、M2分別與M3、M4、M5達(dá)到了極顯著水平.由表中成熟期各密度的倒伏級數(shù)可知，鼓粒期發(fā)生輕、中度倒伏的群體在進(jìn)入成熟期倒伏程度有所減輕，而嚴(yán)重倒伏的變化不大，說明大豆群體在輕、中度倒伏的情況下，植株具備一定的自我恢復(fù)能力.

表1 不同群體密度下大豆植株特征和倒伏發(fā)生情況1)Tab.1 The soybean plant characteristics and actual lodging under different planting densities

2.2 不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間長度的變化

隨著群體密度的增加，2個品種單株莖稈各節(jié)間長度均呈增加趨勢，其中第1節(jié)長度分別增加1.04和0.90 cm、第3節(jié)增加1.39和1.28 cm、第5節(jié)增加1.50和2.27 cm.同一種植密度不同節(jié)位節(jié)間長度隨著節(jié)位的上升而逐漸增加，其中吉農(nóng)30在M1、 M2處理下第5節(jié)比第1節(jié)平均長1.86和1.58 cm，而在M4、M5處理下第5節(jié)比第1節(jié)平均長2.52和2.54 cm，可以看出隨著密度的增加其差值逐漸增大(圖1).從圖1中還可看出，高密度條件下的節(jié)間長度增長趨勢大于低密度的，這一變化趨勢在吉農(nóng)40中表現(xiàn)較為明顯，這也是植株高度隨密度增加的主要原因.

圖1 不同種植密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間長度的變化Fig.1 The change of internode length under different planting densities

2.3 不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間粗的變化

由表2可知，隨著群體密度的增加吉農(nóng)30和吉農(nóng)40各節(jié)位節(jié)間粗均呈下降趨勢，其中第1節(jié)莖粗減少0.30和0.35 cm，第2節(jié)莖粗減少0.28和0.35 cm，第3節(jié)莖粗減少0.28和0.36 cm，第4節(jié)莖粗減少0.26和0.27 cm，第5節(jié)莖粗減少0.25和0.24 cm;由此可知，第1～5節(jié)位隨著密度的增加低節(jié)位莖粗較高節(jié)位莖粗降低幅度大.由同一節(jié)位不同密度下節(jié)間粗的變異系數(shù)可知，低節(jié)位的變異系數(shù)大于高節(jié)位的變異系數(shù)，這也說明群體密度的變化對莖稈低節(jié)位的影響較高節(jié)位明顯.從植株抗倒能力來看，低節(jié)位莖粗隨密度增加降低較大是植株抗倒能力減弱的原因之一.從第1～5節(jié)位莖粗平均值可看出，隨著節(jié)位的上升節(jié)間粗呈先增加后降低的趨勢，莖粗最大值出現(xiàn)在第3節(jié).相同種植密度下不同節(jié)位莖粗的變異系數(shù)表現(xiàn)為高密度大于低密度，說明在高密度群體中莖稈各節(jié)節(jié)間粗變異較大.

表2 不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間莖粗的變化1)Tab.2 The change of internode diameter under different planting densities

2.4 不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間長/節(jié)間

粗的變化

圖2代表不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間長與節(jié)間粗的比值.2個品種第1～5節(jié)各節(jié)位節(jié)間長與節(jié)間粗比值隨密度增加而逐漸升高，均表現(xiàn)M5＞M4＞M3＞M2＞M1.其中吉農(nóng)30和吉農(nóng)40在M2處理下各節(jié)位的比值較M1高16.25%和21.28%，M3比值較M1高41.66%和56.17%、M4比值較M1高80.79%和98.57%，M5比值較M1高111.57%和143.75%.相同密度下不同節(jié)位節(jié)間長與節(jié)間粗的比值隨著節(jié)位的上升節(jié)間長與節(jié)間粗比值逐漸增加，2個品種均表現(xiàn)第5節(jié)＞第4節(jié)＞第3節(jié)＞第2節(jié)＞第1節(jié).2個品種第2節(jié)節(jié)間長與節(jié)間粗平均比值較第1節(jié)高17.11%和-0.18%、第3節(jié)較第1節(jié)高20.71%和14.57%、第4節(jié)較第1節(jié)高48.21%和45.17%、第5節(jié)較第1節(jié)高76.40%和70.18%.隨密度的增加吉農(nóng)40節(jié)間長與節(jié)間粗比值的增長率較吉農(nóng)30高，而隨著節(jié)位的升高吉農(nóng)40節(jié)間長與節(jié)間粗比值的增長率較吉農(nóng)30低.

圖2 不同種植密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間長/節(jié)間粗的變化Fig.2 The change of internode length/diameter under different planting densities

2.5 不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間鮮質(zhì)量的變化

隨著群體密度的增加節(jié)間鮮質(zhì)量總體呈降低趨勢(表3)，不同密度下吉農(nóng)40節(jié)間鮮質(zhì)量平均值表現(xiàn)為M1＞M2＞M3＞M4＞M5，而吉農(nóng)30略有不同，表現(xiàn)為M2＞M1.由各密度下第1～5節(jié)節(jié)間鮮質(zhì)量的變異系數(shù)(CV)可知，高密度處理的CV大于低密度處理，說明同一植株在高密度條件下各節(jié)之間的鮮質(zhì)量變異程度較低密度大，這可能是影響植株抗倒能力發(fā)生變化的原因之一.相同密度下不同節(jié)位的節(jié)間鮮質(zhì)量隨著節(jié)位的上升，節(jié)間鮮質(zhì)量逐漸降低.從各節(jié)位對應(yīng)的CV可知，隨著群體密度的增加低節(jié)位的CV大于高節(jié)位，說明群體密度的改變對莖稈低節(jié)位的節(jié)間鮮質(zhì)量影響較大.

2.6 不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位單位莖長鮮質(zhì)量的比較

由表4可知，2個品種各節(jié)位單位莖長鮮質(zhì)量隨著群體密度的增加而降低，其中M2各節(jié)平均單位莖長鮮質(zhì)量比M1低7.89%和12.13%、M3比M1低29.30%和45.25%、M4比M1低51.33%和57.15%、M5比M1低60.75%和63.65%.隨著群體密度增加，吉農(nóng)40單位莖長鮮質(zhì)量比吉農(nóng)30降幅大.在低密度處理下，相同密度不同節(jié)位的單位莖長鮮質(zhì)量低節(jié)位單位莖長鮮質(zhì)量大于高節(jié)位，高密度下則表現(xiàn)相反.不同群體密度下，低、高節(jié)位的單位莖長鮮質(zhì)量所表現(xiàn)出的逆向變化趨勢，將會對植株抗倒能力產(chǎn)生極大的影響.

2.7 不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間壓碎強(qiáng)度的變化

節(jié)間壓碎強(qiáng)度是開展作物莖稈抗倒力學(xué)性狀研究的首要指標(biāo).由圖3可知，吉農(nóng)30和吉農(nóng)40各節(jié)位的節(jié)間壓碎強(qiáng)度隨著群體密度的增加而逐漸降低，其中M2各節(jié)位的節(jié)間壓碎強(qiáng)度的平均值比M1低18.67%和 15.26%、M3比 M1低 30.04%和34.06%、M4比M1低50.01%和57.05%、M5比M1低67.19%和66.75%，隨著密度的增加其降幅比值逐漸增大.相同密度下隨著莖稈節(jié)位的上升節(jié)間壓碎強(qiáng)度逐漸降低，即相同密度下基本上呈現(xiàn)第1節(jié)＞第2節(jié)＞第3節(jié)＞第4節(jié)＞第5節(jié)，2個品種第5節(jié)位壓碎強(qiáng)度比第1節(jié)位分別低39.05%和43.79%.對2品種比較得出，吉農(nóng)40莖稈壓碎強(qiáng)度較吉農(nóng)30高.

表3 不同群體密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間鮮質(zhì)量的比較1)Tab.3 Comparation of the fresh mass of soybean internode under different population densities

表4 不同密度下莖稈各節(jié)位單位莖長鮮質(zhì)量的比較1)Tab.4 The changes of ratio of fresh mass to length of internode under different planting densities g·cm-1

圖3 不同種植密度下大豆莖稈各節(jié)位節(jié)間壓碎強(qiáng)度的變化Fig.3 The change of stalk crushing strength under different planting densities

2.8 不同群體密度下地下部根系性狀的比較

大豆根系所行使的基本功能是獲取土壤中作物生長必需的礦物質(zhì)和水分及固定植株，根系的發(fā)育程度直接影響到植株的穩(wěn)固能力.表5中單株根瘤數(shù)、根干質(zhì)量、主根粗、主根長、根體積、側(cè)根數(shù)和傷流量等性狀隨群體密度增加而逐漸降低.對吉農(nóng)30和吉農(nóng)40的單株根瘤數(shù)比較可知，后者的根瘤數(shù)大于前者，分析原因可知，大豆的側(cè)生根是根瘤菌著生的主要部位，吉農(nóng)40的側(cè)根數(shù)較吉農(nóng)30多，側(cè)生根數(shù)量多可著生更多的根瘤.當(dāng)密度由M1增加到M2，單株根干質(zhì)量、傷流量差異達(dá)顯著水平，而其他性狀差異不顯著;密度繼續(xù)增加到M3時，根系各性狀與M1相比均表現(xiàn)出顯著或極顯著差異.2個品種的根瘤數(shù)、主根長、根體積和側(cè)根數(shù)在M5與M4間均未達(dá)到明顯差異.總的來看，除個別處理和性狀外，高密度群體下的根系相關(guān)性狀與低密度相比均達(dá)到了極顯著水平.

2.9 倒伏與植株各性狀的相關(guān)分析

由表6可知，莖稈壓碎強(qiáng)度和抗倒指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，而二者與倒伏級數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān).吉農(nóng)30和吉農(nóng)40莖稈壓碎強(qiáng)度、抗倒指數(shù)與其他性狀間同樣達(dá)到顯著和極顯著水平，因此，可通過這2項指標(biāo)來衡量植株的抗倒能力.通過相關(guān)分析得出，2個品種單株分枝數(shù)、莖粗、節(jié)間質(zhì)量和單位莖長鮮質(zhì)量與倒伏級數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，而與壓碎強(qiáng)度和抗倒指數(shù)呈極顯著正相關(guān);倒伏級數(shù)與株高、節(jié)間長、節(jié)間長/節(jié)間粗、重心高度呈極顯著正相關(guān)，而與壓碎強(qiáng)度和抗倒指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān).

表5 不同群體密度下大豆根系相關(guān)性狀的比較1)Tab.5 Comparation of soybean root traits under different planting densities

表6 倒伏與莖稈性狀的相關(guān)分析1)Tab.6 Correlation analysis of the lodging resistance and stalk characters

由表7可知，吉農(nóng)30和吉農(nóng)40的倒伏級數(shù)與試驗中所調(diào)查的根系性狀均呈負(fù)相關(guān)，其中與傷流量、根干質(zhì)量、根瘤數(shù)、側(cè)根數(shù)等達(dá)極顯著水平.對各性狀相關(guān)系數(shù)絕對值比較得出，吉農(nóng)30的倒伏級數(shù)與各性狀的相關(guān)系數(shù)依次為:根系傷流量＞根干質(zhì)量＞側(cè)根數(shù)＞根瘤數(shù)＞其他性狀;而吉農(nóng)40有所不同，表現(xiàn)為根瘤數(shù)＞側(cè)根數(shù).所有調(diào)查指標(biāo)中傷流量和根干質(zhì)量與倒伏級數(shù)相關(guān)性最大，且與根系其他性狀的相關(guān)性呈顯著或極顯著正相關(guān).

表7 倒伏與根系性狀的相關(guān)分析1)Tab.7 Correlation analysis between the lodging resistance and root-related traits

3 討論與結(jié)論

群體中個體發(fā)育失調(diào)是倒伏發(fā)生的內(nèi)因，抗倒能力與群體的個體質(zhì)量緊密相關(guān)［15］.隨著種植密度的增加，群體內(nèi)部對光能資源的競爭逐漸加劇，光照不足成為個體生長發(fā)育的首要制約因素.光照作為影響倒伏的重要環(huán)境因子之一［16］，如不足將會導(dǎo)致莖稈節(jié)間伸長，機(jī)械組織脆弱、莖稈強(qiáng)度降低、田間倒伏發(fā)生嚴(yán)重［2，6］.楊世民等［17］在水稻上研究得出，隨密度的增加，莖稈基部節(jié)間變細(xì)長、莖壁變薄、充實度變差，從而影響莖稈的倒伏指數(shù)和抗倒伏能力.本研究得出，大豆株高、重心高度隨群體密度增加而升高，莖稈壓碎強(qiáng)度、植株抗倒指數(shù)逐漸降低，謝甫綈等［18］也得出了同樣的結(jié)論.倒伏級數(shù)隨群體密度的增加而增加，植株發(fā)生倒伏的風(fēng)險較大.研究發(fā)現(xiàn)，在生育后期，大豆群體發(fā)生輕、中度莖倒伏的情況下，植株在臨近成熟期時具有一定的自我恢復(fù)能力.

植株地上部莖稈和地下部根系性狀是影響倒伏的兩大因素［13］，植株的抗倒伏能力是基部莖稈和根系各性狀相互作用的結(jié)果，任何一個性狀的削弱，都會影響抗倒性.由于植株形態(tài)發(fā)生變化，如近基部節(jié)間伸長，重心高度增加，莖稈粗度、穿刺強(qiáng)度和硬皮組織厚度的降低，致使莖稈抗倒能力差［19，7］.然而，隨著株高和重心高度的降低，單莖干物質(zhì)積累量增多，節(jié)間縮短增粗，機(jī)械強(qiáng)度提高，田間不易發(fā)生倒伏［20］.陳小林等［21］指出，隨著最長節(jié)間下移和節(jié)間長度大幅度的增長，植株易倒伏.本研究得出，高密度下的節(jié)間長度增長趨勢較低密度明顯，節(jié)間長度的增加是植株增高及重心上移的直接原因;同時得出，隨密度增加，低節(jié)位莖粗、節(jié)間鮮質(zhì)量降低較高節(jié)位明顯，莖稈的形態(tài)及物質(zhì)分配發(fā)生了改變，導(dǎo)致了莖稈抗倒能力的減弱.劉唐興等［22］對油菜研究得出，主根長、根粗與側(cè)根數(shù)、根體積存在顯著正相關(guān);倒伏與根粗存在較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，但未達(dá)顯著水平.沈?qū)W善等［23］研究得出，玉米根倒率與單株鮮質(zhì)量、根系干質(zhì)量呈顯著負(fù)相關(guān).本文研究得出，隨著群體密度增加，大豆單株傷流量、根干質(zhì)量、根瘤數(shù)、側(cè)根數(shù)等顯著降低，倒伏逐漸加重.其中，傷流量和根干質(zhì)量與倒伏級數(shù)相關(guān)性最大，并且與根系其他性狀呈顯著或極顯著正相關(guān)，可選用根系傷流量和干質(zhì)量作為植株抗倒能力的判定指標(biāo).

倒伏與莖稈性狀存在明顯的相關(guān)性.大量研究得出，基部莖稈的倒伏指數(shù)與株高、重心高度和基部各節(jié)間長度呈正相關(guān)［12］，而與莖粗、莖質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)［17］，且相關(guān)系數(shù)大多達(dá)到顯著或極顯著水平［24］.莖稈機(jī)械強(qiáng)度與基部節(jié)間質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，與倒伏級數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)［25］.本試驗中莖稈壓碎強(qiáng)度和抗倒指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，均與倒伏級數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān).莖稈的壓碎強(qiáng)度、抗倒指數(shù)與莖稈其他性狀間相關(guān)達(dá)到顯著和極顯著水平，因此，通過這2項指標(biāo)來衡量植株的抗倒能力是可行的.

密度改變了植株地上部群體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時也對地下部根系產(chǎn)生了極大的影響，結(jié)果導(dǎo)致大豆單株抗倒能力發(fā)生變化.地下部根系的根瘤數(shù)、根干質(zhì)量、傷流量和側(cè)根數(shù)等隨密度增加而降低，倒伏級數(shù)與各性狀間均呈負(fù)相關(guān).隨密度增加，植株莖稈壓碎強(qiáng)度、抗倒指數(shù)顯著降低，與倒伏呈極顯著負(fù)相關(guān);而株高、重心高度、節(jié)間長度增加，與倒伏呈極顯著正相關(guān).高密度群體結(jié)構(gòu)下，節(jié)間長度增長趨勢較低密度明顯、低節(jié)位單位莖長鮮質(zhì)量小于高節(jié)位，而低密度下則表現(xiàn)相反;此外，隨密度增加，低節(jié)位莖粗、節(jié)間鮮質(zhì)量降低幅度較高節(jié)位明顯;莖稈第1～5節(jié)的物質(zhì)分配的變化影響了植株的抗倒能力.本研究得出大豆植株抗倒伏的綜合性狀為:地上部株高適宜、重心較低、近基部節(jié)間短粗、基部節(jié)間單位莖長鮮質(zhì)量較高，力學(xué)上表現(xiàn)出較強(qiáng)的莖稈抗折力.地下部根系粗壯發(fā)達(dá)，主根入土較深，根活力旺盛具有較高的傷流量和根干質(zhì)量，主根著生的側(cè)生根量多、根瘤數(shù)量多.本研究是在常規(guī)大豆群體中進(jìn)行的，其部分研究結(jié)論同樣適用于雜交大豆群體，可為雜交大豆抗倒伏高產(chǎn)栽培提供理論參考.

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【責(zé)任編輯 周志紅】

Com paration on lodging-resistance characters of soybean in different population structures

CHEN Xifeng1，SUN Ning2，GU Yan1，HEWen’an1，JIA Enji1，ZHAO Fulin1，YANGWei1，WU Chunsheng1，WANG Zhenmin1
(1 Crop Research Center，Jilin Agricultural University/The Innovation Center of Soybean Region Technology of Jilin Province，Changchun 130118，China; 2 Agriculturd Resource and Enviroment Research Institute，Jilin Academy of Agricultural Sciences，Changchun 130033，China)

【Objective】To solve the problem of lodging with density increase in the soybean production improving process and the soybean lodging-resistance characters in different population structures.【Method】Five levels of planting densities were designed to study the lodging-resistance mechanisms of stem and root selecting the new soybean varieties of Jinong30 and Jinong40 as the tested materials.【Result and conclusion】Density could change the inner structure of plant population.With the population density increasing，lodging aggravated gradually and the difference was significant compared with the low density.In the high density population structure，the internode length became obviously long compared with the low density;the fresh mass unit stem length of basal internodes was lower than that of upper in-ternodes，and low density was opposite.With the density increasing，the decreasing range of basal stem diameter and fresh masswasmore obvious than that of upper internodes.Thematter distribution of stem basal from the first to the fifth internodes was changed，which weakened the lodging resistance of the plant.The stem lodging-resistance characterswere as follows:with the plant density increasing，the stem crushing strength，stem lodging-resistant index and fresh mass unit stem length decreased significantly; there were significantly negative correlations between all above indexes and lodging;the plant height/ stem diameter，heightof gravity center，internode length/diameter increased significantly，and therewere significant positive correlations.The root nodule number，root drymass and bleeding amount of soybeans decreased with the density increasing，and there were negative correlations，the correlations between lodging series and bleeding amountand root drymass reached an extremely significant levelwith the highest correlation coefficients.The experiment showed that the above-ground stem crushing strength，tem lodging-resistant index，the root bleeding amount and root drymassmost closely correlated with lodging，which was feasible tomeasure the plant lodging-resistance capacity.Moreover，the soybean plant had a certain self-recovering capability undermild and moderate lodging conditions.

soybean;planting denstity;stem;root;lodging-resistance characters

S565.1

A

1001-411X(2015)01-0033-09

陳喜鳳，孫 寧，谷 巖，等.不同群體結(jié)構(gòu)下大豆植株抗倒性能的比較［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，36(1):33-41.

2013-08-08 優(yōu)先出版時間:2014-12-02

優(yōu)先出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.7671/j.issn.1001-411X.2015.01.007.html

陳喜鳳(1984—)，男，助理研究員，碩士，E-mail:chenxifeng2003@126.com;通信作者:吳春勝(1956—)，男，教授，E-mail:wcs8131587@126.com;王振民(1963—)，男，研究員，E-mail:wangzhenmin2004@sina.com

吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)啟動基金(201228);“863”計劃重點課題(2011AA10A105);國家自然科學(xué)基金-青年基金(31000687);吉林省教育廳項目(吉教科合字［2014］464號);吉林省農(nóng)委大豆品種鑒定項目(20120211)