黍子抗倒伏評價方法的研究

劉艷麗，周璐璐，張立新，王偉，田伯紅

(滄州市農林科學院/河北省農作物耐鹽堿評價與遺傳改良重點實驗室，河北滄州 061001)

黍子，一年生禾本科單子葉栽培作物，具有生育期短、適應性廣、耐旱、耐瘠等特點，是抗旱救荒的理想作物[1]。黍米橙黃、性糯、黏性好，具有滋陰補腎、健脾活血等作用，深受消費者喜愛，發(fā)展黍子生產對滿足市場需求，改善人們膳食結構，具有重大意義[2]。近幾年全球雜糧熱興起，黍子生產也得到重視。倒伏是黍子生產中普遍存在的現象[3]，近年受臺風影響，倒伏現象更加嚴重。國內外對黍子倒伏研究報道較少，更沒有科學的評價指標來評判黍子品種的抗倒伏能力。

許多學者對農作物倒伏做了大量研究。蒲定福等[4]認為“小麥品種倒伏系數”是株高、植株重量、根質量和莖稈機械強度的綜合體現，用于品種抗倒伏性評價是準確可靠的。王瑩等[5]用大麥根倒伏系數評價大麥品種的抗倒性。Tian 等[6]證明“倒伏系數”能準確評價谷子品種的抗倒性。劉艷麗等[7]探索出玉米抗倒伏綜合評價方法——倒伏系數。由于黍子在我國種植面積少，產量低，需求少，栽培技術落后，關于黍子抗倒伏研究較少。張萬光研究表明，適當早播能增強黍子抗倒伏能力[8]。楊芳[9]是利用基部1、2、3、4 節(jié)的倒伏系數平均值來綜合評價黍子的抗倒性，但未明確影響黍子倒伏的關鍵節(jié)位。在外界自然因素沒有引起黍子倒伏的情況下，無法鑒定品種的抗倒性，導致品種的選擇、培育、應用存在很大盲目性，倒伏的概率增加。本研究提出的倒伏系數能在未發(fā)生倒伏的情況下評價黍子品種的抗倒性，為黍子抗倒伏育種提供科學依據，對提高黍子產量具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2019—2020 年在滄州市農林科學院前營試驗田開展。采用隨機區(qū)組設計，3 次重復，株距5.6 cm，行距40 cm，種植密度45 萬/hm2，行長5 m，6 行區(qū)，小區(qū)面積12 m2。管理同一般大田，生育期間及時防治病蟲害。

參試品種共23 個，分別為B707、YE716、Q609、Y724、Y3645、H271、嫩黍23、冀糯糜3 號、冀黍2號、冀黍3 號、外引黍4 號、黃黍子、雁北天黍、小紅黍、孟村黍子、紫稈紅黍、白殼黍、紅黍、大紫稈、黃黍、惠農黃粘黍、衡水黍子、晉黍8 號(CK)。

1.2 測定項目與方法

在黍子蠟熟期，每個品種選取5 株長勢一致的植株，避免邊際效應和集中效應對試驗結果的影響，將整個植株用鐵鍬帶根(0～40 cm)取出，根部用水沖洗干凈，根部剪下烘干。

1.2.1 植株形態(tài)

測量單莖鮮質量、根干質量、株高、節(jié)長(基部往上第2、3、4 節(jié))。

1.2.2 植株力學

莖稈抗折力。固定基部莖節(jié)兩端，用浙江托普儀器有限公司生產的莖稈強度測定儀YYD-1 均勻、緩慢地對莖稈中部用力，莖稈折斷瞬間抗折力計顯示的讀數(g)即為莖稈抗折力。

莖稈機械強度＝莖稈抗折力×節(jié)長/2

倒伏系數＝株高×單莖鮮質量/(根干質量×莖稈機械強度)

1.2.3 倒伏程度

在黍子蠟熟期，調查每個品種的倒伏面積、倒伏角度、倒伏級別。倒伏級別根據植株從直立狀態(tài)到倒伏狀態(tài)而劃分。黍子品種國家區(qū)域試驗倒伏級別的記載一般采用0～4 級標準，其中，0 級:無倒伏癥狀或稍微傾斜，但能很快恢復直立，對產量無影響；1級:傾斜角度≤30°、倒伏面積15%以下，對產量有輕微影響；2 級:30°<傾角≤45°、倒伏面積30%以下，對產量有影響；3 級:45°<傾角≤60°、倒伏面積50%以下，對產量影響較大；4 級:傾角60°以上、倒伏面積50%以上，嚴重減產。

1.3 數據分析

數據統(tǒng)計分析采用SAS 8.1 和SPSS 17.0 軟件處理。

2 結果與分析

對23 個品種田間長勢情況進行調查，并參照文獻[10]倒伏級別劃分方法及谷子、小麥、水稻等作物的倒伏計算方法，調查計算與倒伏系數相關的性狀，嘗試找到適合黍子品種的抗倒伏評價方法。

2.1 各性狀與倒伏面積、倒伏級別的相關性

從表1 可以看出，第2 節(jié)倒伏面積、倒伏級別與倒伏系數呈極顯著正相關，相關系數分別為0.96，0.87；第2 節(jié)抗折力與倒伏面積、倒伏級別呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.60，-0.64；第3、4 節(jié)抗折力與倒伏面積、倒伏級別無顯著相關關系，其倒伏系數與倒伏面積、倒伏級別也無顯著相關關系。

表1 黍子各性狀與倒伏面積、級別、系數的相關系數Table 1 The correlation coefficient between traits of broomcorn millet and lodging area，grade and coefficient

2.2 倒伏系數與倒伏級別的比較

從圖1 中可以看出，23 個黍子品種的倒伏級別與第2 節(jié)計算的倒伏系數趨勢一致，且相關性達極顯著水平(R＝0.87**)，與第3、4 節(jié)計算的倒伏系數趨勢不一致，且無相關性。表明用第2 節(jié)計算的倒伏系數評價黍子的倒伏性是準確可靠的，而第3、4 節(jié)計算的倒伏系數不能準確評價黍子的抗倒性。

圖1 第2、3、4 節(jié)倒伏系數與田間倒伏程度比較Fig.1 The relationship between lodging coefficient and field lodging degree in sections 2，3，4

2.3 倒伏系數與其構成因素的相關分析和通徑分析

從表2 可看出，株高、莖鮮質量與倒伏系數相關不顯著，因此，株高、莖鮮質量不能用來評價黍子抗倒伏能力。第2 節(jié)抗折力、根干質量、機械強度與倒伏系數呈極顯著負相關，R值分別為-0.54**，-0.54**，-0.63**，而第2 節(jié)長與倒伏系數呈顯著負相關(R＝-0.45*)，說明黍子品種的第2 節(jié)抗折力、節(jié)長、根干質量、機械強度值越大，倒伏系數越小，品種的抗倒能力越強。為確定每個性狀的作用大小，對計算倒伏系數的4 個因素進一步進行通徑分析，結果如表3。

表2 倒伏系數與6 個性狀的相關系數Table 2 The correlation analysis between lodging coefficient and six traits

表3 黍子倒伏系數4 個影響因子的通徑分析Table 3 The path analysis of millet lodging coefficient and 4 influencing factors

從表3 可看出:(1)對倒伏系數的直接作用最大的是根干質量(P3→y＝-1.055 0)，根干質量每增加一個標準單位，倒伏系數平均減少1.055 個標準單位，通過機械強度有一定的間接負效應(P3→4→y＝-0.194 2)，雖然通過株高和莖鮮質量有間接的正效應(P3→1→y＝0.258 9，P3→2→y＝0.450 2)，但沒有大的影響，因而使根干質量與倒伏系數呈極顯著負相關(r3y＝-0.54**)；(2)機械強度對倒伏系數也存在較大的負效應(P4→y＝-0.647 6)，株高有較小的正效應，莖鮮質量和根干質量還有一定的正效應(P4→2→y＝0.276 6，P4→3→y＝0.315 2)，但沒有大的影響，因而使機械強度與倒伏系數呈極顯著負相關(r3y＝-0.63**)；(3)株高對倒伏系數有一定的正效應(P1→y＝0.335 5)，但是根干質量還有間接的負效應(P1→3→y＝-0.814 3)，最終導致株高的相關系數也??；(4)莖鮮質量對倒伏系數有一定正效應(P2→y＝0.582 4)，但作用較小，與倒伏系數的相關性也小。

3 討論

本文選擇的黍子品種株高在85.0～152.0 cm之間，而目前生產上及農家品種株高基本都在此范圍內，具有較好的代表性。株高對倒伏系數的直接作用較小，通過莖鮮質量也有一定的正效應，但通過根干質量有較大的負效應，消除了因重心升高、穗子增重產生的倒伏因素，最終株高與倒伏系數的相關性小。植株過高會導致重心升高，倒伏的潛在因素增大，但黍子品種的株高不是倒伏的必然因素，在黍子抗倒伏材料篩選中，植株高矮以中等為好，應選擇莖稈機械強度大、根系發(fā)達的品種。

4 結論

4.1 找到能準確評價黍子抗倒伏能力的倒伏系數

黍子田間生產中倒伏均發(fā)生在第2 個節(jié)位，本文用試驗數據證明用第2 節(jié)莖節(jié)計算倒伏系數，相關系數高達r＝0.87**，表明用第2 節(jié)倒伏系數能準確評價黍子的抗倒能力。

4.2 黍子倒伏系數影響因子

倒伏系數受單莖鮮質量、株高、根干質量和莖稈機械強度綜合影響，根干質量和莖稈機械強度越大，抗倒能力越強，倒伏系數越??；而黍子品種的株高、單莖鮮質量對倒伏沒有顯著影響。