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摘 要：田间试验结果表明：玉米抗倒强度（D）品种间差异极显著，同一品种在灌浆的不同时期差异不显著；当D值超过25 N/m时田间未出现倒伏，20～25 N/m时出现少量倒伏，低于20 N/m时出现严重倒伏。D与总拉力F、外拉力f和花后13天茎粗呈极显著正相关；与株高、穗位高、穗高系数、倒折率、重心高及花后13天的节长和株节数均呈极显著负相关，与穿刺力呈不显著或显著负相关；与植株鲜重呈正相关、与气生根层数和条数呈负相关但都不显著。抗倒强度的大小可以用来表示测交种及区试品种的抗倒折能力，是对玉米抗倒折能力的量化，在外界风力较小的情况下对判定玉米的抗倒性具有很好的参考价值。
关键词：玉米；抗倒强度；植株性状；相关系数
中图分类号：S513.01 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）10-0024-05
倒伏是由玉米的受力系统和支持系统决定的，当玉米的支持系统强度大于外力作用强度时玉米保持直立，相反时倒伏。倒伏是造成玉米品种减产和不稳产的主要原因之一，2009年夏天河南和山东西部地区玉米倒伏严重，造成大面积减产，且倒伏地块不能机械收获，生产成本大幅增加。随着超高产育种和栽培技术的不断提高，种植密度不断加大，要实现高产稳产就必须选育和使用高抗倒伏品种，即在超高产栽培条件下不倒伏，这就给抗倒伏育种提出了更高要求。用来衡量玉米抗倒伏能力的方法很多，丰光、贾志森等[1～3]用茎秆穿刺力和拉力来表示玉米的抗倒折能力，袁志华等（2001）[4]用茎粗系数、穗位高系数来表示玉米的抗倒折能力，但这些方法只能反应玉米植株在某个方面的抗倒能力，不是衡量玉米抗倒能力的综合指标。用一个综合指标——抗倒强度值来量化玉米的抗倒折能力，这方面的研究还未见报道，为此我们设计了本试验，以供育种者和品种试验组织部门参考。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验在日照市农业科学研究院试验田进行。试验地为砂壤土，土壤肥力中上，前茬作物小麦，麦收后灭茬直播。
2011年1月在日光温室内，用12个玉米自交系按Reid群、温热Ⅰ群、塘四平头群种植，将其双列杂交获得C212=66个组合（见表1）。6月24日把每个组合所得杂交种各种2行，等行距种植，行距0.6 m，行长6.67 m，密度60 000株/hm2。每隔20个组合设一对照，品种为郑单958。
1.2 调查方法
根据山东省玉米区域试验倒伏（折）率标准计数。倒伏率（根倒）：倒伏倾斜度>45°作为倒伏指标，以%表示；倒折率（茎折）：抽雄后果穗以下部位折断的植株占总株数的百分比。分别在玉米抽雄后13、23、33天在田间连续取有代表性植株9株，每3株看作一个重复，用NK-100型指针式弹簧推拉力计与茎秆垂直连接，作用点为穗柄着生位置，用手匀速拉动弹簧拉力计并与茎秆保持垂直，直至玉米倒伏或茎折。用这种破坏性方法测定玉米根倒或茎折时施加的最大外拉力f，量取作用点到茎基部的距离h（即穗位高），测量第3节间中部穿刺强度（穿针截面直径1 mm）、第3节间长和茎粗，同时测量株高、植株节间数、气生根层数、入土气生根数量。取下被测株，用手提平衡法测定重心离茎基部距离即重心高H并称鲜重G。用剩余植株调查田间自然倒折率。
1.3 抗倒强度值的定义及测定
玉米有效茎秆（作用点到茎基部距离）单位长度上所承受作用力的最大值称茎秆抗倒强度（用D表示，单位：N/m），是用来衡量玉米抗倒折能力的综合性指标。
玉米在根倒或茎折时所受的最大外拉力为f，以茎秆倾斜45°为准。茎秆重力G分解为垂直茎秆分力G1 （G1=sin45°·G）和沿茎秆的分力G2（G2=cos45°·G），玉米所受的最大拉力即为F=f+G1，抗倒强度D=F/h。
1.4 数据分析
所得玉米各性状数据用Excel计算，方差分析和相关分析使用DPSv 7.05软件。
2 结果与分析
2.1 抗倒强度差异显著性比较
2.1.1 不同时期间差异 从表2中看出，开花后13、23、33天测定的抗倒强度值虽有变化但差异不显著（P>0.05），同一品种在整个灌浆期抗倒强度无明显变化。
2.1.2 品种间差异 从表2中看出，品种间抗倒强度差异达极显著水平（P<0.01），不同品种的抗倒伏能力差异极大，这就为筛选抗倒品种提供了理论基础。抗倒强度值是玉米茎秆在外力作用下倒伏或茎折时测定的，因此玉米倒折时的抗倒强度值越大需要作用在茎秆单位长度上的外力就越大，玉米的支持能力就越强。
2.1.3 品种间差异显著性比较 由表3可以看出，抗倒强度值在16.48～47.25 N/m之间，品种52为对照郑单958仅为20.61 N/m。根据差异显著性程度我们把抗倒强度分为三种类型：第一种为不抗倒组合，抗倒强度在20.16 N/m以下，低于对照郑单958，试验中这种类型有15个，占24.2%，其中有7个发生倒伏占该类型的46.7%；第二种较抗倒组合，抗倒强度在20.16～24.81 N/m，这种类型有28个，占参试品种的45.2%，其中有7个发生倒伏占该类型的25%；第三种类型为抗倒组合，抗倒强度在25.31 N/m以上，这种
类型有19个，占参试品种的30.6%，没有发生倒伏。这三种类型以较抗倒类型居多，不抗倒和抗倒组合较少，对照种在较抗倒类型，符合生产中的田间表现。因此在抗倒育种过程中可以把20 N/m以下、20～25 N/m、25 N/m以上作为不抗倒、较抗倒、抗倒三种类型的临界值，抗倒强度越大玉米倒伏的几率越低，所以在无足够风力造成植株倒伏或茎折的情况下用抗倒强度来衡量玉米的抗倒性是可行的。
2.2 抗倒强度和植株性状之间的相关性 影响玉米抗倒强度的因素很多，但各因素所起的作用不同，相关系数绝对值越大其影响力越大，它们依次为F>f>穗位高>穗高系数>重心高>株节数>节长>株高>茎粗。玉米倒伏的因素中总拉力和外拉力居前2位，是造成倒伏的主要外因，抗倒强度随玉米受最大外力的增大而增大；穗位高居第3位但在植株内因性状中排第1位，与抗倒强度呈极显著负相关，说明穗位越高抗倒强度越小，玉米的抗倒伏能力越差，大量事实证明穗位越高植株倒伏的可能性越大[5.6]；穗高系数对抗倒强度的影响仅次于穗位高，两性状呈极显著负相关，穗高系数越小抗倒强度越大，穗高系数越小越不容易倒伏[4]。玉米茎秆发生倒折首先要有足够强的外力作用在植株上并超过茎秆的支持能力。丰光等（2010）[1]认为，在玉米灌浆期倒伏与拉力的相关系数当玉米倾斜45°时为-0.4820**、倾斜60°时为-0.4940**，都达到极显著水平。本试验拉力与抗倒强度的相关系数较高，具有良好的正相关性，所以抗倒强度与倒伏倒折率也应有良好的相关性。经初步研究抗倒强度与倒伏倒折率呈极显著负相关，R=- 0.3780**，抗倒强度与倒折率的关系因试验过程中种植面积和自然风力较小，不足以让更多不抗倒伏的品种倒伏，所以在此只做简单介绍，有待进一步研究。
3 结论与讨论
抗倒强度值的大小反映了茎秆支持强度的大小，茎秆支持强度越大，玉米的抗倒折能力越强。根据以上分析认为抗倒育种首先要解决的是穗位问题，穗位降低时重心降低，穗下各节间缩短，株高降低，茎秆增粗抗倒性增强，在穗位降低抗倒性增强的同时植株冠层的光合能力和总生物量也随之降低从而影响作物产量。如何选择合适的株型，汪黎明等（2011）[7]认为茎秆高度为中或中高秆、茎基部节间较短、穗上部茎节拉开、穗上叶上冲且较窄、叶脉坚挺、雄穗小且分枝少为理想株型。这正好符合减少茎秆受力的力学原理和穗位低抗倒强度大的结论，相反当玉米茎秆高大、株型披散或叶片宽大时，作用在植株上的力就会加大，倒伏的可能性也就会加大。所以在设计理想株型时必须考虑玉米的受力系统。
本试验通过对供试材料抗倒强度的测定、比较及其与植株性状相关性研究，表明：抗倒强度是反映玉米抗倒伏能力的综合性指标，它的大小可以用来表示测交种及区试品种的抗倒折能力，是对玉米抗倒折能力的量化，在极端气候条件下用其判定玉米的抗倒性具有很好的参考价值。该试验中有些性状与抗倒强度的相关性之所以和其他人研究结果不同，可能是与研究所选材料和立地条件有关。为进一步研究抗倒强度对倒伏的影响，应继续设置不同品种不同密度条件下的试验。
参 考 文 献：
[1]
丰 光，刘志芳，吴宇锦，等. 玉米抗倒性与茎秆穿刺力和拉力关系的初步研究[J]. 玉米科学，2010，18（6）：19-23.
[2] 贾志森，白永新. 玉米自交系抗倒伏鉴定研究[J]. 作物品种资源，1992，3：30-32.
[3] 丰 光，李妍妍，景希强，等. 夏玉米根茎主要性状与倒伏性的关系研究[J]. 河南农业科学，2010，11：20-22.
[4] 袁志华，赵安庆，何予鹏，等. 玉米茎秆抗倒伏的力学分析[J]. 河南农业大学学报，2001，35（Z1）：43-45.
[5] 丰 光，景希强，李妍妍，等. 玉米茎秆性状与倒伏性的相关和通径分析[J]. 华北农学报，2010，25（增刊）：72-74.
[6] 裴志超，兰宏亮，徐田军，等. 膦酸胆碱合剂对东北地区春玉米茎秆形态与质量性状的影响[J].玉米科学，2011，19（4）：59-64.
[7] 汪黎明，姚国旗，穆春华，等. 玉米抗倒性的遗传进展[J]. 玉米科学，2011，19（4）：1-4.
关键词：玉米；抗倒强度；植株性状；相关系数
中图分类号：S513.01 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）10-0024-05
倒伏是由玉米的受力系统和支持系统决定的，当玉米的支持系统强度大于外力作用强度时玉米保持直立，相反时倒伏。倒伏是造成玉米品种减产和不稳产的主要原因之一，2009年夏天河南和山东西部地区玉米倒伏严重，造成大面积减产，且倒伏地块不能机械收获，生产成本大幅增加。随着超高产育种和栽培技术的不断提高，种植密度不断加大，要实现高产稳产就必须选育和使用高抗倒伏品种，即在超高产栽培条件下不倒伏，这就给抗倒伏育种提出了更高要求。用来衡量玉米抗倒伏能力的方法很多，丰光、贾志森等[1～3]用茎秆穿刺力和拉力来表示玉米的抗倒折能力，袁志华等（2001）[4]用茎粗系数、穗位高系数来表示玉米的抗倒折能力，但这些方法只能反应玉米植株在某个方面的抗倒能力，不是衡量玉米抗倒能力的综合指标。用一个综合指标——抗倒强度值来量化玉米的抗倒折能力，这方面的研究还未见报道，为此我们设计了本试验，以供育种者和品种试验组织部门参考。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验在日照市农业科学研究院试验田进行。试验地为砂壤土，土壤肥力中上，前茬作物小麦，麦收后灭茬直播。
2011年1月在日光温室内，用12个玉米自交系按Reid群、温热Ⅰ群、塘四平头群种植，将其双列杂交获得C212=66个组合（见表1）。6月24日把每个组合所得杂交种各种2行，等行距种植，行距0.6 m，行长6.67 m，密度60 000株/hm2。每隔20个组合设一对照，品种为郑单958。
1.2 调查方法
根据山东省玉米区域试验倒伏（折）率标准计数。倒伏率（根倒）：倒伏倾斜度>45°作为倒伏指标，以%表示；倒折率（茎折）：抽雄后果穗以下部位折断的植株占总株数的百分比。分别在玉米抽雄后13、23、33天在田间连续取有代表性植株9株，每3株看作一个重复，用NK-100型指针式弹簧推拉力计与茎秆垂直连接，作用点为穗柄着生位置，用手匀速拉动弹簧拉力计并与茎秆保持垂直，直至玉米倒伏或茎折。用这种破坏性方法测定玉米根倒或茎折时施加的最大外拉力f，量取作用点到茎基部的距离h（即穗位高），测量第3节间中部穿刺强度（穿针截面直径1 mm）、第3节间长和茎粗，同时测量株高、植株节间数、气生根层数、入土气生根数量。取下被测株，用手提平衡法测定重心离茎基部距离即重心高H并称鲜重G。用剩余植株调查田间自然倒折率。
1.3 抗倒强度值的定义及测定
玉米有效茎秆（作用点到茎基部距离）单位长度上所承受作用力的最大值称茎秆抗倒强度（用D表示，单位：N/m），是用来衡量玉米抗倒折能力的综合性指标。
玉米在根倒或茎折时所受的最大外拉力为f，以茎秆倾斜45°为准。茎秆重力G分解为垂直茎秆分力G1 （G1=sin45°·G）和沿茎秆的分力G2（G2=cos45°·G），玉米所受的最大拉力即为F=f+G1，抗倒强度D=F/h。
1.4 数据分析
所得玉米各性状数据用Excel计算，方差分析和相关分析使用DPSv 7.05软件。
2 结果与分析
2.1 抗倒强度差异显著性比较
2.1.1 不同时期间差异 从表2中看出，开花后13、23、33天测定的抗倒强度值虽有变化但差异不显著（P>0.05），同一品种在整个灌浆期抗倒强度无明显变化。
2.1.2 品种间差异 从表2中看出，品种间抗倒强度差异达极显著水平（P<0.01），不同品种的抗倒伏能力差异极大，这就为筛选抗倒品种提供了理论基础。抗倒强度值是玉米茎秆在外力作用下倒伏或茎折时测定的，因此玉米倒折时的抗倒强度值越大需要作用在茎秆单位长度上的外力就越大，玉米的支持能力就越强。
2.1.3 品种间差异显著性比较 由表3可以看出，抗倒强度值在16.48～47.25 N/m之间，品种52为对照郑单958仅为20.61 N/m。根据差异显著性程度我们把抗倒强度分为三种类型：第一种为不抗倒组合，抗倒强度在20.16 N/m以下，低于对照郑单958，试验中这种类型有15个，占24.2%，其中有7个发生倒伏占该类型的46.7%；第二种较抗倒组合，抗倒强度在20.16～24.81 N/m，这种类型有28个，占参试品种的45.2%，其中有7个发生倒伏占该类型的25%；第三种类型为抗倒组合，抗倒强度在25.31 N/m以上，这种
类型有19个，占参试品种的30.6%，没有发生倒伏。这三种类型以较抗倒类型居多，不抗倒和抗倒组合较少，对照种在较抗倒类型，符合生产中的田间表现。因此在抗倒育种过程中可以把20 N/m以下、20～25 N/m、25 N/m以上作为不抗倒、较抗倒、抗倒三种类型的临界值，抗倒强度越大玉米倒伏的几率越低，所以在无足够风力造成植株倒伏或茎折的情况下用抗倒强度来衡量玉米的抗倒性是可行的。
2.2 抗倒强度和植株性状之间的相关性 影响玉米抗倒强度的因素很多，但各因素所起的作用不同，相关系数绝对值越大其影响力越大，它们依次为F>f>穗位高>穗高系数>重心高>株节数>节长>株高>茎粗。玉米倒伏的因素中总拉力和外拉力居前2位，是造成倒伏的主要外因，抗倒强度随玉米受最大外力的增大而增大；穗位高居第3位但在植株内因性状中排第1位，与抗倒强度呈极显著负相关，说明穗位越高抗倒强度越小，玉米的抗倒伏能力越差，大量事实证明穗位越高植株倒伏的可能性越大[5.6]；穗高系数对抗倒强度的影响仅次于穗位高，两性状呈极显著负相关，穗高系数越小抗倒强度越大，穗高系数越小越不容易倒伏[4]。玉米茎秆发生倒折首先要有足够强的外力作用在植株上并超过茎秆的支持能力。丰光等（2010）[1]认为，在玉米灌浆期倒伏与拉力的相关系数当玉米倾斜45°时为-0.4820**、倾斜60°时为-0.4940**，都达到极显著水平。本试验拉力与抗倒强度的相关系数较高，具有良好的正相关性，所以抗倒强度与倒伏倒折率也应有良好的相关性。经初步研究抗倒强度与倒伏倒折率呈极显著负相关，R=- 0.3780**，抗倒强度与倒折率的关系因试验过程中种植面积和自然风力较小，不足以让更多不抗倒伏的品种倒伏，所以在此只做简单介绍，有待进一步研究。
3 结论与讨论
抗倒强度值的大小反映了茎秆支持强度的大小，茎秆支持强度越大，玉米的抗倒折能力越强。根据以上分析认为抗倒育种首先要解决的是穗位问题，穗位降低时重心降低，穗下各节间缩短，株高降低，茎秆增粗抗倒性增强，在穗位降低抗倒性增强的同时植株冠层的光合能力和总生物量也随之降低从而影响作物产量。如何选择合适的株型，汪黎明等（2011）[7]认为茎秆高度为中或中高秆、茎基部节间较短、穗上部茎节拉开、穗上叶上冲且较窄、叶脉坚挺、雄穗小且分枝少为理想株型。这正好符合减少茎秆受力的力学原理和穗位低抗倒强度大的结论，相反当玉米茎秆高大、株型披散或叶片宽大时，作用在植株上的力就会加大，倒伏的可能性也就会加大。所以在设计理想株型时必须考虑玉米的受力系统。
本试验通过对供试材料抗倒强度的测定、比较及其与植株性状相关性研究，表明：抗倒强度是反映玉米抗倒伏能力的综合性指标，它的大小可以用来表示测交种及区试品种的抗倒折能力，是对玉米抗倒折能力的量化，在极端气候条件下用其判定玉米的抗倒性具有很好的参考价值。该试验中有些性状与抗倒强度的相关性之所以和其他人研究结果不同，可能是与研究所选材料和立地条件有关。为进一步研究抗倒强度对倒伏的影响，应继续设置不同品种不同密度条件下的试验。
参 考 文 献：
[1]
丰 光，刘志芳，吴宇锦，等. 玉米抗倒性与茎秆穿刺力和拉力关系的初步研究[J]. 玉米科学，2010，18（6）：19-23.
[2] 贾志森，白永新. 玉米自交系抗倒伏鉴定研究[J]. 作物品种资源，1992，3：30-32.
[3] 丰 光，李妍妍，景希强，等. 夏玉米根茎主要性状与倒伏性的关系研究[J]. 河南农业科学，2010，11：20-22.
[4] 袁志华，赵安庆，何予鹏，等. 玉米茎秆抗倒伏的力学分析[J]. 河南农业大学学报，2001，35（Z1）：43-45.
[5] 丰 光，景希强，李妍妍，等. 玉米茎秆性状与倒伏性的相关和通径分析[J]. 华北农学报，2010，25（增刊）：72-74.
[6] 裴志超，兰宏亮，徐田军，等. 膦酸胆碱合剂对东北地区春玉米茎秆形态与质量性状的影响[J].玉米科学，2011，19（4）：59-64.
[7] 汪黎明，姚国旗，穆春华，等. 玉米抗倒性的遗传进展[J]. 玉米科学，2011，19（4）：1-4.