單穴留苗數(shù)對晉谷21號莖稈機械強度和倒伏指數(shù)的影響

王吉祥，張偉莉，周 浩，原向陽，張海穎，郭錦龍

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801；2.方山縣科技教育局，山西方山033100）

谷子是山西省的優(yōu)勢雜糧作物[1-2]，其中以晉谷21號為代表的谷子品種品質(zhì)優(yōu)良、綜合性狀較好[3-4]，具有分蘗少[5]、適宜密植等特性，但過度密植，會加劇植株個體間的競爭[6]，從而影響植株的生長發(fā)育[7]，使植株徒長，導(dǎo)致植株株高升高、莖稈變細、節(jié)間伸長[8]，容易發(fā)生倒伏。加之北方谷子主產(chǎn)區(qū)在谷子生育后期風(fēng)雨天氣較多，導(dǎo)致谷子在成熟期更加容易發(fā)生倒伏，嚴重影響谷子后期機械化收割，增加了農(nóng)民的收獲成本[9]。

評判一個植株發(fā)生倒伏的風(fēng)險高低，可以通過倒伏指數(shù)進行定量化的評價，倒伏指數(shù)越小，植株發(fā)生倒伏的可能性越??；反之，倒伏指數(shù)越大，植株發(fā)生倒伏的可能性越大[9-10]。而倒伏指數(shù)則可以通過測量植株莖稈的物理性狀計算得出，由于谷子莖稈結(jié)構(gòu)與小麥等禾谷類作物相似，所以可以借鑒小麥等作物的抗倒性評價指標來評價谷子的抗倒性。

關(guān)于作物抗倒性的研究在小麥[10-11]、玉米[12-13]等作物上頗多，前人研究提出，單株莖稈基部第2節(jié)的莖粗、節(jié)間長、節(jié)間莖稈機械強度等與植株的抗倒伏能力密切相關(guān)[14-15]；植株的株高、莖粗、節(jié)間長、節(jié)間抗折力、倒伏指數(shù)等指標與谷子的抗倒伏能力密切相關(guān)[7]；在小麥上的研究表明，隨著播種密度的增加，小麥莖稈的抗倒伏能力隨之下降，抗倒伏能力強的小麥具有株高較矮、重心較低、莖稈基部節(jié)間短而粗、莖稈機械強度高等形態(tài)特征[14]。

目前，谷子生產(chǎn)上采用的機械化覆膜穴播技術(shù)可以大大提高谷子的播種效率[16]，而且覆膜穴播與常規(guī)條播相比，可以提高谷子的水分利用效率，進而提高谷子的產(chǎn)量[17]。因此，研究基于覆膜穴播下單穴留苗數(shù)對晉谷21號莖稈強度及倒伏指數(shù)的影響具有重要意義，可為晉谷21號的高效栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。但現(xiàn)階段對谷子莖稈特性的研究多集中于不同品種間的比較[18-19]，生育期的動態(tài)變化[20]，而對密度對谷子莖稈特性的影響研究報道較少。

本試驗結(jié)合谷子的機械化生產(chǎn)模式，研究機械化覆膜穴播條件下單穴留苗 1，2，3，4，5株對晉谷21號莖稈特性的影響，以確定抗倒伏能力最強的單穴留苗模式，為機收谷子栽培模式提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試品種晉谷21號由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所提供。

1.2 試驗方法

試驗在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田進行。試驗田地勢平坦、肥力均勻一致，前茬作物為大豆，播種前施氮、磷、鉀復(fù)合肥450 kg/hm2。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)單穴留苗 1，2，3，4，5 株 5 種不同單穴留苗數(shù)，3次重復(fù)，每小區(qū)4膜8行，行距50 cm，行長10 m；采用谷子精量覆膜穴播機最大播量（13～15粒/穴）播種，出苗后于3葉期間苗定苗到所需留苗數(shù)，后期田間管理措施一致。

1.3 測定項目及方法

在谷子成熟后期，每小區(qū)隨機選取10穴，每穴隨機選取1株進行指標測定，測定植株基部到穗頂?shù)闹旮?，基部?節(jié)的長度及節(jié)間中部的莖粗，并取完整的單株測量地上部分鮮質(zhì)量。

1.3.1 植株重心高度 取新鮮完整的植株地上部分（含莖、葉和穗），水平置于刀口上，左右移動，直至平衡于刀口上，此時觸點即為重心，莖稈基部至重心的距離即為重心高度。

1.3.2 抗折力 使用FGJ-20型數(shù)顯測力計測量基部第2節(jié)的莖稈抗折力，測定時將節(jié)間兩端固定，用儀器均勻、緩慢對節(jié)間中部用力，記錄莖稈折斷瞬間拉力機顯示的讀數(shù)（N）。

1.3.3 莖稈機械強度 莖稈機械強度=抗折力×基部節(jié)間長度/2[18]。

1.3.4 倒伏指數(shù) 倒伏指數(shù)＝植株重心高度×地上部鮮質(zhì)量/莖稈機械強度[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excle軟件進行數(shù)據(jù)整理與繪圖，采用SPSS22.0統(tǒng)計軟件進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單穴留苗數(shù)對晉谷21號農(nóng)藝性狀的影響

從表1可以看出，隨著單穴留苗數(shù)的增加，晉谷21號的單株株高、基部第2節(jié)節(jié)長逐漸增高，單穴留苗1株下最小，單穴留苗5株下最高，其中，單穴留苗3，4株下差異不顯著；單株基部第2節(jié)莖粗、地上部鮮質(zhì)量隨單穴留苗數(shù)的增加逐漸下降，單穴留苗1株下最高，單穴留苗5株下最低，在單穴留苗2，3株下差異不顯著。

表1 單穴留苗數(shù)對晉谷21號農(nóng)藝性狀的影響

2.2 單穴留苗數(shù)對晉谷21號重心高度的影響

從圖1可以看出，隨著單穴留苗數(shù)的增加，植株的重心高度增加，其中，單穴留苗1株下最低，為85.5 cm；單穴留苗5株下最高，達100.1 cm，此時單株重心較單穴留苗1株時升高14.6 cm，單穴留苗3株下植株重心高度分別與單穴留苗2，4株下差異不顯著。

2.3 單穴留苗數(shù)對晉谷21號基部第2節(jié)植株莖稈抗折力的影響

從圖2可以看出，隨著單穴留苗數(shù)的增加，晉谷21號單株的基部第2節(jié)的莖稈抗折力呈階梯式下降趨勢，單穴留苗1株時最高，單株莖稈抗折力達151.3 N，單穴留苗2，3，4株下單株莖稈抗折力較單穴留苗1株時分別下降15.0%，25.8%，40.8%；單穴留苗5株下植株抗折力最低，單株莖稈抗折力達67.3 N，較單穴留苗1株時單株抗折力下降55.5%，此時莖稈強度較單穴留苗1株時下降57.7%。說明單穴留苗數(shù)的增加會大大降低植株單株的莖稈抗折力。

2.4 單穴留苗數(shù)對晉谷21號植株機械莖稈強度的影響

從圖3可以看出，隨著單穴留苗數(shù)的增加，晉谷21號基部第2節(jié)的莖稈機械強度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，單穴留苗3株下機械莖稈強度最高，但單穴留苗1，2，3株下晉谷21號單株莖稈機械強度間差異不顯著，表明單穴留苗1，2，3株對植株的莖稈機械強度影響不明顯。

2.5 單穴留苗數(shù)對晉谷21號倒伏指數(shù)的影響

倒伏指數(shù)的高低表明了植株發(fā)生倒伏的風(fēng)險高低。從圖4可以看出，隨著單穴留苗數(shù)的增加，晉谷21號植株的單株倒伏指數(shù)呈先降低后升高的趨勢，單穴留苗1株下倒伏指數(shù)最高，單穴留苗3株下植株倒伏指數(shù)最低；且單穴留苗2，3，4株下倒伏指數(shù)間差異不顯著，表明單穴留苗2，3，4株對植株發(fā)生倒伏的可能性影響不明顯。

3 結(jié)論與討論

前人研究表明，抗倒伏能力強的禾谷類作物具備以下特征：植株較矮，重心較低，莖稈基部節(jié)間粗壯[9，14]。本試驗結(jié)果表明，隨著單穴留苗數(shù)的增加，晉谷21號單株的株高、重心高度、基部第2節(jié)節(jié)長逐漸升高，基部第2節(jié)莖粗、地上部鮮質(zhì)量逐漸下降，莖稈抗折力逐漸下降，說明隨著單穴留苗數(shù)的增加，植株互相之間的競爭加劇，導(dǎo)致植株生長發(fā)育失衡，研究結(jié)果與李金才等[14]在播種密度對冬小麥形態(tài)特征和抗倒指數(shù)上的影響一致。

已有研究表明，植株的倒伏與植株莖稈的機械強度和倒伏指數(shù)密切相關(guān)[9]。機械強度越高，倒伏指數(shù)越低，植株發(fā)生倒伏的風(fēng)險越低。本試驗結(jié)果表明，單穴留苗3株下植株莖稈機械強度最高，倒伏指數(shù)最小，說明在單穴留苗3株下，植株間的相互競爭適宜，在生育后期對不利天氣的適應(yīng)能力強。這說明晉谷21號的栽培需要適宜的密度，密度過低或過高都會增加谷子的倒伏風(fēng)險，不利于后期的機械化收割。