文章信息
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文章标题：Ecological factors regulate stalk lodging within dense planting maize
标题译文：生态因素调控密植玉米茎秆倒伏
发表期刊：Field Crops Research
在线时间：2024.08.11
第一作者：孔凡磊副教授、刘凡、李小龙
通讯作者：王兴龙博士后（18111673236@163.com）；袁继超教授（yuanjichao@sicau.edu.cn）
作者单位：四川农业大学农学院
研究背景
Background
生态因素影响玉米的生长和发育，进而影响茎秆抗倒伏能力的建成，并且极端的风雨天气诱发茎秆倒伏。因此研究生态因素对密植玉米茎秆倒伏的影响对于制定田间管理策略至关重要。
本研究于2019-2020年在中国西南地区的6个试验站（四川中江、四川南充、重庆铜梁、重庆酉阳、贵州安顺、云南红河）进行了田间试验，试验密度为6种（3.0、4.5、6.0、7.5、9.0 和 10.5 × 104 株 hm-2），以确定玉米的倒伏率和茎秆抗倒伏性状的变化。研究茎秆抗倒伏性对密度和生态地点的响应，确定影响茎秆倒伏的关键生态因子。
主要结果
Results
密植降低了茎秆的抗倒伏能力，并且在不同的生态地点存在差异。植株形态表现出相对较高的稳定性，变异系数（CV）仅为0.01143-0.1097。与其他性状相比，基部节间压折强度和干物质组分更为敏感（变异系数：0.1425-0.4446），而密度效应更为显著。极端天气和茎秆抗倒伏指数共同决定倒伏的发生，茎秆抗倒伏指数高（≥1.367）、极端天气发生频率低（＜14.40%）时倒伏率最低。在节间性状中，干物质组分对机械强度的贡献率超过55.0%。此外，节间直径对压折强度更重要，而皮层组对穿刺强度更重要。海拔或太阳净辐射分别占机械强度的28.70%和21.10%，是最重要的生态因子。较高的海拔和太阳净辐射有利于提高节间机械强度，从而提高茎秆抗倒伏能力。极端天气事件发生频率较低，茎秆抗宿存性指数较高，因此宿存率较低。适当的种植密度应与种植地的生态条件相匹配。选择节间丰满度高、基部节间纤维素和木质素含量高、受密度和生态地点影响较小的玉米杂交种，可提高茎秆抗倒伏能力及其稳定性。
文章图表
Figures & tables
图1：六个生态位点的位置信息（A）。不同密度和生态位点下的谷物产量、倒伏率和茎秆倒伏抗性指数（B）。*和**表示相关性在P < 0.05和P < 0.01水平上显著。垂直条显示每个生态位点内不同密度的标准误差。不同小写字母表示六个生态位点之间的显著差异（P < 0.05），采用LSD多重范围检验。（由于红河站点的倒伏率为0%，因此无法进行显著性检验。）
图5：产量、倒伏率和与茎秆倒伏抗性特征相关指标的变异系数（A）。倒伏率与茎秆倒伏抗性特征的相关性（n = 36）（B）。茎秆倒伏抗性指数和极端天气事件频率对倒伏的回归树分析（n = 72）（C）。在图A中，横坐标上的四个面板分别代表密度效应、每个生态位点下的密度效应、生态位点效应和每个密度下的生态位点效应。LI，茎秆倒伏抗性指数；PH，植物高度；EH，穗高；GH，重力高度；EHC，穗高系数；GHC，重力高度系数；BS，弯曲强度；RPS，果皮穿透强度；IL，节间长度；ID，节间直径；LDR，长度直径比；IP，节间饱满度；CC，纤维素含量；LC，木质素含量；SG，皮肤组；CN，中心层维管束数量；PN，外周层维管束数量；MAC，中心层维管束平均面积；MAP，外周层维管束平均面积；CA，中心层维管束总面积；PA，外周层维管束总面积；BS3，第3节间弯曲强度；BS5，第5节间弯曲强度；BS7，第7节间弯曲强度；RPS3，第3节间果皮穿透强度；RPS5，第5节间果皮穿透强度；RPS7，第7节间果皮穿透强度，EWF，极端天气事件的频率。*和**分别表示在P < 0.05和P < 0.01水平上有显著差异。垂直条显示重复的标准误差。
图6：影响节间机械强度的关键因素。节间特征中影响弯曲强度和果皮穿透强度的关键因素（A），冗余分析用于确定密度（红色箭头）、地质因素（红色箭头）、气候因素（红色箭头）和节间机械强度（蓝色箭头）之间的关系（B），以及关键生态因素（海拔和Rn）与节间机械强度及其关键指标的关系（C）。BS，弯曲强度；RPS，果皮穿透强度；IL，节间长度；ID，节间直径；LDR，长度直径比；IP，节间饱满度；CC，纤维素含量；LC，木质素含量；SG，皮肤组；CN，中心层维管束数量；PN，外周层维管束数量；MAC，中心层维管束平均面积；MAP，外周层维管束平均面积；CA，中心层维管束总面积；PA，外周层维管束总面积；D，密度；La，纬度；Lo，经度；Al，海拔；Pre，降水；Tr，昼夜温差；Tmax，最高温度；Tmin，最低温度；Tmean，平均温度；ATT，有效积温；Rn，净太阳辐射。*和**表示相关性在P < 0.05和P < 0.01水平上显著，n = 36。
作物生理生态
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