基于根系性状的玉米抗根倒伏机理研究

根倒伏是影响玉米密植群体高产的关键因子，根系是作物地上部的固定和支撑器官，在抗根倒伏中起着重要作用。本项目从玉米根系性状出发，应用人工诱导根倒伏发生试验和断根试验，利用不同抗根倒伏品种和不同密度下根系的差异，结合根系破坏弯矩、锚固强度和单条根的力学指标，分别以第1至第8茎节次生根为对象，研究单条根在抗根倒伏中的贡献，探讨哪种力学指标起决定性作用，并以形态、组织结构，理化特征、生理性状相关指标为单因子，分析力学指标的影响因子以及因子的影响强度；以单株玉米根系整体为对象，将根系形态和构型分布相关指标作为单因子，研究影响单株玉米抗根倒伏能力的因子有哪些，其影响强度如何；分析不同密度下根系构型分布、形态、组织结构、理化性状和生理性状，揭示密度影响抗根倒伏能力的实质。进而从根系角度系统揭示玉米抗根倒伏机理。这对于完善玉米抗根倒伏机理具有重要意义，可为制定科学合理的抗根倒伏的农艺措施提供理论依据。

根系是作物地上部的固定和支撑器官，在抗根倒伏中起着重要作用。根倒伏是玉米密植群体高产的主要限制因子之一，抗根倒伏研究显得越加重要。本项目从玉米根系出发，采用人工诱导根倒伏的方法，以田间种植的不同密度条件下的玉米根系为对象，从单根尺度和单株根系整体两个层面开展研究，项目按照计划实施且顺利完成。结论如下：（1）玉米不同茎节上着生的轴根的抗拉强度、截面惯性矩和抗弯界面系数不同，较高茎节上着生的节根的抗拉强度、截面惯性矩和抗弯界面系数大于较低茎节上的节根。研究显示轴根的抗拉强度、截面惯性矩和抗弯界面系数与其轴根直径显著正相关。在一定范围内，轴根直径越大，其抗拉强度、惯性矩和抗弯截面系数越大。因此可以说明，节根的直径在抗拉强度、惯性矩和抗弯截面系数中具有决定性作用。由于不同茎节上着生的轴根的直径不同、数量不同、其角度也存在差异，说明轴根力学特性与其着生茎节有关。同时研究显示轴根直径与其中柱直径极显著正相关。因此，轴根中柱的直径与其力学指标密切相关。（2）玉米单根抗拉强度与生育时期有关，大多轴根都是在开花期、灌浆期和乳熟期抗拉强度高，拔节期和完熟期相对较低。（3）密度影响单根力学指标，通常在拔节期以后，较高茎节上轴根直径随着密度增加而下降，受此影响单根的抗拉强度随之降低。（4）单株尺度上，Rfm（root failure moment）在生育期内呈动态变化，且生育后期大于生育前期。根系所在位置对Rfm的影响较小，而根系数量对其影响显著。Rfm与较高茎节上根系数量和直径呈显著线性相关关系，这说明，较高茎节上节根数量和直径大小是抗根倒伏的重要指标。根土复合系统直径受生育时期影响，但从开花期以后，其数值不再变化，其数值与较高茎节上着生的节根的夹角显著相关。（5）根倒伏抗性存在品种差异，不同品种抗倒伏能力差异达显著水平，不同抗根倒伏品种的单根力学特性存在差异，其根土直径和Rfm存在差异。（6）种植密度对玉米根倒伏抗性产生影响。随着种植密度的提高，其抗根倒伏能力减弱。Rfm和根土复合系统直径均受密度影响，且均随着密度升高而降低趋势显著。种植密度增加，较高茎节上根系数量减少，但其角度不发生变化，但其横向延伸距离下降。本项目在研究过程中，发表文章6篇，接收2篇。