玉米莖稈倒伏角度和拉力角度實時測量方法研究.pdf

1、玉米莖稈嚴重倒伏已經被認為是玉米穩(wěn)產高產的核心限制因素，因此，改善和玉米莖稈抗倒伏相關的基因是增加玉米產量，便于機械化收割和培育新品種的重要途徑。農業(yè)科學家們一貫希望通過改善和玉米莖稈抗倒伏特征相關的參數來處理這個問題。然而，目前僅憑玉米單一物理倒伏特性來評價倒伏能力，是十分不準確的。論文通過實施拉力作用于玉米莖稈上來模擬自然界風力，并根據所測拉力角度和莖稈倒伏角度，把拉力修正到垂直于莖稈方向，且設計一種便攜式玉米莖稈抗倒伏強度實時監(jiān)測

2、儀，進行玉米莖稈倒伏能力的評判，從而選擇具有高抗倒伏特征的親本進行玉米基因的改良具有非凡的影響和意義。
　　玉米倒伏是錯綜復雜的，它不僅與玉米莖稈自身結構特性有關還與惡劣的外界環(huán)境因素有關;玉米倒伏主要是由惡略的外界天氣因素導致的玉米植株莖稈從田間地面直立狀態(tài)到不可逆的折斷現象。目前海內外專家學者對農作物莖稈抗倒伏強度監(jiān)測研究進行了大量探索包括:玉米莖稈的彈性測定法，玉米莖稈根拔力測定法，風洞試驗測定法，玉米莖稈壓碎強度測定法，玉

3、米根強度測定法，玉米形態(tài)學測定法，玉米解刨學測定法和玉米化學測定法。此中，玉米莖稈抗拉彎參數測定方法，可以有效的模仿暴風雨天氣下風力對玉米莖稈的作用，根據材料力學相關知識原理來計算玉米莖和剛度和彈性特性。
　　作者在綜述了海內外關于玉米作物莖稈抗倒伏強度研究方法的基礎上，提出了新穎的玉米莖稈彎曲強度參數監(jiān)測計算方法，并設計制作了一種新型的便攜式且能在田間實時測試的低成本儀器，它能夠實時監(jiān)測并記錄玉米莖稈彎曲角度α、拉力角度β、莖稈

4、彎曲過程中的拉力F，莖稈彈性模量E，莖稈彎曲應力δ等，根據所測的實時角度數據計算玉米抗彎曲等效力，從而避免了拉力方向不同對玉米抗彎曲受力的影響，因而可以準確地模擬玉米莖稈被自然風力致使莖稈彎曲受力的變化。
　　實驗結果表明，根據實時所測玉米莖稈倒伏角度、拉力角度和拉力值的大小能夠反衍出玉米莖稈倒伏過程中的受力分析;對于2015年9月所測不同密度的5種玉米莖稈農藝學特征和力學特征分析結果看，種植密度為60000株/公頃的5種不同品種

5、的玉米植株平均最大彎曲應力δnm、為2.35Mpa，平均最大彈性模量E為218.6Mpa;然而，相對于種植密度為75000株/公頃的5種不同品種的玉米植株平均最大彎曲應力為1.96Mpa，平均最大彈性模量為150.04Mpa。因此，通過以上不同種植密度下玉米莖稈的力學特征對比，種植密度為60000株/公頃的玉米莖稈植株的抗倒伏強度，明顯優(yōu)于種植密度為75000株/公頃的玉米莖稈植株;試驗也對不同種植密度的5個品種在等效拉力達到最大時所得

6、的莖稈倒伏角度、拉力角度和相應的拉力大小也進行了比較和分析，得出了種植密度小的玉米品種的耐倒伏強度郁大于對應品種的高種植密度，且其倒伏角度略小于高種植密度玉米莖稈。論文引入主成分分析(PCA)思想和方法，通過計算各個樣品的得分矩陣和載荷因了分析，把所測樣品進行了合理分類;進一步說明了要對耐倒伏玉米品種進行合理密植，實現增產的原因和必要性。對于2016年9月上旬在新鄉(xiāng)所測6個不同品系式樣品利用Fisher判別法(FDA)，在誤差橢圓置信度