光周期敏感型高粱基因型在美国南部大平原的生物量产量与水分利用效率研究

这篇研究通过多州田间试验系统评估了玉米茎秆折断类型(V13/V16/VT生育期)和损伤程度(0%/25%/50%/75%)对产量的影响。研究发现：穗上折断每1%损伤导致0.34%产量损失，穗下折断则达0.73%；次级穗形成是关键的补偿机制，但穗下折断导致的初级穗损失仍造成55%最大减产。研究为美国农业部风险管理局(RMA)修订玉米保险评估标准(Corn Loss Adjustment Standards Handbook)提供了实证依据，建议将现行17叶期终止的减产评估表延伸至抽雄期(VT)。

　　

研究背景与方法创新

在美国中西部，时速超过130 km h^-1的强风常导致玉米茎秆折断，2022年因此产生的保险赔付达64亿美元。传统保险评估表基于叶片损伤程度，但缺乏针对茎秆折断的系统研究。该研究在爱荷华、明尼苏达和内布拉斯加三州开展为期4年(2019-2022)的田间试验，采用随机区组设计，设置穗上3cm处折断和贴地折断两种处理，在V13(13叶期)、V16(16叶期)和VT(抽雄期)三个生育期实施四种损伤程度(0%/25%/50%/75%)的模拟。

关键发现：穗上折断的影响

穗上折断主要影响光合器官，25%/50%/75%损伤程度分别造成9.5%/18.6%/25.2%的产量损失。次级穗数量随损伤程度显著增加，75%损伤时爱荷华试验点次级穗达5188穗 ha^-1，较对照增长283%。值得注意的是，籽粒重量(KW)在明尼苏达试验点呈现"先升后降"现象，25%损伤时KW达0.315g，显著高于对照(0.306g)，表明适度损伤可能改善剩余植株的养分分配。但籽粒数(KN)随损伤程度线性下降，75%损伤时KN减少28%，印证了"源-库"理论中光合面积对籽粒建成的限制作用。

穗下折断的灾难性后果

贴地折断直接损失初级穗，导致更严重的产量惩罚：25%/50%/75%损伤对应13.3%/32.6%/55.0%减产。次级穗补偿效应显著增强，内布拉斯加试验点75%损伤时次级穗达9143穗 ha^-1，但仍无法弥补初级穗损失。生育期影响凸显，VT期折断的产量惩罚比V13期高7.7个百分点，这与玉米生殖生长阶段有限的补偿能力相符。环境差异显著，相同损伤程度下，内布拉斯加的产量惩罚比爱荷华高16.9%，可能与灌溉条件下的竞争模式改变有关。

生理机制与保险应用

研究揭示了两种补偿途径：穗上折断通过增加次级穗数量和维持KW实现部分补偿；穗下折断则主要依赖次级穗的爆发式增长(较对照增加85%)。基于9个试验点年的数据，研究者建议将现行保险评估标准中"1%株损=1%减产"的简单对应关系细化为生育期特异性模型，特别是将V17叶期终止的评估表延伸至VT期。实际验证显示，现行RMA程序在V17-VT期平均高估损失11.5%，而穗上折断适用的"3:1折算系数"被证实合理。

管理启示与未来方向

该研究为品种选育提供了新视角：强化穗位节间抗折性比整体茎秆强度更重要。田间管理方面，适当降低密度(从88,960株 ha^-1调整)可减轻风害损失。研究者特别指出，2020年8月10日德雷科风暴(derecho)导致的试验中断，突显了气候变化背景下极端天气的研究紧迫性。未来需结合基因组学手段，解析不同杂交种在节点强度与补偿生长方面的遗传差异，为精准农业保险提供分子层面的决策支持。