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油菜是我国主要的油料作物之一,随着油菜种植面积的不断扩大,倒伏已成为影响油菜优质高产和机械化收割的主要限制因素。油菜的抗倒伏能力与其茎秆力学特性密切相关,探究栽培因素对油菜茎秆力学特性的影响,可为油菜高产抗倒栽培措施的调控提供理论依据。本文以“华杂62”和“金油杂158”油菜茎秆为试验材料,对不同播期(S1、S2、S3)、播种密度(D1、D2、D3)及施氮量(N1、N2、N3)下的油菜茎秆进行了弯曲、剪切特性试验,探究了不同栽培因素对油菜茎秆力学特性的影响;然后测定了不同栽培因素下油菜茎秆的各化学组分含量和截面结构参数,从化学组分含量和截面结构角度分析了栽培因素对茎秆力学特性的影响机制;最后探讨了不同栽培因素对油菜抗倒性的影响,并建立了茎秆力学特性与倒伏指数的相关模型,验证了应用茎秆力学特性指标评价油菜抗倒性的可行性。本研究的主要内容和结论如下:(1)利用TMS-Pro质构仪对“华杂62”和“金油杂158”油菜茎秆进行弯曲和剪切试验,探讨了播期、播种密度及施氮量对其弹性模量、弯曲强度及剪切强度的影响。研究结果表明:播期、播种密度及施氮量对油菜茎秆的力学特性参数有显著影响(P<0.05);播期推迟、施氮量增加,均可降低油菜茎秆的弹性模量、弯曲强度及剪切强度;播种密度增大,油菜茎秆的弹性模量、弯曲强度及剪切强度均先增大后减小,其中在播种密度为60×104株hm-2时,油菜茎秆的力学特性强度最大;盛花期和角果期油菜茎秆的力学特性强度优于终花期。(2)以“华杂62”油菜茎秆为试验材料,对不同栽培因素下油菜茎秆的化学组分进行测定,并运用灰色关联理论分析了茎秆各化学组分含量与茎秆力学特性各指标的关联性。研究结果表明:随着播期推迟,茎秆的纤维素、半纤维素、木质素及果胶含量均降低;随着播种密度增大,茎秆中纤维素、果胶含量均先升高后降低,木质素与半纤维素含量变化不明显;随着施氮量增加,茎秆中纤维素、半纤维素、木质素及果胶含量均降低。关联性分析结果表明,纤维素含量和木质素含量与茎秆弹性模量的关联度均大于0.70,说明纤维素和木质素对茎秆弹性模量均具有显著的影响;纤维素含量与弯曲强度的关联度最大,花期和角果期分别为0.75和0.68;木质素含量与茎秆剪切强度的关联度最大,花期和角果期分别为0.79和0.76。(3)基于图像处理技术,对不同栽培因素下“华杂62”油菜茎秆的厚壁组织、基础薄壁组织及髓质等截面结构参数进行提取,分析了茎秆截面结构各参数与力学特性指标之间的相关性。研究结果表明:播期推迟,与S1相比,播期S3下油菜茎秆厚壁组织和基础薄壁组织面积占比分别减小1.80%和2.97%,髓质组织的面积占比增大4.77%;播种密度增大,油菜茎秆厚壁组织和基础薄壁组织的面积占比均呈先增大后减小的趋势,在播种密度为60×104株hm-2时达到最大值;施氮量增加,在相比120 kg hm-2下,当施氮量为360 kg hm-2油菜茎秆厚壁组织和基础薄壁组织面积占比分别减小4.61%、5.18%,髓质的面积占比增大7.48%;茎秆截面中厚壁组织和基础薄壁组织面积占比与茎秆力学性能强度呈显著正相关,髓质组织面积占比与茎秆力学特性强度呈显著负相关。(4)以“华杂62”和“金油杂158”油菜茎秆为试验材料,探讨了油菜抗倒性随栽培因素的变化规律,建立了油菜倒伏指数的预测模型,以验证应用茎秆力学特性指标评价油菜抗倒性的可行性。本研究结果表明:播期、播种密度及施氮量对油菜抗倒伏能力影响显著(P<0.05),油菜抗倒性与茎秆的弹性模量、弯曲强度及剪切强度均呈线性显著负相关。应用力学特性指标对油菜抗倒性进行预测的拟合精度值在90%左右,油菜茎秆的弹性模量、弯曲强度、剪切强度三个力学性能指标可以表征油菜茎秆的抗倒伏特性。