トウモロコシの茎のラインド穿刺抵抗性試験におけるプローブ形状の効果

The effect of probe geometry on rind puncture resistance testing of maize stalks.

• Douglas D Cook
• Kyler Meehan
• Levan Asatiani
• Daniel J Robertson

抄録

背景:

茎のロッジング(収穫前に植物の茎が折れること)は、穀物作物の収穫量を増加させるための主要な障害である。一般的に、いくつかの作物種のロッジング抵抗性を予測するために、皮の穿刺耐性が使用されています。しかし、標準的な操作手順書や、皮の貫通実験を実施するための提案されたプロトコルは存在しない。さらに、貫通するプローブの形状や大きさなどの実験の詳細は、文献ではほとんど報告されていません。このため、結果のメタ分析ができず、過去の研究で得られた重要な知見の再現が妨げられている。この研究では、皮の穿刺抵抗の測定基準を確立するための第一歩として、穿刺プローブの形状が試験結果に与える影響を調査しています。

Background: Stalk lodging (breaking of plant stems prior to harvest) is a major impediment to increasing agricultural yields of grain crops. Rind puncture resistance is commonly used to predict the lodging resistance of several crop species. However, there exist no standard operating procedures or suggested protocols for conducting rind penetration experiments. In addition, experimental details of rind penetration tests such as the shape and size of the penetrating probe are rarely reported in the literature. This has prevented meta-analysis of results and has likewise prevented key findings of past studies from being replicated. As a first step towards establishing an agreed upon measurement standard for rind puncture resistance this study investigates the effect of the puncturing probe's geometry on test results.

結果:

その結果、プローブの形状が試験結果に大きな影響を与えることがわかりました。特に、直径2mmの面取りされたプローブは、直径1.5mmのポインテッドプローブよりも茎の曲げ強度との相関が強いことが示されました。また、面取りされたプローブは、茎の耐ロッジング性に影響を与えることが知られている茎の幾何学的特徴（例えば、リンドの厚さ、直径、断面弾性率）との相関性がより強くなりました。さらに、いくつかの代替的なリンド貫通度の指標が調査され、そのうちのいくつかは、最も一般的な最大荷重のリンド貫通度の指標よりも優れていることが判明した。

Results: Results demonstrate that probe geometry has a significant impact on test results. In particular, results showed that a 2 mm diameter chamfered probe produced stronger correlations with stalk bending strength than a 1.5 mm diameter pointed probe. The chamfered probe was also more strongly correlated with geometric features of the stalk that are known to influence stalk lodging resistance (e.g., rind thickness, diameter and section modulus). In addition, several alternative rind penetration metrics were investigated, and some were found to be superior to the most common rind penetration metric of maximum load.

結論:

農業および植物科学のコミュニティでは、植物の茎の機械的形質に関連した合意された操作手順と試験標準を作成する必要があります。特に、より大きな相互運用性と結果のメタ分析を可能にするために、標準化されたプローブの形状と挿入率が必要とされています。プローブの形状とサイズは、これらの要因が試験結果に大きく影響するため、ラインド浸透試験を実施するすべての研究で報告する必要があります。

Conclusions: There is a need in the agricultural and plant science community to create agreed-upon operating procedures and testing standards related to mechanical traits of plant stems. In particular, a standardized probe geometry and insertion rate for rind penetration studies are needed to enable greater interoperability and meta-analysis of results. Probe shape and size should be reported in any study conducting rind penetration tests as these factors significantly impact test results.

© The Author(s) 2020.