滴灌春小麥花后莖稈抗倒性變化

李召鋒++黃潤++王竹瓊++楊新軍

摘要：以新疆主栽春小麥品種新春6、11、17、26號等為供試材料，采用田間試驗與實驗室分析相結合的方法，對花后不同時期抗倒性的變化進行研究。結果表明，滴灌條件下春小麥花后第2節間機械強度呈先上升后下降的變化趨勢，花后10～15 d莖稈強度最大，成熟期顯著下降。新春6、11號花后5～30 d的抗倒性呈先上升后下降再上升的變化過程，花后10 d抗倒性最強，25 d抗倒性最弱，成熟期莖稈抗倒性有所恢復。新春17、26號抗倒性呈先上升后下降變化過程，花后10～15 d抗倒性最強，成熟期最弱。重心高、第2節間壁厚及干質量均呈先上升后下降的變化趨勢，不同品種峰值出現的時期不完全相同。不同基因型品種花后抗倒性變化規律不完全相同，重心高、第2節間壁厚的變化是滴灌春小麥花后抗倒性變化的主要原因。

關鍵詞：滴灌春小麥；抗倒性；倒伏指數；遺傳結構

中圖分類號： S512.1+20.7；S512.1+20.4文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）09-0063-04

倒伏是指植株莖稈永久性偏離垂直位置的現象，是制約小麥高產、穩產、優質的主要限制性因素之一，是基因型、環境與植株互作的結果[1-2]。在新疆等西北內陸荒漠綠洲干旱半干旱地區，為節約用水、提高水分利用效率、保證糧食安全，滴灌已成為該地區小麥種植中一種重要的種植模式[3]。與常規漫灌相比，滴灌小麥株高、葉面積、有效莖數增加，生長速率加快，容易形成較大的群體，增加了滴灌小麥發生倒伏的風險[4]。研究滴灌條件下春小麥花后抗倒性的變化規律，對高產抗倒品種的選育具有重要的指導意義。一般認為，株高及重心高較低、基部節間短粗、壁厚、充實度高、機械組織發達、纖維素、木質素含量高等是小麥抗倒能力強的主要形態、結構、成分、生理學指標[5-6]。前人對小麥抗倒性進行了大量的研究，但多集中于花后至成熟期間的某個或少數幾個時期，對花后抗倒性變化規律的研究較少。小麥抽穗后的整個生育階段都有可能發生倒伏[7-10]。馮素偉等對開花后小麥抗倒性變化規律進行了研究，認為開花期單莖抗倒伏強度最大，此后呈遞減趨勢，成熟期抗倒性最弱[11]。本試驗對滴灌條件下4個春小麥主栽品種花后抗倒性變化規律進行研究，以期為春小麥抗倒育種和栽培管理提供依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為新疆春小麥生產中大面積種植的4個小麥品種，分別為新春6、11、17、26號，均由石河子大學麥類作物研究所提供。試驗于2015年在石河子大學農學院試驗站進行。試驗地前茬為小麥，0～30 cm土層有機質含量為11.3 g/kg，堿解氮含量為26.53 mg/kg，速效磷含量為22.32 mg/kg，土壤肥力中等。

1.2試驗設計

隨機區組試驗設計，3個重復，5個行區，精量點播，株行距為5 cm×20 cm。滴灌春小麥全生育期灌水8次，每次灌水600 m3/hm2，灌溉周期為10～15 d。全生育期基施尿素（含N量為46.6%）120 kg/hm2，磷酸二銨（含N量16.5%，含P2O5 47.5%）150 kg/hm2；在三葉期、拔節期、孕穗期追施尿素4次，隨水施肥，各次用量分別為75、150、75、75 kg/hm2。其他田間管理措施同當地大田。

1.3測定項目與方法

1.3.1測定項目

開花期用毛線標記出形態、長勢基本一致的植株，分別于小麥花后5、10、15、20、25、30 d取樣。4個供試材料中新春6、17、26號為中早熟品種，本試驗中花期相同。取樣日期均為6月8日（花后5 d）、6月13日（花后10 d）、6月18日（花后15 d）、6月23日（花后20 d）、6月28日（花后25 d）、7月3日（花后30 d）；新春11號為中晚熟品種，取樣日期為6月12日（花后5 d）、6月17日（花后10 d）、6月22日（花后15 d）、6月27日（花后20 d）、7月2日（花后25 d）、7月7日（花后30 d）。每次取10株，測定主莖株高、重心高、第2節間長、第2節間干質量、第2節間壁厚、第2節間機械強度等與小麥抗倒性有關的性狀。

1.3.2測定方法

地上部鮮質量：測定主莖連葉帶穗的完整鮮質量；重心高度：莖稈基部到該莖（帶穗、葉、葉鞘）平衡支點的距離；第2節間機械強度的測定采取支點法：取去掉葉鞘的基部第2節間，將其放在間隔5 cm的支撐架上，用YYD-1型莖稈強度測定儀（浙江托普儀器有限公司）以平穩的力拉莖稈，使莖稈瞬間折斷的力乘以100 g/N即為該莖稈的機械強度。

1.3.3抗倒性的計算

以品種倒伏指數計算供試材料抗倒性的大小。品種倒伏指數越大，該品種的抗倒性越差，越易倒伏；反之，抗倒伏能力越強。

品種倒伏指數=莖稈鮮質量×重心高/第2節間機械強度。

2結果與分析

2.1方差分析

方差分析結果表明，倒伏指數、第2節間機械強度、重心高、第2節間壁厚、第2節間干質量等5個性狀花后不同時期方差均達極顯著水平，表明上述性狀花后發生了極顯著改變（表1）。株高、第2節間長花后不同天數間差異不顯著，表明株高、第2節間長在小麥開花后無顯著變化。品種間倒伏指數差異達極顯著水平，表明供試材料抗倒性差異極顯著，代表性較好。除重心高外，其他性狀區組間差異不顯著，表明試驗地土壤肥力等條件相對一致，試驗結果比較可靠。

由于株高、第2節間長在小麥花后已無明顯變化，因此本試驗著重對花后倒伏指數、第2節間機械強度、重心高、第2節間壁厚、第2節間干質量等5個與小麥抗倒性相關的性狀進行研究。

2.2第2節間機械強度及倒伏指數的變化

小麥莖稈不僅具有彈性還具有硬性，莖稈的機械強度是這2種屬性的綜合體現。由于小麥倒伏多發生在莖稈基部第2節間，因此第2節間的機械強度是影響小麥抗倒伏能力的重要因素。由圖1可以看出，不同時期各品種小麥第2節間機械強度差異顯著，4個供試品種從花后5 d到花后30 d均呈先升高后降低的變化趨勢。各品種小麥機械強度峰值出現的時期不同。其中，新春6、11、17號機械強度峰值出現在花后10 d，新春26號出現在花后15 d。此后隨著生育推進，機械強度降低，到成熟期莖稈強度顯著下降。這可能與節間貯藏的物質轉移，莖稈品質劣變有關。

機械強度反映了莖稈抗折斷的能力，倒伏指數則是莖稈重量、中心高度、機械強度的綜合體現。由圖2可以看出，各品種花后不同時期倒伏指數存在顯著差異，其中新春6、11、17號在花后10 d倒伏指數最小，抗倒性最強，新春26號倒伏指數最小值則出現在花后15 d。這與第2節間機械強度峰值出現的時期吻合，表明機械強度是影響莖稈抗倒伏能力的重要因素。新春6號花后25 d倒伏指數顯著大于其他時期，新春11號花后20、25 d倒伏指數明顯高于其他時期，新春26號花后25、30 d倒伏指數無顯著差異，且均顯著大于其他時期。結果表明，新春6號在花后25 d時抗倒伏能力最弱，倒伏風險較大，而新春11、26號分別在花后20、25 d和25、30 d有較高的倒伏風險。在生產中應根據不同品種倒伏敏感期的差異，通過綜合栽培管理措施加以防范。4個供試品種中，新春17號在各個時期的倒伏指數均較小，綜合倒伏能力較好，在育種中可作為抗倒伏親本。進一步研究發現，不同基因型品種花后倒伏指數的變化趨勢不盡相同，供試材料可分為2個類型。其中，新春6、11號整體呈先下降后升高再下降的趨勢。新春17、26號則表現為先降低后升高的趨勢。花后5～25 d供試品種抗倒性變化規律一致，花后25～30 d出現了差異。其中，新春6、11號花后25～30 d倒伏指數顯著下降，同一時期新春17、26號則呈繼續上升的趨勢。結果表明，不同基因型小麥品種花后抗倒伏能力變化趨勢不完全相同。

2.3重心高、第2節間壁厚、第2節間干質量的變化

重心高、第2節間壁厚、第2節間干質量與小麥抗倒性密切相關。由表2可以看出，花后5～30 d供試品種重心高除新春17號外整體呈先上升后下降的變化趨勢。新春6、11、26號品種花后5～25 d植株重心高度持續上升，花后25 d達到峰值，此后呈下降趨勢。其中，新春6、26號花后30 d重心高較花后25 d顯著降低，新春11號則降低不顯著。結果表明，花后隨籽粒灌漿的進行重心高度不斷上移，到蠟熟期因籽粒脫水鮮質量急劇下降，致使重心高度降低。花后第2節間壁厚的變化趨勢與重心高基本一致，呈先增加后減小的變化趨勢。新春11、17號的壁厚花后10 d達到最大，且顯著高于其他時期，新春26號花后15 d最大，隨著莖稈內部物質的轉運，花后30 d壁厚減小到最低值。從4個供試材料的重心高、第2節間壁厚可以看出，抗倒伏能力較強的品種新春17號各時期重心高相對較低、第2節間壁厚相對較厚。結果表明，稈壁較厚、重心高度較低是抗倒伏品種的重要特征。第2節間干質量是衡量基部節間物資外運的重要指標。供試品種第2節間干質量整體均呈先升高后降低的變化趨勢。其中，新春6號花后不同時期節間干質量差異不顯著，其他3個品種花后節間干質量變化差異顯著。新春11、17號品種干質量在花后10 d到達峰值，新春26號在花后15 d達到最大值，此后持續下降，花后30 d最小。結果表明，花后不僅重心高度發生了顯著變化，同時由于莖稈內貯藏物質的轉化及外運，壁厚及重量也發生了顯著改變，直接影響莖稈機械強度，間接影響小麥品種的抗倒伏性。

2.4莖稈的節間特征與倒伏指數的相關性

小麥抗倒性的變化是多種因素共同作用的結果，那么在此過程中哪些因素的改變起著關鍵作用呢？花后各時期莖稈節間特征與倒伏指數的相關分析結果（表3）表明，各性狀與倒伏指數的相關性從大到小依次為重心高>第2節間壁厚>第2節間機械強度>第2節間干質量。其中，倒伏指數與重心高呈極顯著正相關，與第2節間壁厚、第2節間機械強度呈極顯著負相關，與第2節間干質量呈不顯著負相關。結果表明，重心高、第2節間壁厚、第2節間機械強度是影響花后小麥抗倒性變化的主要因素，重心高越低、第2節間壁越厚、第2節間機械強度越強、第2節間干質量越大，品種的抗倒伏能力越強。第2節間機械強度與壁厚的相關系數最大，呈極顯著正相關。結果表明，第2節間壁厚是決定機械強度的主要因素。上述分析綜合表明，重心高、第2節間壁厚的改變是小麥花后抗倒性變化的關鍵因素。

3結論與討論

小麥拔節后的每個時期均有倒伏的可能，花后伴隨著籽粒灌漿，重心高度不斷上移，倒伏的風險急劇增加。徐磊等研究指出，灌漿中期是小麥抗倒能力復雜變化的時期，不同小麥品種的抗倒性在灌漿中期的變化趨勢不完全相同[10]。馮素偉等研究指出， 倒伏指數隨生育時期推進呈“S”形規律變化，灌漿初期倒伏指數略有下降，籽粒灌漿末期至乳熟期達到峰值，成熟期抗倒性有所增強，倒伏指數與花后天數之間的關系符合一元三次曲線方程[11]。陳曉光等持相同的觀點[12-14]。但王丹等研究認為，花后隨著莖稈物質轉運、重心高度上移，倒伏指數整體呈升高趨勢，成熟期倒伏指數最大，倒伏風險最高[15-16]。本研究結果表明，不同基因型品種花后抗倒性變化規律不完全相同。新春6、11號的變化趨勢與馮素偉等的研究結果[11]一致，而新春17、26號則呈不同的變化趨勢。兩者的區別在于前者成熟期莖稈抗倒性有所恢復，而后者持續惡化，這可能是由于供試材料的遺傳構成差異造成的。新春6、11、17、26號的親本組合分別為中7906/新春2號、新春2號/86-1、新春6號/NS64、新春9號/新春6號，新春6、11號具有1個共同的親本——新春2號，新春17、26號也具有一個共同的親本——新春6號。另外，在遺傳結構上新春6、11號是新春2號的第1代衍生品種，新春17、26號是第2代衍生品種。但衍生后代獲得的骨干親本的遺傳區段存在差異，對其不同衍生世代品種的遺傳貢獻率不同[17-18]。這可能是造成不同基因型品種花后倒伏指數變化不同的內在因素。

開花期后植物以生殖生長為主，營養生長為輔，營養器官仍在生長。王勇等研究表明，小麥莖稈機械強度從開花期逐漸增加，乳熟期達到峰值，成熟期又降低，呈先上升后下降的變化趨勢[19]。本研究表明，灌漿早期莖稈機械強度達到峰值，峰值出現的時間提前，這與前人的研究結果[12，20]不同。王丹等研究表明，開花期基本節間壁厚及干質量為最大值，此后持續降低[15，20]。而徐磊等持有不同的觀點，認為小麥花后節間莖稈干密度呈先上升后下降的變化趨勢，灌漿中期達到最大值，且不同品種最高值出現的時間不同[10]。本試驗的研究結果與后者相同，與前者不同。筆者認為造成這種差異的原因除了試驗材料的差異外，灌溉方式的不同是造成這種結果的重要原因。滴管技術使作物的生長環境發生變化，水肥耦合不僅提高了小麥產量，也影響著籽粒灌漿性[21]、植株重心高度[22]、干物質的積累與轉運[23]，形成了不同于漫灌的花后抗倒性變化規律。滴灌對小麥抗倒性的影響還有待于進一步研究。

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