小麥抗倒伏性能測定方法

萬 成, 李曉慶， 任蘭天, 閆素輝, 李文陽, 倪 鶴, 邵慶勤*

(1.安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽 233100；2.紅心鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，安徽 鳳陽 233100)

小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植和消費(fèi)需求最廣的糧食作物之一[1]，隨著品種的改良和栽培技術(shù)的不斷更新，我國小麥單產(chǎn)水平逐步提高，單產(chǎn)水平的提高緩解了我國小麥供給的壓力，在糧食生產(chǎn)與消費(fèi)中始終占據(jù)著相對較高的地位[2-3]。但隨著產(chǎn)量的提升，高產(chǎn)與倒伏之間的矛盾日益突出，麥田倒伏成為了高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的主要限制因素，解決麥田倒伏問題是目前小麥研究的一個重要方向[4]。在倒伏問題研究中，抗倒伏性能是必須的測定項(xiàng)目[5]。國內(nèi)外報道的衡量小麥抗倒伏性能的指標(biāo)較多，有形態(tài)指標(biāo)、莖桿形態(tài)特征、莖桿內(nèi)部化學(xué)成分以及小麥抗倒性的遺傳研究等，但形態(tài)指標(biāo)仍然是抗倒伏性能測定中的基礎(chǔ)必測衡量指標(biāo)[6-7]。

目前,在抗倒伏性能考察的常規(guī)形態(tài)指標(biāo)中,最主要的必測項(xiàng)目是重心高度、機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)，其與抗倒伏性能密切相關(guān)[8]。但重心高度、機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的測定均需要大量的樣本，一般需要測定20個左右的樣本才具有代表性，工作量大，測定繁瑣，耗時較長[9]。與此同時，放置時間較長容易導(dǎo)致植株萎蔫，測定結(jié)果易失真，導(dǎo)致測定結(jié)果不準(zhǔn)確。如何來改進(jìn)重心高度、機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的測定，特別是機(jī)械強(qiáng)度的測定是一個需要研究的問題。常規(guī)方法中機(jī)械強(qiáng)度的測定，需要截取基部第二節(jié)間，并將葉鞘去除后，再進(jìn)行每個單莖上基部第二節(jié)間的逐個測定。若不再剝離葉鞘，將減少大量的測定工作量，同時若能夠?qū)⒍鄠€單莖上的基部第二節(jié)間一起測定，也可以降低測定工作量。同時在測定抗倒伏性能時，大量試驗(yàn)中的田間取樣采用剪取法，小麥基部第一節(jié)間很短，且部分埋在地下，剪取過程中容易導(dǎo)致剪取部位在基部第二節(jié)間，造成基部第二節(jié)間不完整，這也容易部分導(dǎo)致測定結(jié)果不準(zhǔn)確。基部第二節(jié)間與基部第三節(jié)間緊密相連，雖然倒伏易發(fā)生在基部第二節(jié)間，但若能用基部第三節(jié)間的測定結(jié)果來反映基部第二節(jié)間的莖桿抗倒伏形態(tài)，提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，這也值得研究和探索。本研究將探索剝離葉鞘和不剝離葉鞘處理以及單莖測定和四個節(jié)間一起測定對機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)測定結(jié)果的影響，并比較基部第二節(jié)間與第三節(jié)間測定抗倒伏性能間的差異，為簡化抗倒伏性能的測定，減少測定過程中的工作量，優(yōu)化與改進(jìn)小麥的抗倒性能測定方法, 同時也為培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗倒伏小麥品種株型提供了參考[10]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)采用的5個小麥品種(矮抗58、洛麥23、邯6 272、煙優(yōu)361和良星99)均為生產(chǎn)上大面積使用的代表性品種，購買自安徽奧玉種業(yè)科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

本試驗(yàn)于2016～2017年在安徽科技學(xué)院鳳陽校區(qū)試驗(yàn)田進(jìn)行。播種時間為2016年11月6日。試驗(yàn)地的前茬作物是大豆。小麥各品種采用條播方式，等行距播種，行距25 cm，種植面積為24 m2。密度均為300萬基本苗/hm2。試驗(yàn)中的田間管理與常規(guī)高產(chǎn)大田管理方法保持一致。

試驗(yàn)一采用兩因素完全隨機(jī)設(shè)計，因素一為5個小麥品種，分別為矮抗58、洛麥23、邯6 272、煙優(yōu)361和良星99；因素二為2種基部第二節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度測定時的節(jié)間狀態(tài)，分別為剝離葉鞘處理(常規(guī))和不剝離葉鞘處理。每個重復(fù)測定24個單莖。

試驗(yàn)一采用兩因素完全隨機(jī)設(shè)計，因素一為5個小麥品種，分別為矮抗58、洛麥23、邯6 272、煙優(yōu)361和良星99；因素二為基部第三節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度測定時的測定方法，分別為單莖測定處理(常規(guī))和四個節(jié)間一起測定處理。每個重復(fù)測定24個單莖。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

在灌漿中期，取長勢較均勻一致的小麥植株進(jìn)行試驗(yàn)。取樣后將植株根系浸泡在水中，測定前取出后，去除分蘗莖桿，只保留均勻一致的主莖莖桿樣品，快速測定株高、重心高度和單莖鮮重后，截取基部第二節(jié)間測定剝離葉鞘處理和不剝離葉鞘處理下的機(jī)械強(qiáng)度，截取基部第三節(jié)間用單莖測定和四個節(jié)間一起測定兩種方法來測定機(jī)械強(qiáng)度，其中四個節(jié)間一起測定這種方法得到的機(jī)械強(qiáng)度測定結(jié)果需要除以4。株高為莖桿與根系連接處到穗頂(不含芒長)的距離。重心高度為莖桿與根系連接處到平衡支點(diǎn)的距離。機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的測定以及計算的方法參照Peng等[11]的方法。機(jī)械強(qiáng)度的測定：將基部第2節(jié)間的兩端放置到高50 cm、間隔4cm的鐵制支架上，中部用鐵制掛鉤掛一個小桶，向小桶內(nèi)勻速加細(xì)沙，節(jié)間剛好折斷時停止加細(xì)沙，稱量細(xì)沙、小桶和掛鉤的共同重量(單位為g)。抗倒伏指數(shù)=機(jī)械強(qiáng)度/(莖稈重心高度×單莖鮮質(zhì)量)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用用DPS 7.55軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種的基本植株性狀表現(xiàn)分析

表1 不同小麥品種的基部植株性狀分析

由表1可以看出，品種間株高和重心高度差異顯著，最高分別相差24.28%和27.76%，其中矮抗58的株高和重心高度最低，其次是洛麥23，良星99的株高和重心高度最高，但邯6 272、煙優(yōu)361和良星99的株高和重心高度差異不顯著。品種間單莖鮮重差異顯著，最高相差16.13%，其中洛麥23的單莖鮮重最低，其次是矮抗58，煙優(yōu)361的單莖鮮重最高，但矮抗58、邯6 272、煙優(yōu)361和良星99的單莖鮮重差異不顯著。因此，株高和重心高度最低小麥品種的單莖鮮重不一定最低，株高和重心高度最高小麥品種的單莖鮮重也不一定最高，這是品種間存在結(jié)構(gòu)差異和抗倒伏能力不同的重要原因之一。

2.2 剝離葉鞘和不剝離葉鞘對小麥抗倒伏性能的影響

2.2.1 剝離葉鞘和不剝離葉鞘對小麥機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的影響 由表2可以看出，與剝離葉鞘處理相比，不剝離葉鞘處理的機(jī)械強(qiáng)度較高，品種間平均增加14.16%。從品種來看，品種間機(jī)械強(qiáng)度差異顯著，最高相差53.75%，其中矮抗58的機(jī)械強(qiáng)度最高，其次是良星99，洛麥23的機(jī)械強(qiáng)度最小，但邯6 272、煙優(yōu)361和良星99的機(jī)械強(qiáng)度差異不顯著。剝離葉鞘和不剝離葉鞘處理下機(jī)械強(qiáng)度的品種間排序表現(xiàn)一致。

由表2可知，與剝離葉鞘處理相比，不剝離葉鞘處理的抗倒伏指數(shù)較高，品種間平均增加13.98%。從品種來看，品種間抗倒伏指數(shù)差異顯著，最高相差62.48%，其中矮抗58的抗倒伏指數(shù)最高，其次是良星99，洛麥23的抗倒伏指數(shù)最小，但邯6272、煙優(yōu)361和洛麥23的抗倒伏指數(shù)差異不顯著。剝離葉鞘和不剝離葉鞘處理下抗倒伏指數(shù)的品種間排序表現(xiàn)一致。

表2 剝離葉鞘和不剝離葉鞘處理下的小麥機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)

2.2.2 剝離葉鞘和不剝離葉鞘處理對抗倒伏性能測定結(jié)果影響的相關(guān)性分析 由圖1可知，通過剝離葉鞘處理和不剝離葉鞘處理兩種方法測定得到的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為0.993 5和0.998 0。這說明采用這兩種方法測定的結(jié)果具有極高的相關(guān)性，用這兩種方法中的任何一種方法測定后得到的測定結(jié)果來比較品種間抗倒伏性能的大小均是可行的。

2.3 單莖測定和四個節(jié)間一起測定對小麥抗倒伏性能的影響

2.3.1 單莖測定和四個節(jié)間一起測定對小麥機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的影響 由表3可以看出，與單莖測定處理相比，四個節(jié)間一起測定處理的機(jī)械強(qiáng)度較高，品種間平均增加10.05%。從品種來看，品種間機(jī)械強(qiáng)度差異顯著，最高相差57.11%，其中矮抗58的機(jī)械強(qiáng)度最高，其次是良星99，洛麥23的機(jī)械強(qiáng)度最小，但矮抗58和良星99、邯6 272和煙優(yōu)361的機(jī)械強(qiáng)度差異不顯著。單莖測定和四個節(jié)間一起測定處理下機(jī)械強(qiáng)度的品種間排序表現(xiàn)一致。

圖1 剝離葉鞘和不剝離葉鞘處理對抗倒伏性能測定結(jié)果影響的相關(guān)性分析

由表3可知，與單莖測定處理相比，四個節(jié)間一起測定處理的抗倒伏指數(shù)較高，品種間平均增加10.08%。從品種來看，品種間抗倒伏指數(shù)差異顯著，最高相差66.20%，其中矮抗58的抗倒伏指數(shù)最高，其次是良星99，洛麥23的抗倒伏指數(shù)最小，但邯6 272和煙優(yōu)361的抗倒伏指數(shù)差異不顯著。單莖測定和四個節(jié)間一起測定處理下抗倒伏指數(shù)的品種間排序表現(xiàn)一致。

表3 單莖測定和四個節(jié)間一起測定處理下小麥的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)

2.3.2 單莖測定和四個節(jié)間一起測定對抗倒伏性能測定結(jié)果影響的相關(guān)性分析 由圖2可知，通過單莖測定和四個節(jié)間一起測定兩種方法測定得到的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為0.998 9和0.999 3。這說明采用這兩種方法測定的結(jié)果具有極高的相關(guān)性，用這兩種方法中的任何一種方法測定后得到的測定結(jié)果來比較品種間抗倒伏性能的大小均是可行的。

2.4 基部第二節(jié)間和基部第三節(jié)間測定結(jié)果的相關(guān)性分析

由圖3可知，測定基部第二節(jié)間和測定基部第三節(jié)間得到的機(jī)械強(qiáng)度的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為0.956 2；測定基部第二節(jié)間和測定基部第三節(jié)間得到的抗倒伏指數(shù)的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為0.978 1。這說明測定基部第二節(jié)間和基部第三節(jié)間得到的抗倒伏性能的結(jié)果具有極高的相關(guān)性，在田間采用剪取法取樣，基部第二節(jié)間無法保留非常完整的情況下，測定基部第三節(jié)間來考察品種間抗倒伏性能是可行的。

圖2 單莖測定和四個節(jié)間一起測定對抗倒伏性能測定結(jié)果影響的相關(guān)性分析

圖3 基部第二節(jié)間和基部第三節(jié)間抗倒伏性能測定結(jié)果的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

花后葉鞘中的大量物質(zhì)外運(yùn)，已經(jīng)轉(zhuǎn)移到籽粒中，葉鞘變薄且緊貼莖桿，不宜去除，且容易損傷莖稈[12-14]。而剝離葉鞘處理需要手工把基部節(jié)間上的葉鞘去除，工作量較大，耗時較多，測定效率較低，特別是在大樣本條件下易造成較大誤差和操作失誤。本研究得出，與剝離葉鞘處理相比，不剝離葉鞘處理下機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的測定值略高，但是測定得到的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的測定結(jié)果在品種間的排序表現(xiàn)一致，且兩種方法測定得到的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，因此在比較品種之間抗倒性能時，可以采用不剝離葉鞘處理這種方法，可以減少大量的工作量，提高測定效率。

目前，測定小麥抗倒伏性能時，一般均采用單莖測定方法來進(jìn)行[15]，若能采用多個莖稈一起測定的方法，可以減少測定的工作量，提高測定效率。本研究認(rèn)為，與單莖測定處理相比，4個節(jié)間一起測定處理下機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的測定值略高，但是，測定得到的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的測定結(jié)果在品種間的排序表現(xiàn)一致，且2種方法測定得到的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)的相關(guān)性也都達(dá)到了極顯著水平。這說明用多個莖稈一起測定的方法來減少測定工作量是可行的。但是本研究中僅采用了4個節(jié)間一起測定處理與單莖測定處理進(jìn)行比較，以后研究中也可以嘗試采用3個節(jié)間、5個節(jié)間甚至更多的節(jié)間一起測定來與單莖測定法進(jìn)行比較，分析其與單莖測定法之間的區(qū)別，并得出最可行的方法。

在研究抗倒伏性能時，部分研究中采用整株取樣法，保留根系帶回實(shí)驗(yàn)室后，選擇代表性主莖進(jìn)行測定[7]，但也有很多研究中采用開花期標(biāo)記同期開花的樣品后，采用剪取法取樣測定[16]。但剪取法取樣后，剪取過程中容易導(dǎo)致部分樣品的剪取部位在基部第二節(jié)間，造成基部第二節(jié)間不完整，且裸露的基部第二節(jié)間切口極易失水，易造成測定結(jié)果不準(zhǔn)確。本研究得出，測定基部第二節(jié)間和基部第三節(jié)間所得機(jī)械強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)測定值的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，特別是抗倒伏指數(shù)測定值的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平。因此，在田間采用剪取法取樣，基部第二節(jié)間無法保留非常完整的情況下，測定基部第三節(jié)間來考察品種間抗倒伏性能是可行的。