矮壯素滴施量對滴灌冬小麥莖稈特征及其抗倒伏性的影響

康 靚，張 娜，張永強，陳傳信，雷鈞杰，徐文修

(1.新疆農業大學農學院，烏魯木齊 8300521；2.新疆農業科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】截至2018年，新疆滴灌小麥種植面積已達23×104hm2(350×104畝)[1]。與常規灌溉相比，滴灌小麥水肥供應充足，生長旺盛且根系分布較淺，且充足的水肥供應還會影響到小麥莖稈的理化特性，在一定程度上降低了小麥的抗倒伏能力，影響小麥產量。倒伏一般導致小麥減產7%～30%，嚴重時甚至高達40%[2-3]；小麥倒伏后不僅會造成收割不便，還會導致產量和品質下降[4-6]。化學調控是矮化小麥植株并可提高其抗倒的有效方法之一[7-8]。【前人研究進展】矮壯素(Chlorocholine chlorid，CCC)屬于內吸性植物生長調節劑，可通過種子、芽、幼枝、葉片和根系進入植株體內，延緩細胞伸長，控制植株營養生長，促進生殖生長，提高莖稈強度，使植株節間縮短，株高降低。郭建文等[9]研究表明，矮壯素能顯著提高黑麥莖稈基部第2節間的抗折力，降低黑麥的倒伏率。華智銳等[10]研究表明，矮壯素拌種可使小麥株高和重心高度降低，基部第2節間長度縮短、粗度增加，莖稈機械強度增強，倒伏系數降低。孫巖等[11]研究表明，矮壯素能夠明顯降低小麥的株高、增加莖稈的粗度，有助于壯苗，提高抗倒伏能力。馬瑞琦等[12]研究表明，起身期噴施矮壯素可以顯著降低株高及重心高度，顯著提高莖稈基部節間的抗折力、穿刺強度、抗壓強度等力學特性，顯著提高植株的抗倒伏能力。【本研究切入點】前人研究是將矮壯素通過種子(拌種)、葉片(噴施)進入小麥體內，而起到抗倒伏作用；但矮壯素從根系通過滴施進入小麥體內應用尚未見報道，缺乏其相關技術理論研究。亟需研究矮壯素滴施量對滴灌冬小麥莖稈特征及其抗倒伏性的影響。【擬解決的關鍵問題】于2018～2019年在大田滴灌條件下，設置5個不同矮壯素滴施量，研究矮壯素不同滴施量對滴灌冬小麥莖稈特征及其抗倒伏性的影響，分析滴灌小麥抗倒伏的矮壯素最佳施用量，為新疆滴灌小麥抗倒伏高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

田間試驗于2018～2019年在新疆農業科學院瑪納斯試驗站(N44°18′，E86°13′)進行。該地屬暖溫帶大陸性干旱半干旱氣候區，年均日照時數2 700～2 800 h，年均氣溫7.2℃，年均降雨量173.3 mm，蒸發量2 141 mm，極端最高氣溫39.6℃，極端最低氣溫-37.4℃，全年無霜期165～172 d。試驗地土壤為沙壤土，播前0～20 cm土壤有機質16.8 g/kg，堿解氮62.3 mg/kg，速效磷14.5 mg/kg，速效鉀164 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

在大田滴灌條件下，以矮壯素(50%水劑)滴施量為試驗因子，共設置5個不同滴施量，分別為0 mL/hm2(D0)、1 500 mL/hm2(D1)、3 000 mL/hm2(D2)、4 500 mL/hm2(D3)、6 000 mL/hm2(D4)及1個常規噴施用量3 000 mL/hm2(CK)作為對照，共計6個處理，各處理均在小麥拔節期1次施藥。每個處理重復3次，小區面積36 m2(3.6 m×10 m)，供試品種為新冬18號，播種量270 kg/hm2，行距15 cm。小麥播種前結合整地深施尿素150 kg/hm2、磷酸二銨357 kg/hm2作為基肥。基肥94.5 kg/hm2，追氮時期分別在拔節期、孕穗期、開花期，追氮量分別為123.3、41.1和41.1 kg/hm2，總追氮量205.5 kg/hm2，施氮總量300 kg/hm2。灌水采用滴灌(毛管1管4行，管間距60 cm)，用水量由水表控制，其他管理措施同大田。表1

表1 灌水時期及灌水量Table 1 Amount of drip irrigation at different stages(m3/hm2)

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 莖稈形態特征

于冬小麥成熟期在每小區分別取20株小麥，用直尺測定其主莖各節間長度，采用精確度為0.01 mm的數顯式游標卡尺測量基部第二節間(節間中部)的直徑，并采用精度為萬分之一的天平測量倒二節節間重量。

莖稈充實度=莖稈節間干重(mg)/節間長度(cm)的比值。

1.2.2.2 株高和重心高度

于冬小麥開花期、乳熟期和成熟期分別測定不同處理的株高和重心高度，株高為小麥莖稈基部到穗頂的自然高度，重心高度為莖稈基部至該莖稈平衡支點的距離。

1.2.2.3 抗折力

參照王勇等[2]的方法：植株下部固定，用日本產測力計作用在莖稈節間中間位置，垂直于莖稈緩緩用力，莖稈折斷時測力計所顯示的數值即為該莖的抗折力。于冬小麥開花期、乳熟期和成熟期分別測定不同處理的莖稈抗折力。

莖稈抗倒伏指數=莖稈機械強度/莖稈重心高度。

1.2.2.4 產量及產量構成因素

在小麥成熟期，于每小區選取具有代表性的1 m×2行進行室內考種，測量有效穗數、穗粒數和千粒重。每小區中收獲4 m2(2 m×2 m)用于測定生物量和產量。

1.3 數據處理

采用SPSS 19.0和Excel 2016軟件進行處理數據和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同矮壯素滴施量對滴灌冬小麥株高及各節長度的影響

研究表明，不論是噴施還是滴施矮壯素對滴灌冬小麥株高和節長伸長均有明顯的抑制作用。與D0處理相比，矮壯素滴施可有效降低冬小麥株高，處理間表現為D0>D2>D3>D1>D4，D1、D2、D3、D4處理株高較D0處理分別降低了5.44%、2.68%、4.49%和20.26%，其中D2、D3處理與D0處理間均達未到了顯著性差異水平(P>0.05)，D1處理與D0處理間達顯著性差異水平(P<0.05)，D4處理與D0處理間達極顯著性差異水平(P<0.01)。與常規噴施CK處理相比，在矮壯素滴施處理中僅有D4處理的株高降低了8.51%，而同等用量的D2處理株高比對照高出10.42%，矮壯素葉面噴施方法在同等濃度下對株高的抑制效果要優于滴施。與D0處理相比，矮壯素滴施各處理的各節節間長度均表現不同程度的縮短，其中D4處理節間長度縮短的最明顯，與D0相比，D4處理的倒1、2、3、4、5節間長度相應依次縮短了21.35%、19.52%、9.59%、8.08%、14.89%；與常規噴施CK處理相比，D4處理的倒1、2、3、5節間長度相應依次縮短了8.90%、14.45%、4.32%、9.90%，但D4處理的倒4節卻比CK增加了0.22%。矮壯素滴施可以抑制滴灌冬小麥株高和節間長度的增加，但與噴施相比，適當增加矮壯素滴施量滴灌冬小麥的株高、節間長度才能有效降低。表2

表2 不同矮壯素滴施量下滴灌冬小麥節間長度及株高數變化Table 2 Effects of different amounts of CCC drip on the internode length and the plant height of winter wheat under drip irrigation

2.2 矮壯素不同滴施量對滴灌冬小麥重心高度比及基部節間充實度的影響

研究表明，與噴施對照CK相比，矮壯素滴施各處理的冬小麥植株重心高度比在開花期、乳熟期、成熟期均有所降低，在不同的生育時期，處理間變化規律不一致。基部節間充實度在開花期、成熟期隨著滴施用量的增加而升高，且均為D4處理最高，分別為20.95 mg/cm(開花期)、29.74 mg/cm(成熟期)，D4處理基部節間充實度在開花期、成熟期與其它各處理間差異均達顯著性水平(P<0.05)；在乳熟期隨著滴施用量的增加呈“先升后降”的趨勢，其中D3處理最高，為26.73 mg/cm，分別較同期D0、D1、D2、D4、CK處理提高了19.60%、34.32%、39.36%、20.03%和20.84%，其與其它各處理間差異均達顯著性水平(P<0.05)。表3

2.3 矮壯素不同滴施量對滴灌冬小麥莖稈基部力學特征及抗倒伏指數的影響

研究表明，隨著生育進程的推進，各處理滴灌冬小麥莖稈機械強度及莖稈抗倒伏指數均明顯降低。處理間，隨矮壯素滴施量的增加，不同時期滴灌冬小麥基部莖稈機械強度均呈“先升后降”的趨勢，且各時期均以D3處理最高，分別為14.78N(開花期)、9.79N(乳熟期)、8.84N(成熟期)；與CK相比，D0、D1處理的莖稈機械強度均明顯降低，D2、D3、D4處理的莖稈機械強度均表現出不同程度的增高。不同時期冬小麥莖稈抗倒伏指數均以D4處理最高，分別為0.36(開花期)、0.20N(乳熟期)、0.17(成熟期)；其次是D3、D2處理，且D2、D3、D4處理冬小麥莖稈抗倒伏指數在開花期、乳熟期、成熟期均明顯高于D0和CK處，適宜矮壯素滴施量可以提高滴灌冬小麥基部莖稈的機械強度和抗倒伏指數，提高滴灌冬小麥莖稈抗倒伏能力。表4

表3 矮壯素不同滴施量下滴灌冬小麥重心高度比和基部節間充實度變化Table 3 Effects of different amounts of CCC drip irrigation on the rate of height of gravity centre and the culm filling degree of winter wheat under drip irrigation

表4 矮壯素不同滴施量下滴灌冬小麥莖稈物理特性變化Table 4 Effects of different amounts of CCC drip irrigation on stem mechanical strength and lodging index of winter wheat under drip irrigation

2.4 矮壯素不同滴施量對滴灌冬小麥產量及田間倒伏率的影響

研究表明，隨著矮壯素滴施量增加，滴灌冬小麥有效穗數呈“先升后降”的趨勢，其中D3最高為664.33×104穗/hm2，與其它處理間差異均達到顯著水平(P<0.05)。穗粒數D4處理最高為45.60粒，其次CK、D3處理，分別為44.57、44.17粒，D4處理與D3、CK間差異不顯著，但顯著高于其它各處理。與D0和CK相比，矮壯素滴施各處理的冬小麥千粒重均出現不同程度的降低，矮壯素滴施處理的千粒重表現為D3>D2>D1>D4，其中D3處理最高為40.89 g，與D1、D2、D4處理間差異不顯著。隨著矮壯素滴施量的增加，籽粒產量表現為：D3>D2>D4>D1>D0，其中D3處理為最高，為8 098.9 kg/hm2，分別較D0、D1、D2、D4提高了12.21%、6.53%、3.75%、5.74%，其與D2處理間差異不顯著，與D0、D1、D4處理間差異達顯著水平(P<0.05)。地上部分生物重以D3處理18 264.3 kg/hm2為最高，收獲系數以CK處理0.477為最高。田間倒伏率隨著矮壯素滴施量的增加而逐漸降低，與CK相比，D2、D3、D4處理的倒伏率均明顯降低。表5

表5 矮壯素不同滴施量下滴灌冬小麥產量和產量構成以及田間倒伏率變化Table 5 Effects of different amounts of CCC drip irrigation on the yield, yield components and field lodging rate of winter wheat under drip irrigation

3 討 論

不同植物生長調節劑用法用量和使用時間對作物個體與群體結構產生的影響差異較大，適宜的使用有利于促成合理的株型，構建適宜的群體結構，多個方面不同程度的影響著作物產量和品質[13]。滴灌方式使水肥的利用效率大大提高[14-17]，卻使得大田作物苗情過旺，根系較淺等更為突出，使滴灌作物的倒伏問題更加嚴重[18-19]。株高和莖稈基部節間性狀優劣是判斷作物抗倒伏能力強弱的重要標準，小麥根系淺而苗情過旺，不利于莖稈的發育和物質積累，使得莖稈纖細而長，充實度降低；基部節間長度過大會使得株高和重心高度上升，這些均不利于小麥抗倒伏[11]。郭建文等[20]研究表明，適宜用量的矮壯素噴施可以顯著提高黑小麥莖稈充實度，增強抗倒伏性。王成雨等[7]研究表明，矮壯素拔節前噴施對冬小麥基部節間長度的抑制效果要強于對株高的抑制效果，矮壯素的作用時間較短且集中，孫巖等[11]研究表明，噴施矮壯素可以使小麥生育期延遲，延長穗分化進程，增加有效分蘗，使產量性狀得到明顯改善，噴施矮壯素可以提高作物基部莖稈的纖維素含量，增強了基部莖稈的物理強度。研究表明，隨矮壯素滴施量的增加，滴灌冬小麥株高、基部節間長和重心高度比均表現出不同程度的下降，莖稈抗倒伏指數呈上升趨勢。田間倒伏率隨著矮壯素滴施量的增加而逐漸降低，與CK相比，D2、D3、D4處理的均明顯降低。籽粒產量以D3處理為最高，為8 098.9 kg/hm2，分別較D0、D1、D2、D4、CK提高了12.21%、6.53%、3.75%、5.74%和6.51%。

4 結 論

矮壯素不同滴施量均可以降低滴灌冬小麥的株高，提高莖稈抗到性能，改善產量構成結構，提高籽粒產量。隨矮壯素滴施量的增加，滴灌冬小麥株高、基部節間長和重心高度比均表現出不同程度的下降，莖稈抗倒伏指數呈上升趨勢。田間倒伏率隨著矮壯素滴施量的增加而逐漸降低，矮壯素滴施用量為4 500 mL/ hm2時，滴灌冬小麥莖稈高度適宜，重心高度比相對較低，抗倒伏指數相對較高，籽粒產量最高。