滴灌春小麦花后茎秆抗倒性变化

材料，采用田间试验与实验室分析相结合的方法，对花后不同时期抗倒性的变化进行研究。结果表明，滴灌条件下春小麦花后第2节间机械强度呈先上升后下降的变化趋势，花后10～15 d茎秆强度最大，成熟期显著下降。新春6、11号花后5～30 d的抗倒性呈先上升后下降再上升的变化过程，花后10 d抗倒性最强，25 d抗倒性最弱，成熟期茎秆抗倒性有所恢复。新春17、26号抗倒性呈先上升后下降变化过程，花后10～15 d抗倒性最强，成熟期最弱。重心高、第2节间壁厚及干质量均呈先上升后下降的变化趋势，不同品种峰值出现的时期不完全相同。不同基因型品种花后抗倒性变化规律不完全相同，重心高、第2节间壁厚的变化是滴灌春小麦花后抗倒性变化的主要原因。

关键词：滴灌春小麦；抗倒性；倒伏指数；遗传结构

中图分类号： S512.1+20.7；S512.1+20.4文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）09-0063-04

倒伏是指植株茎秆永久性偏离垂直位置的现象，是制约小麦高产、稳产、优质的主要限制性因素之一，是基因型、环境与植株互作的结果[1-2]。在新疆等西北内陆荒漠绿洲干旱半干旱地区，为节约用水、提高水分利用效率、保证粮食安全，滴灌已成为该地区小麦种植中一种重要的种植模式[3]。与常规漫灌相比，滴灌小麦株高、叶面积、有效茎数增加，生长速率加快，容易形成较大的群体，增加了滴灌小麦发生倒伏的风险[4]。研究滴灌条件下春小麦花后抗倒性的变化规律，对高产抗倒品种的选育具有重要的指导意义。一般认为，株高及重心高较低、基部节间短粗、壁厚、充实度高、机械组织发达、纤维素、木质素含量高等是小麦抗倒能力强的主要形态、结构、成分、生理学指标[5-6]。前人对小麦抗倒性进行了大量的研究，但多集中于花后至成熟期间的某个或少数几个时期，对花后抗倒性变化规律的研究较少。小麦抽穗后的整个生育阶段都有可能发生倒伏[7-10]。冯素伟等对开花后小麦抗倒性变化规律进行了研究，认为开花期单茎抗倒伏强度最大，此后呈递减趋势，成熟期抗倒性最弱[11]。本试验对滴灌条件下4个春小麦主栽品种花后抗倒性变化规律进行研究，以期为春小麦抗倒育种和栽培管理提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为新疆春小麦生产中大面积种植的4个小麦品种，分别为新春6、11、17、26号，均由石河子大学麦类作物研究所提供。试验于2015年在石河子大学农学院试验站进行。试验地前茬为小麦，0～30 cm土层有机质含量为11.3 g/kg，碱解氮含量为26.53 mg/kg，速效磷含量为22.32 mg/kg，土壤肥力中等。

1.2试验设计

随机区组试验设计，3个重复，5个行区，精量点播，株行距为5 cm×20 cm。滴灌春小麦全生育期灌水8次，每次灌水600 m3/hm2，灌溉周期为10～15 d。全生育期基施尿素（含N量为46.6%）120 kg/hm2，磷酸二铵（含N量16.5%，含P2O5 47.5%）150 kg/hm2；在三叶期、拔节期、孕穗期追施尿素4次，随水施肥，各次用量分别为75、150、75、75 kg/hm2。其他田间管理措施同当地大田。

1.3测定项目与方法

1.3.1测定项目

开花期用毛线标记出形态、长势基本一致的植株，分別于小麦花后5、10、15、20、25、30 d取样。4个供试材料中新春6、17、26号为中早熟品种，本试验中花期相同。取样日期均为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号为中晚熟品种，取样日期为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，测定主茎株高、重心高、第2节间长、第2节间干质量、第2节间壁厚、第2节间机械强度等与小麦抗倒性有关的性状。

1.3.2测定方法

地上部鲜质量：测定主茎连叶带穗的完整鲜质量；重心高度：茎秆基部到该茎（带穗、叶、叶鞘）平衡支点的距离；第2节间机械强度的测定采取支点法：取去掉叶鞘的基部第2节间，将其放在间隔5 cm的支撑架上，用YYD-1型茎秆强度测定仪（浙江托普仪器有限公司）以平稳的力拉茎秆，使茎秆瞬间折断的力乘以100 g/N即为该茎秆的机械强度。

1.3.3抗倒性的计算

以品种倒伏指数计算供试材料抗倒性的大小。品种倒伏指数越大，该品种的抗倒性越差，越易倒伏；反之，抗倒伏能力越强。

品种倒伏指数=茎秆鲜质量×重心高/第2节间机械强度。

2结果与分析

2.1方差分析

方差分析结果表明，倒伏指数、第2节间机械强度、重心高、第2节间壁厚、第2节间干质量等5个性状花后不同时期方差均达极显著水平，表明上述性状花后发生了极显著改变（表1）。株高、第2节间长花后不同天数间差异不显著，表明株高、第2节间长在小麦开花后无显著变化。品种间倒伏指数差异达极显著水平，表明供试材料抗倒性差异极显著，代表性较好。除重心高外，其他性状区组间差异不显著，表明试验地土壤肥力等条件相对一致，试验结果比较可靠。

由于株高、第2节间长在小麦花后已无明显变化，因此本试验着重对花后倒伏指数、第2节间机械强度、重心高、第2节间壁厚、第2节间干质量等5个与小麦抗倒性相关的性状进行研究。

2.2第2节间机械强度及倒伏指数的变化

小麦茎秆不仅具有弹性还具有硬性，茎秆的机械强度是这2种属性的综合体现。由于小麦倒伏多发生在茎秆基部第2节间，因此第2节间的机械强度是影响小麦抗倒伏能力的重要因素。由图1可以看出，不同时期各品种小麦第2节间机械强度差异显著，4个供试品种从花后5 d到花后30 d均呈先升高后降低的变化趋势。各品种小麦机械强度峰值出现的时期不同。其中，新春6、11、17号机械强度峰值出现在花后10 d，新春26号出现在花后15 d。此后随着生育推进，机械强度降低，到成熟期茎秆强度显著下降。这可能与节间贮藏的物质转移，茎秆品质劣变有关。

机械强度反映了茎秆抗折断的能力，倒伏指数则是茎秆重量、中心高度、机械强度的综合体现。由图2可以看出，各品种花后不同时期倒伏指数存在显著差异，其中新春6、11、17号在花后10 d倒伏指数最小，抗倒性最强，新春26号倒伏指数最小值则出现在花后15 d。这与第2节间机械强度峰值出现的时期吻合，表明机械强度是影响茎秆抗倒伏能力的重要因素。新春6号花后25 d倒伏指数显著大于其他时期，新春11号花后20、25 d倒伏指数明显高于其他时期，新春26号花后25、30 d倒伏指数无显著差异，且均显著大于其他时期。结果表明，新春6号在花后25 d时抗倒伏能力最弱，倒伏风险较大，而新春11、26号分别在花后20、25 d和25、30 d有较高的倒伏风险。在生产中应根据不同品种倒伏敏感期的差异，通过综合栽培管理措施加以防范。4个供试品种中，新春17号在各个时期的倒伏指数均较小，综合倒伏能力较好，在育种中可作为抗倒伏亲本。进一步研究发现，不同基因型品种花后倒伏指数的变化趋势不尽相同，供试材料可分为2个类型。其中，新春6、11号整体呈先下降后升高再下降的趋势。新春17、26号则表现为先降低后升高的趋势。花后5～25 d供试品种抗倒性变化规律一致，花后25～30 d出现了差异。其中，新春6、11号花后25～30 d倒伏指数显著下降，同一时期新春17、26号则呈继续上升的趋势。结果表明，不同基因型小麦品种花后抗倒伏能力变化趋势不完全相同。

2.3重心高、第2节间壁厚、第2节间干质量的变化

重心高、第2节间壁厚、第2节间干质量与小麦抗倒性密切相关。由表2可以看出，花后5～30 d供试品种重心高除新春17号外整体呈先上升后下降的变化趋势。新春6、11、26号品种花后5～25 d植株重心高度持续上升，花后25 d达到峰值，此后呈下降趋势。其中，新春6、26号花后30 d重心高较花后25 d显著降低，新春11号则降低不显著。结果表明，花后随籽粒灌浆的进行重心高度不断上移，到蜡熟期因籽粒脱水鲜质量急剧下降，致使重心高度降低。花后第2节间壁厚的变化趋势与重心高基本一致，呈先增加后减小的变化趋势。新春11、17号的壁厚花后10 d达到最大，且显著高于其他时期，新春26号花后15 d最大，随着茎秆内部物质的转运，花后30 d壁厚减小到最低值。从4个供试材料的重心高、第2节间壁厚可以看出，抗倒伏能力较强的品种新春17号各时期重心高相对较低、第2节间壁厚相对较厚。结果表明，秆壁较厚、重心高度较低是抗倒伏品种的重要特征。第2节间干质量是衡量基部节间物资外运的重要指标。供试品种第2节间干质量整体均呈先升高后降低的变化趋势。其中，新春6号花后不同时期节间干质量差异不显著，其他3个品种花后节间干质量变化差异显著。新春11、17号品种干质量在花后10 d到达峰值，新春26号在花后15 d达到最大值，此后持续下降，花后30 d最小。结果表明，花后不仅重心高度发生了显著变化，同时由于茎秆内贮藏物质的转化及外运，壁厚及重量也发生了显著改变，直接影响茎秆机械强度，间接影响小麦品种的抗倒伏性。

2.4茎秆的节间特征与倒伏指数的相关性

小麦抗倒性的变化是多种因素共同作用的结果，那么在此过程中哪些因素的改变起着关键作用呢？花后各时期茎秆节间特征与倒伏指数的相关分析结果（表3）表明，各性状与倒伏指数的相关性从大到小依次为重心高>第2节间壁厚>第2节间机械强度>第2节间干质量。其中，倒伏指数与重心高呈极显著正相关，与第2节间壁厚、第2节间机械强度呈极显著负相关，与第2节间干质量呈不显著负相关。结果表明，重心高、第2节间壁厚、第2节间机械强度是影响花后小麦抗倒性变化的主要因素，重心高越低、第2节间壁越厚、第2节间机械强度越强、第2节间干质量越大，品种的抗倒伏能力越强。第2节间机械强度与壁厚的相关系数最大，呈极显著正相关。结果表明，第2节间壁厚是决定机械强度的主要因素。上述分析综合表明，重心高、第2节间壁厚的改变是小麦花后抗倒性变化的关键因素。

3结论与讨论

小麦拔节后的每个时期均有倒伏的可能，花后伴随着籽粒灌浆，重心高度不断上移，倒伏的风险急剧增加。徐磊等研究指出，灌浆中期是小麦抗倒能力复杂变化的时期，不同小麦品种的抗倒性在灌浆中期的变化趋势不完全相同[10]。冯素伟等研究指出， 倒伏指数随生育时期推进呈“S”形规律变化，灌浆初期倒伏指数略有下降，籽粒灌浆末期至乳熟期达到峰值，成熟期抗倒性有所增强，倒伏指数与花后天数之间的关系符合一元三次曲线方程[11]。陈晓光等持相同的观点[12-14]。但王丹等研究认为，花后随着茎秆物质转运、重心高度上移，倒伏指数整体呈升高趋势，成熟期倒伏指数最大，倒伏风险最高[15-16]。本研究结果表明，不同基因型品种花后抗倒性变化规律不完全相同。新春6、11号的变化趋势与冯素伟等的研究结果[11]一致，而新春17、26号则呈不同的变化趋势。两者的区别在于前者成熟期茎秆抗倒性有所恢复，而后者持续恶化，这可能是由于供试材料的遗传构成差异造成的。新春6、11、17、26号的亲本组合分别为中7906/新春2号、新春2号/86-1、新春6号/NS64、新春9号/新春6号，新春6、11号具有1个共同的亲本——新春2号，新春17、26号也具有一个共同的亲本——新春6号。另外，在遗传结构上新春6、11号是新春2号的第1代衍生品种，新春17、26号是第2代衍生品种。但衍生后代获得的骨干亲本的遗传区段存在差異，对其不同衍生世代品种的遗传贡献率不同[17-18]。这可能是造成不同基因型品种花后倒伏指数变化不同的内在因素。

开花期后植物以生殖生长为主，营养生长为辅，营养器官仍在生长。王勇等研究表明，小麦茎秆机械强度从开花期逐渐增加，乳熟期达到峰值，成熟期又降低，呈先上升后下降的变化趋势[19]。本研究表明，灌浆早期茎秆机械强度达到峰值，峰值出现的时间提前，这与前人的研究结果[12，20]不同。王丹等研究表明，开花期基本节间壁厚及干质量为最大值，此后持续降低[15，20]。而徐磊等持有不同的观点，认为小麦花后节间茎秆干密度呈先上升后下降的变化趋势，灌浆中期达到最大值，且不同品种最高值出现的时间不同[10]。本试验的研究结果与后者相同，与前者不同。笔者认为造成这种差异的原因除了试验材料的差异外，灌溉方式的不同是造成这种结果的重要原因。滴管技术使作物的生长环境发生变化，水肥耦合不仅提高了小麦产量，也影响着籽粒灌浆性[21]、植株重心高度[22]、干物质的积累与转运[23]，形成了不同于漫灌的花后抗倒性变化规律。滴灌对小麦抗倒性的影响还有待于进一步研究。

參考文献：

[1]刘唐兴，官春云，雷冬阳. 作物抗倒伏的评价方法研究进展[J]. 中国农学通报，2007，23（5）：203-206.

[2]姚金保，马鸿翔，姚国才，等. 小麦抗倒性研究进展[J]. 植物遗传资源学报，2013，14（2）：208-213.

[3]王荣栋. 小麦滴灌栽培[M]. 北京：中国农业出版社，2012：6-9.

[4]熊乐，马富裕，樊华，等. 冬灌与化学调控互作对滴灌春小麦抗倒伏能力和产量的影响[J]. 麦类作物学报，2012，32（5）：932-936.

[5]樊高琼，李金刚，王秀芳，等. 氮肥和种植密度对带状种植小麦抗倒能力的影响及边际效应[J]. 作物学报，2012，38（7）：1307-1317.

[6]王勇，李晴祺，李朝恒，等. 小麦品种茎秆的质量及解剖学研究[J]. 作物学报，1998，24（4）：452-459.

[7]冯素伟，李淦，胡铁柱，等. 不同小麦品种茎秆抗倒性的研究[J]. 麦类作物学报，2012，32（6）：1055-1059.

[8]肖世和，张秀英，闫长生，等. 小麦茎秆强度的鉴定方法研究[J]. 中国农业科学，2002，35（1）：7-11.

[9]董琦，王爱萍，梁素明，等. 小麦基部茎节形态结构特征与抗倒性的研究[J]. 山西农业大学学报（自然科学版），2003，23（3）：188-190.

[10]徐磊，王大伟，时荣盛，等. 小麦基部节间茎秆密度与抗倒性关系的研究[J]. 麦类作物学报，2009，29（4）：673-679.

[11]冯素伟，李小军，丁位华，等. 不同小麦品种花后植株抗倒性变化规律[J]. 麦类作物学报，2015，35（3）：334-338.

[12]陈晓光，史春余，尹燕枰，等. 小麦茎秆木质素代谢及其与抗倒性的关系[J]. 作物学报，2011，37（9）：1616-1622.

[13]陈晓光，王振林，鹏佃亮，等. 种植密度与喷施多效唑对冬小麦抗倒伏能力和产量的影响[J]. 应用生态学报，2011，22（6）：1465-1470.

[14]卢昆丽，尹燕枰，王振林，等. 施氮期对小麦茎秆木质素合成的影响及其抗倒伏生理机制[J]. 作物学报，2014，40（9）：1686-1694.

[15]王丹，丁位华，冯素伟，等. 不同小麦品种茎秆特性及其与抗倒性的关系[J]. 应用生态学报，2016，27（5）：1496-1502.

[16]王勇，李晴祺. 小麦品种抗倒性评价方法的研究[J]. 华北农学报，1995，10（3）：84-88.

[17]肖永贵，路亚明，闻伟锷，等. 小麦骨干亲本京411及衍生品种苗期根部性状遗传[J]. 中国农业科学，2014，47（15）：2916-2926.

[18]肖永贵，殷贵鸿，李慧慧，等. 小麦骨干亲本“周8425B”及其衍生品种的遗传解析和抗条锈病基因定位[J]. 中国农业科学，2011，44（19）：3919-3929.

[19]王勇，李朝恒，李安飞，等. 小麦品种茎秆质量的初步研究[J]. 麦类作物学报，1997，17（3）：28-31.

[20]李金才，尹钧，魏凤珍. 播种密度对冬小麦茎秆形态特征和抗倒指数的影响[J]. 作物学报，2005，31（5）：662-666.

[21]杨茹，马富裕，何海兵，等. 滴管春小麦的籽粒灌浆特性[J]. 麦类作物学报，2012，32（4）：743-746.

[22]蒋桂英，魏建军，刘萍，等. 滴管春小麦生长发育与水分利用效率的研究[J]. 干旱地区农业研究，2012，30（6）：50-54，73.

[23]廖江，马富裕，樊华，等. 密度调控下滴管春小麦干物质积累及转运特征的分析[J]. 石河子大学学报（自然科学版），2012，30（5）：567-571.

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