長生13不同生育期莖稈性狀研究

杜艷偉，王高鴻，李顏方，閻曉光，常海霞，王楓葉，趙晉鋒

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所，山西長治 046001）

谷子是山西省主要的旱地常規(guī)種植的雜糧作物，是僅次于玉米、小麥、大豆、馬鈴薯的第五大作物，常年種植面積在20萬hm2左右。谷子為密植作物，極易發(fā)生倒伏，俗話說“谷倒一把草”，形象地說明了倒伏對谷子的巨大影響。影響禾谷類作物倒伏的因素很多，除外界氣候因素和栽培管理措施對倒伏影響較大以外，莖稈自身的抗倒特性也是重要因素。有研究表明，禾谷類作物基部節(jié)間機械強度與抗倒性呈顯著正相關(guān)[1-3]。作物莖稈強度不僅會隨著生育期和外界環(huán)境條件發(fā)生變化，而且在各基部節(jié)間也存在差異[3-4]。機械強度可模擬作物抵抗外力折斷，具有直觀表征作物抗倒性能強弱的作用，常被作為衡量抗倒能力的直接指標(biāo)。王勇等[5]綜合考慮植株的重心、質(zhì)量和莖稈機械強度等因素，研究了小麥莖稈抗倒性的評價方法。

近年來，關(guān)于麥類[6-9]、水稻[10-11]、玉米[12]、油菜[13]、大豆[14]等作物的抗倒性研究已經(jīng)有相關(guān)報道，目前關(guān)于谷子抗倒性的研究報道較少，尤其是在不同生育期對抗倒性的研究。長生13是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所所選育的新品種，抗逆性強，抗病性好，綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良，生育期在125 d左右，產(chǎn)量在4 500 kg/hm2左右，是適于我國春播中晚熟區(qū)種植的優(yōu)良品種。

本試驗通過研究長生13在乳熟期、蠟熟期和成熟期的株高、重心、基部節(jié)間長度、節(jié)間直徑、莖稈機械強度和地上鮮質(zhì)量和穗質(zhì)量的特性，旨在為谷子抗倒伏育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料為長生13，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所提供。

1.2 試驗地概況

試驗于2017年在山西省長治市山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所試驗地進(jìn)行（東經(jīng)113°15′，北緯36°12′）。試驗地為旱平地，前茬作物為玉米。海拔934 m，年均降水量547 mm，年均溫度10.02℃，≥10℃的積溫3 570.1℃，無霜期165 d，年均累計日照時數(shù)2464.44h（1956—2012年）。試驗地土壤質(zhì)地為沙壤土，播種前試驗田0～200 cm土層土壤養(yǎng)分含量為：有機質(zhì)11.12 g/kg，全氮0.32 g/kg，堿解氮82.21 mg/kg，速效磷 9.45 mg/kg，速效鉀 8.21 mg/kg。土壤容重1.42g/cm3，pH值為7.5，屬中等肥力水平。播前施底肥，施肥量為：N225kg/hm2，P2O5150kg/hm2，K2O150 kg/hm2。其他管理措施同普通大田。

1.3 試驗設(shè)計

每試驗小區(qū)行長5 m，寬4 m，行距0.3 m，試驗田周圍設(shè)置保護(hù)行。2017年5月10日播種，6月15日定苗，10月20日收獲。分別于乳熟期（8月10日）、蠟熟期（9月3日）和成熟期（10月26日）田間抽樣測試，3次重復(fù)，每重復(fù)取5株。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 植株性狀的測定 分別于乳熟期、蠟熟期和成熟期測定株高、重心、地上部鮮質(zhì)量和穗質(zhì)量。重心即將莖稈（剪去地下部分）放在固定支點上，使其平衡，測量平衡支點至莖稈基部節(jié)間末端的長度與植株高度的比值。地上部鮮質(zhì)量為帶穗、葉和鞘的完整地上部單莖鮮質(zhì)量。

分別于乳熟期、蠟熟期和成熟期測量基部2～6節(jié)節(jié)間長度和直徑。節(jié)間直徑（mm）在節(jié)間1/2處使用精度為0.01 mm的數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量。

1.4.2 莖稈強度的測定 莖稈強度以彎折強度來表示，使用YYD-1型莖稈強度測定儀（浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)）測定。依次測量谷子基部2，3，4，5，6節(jié)莖稈，固定2個支點距離為1 cm，將節(jié)間水平放置在2個支點上，在節(jié)間中點施力使其折斷，力的大小為該節(jié)間抗折力（單位為kg）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003作圖，數(shù)據(jù)采用DPS 7.05軟件進(jìn)行分析處理，Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 長生13不同生育期莖稈節(jié)間長度變化

由圖1可知，長生13莖稈隨節(jié)數(shù)的升高，節(jié)間長度依次增加，倒6節(jié)＞倒5節(jié)＞倒4節(jié)＞倒3節(jié)＞倒2節(jié)；隨著生育期的進(jìn)度，節(jié)間長度也依次增加，成熟期＞蠟熟期＞乳熟期。其中，倒2節(jié)、倒4節(jié)、倒5節(jié)、倒6節(jié)在乳熟期、蠟熟期和成熟期各節(jié)間長度間差異未達(dá)顯著水平；倒3節(jié)在成熟期的節(jié)間長度最長，為7.42cm，乳熟期的節(jié)間長度最短，為6.47cm，成熟期與乳熟期的倒3節(jié)長度差異達(dá)顯著水平，而與蠟熟期倒3節(jié)長度差異未達(dá)顯著水平；蠟熟期和乳熟期的倒3節(jié)長度之間差異未達(dá)顯著水平。

2.2 長生13不同生育期莖稈各節(jié)直徑變化

從圖2可以看出，長生13莖稈各節(jié)的直徑隨節(jié)數(shù)的升高，依次降低，倒2節(jié)＞倒3節(jié)＞倒4節(jié)＞倒5節(jié)＞倒6節(jié)；隨著生育期進(jìn)度，各節(jié)直徑先增加后降低，蠟熟期＞乳熟期＞成熟期，其中，倒2節(jié)在蠟熟期的直徑最長，為6.66 mm，倒6節(jié)在乳熟期的直徑最短，為5.48 mm，但乳熟期、蠟熟期和成熟期各節(jié)直徑之間差異未達(dá)顯著水平。

2.3 長生13不同生育期莖稈各節(jié)間莖稈強度變化

從圖3可以看出，長生13莖稈各節(jié)間莖稈強度隨節(jié)數(shù)的升高，依次降低，倒2節(jié)＞倒3節(jié)＞倒4節(jié)＞倒5節(jié)＞倒6節(jié)；隨著生育期進(jìn)度，倒2節(jié)至倒5節(jié)的各節(jié)間莖稈強度呈先增加后降低，倒6節(jié)的各節(jié)間莖稈強度依次降低。其中，倒2節(jié)在蠟熟期的莖稈強度最大，為9.87 kg，倒6節(jié)在成熟期的莖稈強度最小，為5.02 kg，但乳熟期、蠟熟期和成熟期的各莖稈強度之間差異未達(dá)顯著水平。

2.4 長生13不同生育期單株鮮質(zhì)量和穗質(zhì)量與重心的變化

從圖4可以看出，長生13隨著生育期進(jìn)度，單株鮮質(zhì)量和單株穗質(zhì)量逐漸升高。單株鮮質(zhì)量在乳熟期、蠟熟期和成熟期的質(zhì)量依次為0.082，0.088，0.110 kg，單株穗質(zhì)量在乳熟期、蠟熟期和成熟期的質(zhì)量依次為 0.021，0.028，0.040 kg。

從圖5可以看出，長生13隨著生育期進(jìn)度，植株高度稍有升高，在乳熟期、蠟熟期和成熟期的高度依次為144.5，149.0，153.0 cm；隨著生育期進(jìn)度，重心增加明顯，在乳熟期、蠟熟期和成熟期依次為0.48，0.53和0.57。一般認(rèn)為，株高越高，植株的抗倒伏性越差，植株矮化可以降低植株重心，從而提高植株的抗倒伏能力。

3 結(jié)論與討論

倒伏一直是制約谷子產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一，關(guān)于禾谷類作物抗倒伏的研究很多，田伯紅[15]考察了不同類型谷子品種，認(rèn)為倒伏系數(shù)與田間實際倒伏程度顯著相關(guān)，利用倒伏系數(shù)評價谷子品種抗倒伏性是可行的。丁明亮等[16-18]研究認(rèn)為，水稻的株高、莖稈節(jié)間長度、莖稈節(jié)間粗度與抗倒性密切相關(guān)；艾治勇等[19-20]研究認(rèn)為，穗質(zhì)量是影響抗倒性的重要因素。所以，在現(xiàn)代抗倒伏的谷子新品種選育中，選擇株高適中，莖基部節(jié)間粗壯，葉片生長緊湊，成熟時穗下垂角度不太大的。由于品系間植株的形態(tài)存在很大差異，這就為選擇抗倒性品種提供了改良空間。

有研究表明，株高以及莖部節(jié)間長度、莖粗是與作物莖稈抗倒性密切相關(guān)的形態(tài)性狀[21]。程富麗等[22]研究認(rèn)為，莖稈基部節(jié)間長粗比值小的品種具有較強的抗莖折能力，縮短莖稈基部第3，4節(jié)間長度，對于提高植株的抗莖折能力具有重要意義。本試驗結(jié)果顯示，長生13莖稈隨著節(jié)數(shù)的升高和生育期的進(jìn)度，節(jié)間長度依次增加，各節(jié)的直徑隨節(jié)數(shù)的升高，依次降低，倒2節(jié)＞倒3節(jié)＞倒4節(jié)＞倒5節(jié)＞倒6節(jié)；隨著生育期進(jìn)度，各節(jié)直徑先增加后降低，蠟熟期＞乳熟期＞成熟期，節(jié)間長度增加、直徑降低對抗倒伏不利，如果可以在適宜的生育期噴施植物生長調(diào)節(jié)劑[23]，有效降低3～6節(jié)間長度，可以在一定程度上抑制作物的過快生長，可有效降低倒伏發(fā)生的概率和比例。

李玲等[24]研究表明，莖稈的彎折強度反映了作物莖稈的韌性和剛性特征，反映了莖稈的抗折能力。袁志華等[25]研究認(rèn)為，莖稈抗彎強度臨界力可以作為農(nóng)作物抗倒伏能力評價的通用指標(biāo)。本試驗結(jié)果表明，長生13莖稈各節(jié)間莖稈強度隨節(jié)數(shù)的升高，依次降低，倒2節(jié)＞倒3節(jié)＞倒4節(jié)＞倒5節(jié)＞倒6節(jié)；隨著生育期進(jìn)度，倒2節(jié)～倒5節(jié)的各節(jié)間莖稈強度先增加后降低，倒6節(jié)的各節(jié)間莖稈強度依次降低。因此，為增強春谷子的抗倒性，育種上應(yīng)注重株高和莖基部節(jié)間粗壯，同時協(xié)調(diào)其他影響因素的改良以獲得高抗倒伏的綜合優(yōu)良品種。

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