黃淮北部麥區(qū)主推小麥品種莖稈抗倒性能分析

蘇玉環(huán)，陳冬梅，劉保華，馬永安，王雪香

（邯鄲市農(nóng)業(yè)科學院，河北 邯鄲 056001）

倒伏是小麥生產(chǎn)中普遍存在的問題，也是限制小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的主要因素。小麥倒伏后，不僅產(chǎn)量降低，收割不便，還嚴重影響籽粒品質(zhì)[1，2]。2007年和2013年河北省小麥發(fā)生大面積倒伏，給農(nóng)民造成了較大損失。因此，對小麥莖稈抗倒性狀進行研究，通過遺傳改良進一步提高品種的抗倒性具有十分重要的現(xiàn)實意義。莖稈抗倒性與株高、莖稈節(jié)間特性和莖稈結構等多種因素有關[3-5]，前人對此研究多集中在單莖抗倒性狀上，而對大田生產(chǎn)條件下的群體抗倒性研究相對較少[6]。在小麥大田生產(chǎn)中發(fā)生嚴重倒伏的情況下，結合各品種的倒伏程度和倒伏面積，研究了不同抗倒性品種的莖稈特性，以期為抗倒小麥育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗小麥品種為黃淮北部麥區(qū)的主推品種，共計10個，分別是濟麥22、石4185、邯麥13、邯麥15、石麥15、冀麥585、中麥155、山農(nóng)14、金禾9123和臨麥16。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2012-2013年在邯鄲市農(nóng)業(yè)科學院小麥試驗田進行。設10個小麥品種處理，小區(qū)面積6.00 m×1.08 m，隨機區(qū)組排列，3次重復。小麥10月10日播種，行距15cm，基本苗數(shù)337.5萬株/hm2；播種前底施尿素150 kg/hm2、磷酸二銨600 kg/hm2和氯化鉀225 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素225 kg/hm2；其他栽培管理同大田常規(guī)。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 倒伏級別。從小麥抽穗期開始，觀察各品種的倒伏情況，記錄各品種倒伏的起止時間、最終倒伏程度及倒伏面積。根據(jù)倒伏程度，將倒伏等級劃分為5級（表1）。由于發(fā)生倒伏品種的倒伏面積差異不大，因此，未將倒伏面積作為倒伏等級劃分的依據(jù)。

表1 小麥倒伏等級的劃分標準Table 1 The grading standard of lodging resistance of wheat

1.2.2.2 農(nóng)藝性狀。小麥開花期每品種均隨機掛牌標記100個長勢一致的主莖穗，在開花期、乳熟期和蠟熟期分別隨機選擇20個主莖，截取莖基部第1和第2節(jié)間，分別置于烘箱中105益殺青30 min，80益烘干至恒重后，稱量干重，并計算輸出率。

開花至乳熟期的干物質(zhì)輸出率（% ）=（開花期的莖基部節(jié)間干重-乳熟期的莖基部節(jié)間干重）/開花期的莖基部節(jié)間干重×100

開花至蠟熟期的干物質(zhì)輸出率（% ）=（開花期的莖基部節(jié)間干重-蠟熟期的莖基部節(jié)間干重）/開花期的莖基部節(jié)間干重×100

小麥蠟熟期，測定小麥的株高和主莖節(jié)間（自上而下的節(jié)位，穗下節(jié)為第1節(jié)，莖基部第1節(jié)為第6節(jié)）長度，計算基部節(jié)間充實度（mg/cm，節(jié)間干重/長度）。

1.2.2.3 株高構成指數(shù)。采用魏燮中等[7]提出的計算方法，株高構成指數(shù)為任一節(jié)間長度與該節(jié)間加其下一節(jié)間長度之和的比值（In）或第1節(jié)和第2節(jié)節(jié)間長度之和與株高的比值（IL）。計算公式為：

式中，L為株高；Ln為第n節(jié)間長度；n為自上而下的節(jié)位數(shù)，穗下節(jié)為1，依次類推。

2 結果與分析

2.1 不同品種的倒伏情況

2013年5月20日、25日和26日出現(xiàn)了3次大風降雨天氣，部分小麥品種發(fā)生倒伏；6月1日和8日再次降雨，加重了倒伏情況。根據(jù)倒伏情況對各品種進行分級，濟麥22、石4185、邯麥13和邯麥15為1級倒伏，金禾9123為3級倒伏，臨麥16為4級倒伏，石麥15、冀麥585、中麥155和山農(nóng)14為5級倒伏。挑選倒伏等級為1級和5級的2組品種，分別設為抗倒組和不抗倒組作為研究對象。

2.2 不同抗倒性品種的農(nóng)藝性狀

抗倒組小麥品種的株高范圍為75.0-78.0 cm，平均76.8 cm；不抗倒組小麥品種的株高范圍為81.5-86.8 cm，平均85.0 cm（表2）。抗倒組各品種的株高均顯著約不抗倒組。從節(jié)間長度來看，2組品種的第1節(jié)、第2節(jié)和第5節(jié)節(jié)間長度差異不大；第3節(jié)、第4節(jié)和第6節(jié)節(jié)間長度差異較大，是造成2組品種株高差異的主要原因。總體而言，不同抗倒性品種的株高差異明顯，株高偏高會增大小麥倒伏的風險。

2.3 不同抗倒性品種的株高構成指數(shù)

抗倒組所有品種的IL均躍不抗倒組品種（表3），說明降低小麥下部節(jié)間長度有利于增強小麥的抗倒性。抗倒組品種中，除濟麥22外，其他品種的IL均逸0.50，說明抗倒組品種的上部第1節(jié)和第2節(jié)節(jié)間長度之和逸下部第3-6節(jié)的節(jié)間長度之和。從各節(jié)的株高構成指數(shù)看，2組品種的第1-第4節(jié)株高構成指數(shù)差異均較小；第5節(jié)株高構成指數(shù)差異較大，抗倒組所有品種的I5均躍不抗倒組品種，表明第5節(jié)節(jié)間長度與第5節(jié)和第6節(jié)節(jié)間長度之和的比值越大，小麥的抗倒伏能力越強。總體而言，降低小麥第3-6節(jié)的節(jié)間長度，尤其是第6節(jié)（莖基部第1節(jié)）節(jié)間長度所占比例，有利于增強小麥品種的抗倒性。

2.4 不同抗倒性品種的莖基部節(jié)間特性

小麥抗倒性與莖基部節(jié)間性狀關系密切。不同抗倒組小麥品種的莖基部第1和第2節(jié)節(jié)間總長度不同（表4）。抗倒組小麥品種的莖基部第1節(jié)和第2節(jié)節(jié)間總長度范圍為8.61-10.51 cm，均短于不抗倒組品種；平均值為9.36 cm，較不抗倒組品種短3.16 cm。抗倒組小麥品種的莖基部第1節(jié)和第2節(jié)節(jié)間充實度均躍不抗倒組品種。其中，邯麥13莖基部第1節(jié)和第2節(jié)的節(jié)間總長度最短、節(jié)間充實度最高，在生產(chǎn)推廣中也被證實具有較強的抗倒性。

表2 不同小麥品種的株高及節(jié)間長度 （cm）Table 2 Plant height and internode length of different wheat varieties

表3 不同小麥品種的株高構成指數(shù)Table 3 Internode component index of different wheat vaieties

表4 蠟熟期不同小麥品種的莖稈基部節(jié)間特性Table 4 Basal internodes characteristics of different wheat varieties at wax-ripening stage

2.5 不同抗倒性品種的莖干物質(zhì)輸出率

不同抗倒組小麥品種不同時期的莖基部節(jié)間干重均表現(xiàn)為開花期躍乳熟期躍蠟熟期（表5）。2組品種間開花至乳熟期以及開花至蠟熟期的莖基部第1節(jié)和第2節(jié)節(jié)間干物質(zhì)輸出率存在較大差異，其中，抗倒組品種開花至乳熟期和開花至蠟熟期莖基部節(jié)間干物質(zhì)輸出率均較低，田間觀察發(fā)現(xiàn)完熟期基部節(jié)間表現(xiàn)為圓、綠、硬；而不抗倒組品種莖基部節(jié)間干物質(zhì)向穗部轉移早、輸出量大，這可能是引起植株莖稈倒伏的原因之一。

3 結論與討論

降低株高有利于提高品種的抗倒性，發(fā)揮增產(chǎn)潛力。但植株過矮，易引發(fā)生物產(chǎn)量降低、群體光合環(huán)境惡化、植株早衰等不良反應，進而限制經(jīng)濟產(chǎn)量的提高[3，8]。本研究結果表明，目前黃淮北部麥區(qū)主推小麥品種的株高范圍為75.0-86.8 cm，其中，株高為75-80 cm的品種不易發(fā)生倒伏。

表5 開花后不同小麥品種的莖基部節(jié)間干重變化Table 5 Changes of basal internodes dry weight of different wheat varieties after anthesis

小麥莖稈的抗倒性與小麥的株高構成和莖基部節(jié)間特性有關[9，10]。前人研究表明，穗下莖節(jié)間長、株高構成指數(shù)高，不僅能降低植株重心的高度，增強抗倒伏能力，還能擴大群體對光、氣、熱資源的利用空間，協(xié)調(diào)因株高降低而伴隨的生長勢弱、早衰、熟相差等問題[11]；較高的株高構成指數(shù)是抗倒伏和合理利用光源的標志[7]；莖基部第1節(jié)和第2節(jié)節(jié)間長度之和小于12 cm，莖稈干重大、充實度好的品種，抗倒性好[3，12，13]。本研究結果表明，抗倒組小麥品種的株高構成指數(shù)平均值為0.50，大于不抗倒組品種；莖基部第1節(jié)和第2節(jié)節(jié)間長度之和為8.61-10.51 cm，小于不抗倒組品種；莖基部節(jié)間充實度高于不抗倒組品種。與前人研究結果相一致。

陳曉光等[12]研究表明，小麥莖稈抗折力從開花期開始逐漸增加，在乳熟期達到最大，之后逐漸下降，成熟期最低。龔邦鐸等[14]研究認為，小麥灌漿后期莖稈“綠圓干硬”的品種抗倒性強。謝家琦等[15]研究顯示，莖稈基部節(jié)間轉運的貯藏物質(zhì)越多，轉運時間越早，越容易消弱植株的抗倒性能。本研究結果表明，小麥開花后莖稈干物質(zhì)開始向穗部轉移，開花至乳熟期和開花至蠟熟期莖基部節(jié)間干物質(zhì)輸出率低的品種抗倒性強。如，邯麥13開花至乳熟期和開花至蠟熟期的莖干物質(zhì)輸出率均較小，生產(chǎn)實踐中該品種在這2個時期的抗倒性均較強；濟麥22開花至乳熟期莖干物質(zhì)輸出率低、開花至蠟熟期輸出率高，其表現(xiàn)為開花至乳熟期抗倒性強、完熟期抗倒性相對較弱。多年的育種觀察和實踐證明，通過完熟期小麥莖稈綠色、圓潤和堅硬的外觀性狀，可間接選擇出莖基部干物質(zhì)輸出率低的品種。