不同小麥品種莖稈抗倒特性及產(chǎn)量差異研究

崔正勇 李鵬 高國強(qiáng) 孫明柱 李新華

摘要：試驗(yàn)以魯原502（LY502）、濟(jì)麥22（JM22）、山農(nóng)20（SN20）、濟(jì)麥19（JM19）為材料，研究不同小麥品種莖稈抗倒特性及產(chǎn)量差異。結(jié)果表明，SN20和JM19株高顯著高于LY502和JM22，重心高度以JM19最高，SN20次之，JM22和LY502較低。LY502單莖鮮重則顯著高于SN20和JM19。節(jié)間壁厚表現(xiàn)為LY502、JM22﹥SN20﹥JM19;觀察莖稈基部第二節(jié)間解剖結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，LY502稈壁厚度明顯高于其它3個品種，細(xì)胞壁木質(zhì)化程度較高，厚壁細(xì)胞層數(shù)多且排列緊密，大維管束數(shù)目較多?；康诙?jié)間抗折力以LY502最高（3.14N），分別比JM22、SN20和JM19增加15.4%、21.2%和61.9%。成熟期穗數(shù)SN20最高，LY502最低，但品種之間差異不顯著;LY502的穗粒數(shù)比SN20增加12.6%;千粒重LY502最高（46.9g），SN20次之，JM22和JM19較低;LY502籽粒產(chǎn)量為9309.3kg/hm2，分別比JM22、SN20和JM19增產(chǎn)3.1%、5.7%和6.4%。綜之，LY502不僅產(chǎn)量水平高，而且在抗倒伏方面具有較大優(yōu)勢，適宜大面積種植。

關(guān)鍵詞：小麥;倒伏;品種;產(chǎn)量

中圖分類號：S512.101文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2019）05-0034-04

小麥作為主要糧食作物之一，其產(chǎn)量高低直接關(guān)系到糧食安全問題[1]。隨著我國人口數(shù)量的持續(xù)增長以及糧食播種面積的縮減，提高單產(chǎn)水平成為確保糧食安全的唯一途徑。一般生產(chǎn)中，主要通過增加種植密度、加大水肥投入等技術(shù)措施達(dá)到提高小麥產(chǎn)量的目標(biāo)。然而，種植密度過大、水肥投入過多則會導(dǎo)致群體郁閉、通風(fēng)透光性差，進(jìn)而造成植株莖稈細(xì)弱、機(jī)械強(qiáng)度減弱。通常在小麥抽穗至成熟階段，遭遇強(qiáng)風(fēng)、暴雨后發(fā)生大面積倒伏，小麥產(chǎn)量損失嚴(yán)重[2，3]，甚至存在絕收的風(fēng)險[4，5]。

由于小麥倒伏多發(fā)生于莖稈基部，因此基部莖稈的性狀、機(jī)械強(qiáng)度大小可以反映出植株的抗倒伏能力強(qiáng)弱。大量研究結(jié)果表明，莖稈形態(tài)指標(biāo)如株高、植株重心高度、基部莖稈長度及其直徑等指標(biāo)與莖稈抗倒性能關(guān)系密切。從預(yù)防小麥倒伏的角度考慮，種植莖稈抗倒伏性能表現(xiàn)好的品種是最直接且行之有效的措施。本試驗(yàn)通過比較黃淮麥區(qū)當(dāng)前主推品種莖稈形態(tài)指標(biāo)與莖稈抗倒性能的關(guān)系，為小麥抗倒伏育種提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年10月至2017年6月在山東省濟(jì)南市章丘區(qū)龍山鎮(zhèn)平陵城試驗(yàn)基地進(jìn)行。此地屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季。年均氣溫12.8℃，年平均降水量600.8mm，無霜期192天。試驗(yàn)田土壤類型為棕壤，播種前0～20cm土層含有機(jī)質(zhì)12.35g/kg、全氮1.06g/kg、速效磷42.70mg/kg、速效鉀98.22mg/kg。前茬為玉米，收獲以后秸稈全部還田。試驗(yàn)期間詳細(xì)的氣象資料見圖1，降水量主要分布在2016年10月、2017年4—6月，分別為：44.7、31.0、39.4、42.0mm。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料均為黃淮北片麥區(qū)主推品種，分別為：魯原502（LY502）、濟(jì)麥22（JM22）、山農(nóng)20（SN20）、濟(jì)麥19（JM19），其中濟(jì)麥22為國家和山東省區(qū)試對照品種。

試驗(yàn)區(qū)施氮量一致，統(tǒng)一為225kg/hm2。其中，50%的氮肥于播種前施入，旋耕、深翻入土，其它50%作追肥于拔節(jié)中后期結(jié)合灌水施入。磷肥、鉀肥作底肥一次性與50%的氮肥同時施入，每公頃施磷量和施鉀量均為100kg。小區(qū)面積為1.5m×8m=12m2，重復(fù)3次。行距25cm，每平方米基本苗為240株。播種日期2016年10月9日，收獲日期2017年6月10日。全生育期共灌水3次，分別為越冬水、拔節(jié)水和灌漿水。病蟲草害防治及其它管理措施同一般高產(chǎn)田。

1.3測定項(xiàng)目與方法

在小麥開花期，選取長勢均勻、開花時間一致、穗型和株高相近的單莖掛牌標(biāo)記，于乳熟期測定掛牌單莖的以下項(xiàng)目。

株高：用直尺測量莖稈基部至穗頂端的長度（不包含芒的長度）。

重心高度：采用平衡法測量，即將莖稈（保留穗、葉和鞘）垂直置于一支點(diǎn)上（水平細(xì)線），移動莖稈使其保持平衡狀態(tài)，此時測量支點(diǎn)到莖稈基部的距離即為重心高度[6]。

基部節(jié)間長度、直徑和莖壁厚度：每處理測量10個莖稈，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。基部第一節(jié)間長度是指從莖稈基部到第一個節(jié)點(diǎn)中間位置的距離，第二節(jié)間長度指從莖稈第一個節(jié)點(diǎn)中間到相鄰節(jié)點(diǎn)中間位置的距離;將節(jié)間從中部截斷，用游標(biāo)卡尺測量長軸和短軸外徑（不含葉鞘），取平均值即為節(jié)間粗度;測量截開節(jié)間的四個橫切面的稈壁厚度，取平均值即為莖壁厚度。

節(jié)間抗折力：用YYD-1莖稈強(qiáng)度測量儀測定。測量儀兩個支點(diǎn)距離固定為5cm，將節(jié)間水平放置于兩支點(diǎn)上，節(jié)間中點(diǎn)與兩支點(diǎn)連線的中點(diǎn)重合，在節(jié)間中點(diǎn)施力使其折斷，力的大小即為該節(jié)間抗折力，若節(jié)間長度小于5cm則不測[7]。

莖稈解剖結(jié)構(gòu)觀察：乳熟期，每品種選掛牌單莖，取其基部第二節(jié)間中部1cm莖段，F(xiàn)AA溶液固定。進(jìn)行石蠟切片后，用番紅-固綠染色，制作的切片利用切片掃描儀進(jìn)行圖像采集分析[8]。

產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素：成熟期調(diào)查單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。每小區(qū)隨機(jī)收獲小麥2m×1.5m（3m2），脫粒晾曬后測定產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，用DPS7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較（P﹤0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1不同小麥品種莖稈抗倒性能表現(xiàn)

于小麥乳熟期對各品種莖稈抗倒參數(shù)進(jìn)行測定。由表1可以看出，SN20和JM19株高分別為79.5cm和80.7cm，顯著高于LY502和JM22;重心高度JM19最高，分別比SN20、JM22和LY502高5.7、7.9、8.8cm。而LY502單莖鮮重則顯著高于SN20和JM19，JM22顯著高于SN20，LY502與JM22之間差異不顯著。各品種基部第一節(jié)間長度無顯著差異，其鮮重LY502和JM22相當(dāng)，顯著高于JM19，與SN20無顯著差異。JM19基部第二節(jié)間長度顯著高于其它3個品種;各品種莖稈直徑無顯著差異，節(jié)間壁厚表現(xiàn)為LY502、JM22﹥SN20﹥JM19。基部第二節(jié)間抗折力以LY502最高（3.14N），JM22和SN20次之，JM19最低;LY502抗折力分別比JM22、SN20和JM19增加15.4%、21.2%和61.9%。

2.2不同小麥品種莖稈基部第二節(jié)間解剖結(jié)構(gòu)差異

將同時期取樣的莖稈樣品基部第二節(jié)間制作石蠟切片，在切片掃描儀下進(jìn)行圖像采集分析。從圖2可以看出，相對于其它3個品種，LY502具有比較突出的特點(diǎn)：稈壁厚度明顯高于其它3個品種，細(xì)胞壁木質(zhì)化程度較高，厚壁細(xì)胞層數(shù)多且排列緊密，大維管束數(shù)目較多。與其它3個品種相比，JM19的莖稈厚壁細(xì)胞層數(shù)明顯較低且排列松散。

2.3不同小麥品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素差異

由表2可知，不同小麥品種成熟期單位面積穗數(shù)以SN20最高，LY502最低，但品種之間差異不顯著。穗粒數(shù)表現(xiàn)為：LY502顯著高于SN20，增加12.6%，與JM22、JM19差異不顯著。千粒重以LY502最高（46.9g），分別比SN20、JM19和JM22增加1.3%、2.6%和3.1%。籽粒產(chǎn)量以LY502最高，為9309.3kg/hm2，分別比JM22、SN20和JM19增產(chǎn)3.1%、5.7%和6.4%，LY502與JM22之間無顯著差異。

3討論與結(jié)論

研究表明，隨著株高和重心高度增加，小麥倒伏風(fēng)險加大[9]。本試驗(yàn)表明，SN20和JM19株高顯著高于LY502和JM22，然而SN20的重心高度顯著低于JM19。從莖稈抗折力方面來看，盡管SN20抗折力不如LY502，但與JM22相近，均顯著高于JM19。說明與株高相比，小麥莖稈的重心高度更能準(zhǔn)確反映莖稈抗倒伏性能強(qiáng)弱。小麥莖稈的重心高度越低，發(fā)生倒伏的幾率越小。從單莖鮮重來看，小麥個體發(fā)育健壯有利于莖稈強(qiáng)度增強(qiáng)。因此，選擇種植個體發(fā)育健壯的品種有利于減輕小麥倒伏的風(fēng)險。同時，在小麥生產(chǎn)中播種密度應(yīng)控制在合理范圍之內(nèi)，否則群體過大會導(dǎo)致莖稈細(xì)弱，帶來較大的倒伏風(fēng)險。由于小麥倒伏多發(fā)生于基部第二節(jié)間，因此基部第二節(jié)間的莖稈特性可以較好地反映出小麥植株抗倒伏能力強(qiáng)弱[10]。各品種基部第二節(jié)間直徑無顯著差異，而壁厚與抗折力大小趨勢一致。從莖稈解剖結(jié)構(gòu)可以看出，LY502莖稈強(qiáng)度之所以表現(xiàn)突出，與其厚壁細(xì)胞層數(shù)多且排列緊密、大維管束數(shù)目多等特有的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)密不可分。本研究條件下，LY502抗倒伏性能表現(xiàn)最好，JM22和SN20次之，JM19最低。

小麥產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重共同決定。本研究中，各品種單位面積穗數(shù)之間差異不顯著，產(chǎn)量的差異主要因穗粒數(shù)和千粒重不同而形成。盡管LY502穗數(shù)略低，但因其穗粒數(shù)和千粒重均最高而產(chǎn)量位列首位。

綜合比較本試驗(yàn)4個品種的莖稈抗倒伏特性和產(chǎn)量表現(xiàn)情況，可以看出，JM19莖稈抗倒伏性能最差，發(fā)生倒伏風(fēng)險較大，且產(chǎn)量表現(xiàn)一般;JM22和SN20莖稈抗倒伏性能和產(chǎn)量水平尚可，有一定的倒伏風(fēng)險，在生產(chǎn)中應(yīng)適當(dāng)控制群體大小;LY502不僅產(chǎn)量水平高，而且在抗倒伏方面具有較大優(yōu)勢，適宜大面積種植。

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