不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥莖稈特征及其抗倒伏性的影響

張景燦,張永強(qiáng),雷鈞杰,陳傳信,徐其江,聶石輝,徐文修

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,烏魯木齊 830052;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830091;3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所,烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】2021年新疆小麥種植面積達(dá)到106.90×104hm2[1]。與傳統(tǒng)灌溉小麥相比,滴灌小麥種植密度提高,水肥供給充足,會(huì)使滴灌小麥根系分布較淺且生長(zhǎng)旺盛,在一定程度上降低了小麥的抗倒伏能力[2-3]。倒伏已經(jīng)成為生產(chǎn)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要限制因素,小麥倒伏后一般減產(chǎn)20%～30%,嚴(yán)重時(shí)可減產(chǎn)50%左右[4]。小麥倒伏后,不僅產(chǎn)量降低,收割不便,而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量[5]。在有倒伏風(fēng)險(xiǎn)的麥田,根據(jù)苗情狀況,選擇合適的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)控,能在一定程度上預(yù)防小麥倒伏[6]。研究不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥莖稈特征及其抗倒伏性的影響,篩選出適宜的抗倒伏調(diào)節(jié)劑,對(duì)滴灌小麥抗倒伏高產(chǎn)栽培具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】小麥倒伏的原因有許多,既有自身遺傳特性所引起[7],亦有外部條件造成的,其中包括栽培技術(shù)和自然條件[8]。在栽培上,主要通過整地、水肥控制、合理密植等方式來(lái)防止小麥倒伏[9]。生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在小麥抗倒伏上是最直接、有效的措施。目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上主要應(yīng)用的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑有多效唑、烯效唑、矮壯素、抗倒酯等[10-11],也出現(xiàn)了一些復(fù)配的抗倒劑[12],這些抗倒劑都能通過控制株高、縮短基部節(jié)間長(zhǎng)度、增加莖稈粗度的方式,提高莖稈抗折力,增強(qiáng)植株的抗倒伏能力。【本研究切入點(diǎn)】前人研究大多是基于單一的化控劑,對(duì)于多種藥劑復(fù)配組合的研究較少,復(fù)配藥劑與單一化控劑對(duì)小麥抗倒伏性調(diào)控效果的比較缺乏理論基礎(chǔ),需研究篩選出滴灌冬小麥最適的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。【擬解決的關(guān)鍵問題】在大田滴灌條件下,選用5種不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類型,研究不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥的莖稈特征及其抗倒伏性和產(chǎn)量的影響,篩選出適宜于滴灌冬小麥抗倒伏最佳的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,為新疆滴灌小麥抗倒伏及其調(diào)控措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2021～2022年在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院瑪納斯試驗(yàn)站(86°13′E,44°18′N)進(jìn)行。該區(qū)屬溫帶大陸性干旱半干旱氣候,年均日照時(shí)數(shù)2 700～2 800 h,年均氣溫7.2℃。年均降雨量173.3 mm,蒸發(fā)量2 141 mm,極端最高氣溫39.6℃,極端最低氣溫-37.4℃,全年無(wú)霜期165～172 d。試驗(yàn)地土壤類型為沙壤土,前茬作物為大豆。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在大田滴灌條件下,以不同的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑為試驗(yàn)因子,設(shè)置A處理:調(diào)環(huán)酸鈣·烯效唑、B處理:矮壯素、C處理:麥巨金、D處理:抗倒酯、E處理:多效唑以及1個(gè)清水處理(CK)作為對(duì)照,共計(jì)6個(gè)處理,在小麥起身期施用1次。以新冬18號(hào)為供試材料,于2021年9月25日采用機(jī)械播種,播種量300 kg/hm2,行距為15 cm。小區(qū)面積36 m2(3.6 m×10 m),每個(gè)處理重復(fù)3次。結(jié)合整地基肥磷酸二銨225 kg/hm2。其他水肥及病蟲草害管理措施與當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田保持一致。表1

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 莖稈形態(tài)特征

在冬小麥的開花期、乳熟期,蠟熟期隨機(jī)取30個(gè)具有代表性的單莖,用直尺測(cè)量各節(jié)間的長(zhǎng)度,用數(shù)顯式游標(biāo)卡尺測(cè)量各節(jié)間中部外徑莖粗。

1.2.2.2 株高和重心高度

在開花期、乳熟期和蠟熟期選取30株代表性植株,量取植株株高和重心高度。植株重心高度為去根后完整植株莖稈基部與其平衡支點(diǎn)之間的距離(cm)。

1.2.2.3 抗折力

分別于開花期、乳熟期和蠟熟期取長(zhǎng)相一致植株30株,測(cè)定莖稈抗折力和抗倒伏指數(shù)。莖稈抗折力測(cè)定:取基部第2節(jié)間,剝除葉鞘,兩端置于高50 cm、間隔5 cm的支撐木架凹槽內(nèi),將YYD-1型莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀(浙江托普儀器有限公司,杭州)置于莖稈中部并勻速下壓,莖稈折斷時(shí)屏幕上顯示的峰值即為莖稈抗折力(N)的大小。

莖稈抗倒伏指數(shù)=莖稈抗折力/莖稈重心高度。

1.2.2.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

成熟期從各小區(qū)選取3.6 m2(1.8 m×2 m)樣點(diǎn),單獨(dú)人工收割,脫粒后風(fēng)干測(cè)產(chǎn)。每個(gè)小區(qū)選取1 m雙行樣段,于室內(nèi)考種,調(diào)查其穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件和IBM SPSS Statistics 19進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥株高的影響

研究表明,各處理的滴灌冬小麥株高在85.28～98.47 cm變動(dòng)。與CK相比,C處理下的滴灌冬小麥株高增長(zhǎng)了3.63%;A、B、D、E處理對(duì)滴灌冬小麥株高有不同程度的抑制作用,降低幅度在2.32%～10.25%。不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理下滴灌冬小麥株高表現(xiàn)為C>D>A>E>B;其中B處理對(duì)滴灌小麥株高降低效果最為明顯,B處理下的滴灌冬小麥株高為85.28 cm,與CK相比,降低了10.25%,差異達(dá)到顯著水平,且A、B、E處理間滴灌冬小麥的差異不顯著,均能有效降低滴灌冬小麥株高;CK與C、D處理之間無(wú)顯著差異。圖1

圖1 不同調(diào)節(jié)劑下滴灌冬小麥株高變化

2.2 不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥重心高度的影響

研究表明,不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥重心高度的影響不同,隨著時(shí)間的推移重心高度呈現(xiàn)不斷增高的趨勢(shì),不同處理下滴灌冬小麥重心高度的增長(zhǎng)速度均呈現(xiàn)“先快后慢”的趨勢(shì),除了C處理在乳熟期達(dá)到最大值,其余處理均在蠟熟期達(dá)到最大值,各處理滴灌冬小麥蠟熟期重心高度分別為65.79、59.15、56.75、65.45、65.41、62.17 cm。與CK相比,C處理的滴灌冬小麥重心高度在開花期和乳熟期均升高;其它調(diào)節(jié)劑處理下的滴灌冬小麥重心高度在開花期、乳熟期和蠟熟期均有所降低。不同調(diào)節(jié)劑處理間,滴灌冬小麥的重心高度由大到小依次為C>CK>D>A>E>B。其中,B處理在開花期和乳熟期與CK、A、C、D處理間差異均達(dá)到顯著性水平(P<0.05);B處理在蠟熟期的重心高度為56.75 cm,與其它各處理間差異均達(dá)到顯著性水平(P<0.05),分別較同期的CK、A、C、D、E處理降低了13.75%、4.06%、13.29%、13.24%和8.72%。圖2

圖2 不同調(diào)節(jié)劑下滴灌冬小麥重心高度變化

2.3 不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥基部節(jié)間長(zhǎng)度、粗度的影響

研究表明,不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥基部節(jié)間長(zhǎng)度的影響不同,各處理的基部第1節(jié)間和基部第2節(jié)間總長(zhǎng)度在16.01～21.52 cm變動(dòng)。與CK相比,C處理下滴灌冬小麥基部第2節(jié)間長(zhǎng)度增加了6.53%;A、B、D、E處理對(duì)滴灌冬小麥基部節(jié)間的長(zhǎng)度均有明顯的抑制作用。不同調(diào)節(jié)劑間,滴灌冬小麥基部節(jié)間長(zhǎng)度由大到小依次為C>D>A>E>B;其中B處理的基部節(jié)間長(zhǎng)最短,與CK相比,基部第1節(jié)間長(zhǎng)度降低了26.6%,基部第2節(jié)間長(zhǎng)度降低了18.42%;B處理和E處理的基部節(jié)間長(zhǎng)度無(wú)顯著差異。

不同處理滴灌冬小麥基部第2節(jié)間莖粗在2.96～3.31 mm變動(dòng)。與CK相比,A、B、D、E 4個(gè)處理分別提高了3.47%、6.88%、8.06%和11.70%;C處理的基部第2節(jié)間莖粗與CK間差異不顯著。不同調(diào)節(jié)劑間,以E處理的基部第2節(jié)間粗度最粗,為3.31 mm,較A、B、D處理分別提高了7.96%、4.51%和3.38%。基部第1節(jié)間的平均莖粗為2.92～3.18 mm,與CK相比,僅B處理基部第1節(jié)間的粗度有所降低,其余各調(diào)節(jié)劑處理的基部第1節(jié)間粗度均有所增粗。不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理下滴灌冬小麥基部第1節(jié)間粗度表現(xiàn)為D>E>B>A,其中D處理和E處理之間無(wú)顯著差異;與A處理和B處理相比,D處理和E處理的基部第1節(jié)間粗度分別提高了3.51%、1.12%和3.51%、1.12%。圖3,圖4

圖3 不同調(diào)節(jié)劑下滴灌冬小麥基部節(jié)間長(zhǎng)度變化

圖4 不同調(diào)節(jié)劑下滴灌冬小麥基部節(jié)間粗度變化

2.4 不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥莖稈基部抗折力、抗倒伏指數(shù)的影響

研究表明,不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥莖稈抗折力的影響不同,各處理間滴灌冬小麥基部莖稈抗折力變化規(guī)律不一致。隨著生育進(jìn)程的推進(jìn),CK和C處理的基部莖稈抗折力持續(xù)下降,B處理基部莖稈抗折力持續(xù)上升,其余處理的基部莖稈抗折力呈現(xiàn)“先升后降”的趨勢(shì);基部莖稈抗倒伏指數(shù)隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)均明顯降低。不同調(diào)節(jié)劑間,滴灌冬小麥基部莖稈抗折力由大到小依次為E>B>D>A>C,其中,在蠟熟期B處理的基部莖稈抗折力最大,分別較同期的CK、A、C、D、E處理提高了30.81%、20.15%、30.37%、32.44%和22.91%,其與其它各處理間差異均達(dá)到顯著性水平(P<0.05)。不同調(diào)節(jié)劑處理的滴灌冬小麥抗倒伏指數(shù)在開花期和乳熟期均以E處理為最高,分別為0.14(開花期)和0.12(乳熟期);蠟熟期B處理滴灌冬小麥抗倒伏指數(shù)最高,為0.11,分別較同期的CK、A、C、D、E處理提高了57.64%、25.43%、50.59%、52.79%和34.76%,其與其它各處理間差異均達(dá)到顯著性水平(P<0.05)。表2

表2 不同調(diào)節(jié)劑處理下滴灌冬小麥莖稈物理特性變化

2.5 不同調(diào)節(jié)劑對(duì)滴灌冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

研究表明,A、B、C處理均能不同程度的提高滴灌冬小麥的有效穗數(shù),CK的有效穗數(shù)僅達(dá)到765.60×104/hm2,而A處理后,有效穗數(shù)達(dá)到了794.40×104/hm2,A、B、C處理較CK分別增長(zhǎng)了3.76%、0.43%和2.92%,A處理和C處理之間無(wú)顯著差異,D處理和E處理之間無(wú)顯著差異,有效穗數(shù)由大到小表現(xiàn)為A>C>B>CK>D>E。在穗粒數(shù)方面,A處理對(duì)穗粒數(shù)的提升效果最為顯著,穗粒數(shù)達(dá)到33.15粒,較CK提高了3.35%,B、C、D處理對(duì)植株的穗粒數(shù)也有不同的提升作用,穗粒數(shù)由大到小表現(xiàn)為A>C>D>B>CK>E。A、C、D、E處理對(duì)千粒重的影響不大,各數(shù)據(jù)之間無(wú)顯著差異,僅B處理能夠顯著提高小麥千粒重,與CK相比,B處理的千粒重達(dá)到35.96 g,較CK提高了3.93%。A處理對(duì)滴灌冬小麥有效穗數(shù)和穗粒數(shù)提升的效果更為明顯,B處理千粒重效果更為突出。噴施不同的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,小麥籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為B>C>A>D>E>CK,其中以CK的籽粒產(chǎn)量最低為5 601.88 kg/hm2,與CK相比,A、B、C、D、E處理籽粒產(chǎn)量分別提高了10.54%、14.39%、11.55%、8.88%和1.10%,A、B、C、D處理的籽粒產(chǎn)量與CK間差異達(dá)顯著水平(P<0.05),E處理與CK間差異不顯著。表3

表3 不同調(diào)節(jié)劑下滴灌冬小麥產(chǎn)量 及產(chǎn)量構(gòu)成因素變化

3 討 論

由于滴灌麥田普遍存在群體密度過大、水肥過旺的問題,導(dǎo)致小麥生長(zhǎng)環(huán)境變差,增加了其倒伏的風(fēng)險(xiǎn)[13]。小麥倒伏是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象,受多方面因素的影響,研究表明,株高、重心高度、基部第1和第2節(jié)間壁厚、基部二節(jié)間單位長(zhǎng)度干重、節(jié)間充實(shí)度等性狀均能夠影響倒伏[14-15]。噴施抗倒劑不僅能夠降低株高和重心高度,對(duì)基部節(jié)間的長(zhǎng)度也有一定的控制效果。康靚等[15]提出,矮壯素不同滴施量均可以降低滴灌冬小麥的株高,提高莖稈抗倒性能。梁篤[16]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),施用烯效唑可以有效降低株高,對(duì)提高小麥的抗倒伏能力也有重要作用。馬瑞琦等[17]試驗(yàn)證明,矮壯素可顯著降低小麥株高、基部1～3節(jié)間長(zhǎng)度以及其占總節(jié)間長(zhǎng)度的比例。與清水對(duì)照相比,噴施抗倒劑能夠明顯的增加植株基部莖稈的粗度,可能是由于噴施抗倒劑能夠促進(jìn)了莖稈纖維素和木質(zhì)素的形成,同時(shí),噴施抗倒劑還能夠提高莖稈的韌性,也能在一定程度上提高其抗倒伏的能力。許青青[18]試驗(yàn)結(jié)果表明,噴施抗倒酯可以增加小麥莖粗和莖稈壁厚,增大小麥莖稈充實(shí)度,增加了小麥的抗倒伏性。鄭寨生等[19]的研究發(fā)現(xiàn),烯效唑能使基部節(jié)間增粗,促進(jìn)根系生長(zhǎng),提高抗倒能力。試驗(yàn)中,A、B、D、E處理相比于CK,均能在不同程度上縮短基部節(jié)間長(zhǎng)度,提高植株基部莖稈的粗度,合理的施用調(diào)節(jié)劑能在一定程度上提高小麥的抗倒伏能力。試驗(yàn)研究表明,5種調(diào)節(jié)劑對(duì)莖稈抗壓力的提升程度不同,較CK分別提高了10.14%、16.11%、7.70%、14.22%和18.08%。馬瑞琦等[17]研究發(fā)現(xiàn),在起身期噴施矮壯素、多效唑、抗倒型噸田寶均可以提高莖稈強(qiáng)度,改善莖稈質(zhì)量,保障小麥豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。鄭孟靜[20]研究表明,抗倒伏型的品種基部第二節(jié)間莖稈的抗折力顯著高于倒伏敏感型品種,且莖稈抗折力在開花期達(dá)到最大。抗倒劑對(duì)產(chǎn)量的影響,有文獻(xiàn)研究[21]認(rèn)為噴施抗倒劑能夠在控制株高,減輕倒伏的同時(shí)增加作物的產(chǎn)量,但也有研究[10]認(rèn)為,噴施抗倒劑雖然控制了株高,但也影響了產(chǎn)量。試驗(yàn)結(jié)果與前者的結(jié)論相符,5種抗倒劑較CK相比,增產(chǎn)了1.10%～14.39%。

4 結(jié) 論

在起身期葉面噴施調(diào)環(huán)酸鈣·烯效唑、矮壯素、麥巨金、抗倒酯和多效唑,均能在不同程度上提高小麥植株的抗倒伏能力,提高籽粒產(chǎn)量。噴施調(diào)節(jié)劑處理與CK相比,除麥巨金外,株高、重心高度、基部節(jié)間長(zhǎng)度均能明顯降低,基部節(jié)間莖稈粗度、抗折力顯著提升。噴施矮壯素對(duì)產(chǎn)量的提升效果最為顯著。