不同調節(jié)劑對滴灌冬小麥莖稈特征及其抗倒伏性的影響

張景燦,張永強,雷鈞杰,陳傳信,徐其江,聶石輝,徐文修

(1.新疆農業(yè)大學農學院,烏魯木齊 830052;2.農業(yè)農村部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室,烏魯木齊 830091;3.新疆農業(yè)科學院糧食作物研究所,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,會使滴灌小麥根系分布較淺且生長旺盛,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%,嚴重時可減產(chǎn)50%左右[4]。小麥倒伏后,不僅產(chǎn)量降低,收割不便,而且嚴重影響產(chǎn)品質量[5]。在有倒伏風險的麥田,根據(jù)苗情狀況,選擇合適的生長調節(jié)劑調控,能在一定程度上預防小麥倒伏[6]。研究不同調節(jié)劑對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節(jié)劑,對滴灌小麥抗倒伏高產(chǎn)栽培具有重要意義。【前人研究進展】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、合理密植等方式來防止小麥倒伏[9]。生長調節(jié)劑在小麥抗倒伏上是最直接、有效的措施。目前農業(yè)生產(chǎn)上主要應用的生長調節(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)間長度、增加莖稈粗度的方式,提高莖稈抗折力,增強植株的抗倒伏能力?！颈狙芯壳腥朦c】前人研究大多是基于單一的化控劑,對于多種藥劑復配組合的研究較少,復配藥劑與單一化控劑對小麥抗倒伏性調控效果的比較缺乏理論基礎,需研究篩選出滴灌冬小麥最適的生長調節(jié)劑?！緮M解決的關鍵問題】在大田滴灌條件下,選用5種不同生長調節(jié)劑類型,研究不同調節(jié)劑對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調節(jié)劑,為新疆滴灌小麥抗倒伏及其調控措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2021～2022年在新疆農業(yè)科學院瑪納斯試驗站(86°13′E,44°18′N)進行。該區(qū)屬溫帶大陸性干旱半干旱氣候,年均日照時數(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℃,全年無霜期165～172 d。試驗地土壤類型為沙壤土,前茬作物為大豆。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

在大田滴灌條件下,以不同的生長調節(jié)劑為試驗因子,設置A處理:調環(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個清水處理(CK)作為對照,共計6個處理,在小麥起身期施用1次。以新冬18號為供試材料,于2021年9月25日采用機械播種,播種量300 kg/hm2,行距為15 cm。小區(qū)面積36 m2(3.6 m×10 m),每個處理重復3次。結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?shù)馗弋a(chǎn)田保持一致。表1

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 莖稈形態(tài)特征

在冬小麥的開花期、乳熟期,蠟熟期隨機取30個具有代表性的單莖,用直尺測量各節(jié)間的長度,用數(shù)顯式游標卡尺測量各節(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相一致植株30株,測定莖稈抗折力和抗倒伏指數(shù)。莖稈抗折力測定: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,將YYD-1型莖稈強度測定儀(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)量構成因素

成熟期從各小區(qū)選取3.6 m2(1.8 m×2 m)樣點,單獨人工收割,脫粒后風干測產(chǎn)。每個小區(qū)選取1 m雙行樣段,于室內考種,調查其穗數(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進行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同調節(jié)劑對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。與CK相比,C處理下的滴灌冬小麥株高增長了3.63%;A、B、D、E處理對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%。不同生長調節(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處理之間無顯著差異。圖1

圖1 不同調節(jié)劑下滴灌冬小麥株高變化

2.2 不同調節(jié)劑對滴灌冬小麥重心高度的影響

研究表明,不同調節(jié)劑對滴灌冬小麥重心高度的影響不同,隨著時間的推移重心高度呈現(xiàn)不斷增高的趨勢,不同處理下滴灌冬小麥重心高度的增長速度均呈現(xiàn)“先快后慢”的趨勢,除了C處理在乳熟期達到最大值,其余處理均在蠟熟期達到最大值,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 不同調節(jié)劑下滴灌冬小麥重心高度變化

2.3 不同調節(jié)劑對滴灌冬小麥基部節(jié)間長度、粗度的影響

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

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。與CK相比,A、B、D、E 4個處理分別提高了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%?；康?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,其余各調節(jié)劑處理的基部第1節(jié)間粗度均有所增粗。不同生長調節(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 不同調節(jié)劑下滴灌冬小麥基部節(jié)間長度變化

圖4 不同調節(jié)劑下滴灌冬小麥基部節(jié)間粗度變化

2.4 不同調節(jié)劑對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,不同調節(jié)劑對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。隨著生育進程的推進,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;基部莖稈抗倒伏指數(shù)隨著生育進程的推進均明顯降低。不同調節(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到顯著性水平(P<0.05)。不同調節(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到顯著性水平(P<0.05)。表2

表2 不同調節(jié)劑處理下滴灌冬小麥莖稈物理特性變化

2.5 不同調節(jié)劑對滴灌冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響

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)僅達到765.60×104/hm2,而A處理后,有效穗數(shù)達到了794.40×104/hm2,A、B、C處理較CK分別增長了3.76%、0.43%和2.92%,A處理和C處理之間無顯著差異,D處理和E處理之間無顯著差異,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處理對穗粒數(shù)的提升效果最為顯著,穗粒數(shù)達到33.15粒,較CK提高了3.35%,B、C、D處理對植株的穗粒數(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處理對千粒重的影響不大,各數(shù)據(jù)之間無顯著差異,僅B處理能夠顯著提高小麥千粒重,與CK相比,B處理的千粒重達到35.96 g,較CK提高了3.93%。A處理對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。噴施不同的生長調節(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 不同調節(jié)劑下滴灌冬小麥產(chǎn)量 及產(chǎn)量構成因素變化

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,導致小麥生長環(huán)境變差,增加了其倒伏的風險[13]。小麥倒伏是一個復雜的現(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)間單位長度干重、節(jié)間充實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,對基部節(jié)間的長度也有一定的控制效果?？奠n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]通過試驗發(fā)現(xiàn),施用烯效唑可以有效降低株高,對提高小麥的抗倒伏能力也有重要作用。馬瑞琦等[17]試驗證明,矮壯素可顯著降低小麥株高、基部1～3節(jié)間長度以及其占總節(jié)間長度的比例。與清水對照相比,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了莖稈纖維素和木質素的形成,同時,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]試驗結果表明,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,促進根系生長,提高抗倒能力。試驗中,A、B、D、E處理相比于CK,均能在不同程度上縮短基部節(jié)間長度,提高植株基部莖稈的粗度,合理的施用調節(jié)劑能在一定程度上提高小麥的抗倒伏能力。試驗研究表明,5種調節(jié)劑對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度,改善莖稈質量,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到最大?？沟箘Ξa(chǎn)量的影響,有文獻研究[21]認為噴施抗倒劑能夠在控制株高,減輕倒伏的同時增加作物的產(chǎn)量,但也有研究[10]認為,噴施抗倒劑雖然控制了株高,但也影響了產(chǎn)量。試驗結果與前者的結論相符,5種抗倒劑較CK相比,增產(chǎn)了1.10%～14.39%。

4 結 論

在起身期葉面噴施調環(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。噴施矮壯素對產(chǎn)量的提升效果最為顯著。