種植密度對滴灌冬小麥莖稈形態(tài)特征及其抗倒伏能力的調(diào)控效應

徐 珊

（新疆生產(chǎn)建設兵團第三師農(nóng)業(yè)科學研究所，新疆 圖木舒克 844000）

小麥是全世界的主要糧食作物之一[1]，近年來，我國小麥生產(chǎn)發(fā)展迅速，同時高產(chǎn)與倒伏之間的矛盾也日益突出，倒伏成為影響小麥高產(chǎn)的主要限制性因素之一[2]。小麥單產(chǎn)的提高主要依靠增加肥水投入和群體密度等措施得以實現(xiàn)[3]。小麥倒伏是由內(nèi)因和外因兩種因素造成的。其內(nèi)因主要是由小麥自身的遺傳基因引起的，如株高過高、抗倒伏能力差、基部韌性差、莖壁較薄、抗病性差、植株不集中、葉片面積較大等；其外因主要是由異常的氣候因素和不合理的栽培措施造成的，如大風、降雨、播種量大、投入的肥水量不當?shù)萚4]。據(jù)調(diào)查，在生產(chǎn)中小麥發(fā)生倒伏，輕者減產(chǎn)4%～20%，嚴重時減產(chǎn)20%～40%[2]。種植密度是影響小麥倒伏的重要外部因素之一。在小麥生產(chǎn)中，合理增加種植密度是小麥高產(chǎn)的重要措施之一，但不是密度越大越好，密度過大會導致一系列問題，如株高和莖稈基部節(jié)間長度增加、節(jié)間充實度降低、節(jié)間變細、莖壁變薄、莖稈機械強度和抗倒伏指數(shù)降低，最終出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象[5-7]；因此，在高產(chǎn)栽培技術方面，應注意適當?shù)卣{(diào)節(jié)種植密度，以建立合理的群體結構，同時兼顧高產(chǎn)和倒伏這兩大問題[8]。為此，本試驗在不同種植密度下，通過研究滴灌冬小麥的莖稈形態(tài)特征，探討種植密度對滴灌冬小麥抗倒伏能力的影響，旨在制定合理的種植密度，為提高滴灌冬小麥抗倒伏能力，最終獲得高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2016年10月至2017年7月在新疆農(nóng)業(yè)科學院瑪納斯綜合試驗站（85°30′-86°48′E，43°21′-45°40′N）進行。試驗地土壤類型為沙壤土，前茬為大豆，該區(qū)屬暖溫帶大陸性干旱半干旱氣候區(qū)，年均氣溫7.2 ℃，年均降雨量為173.4 mm，全年無霜期163～174 d。播前0～40 cm土層土壤有機質為16.7 g∕kg，堿解氮為62.4 mg∕kg，速效磷為14.7 mg∕kg，速效鉀為163 mg∕kg。

1.2 試驗材料

供試小麥品種：新冬18號，由新疆農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所提供。

供試肥料：心連心牌尿素（含N 46%）；三環(huán)牌重過磷酸鈣（含P2O546%）；三環(huán)牌硫酸鉀（含K2O 50%）；沃葉牌磷二氫鉀（98%）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，設置4個種植密度處理，理論密度分別為：M1（525×104株∕hm2），M2（600×104株∕hm2），M3（675×104株∕hm2），M4（750×104株∕hm2），每個處理重復3次，小區(qū)面積為20 m2（4 m×5 m）。基肥：磷肥用量純P2O5172.5 kg∕hm2，重過磷酸鈣（P2O545%）用量377 kg∕hm2，鉀肥用量純K2O 52.8 kg∕hm2（硫酸鉀（K2O 52%）102 kg∕hm2）。灌水：分別在冬前、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、灌漿期前期、中期各滴灌1次水，共滴灌7次水，不同生育期用水量，具體見表1。

表1 滴灌冬小麥不同灌水總量及不同灌水時期灌水量 m3∕hm2

1.3.2 測試項目與方法

株高、節(jié)間長度和莖粗的測定：在開花期、乳熟期、蠟熟期隨機取20個單莖，用尺子測量株高、節(jié)間長度，用游標卡尺測量基部第二節(jié)間外莖莖粗。

莖稈鮮重和干重的測定：分別在開花期、乳熟期和蠟熟期各選取20株代表性植株，去除根部，清洗后用濾紙去除多余水分，測定其重量（g）。所取樣品在烘箱105 ℃的條件下殺青15 min，80 ℃烘干至恒重，稱干重。

莖稈重心高度的測定：分別在開花期、乳熟期和蠟熟期各選取20株代表性植株，去根后測量完整植株莖稈基部與其平衡支點之間的距離（cm）。

莖稈抗折力的測定：借鑒李金才等[9]、肖世和等[10]方法以此測定莖稈抗折力和計算抗倒伏指數(shù)，分別于開花期、乳熟期和蠟熟期各取長相一致的20株代表性植株，莖稈抗折力測定：選取已經(jīng)剝除葉鞘的小麥莖稈基部第2節(jié)間，將其兩端置于高約50 cm、間隔約5 cm的支撐木架凹槽內(nèi)，使用YYD-1型莖稈強度測定儀（產(chǎn)自浙江杭州托普儀器有限公司）置于莖稈中部并勻速下壓，莖稈折斷瞬間屏幕上所顯示的峰值即為莖稈抗折力（N）的大小。

田間倒伏情況記錄：記錄每個小區(qū)第一次倒伏發(fā)生的時期，并選取20株已倒伏的小麥倒伏角度，即植株偏離垂直方向的角度。

考種及測產(chǎn)：成熟期從每個處理小區(qū)中選取3.6 m2（1.8 m×2 m）樣點，每個處理取三個樣點，單獨人工收割，脫粒后風干測產(chǎn)，籽粒含水量為13%。同時每個處理取1 m雙行樣段，用于調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2013和SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對滴灌冬小麥莖稈形態(tài)特征及植株鮮重的影響

由表2可知，其中M3處理的株高最高，較M1、M2、M4處理分別增高了7.92%、9.21%、2.70%，M3處理與M1、M2處理間株高差異達顯著水平（P ＜0.05）。對于重心高度而言，M3處理最高，較M1、M2、M4處理分別增高了7.81%、8.53%、1.69%，M3處理與M1、M2處理間重心高度差異達顯著水平，M4處理與M1、M2處理間重心高度差異達顯著水平，M1處理與M2處理間重心高度差異達顯著水平（P ＜0.05）。M3處理的基部第一節(jié)間長度最長，較M1、M2、M4處理分別增加了16.54%、35.16%、80.49%，M3處理與M1、M2、M4處理間基部第一節(jié)間長度差異達顯著水平（P ＜0.05）?；康诙?jié)間長度表現(xiàn)為M3＞M2＞M1＞M4處理，M3處理與M1、M2、M4處理間基部第二節(jié)間長度差異達顯著水平（P ＜0.05）。M2處理基部第二節(jié)間莖粗最大，M2處理與M4處理間基部第二節(jié)間莖粗差異達顯著水平（P ＜0.05）。單莖鮮重表現(xiàn)為M1＞M2＞M3＞M4處理，M1處理與M3、M4處理間單莖鮮重差異達顯著水平（P ＜0.05）。

表2 種植密度對滴灌冬小麥莖稈形態(tài)特征及單莖鮮重的影響

2.2 種植密度對乳熟期滴灌冬小麥機械強度和抗倒伏指數(shù)的影響

由圖1可知，M2處理的機械強度最大，M4處理的機械強度最小，分別為8.68 N和5.44 N，M2處理較M1、M3、M4處理的機械強度分別增加了3.46%、26.35%、59.56%，隨著種植密度的不斷增大，機械強度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。由圖2可知，隨著種植密度的不斷增加，抗倒伏指數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。其中M2處理的抗倒伏指數(shù)最大，M4處理的抗倒伏指數(shù)最小，分別為0.19和0.11，M2處理較M1、M3、M4處理的抗倒伏指數(shù)分別增加了5.56%、35.71%、72.73%。

圖1 不同種植密度處理冬小麥的機械強度

圖2 不同種植密度處理冬小麥的抗倒伏指數(shù)

2.3 滴灌冬小麥莖稈形態(tài)特征與莖稈機械強度的相關性分析

由表3可知，滴灌冬小麥的株高與重心高度呈極顯著正相關，與單莖鮮重、機械強度呈顯著負相關；滴灌冬小麥重心高度與基部第二節(jié)間莖粗、單莖鮮重呈顯著負相關，與機械強度呈極顯著負相關；基部第一節(jié)間長度與單莖鮮重呈顯著正相關；基部第二節(jié)間莖粗與單莖鮮重、機械強度呈極顯著正相關；單莖鮮重與機械強度呈極顯著正相關。其中：小麥的重心高度、基部第二節(jié)間莖粗和單莖鮮重對機械強度的影響極為顯著，間接影響了小麥抗倒伏能力。

表3 滴灌冬小麥莖稈形態(tài)特征與莖稈機械強度的相關性分析

2.4 種植密度對滴灌冬小麥產(chǎn)量構成因素及產(chǎn)量的影響

由表4可知，隨著種植密度的增加，滴灌冬小麥有效穗數(shù)呈“先增加后降低”的變化趨勢，處理間表現(xiàn)為M3＞M2＞M1＞M4，其中M3處理與M1、M4處理間差異顯著，與M2處理間差異不顯著（P ＜0.05）。穗粒數(shù)以M1處理最多為38.66粒，較M2、M3、M4處理分別增加了6.09%、2.98%、19.06%，其中M1處理與M2、M4處理間差異顯著，與M3處理間差異不顯著（P ＜0.05）。千粒重以M2處理最大，為41.84 g，M2處理與M3、M4處理間無顯著差異，與M1處理間差異顯著（P ＜0.05）。籽粒產(chǎn)量以M2處理最高，為10 300.75 kg∕hm2，較M1、M3、M4處理分別增長了6.92%、1.30%、20.59%，其與M1、M4處理間有顯著性差異（P ＜0.05），與M3處理間差異不顯著。

表4 種植密度對滴灌冬小麥產(chǎn)量構成因素及產(chǎn)量的影響

3 討論

有關如何提高小麥抗倒性能的研究，國內(nèi)外學者已經(jīng)做出了較多研究，但仍然沒有從根本上解決小麥倒伏的問題。本研究結果發(fā)現(xiàn)，當小麥植株株高和重心高度最小時，機械強度和抗倒伏指數(shù)最大，說明合理的降低株高有利于提高小麥的抗倒伏能力，這與陳曉光等[12]、姚瑞亮等[13]研究結果一致。雖然植株矮化在一定程度上可以提高小麥的抗倒伏能力，但小麥不可能無限制的矮化，單純的降低株高也難以共同實現(xiàn)高產(chǎn)和提高抗倒伏能力。本試驗結果表明，隨著種植密度的增加，小麥的機械強度與抗倒伏指數(shù)均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，這和于洋等[14]研究觀點相同。小麥莖稈形態(tài)各項指標和莖稈機械強度、抗倒指數(shù)關系十分密切，以莖稈抗倒伏指數(shù)作為衡量小麥抗倒伏能力的綜合指標是值得信任的[15]。本研究結果發(fā)現(xiàn)，莖稈直徑越粗，機械強度越大，從而小麥莖稈的抗倒伏能力也隨之增強，這與袁紅梅等[16]、胡婷等[17]研究結果一致。

4 結論

在本試驗條件下，種植密度為600×104株∕hm2（M2處理）滴灌冬小麥的機械強度和抗倒伏指數(shù)最大，植株株高和重心高度均最低，基部莖稈莖粗為最粗，基部的第一、二節(jié)間長度相對適宜。在該密度下，滴灌冬小麥的籽粒產(chǎn)量最高，為10 300.75kg∕hm2，說明合理的種植密度不僅有利于增強小麥莖稈的抗倒伏能力，還可以有效提高滴灌冬小麥產(chǎn)量。