硅肥施用方式对小麦白粉病防治效果及籽粒淀粉含量与粉质特性的影响

王东勇+杨习文+贺德先+吴寅

摘要：以西农979和周麦18为材料，在大田条件下研究了硅肥不同施用方式对小麦白粉病防控效果及籽粒淀粉含量和粉质特性的影响。结果表明，增施硅肥能显著降低白粉病感病植株的病情指数，提高抗病能力，尤其是底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理的防控效果为最佳，灌浆中后期效果最为明显。硅肥不同施用方式均能提高籽粒总淀粉和支链淀粉的含量，其中底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理增幅分别达到10.4%和24.7%，降低直链淀粉的含量；同时可延长面团形成时间和稳定时间，提高面粉吸水率，降低弱化度。

关键词：小麦；硅肥施用方式；白粉病；淀粉含量；粉质特性

中图分类号：S512.1+1文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）09-0078-05

对大多数高等植物来说，硅并不是生长发育所必需的营养元素[1，2]，但其对植物生长发育是有益的[3，4]，不仅能成为植物体的一部分，而且参与调节植物的生理功能。研究表明，水稻施硅可促进幼苗的生长和细胞的伸长，吸收硅营养充足的植株比较健壮，叶片挺立[5]；麦田施硅可促进小麦对N、P、K元素的吸收[6，7]。另有研究表明缺硅时植株蒸腾加快，生长受阻，易受真菌感染，发生倒伏，而施硅则可抑制多种植物病害的侵染与危害[8，9，22]。水稻施硅后，能有效提高对稻瘟病、白叶枯病和稻飞虱等病虫害的抵抗力[10，11]。甘蔗进行硅酸钠处理后，能抵御蛀虫侵害，且叶中的硅含量与蛀虫发生率呈显著的负相关关系[12]。白粉病历史上就是黄淮麦区的重要病害之一，其发生和蔓延严重影响了小麦的产量和品质[17，18，22，23]。近年来，由于抗病品种不能满足需要以及病原菌复杂多变等原因，其危害程度进一步加剧[19，20]。虽然杀菌剂在一定程度上能够防治白粉病的发生与流行，但严重影响了农业生态环境和农产品卫生质量安全。因此，寻求安全、经济、有效的防控白粉病的技术措施（杀菌剂的替代）便是摆在农业科技工作者面前的主要课题。前人曾报道小麦施硅肥可有效防控白粉病[13～16]，但对品质影响如何，硅肥的施用方式比较等则尚未见报道。鉴于此，特开展本研究，以期为施用硅肥防控白粉病、提高产量、改善品质提供理论基础。

1材料与方法

试验于2011～2012年在河南农业大学科教试验园区进行。0～30 cm耕层土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量分别为11.6 g/kg、0.99 g/kg、20 mg/kg和160 mg/kg，pH值7.8。

1.1供试材料

供试材料为黄淮麦区种植面积较大小麦品种：强筋品种西农979（国审麦2005005）、中筋品种周麦18（国审麦2005006）。

1.2试验设计与方法

采用完全随机区组设计。品种2个，西农979（A1）和周麦18（A2）。硅肥施用方式设4个处理：CK（接种后不进行任何处理，B1）；底施硅肥（硅肥600 kg/hm2，SiO2含量为25%，B2）；挑旗期（4月1日）喷施硅肥（B3）；底施硅肥+挑旗期喷施硅肥（B4）。两因素共8个处理组合，重复4次，小区面积为3 m×3 m=9 m2。行距20 cm，15行区。每处理底施纯N 150 kg/hm2，过磷酸钙750 kg/hm2和氯化钾180 kg/hm2。2011年10月15日播种。种植密度为240万株/hm2。拔节期追施纯N 150 kg/hm2。其它试验管理同一般高产田。

1.3白粉病接种与控制方法

在园区偏僻地边设置繁菌畦，选用偃展4110（国审麦2003032）和豫麦50（1998年河南省审定通过品种）为繁菌材料。于2月下旬在室内进行白粉病病菌培养，3月上旬将温室菌苗接种至繁菌畦麦苗上。4月初获得大量菌苗。另设置接菌盆，接菌时将接菌盆放置于田间，从繁菌畦取来带有大量白粉菌分生孢子的植株，在试验小区上方抖动以使孢子散落到植株之上，随后就地定植。对接菌盆和定植苗浇水以保证菌苗存活，并作为菌源不断向周围散发孢子。

1.4病情指数调查方法

1.4.1调查时间4月5日接种后，每隔10 d调查一次。即于4月15、25日，5月5、15、25日和6月1日进行田间病情指数调查。

1.4.2调查内容每小区挑选具有代表性的植株30株，调查项目如下：

①发病率：病株率、病穗率、病叶率。

②严重度：采用改进的0～9级法进行整株叶片发病情况调查。

③病情指数：病情指数=Σ（各级病叶数×发病级别）/（调查总叶数×最高级别）×100

1.5测定项目及方法

1.5.1淀粉含量及直支比的测定用双波长比色法测定淀粉含量。根据直链淀粉和支链淀粉与碘相遇产生的反应不同，用两种淀粉的标准溶液分别与碘反应，然后在同一个坐标系里进行扫描，可得到两种淀粉的标准吸收曲线。对含有直链淀粉和支链淀粉的未知样品与碘显色后，在选定的波长λ1 、λ2、λ3、λ4 处作 4 次比色，利用直链淀粉和支链淀粉标准曲线即可分别求出样品中两类淀粉的含量。两者之和就是总淀粉含量，进而还可以得出直支比。

1.5.2淀粉粉质特性的测定用德国Brabcnder公司生产的粉质仪按GB/T14614-93方法测定面团形成时间、面团稳定时间、吸水率、弱化度等。

1.6数据分析

使用Microsoft Excel 2003和DPS v6.55对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1硅肥施用方式对小麦白粉病的防控效果

从图1可以看出，在整个调查分析期间，不同处理的病情指数均呈现出先缓慢上升后急剧下降的变化趋势。在白粉病菌接种初期（4月15日），不同处理区均未发现病株。随着生育进程推进，不同处理开始出现不同程度的发病情形，叶片不同程度失绿，部分叶上产生灰白色粉状霉层，其中以对照处理（B1）最为明显，这说明不同硅肥处理对白粉病均有一定防控效果。另据调查，4月15日之后，不同处理间白粉病病情指数差异越来越大，不同硅肥处理与对照间的差异均达显著水平（α=0.05）。在不同调查时期，底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理的发病程度均最轻，而对照区（B1）发病最为严重，其病指在5.17～29.20之间变化，这表明从防控效果上看以底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理为最佳。调查结果还显示，不同处理白粉病发病程度均在灌浆中后期（5月25日）达最大值，此时对照植株叶片失绿、55%～75%枯黄，叶上布满病菌孢子，此前形成的灰色白霉层逐渐变为浅褐色病斑。而到生育末期，发病程度均急剧减弱，不同处理之间的差异达显著水平（α=0.05）。综合分析认为，无论是底施硅肥，还是在挑旗期喷施硅肥，均能够有效防控白粉病，但单一的底施或喷施处理均比底施硅肥+喷施硅肥处理的防控效果略差。endprint

2.2硅肥施用方式对小麦籽粒淀粉含量及直支比的影响

综合分析结果（表1）表明，不同处理的小麦籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量分别为519.83～593.42、153.89～189.21、333.42～429.54 mg/g，直支比为0.36～0.55。无论是底施硅肥还是挑旗期喷施硅肥处理均对小麦籽粒淀粉及组分含量产生显著影响。不同品种不同硅肥处理的籽粒总淀粉含量与对照相比均明显提高，其中强筋品种西农979不同处理间总淀粉含量的差异达显著水平，而底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理与对照的差异达极显著水平（α=0.01），提高幅度达10.4%；而对中筋品种周麦18来说，硅肥底施与挑旗期喷施处理间的差异未达显著水平。进一步分析淀粉组分含量可知，不同品种不同硅肥处理的支链淀粉含量与对照相比，均有提高，且差异达显著水平（α=0.05）。其中底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理两品种的支链淀粉含量比对照平均提高24.7%。由于直链淀粉含量降低，而支链淀粉含量升高，最终使得不同方式硅肥处理间籽粒淀粉直支比显著降低（α=0.05）。该研究结果说明，不同方式施用硅肥处理不仅能显著提高籽粒总淀粉含量，而且改变淀粉组分比例，进而影响到面粉品质。

2.3硅肥施用方式对小麦粉粉质特性的影响

表2结果表明，不同处理的面团形成时间和稳定时间、吸水率、弱化度分别为2.1～4.3 min和2.7～6.2 min、55.8%～63.5%、97～126 BU。增施硅肥延长小麦粉面团形成时间和稳定时间，西农979品种底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理的面团形成时间和稳定时间与对照的差异均达显著水平（α=0.05），而周麦18品种底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理的稳定时间与对照间的差异达显著水平；不同品种底施硅肥和挑旗期喷施硅肥处理的面团形成和稳定时间与对照相比都有提高，但差异均未达显著水平。试验结果还表明，硅肥不同施用方式处理的面粉吸水率与对照相比均有提高，最大提高幅度为10.6%，差异达显著水平，而不同处理的弱化度与对照相比有所降低，其中底施硅肥+挑旗期喷施硅肥处理与对照间差异达显著水平。研究表明，不同施用方式的硅肥处理影响小麦粉主要粉质特性，其中对延长面团形成时间和稳定时间的效果尤为明显。

3结论与讨论

硅成为继N、P、K之后的第四要素，随着研究的深入，人们对硅的作用有了较深的认识，其中，在土壤硅素肥力和植物硅营养方面取得重要进展。本研究表明，不同方式施用硅肥能提高小麦对白粉病的抵抗能力，降低病情指数，然而对硅的作用机理并没有深入研究。前人研究认为，植物对硅的吸收是一个依赖于蒸腾流的被动过程，土壤溶液中的硅含量和蒸腾的水量控制着植株体内的硅含量，但也有学者认为作物对硅的吸收是一个主动过程，国外更有人发现一种新的吸硅方式——胞吞过程。至于硅对于植物的抗病机理，也存在不同的假说。早期的研究发现硅可增加植物细胞壁的厚度，并以此来阻碍病虫害的侵染[13，14，24]，而新近的研究则认为硅可以诱导感病植株产生一些多酚类化学抑制剂来抵御病害的入侵[25]。具体的是那种方式占主导地位，还是两者共同的作用，需要做进一步的研究。

本试验结果表明，硅肥不同施用方式均能提高小麦籽粒总淀粉含量和支链淀粉含量，降低直链淀粉含量，延长面团形成时间和稳定时间，提高吸水率，降低弱化度。目前，由于有机肥使用的减少，秸秆未全量还田，致使土壤有效硅含量减少，曾经有利用造气渣作为硅肥使用的报道[26]，马同生[27]曾开发出了以硅酸钠和偏硅酸钠为主要成分的高效硅肥。总之，在不同作物上，越来越多的研究表明，硅肥的使用对于提高农作物产量和品质方面均具有重要意义，因此硅肥在今后的农业生产上将具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]夏石头， 萧浪涛， 彭克勤. 高等植物中硅元素的生理效应及其在农业生产中的应用[J]. 植物生理学通讯， 2001，37（4）：356-360.

[2]田福平， 陈子萱， 苗小林， 等. 土壤和植物的硅素营养研究[J]. 山东农业科学， 2007（1）：81-84.

[3]Epstein E. The anomaly of silicon in plant biology[J]. Acade-my of Science USA，1994，91：11-17.

[4]Rahman M J， Kawamura K， Koyama H. Varieties differences in the growth of rice plants in response to aluminum and silicon [J]. Soil Science and Plant Nutrition，1998，44（3）：423-443.

[5]张显东，高强，王培顺，等.硅肥在水稻上的应用研究进展[J].吉林农业科学， 2012，37（2）：24-26.

[6]邹邦基. 土壤供硅能力及Si与N、P的相互作用[J]. 应用生态学报，1993，4（2）：150-155.

[7]张兴梅， 邱忠祥. 春小麦硅肥效应的研究[J]. 土壤肥料， 1997（1）：39-41.

[8]韩永强，魏春光，侯茂林.硅对植物抗虫性的影响及机制[J].生态学报，2012， 32（3）： 974-983.

[9]王祎， 张月玲， 苏建伟，等. 氮硅配施对冬小麦生育后期蚜虫密度及抗虫生化物质含量的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2013， 19（4）： 832-839.

[10]刘俊渤， 常海波， 马景勇，等. 纳米SiO2对水稻稻瘟病的抗病效应及对水稻生长发育的影响[J]. 吉林农业大学学报， 2012， 34（2）： 157-161.

[11]薛高峰， 宋阿琳， 孙万春， 等. 硅对水稻叶片抗氧化酶活性的影响及其与白叶枯病抗性的关系[J]. 植物营养与肥料学报， 2010，16（3）：591-597.endprint

[12]Elawad S H， Allen L H， Jr Gascho G J. Influence of UV-B radiation and soluble silicates on the growth and nutrient concentration of sugarcane [J]. Soil，Crop Sci.，1985，44：134-141.

[13]刘彩云， 周益林， 王荔军， 等. 不同硅源制剂对小麦白粉病的作用效果及对白粉病菌孢子萌发的影响[J]. 植物病理学报， 2008， 38（3）： 312-316.

[14]刘彩云， 常志隆， 张福锁，等. 不同硅制剂水培处理对小麦白粉病的作用效果及其机理的初步研究[J]. 植物病理学报， 2010， 40（2）： 222-224.

[15]吴寅， 周宏美， 贺德先， 等. 硅酸盐对小麦白粉病的防控效果及对籽粒产量和品质的影响[J]. 华北农学报， 2012， 27（B12）：377-381.

[16]于立河， 高聚林. 硅对小麦产量与籽粒品质的影响[J]. 麦类作物学报， 2012， 32（3）： 469-473.

[17]王晓宇， 冯伟， 王永华， 等. 小麦白粉病严重度与植株生理性状及产量损失的关系[J]. 麦类作物学报， 2012， 32（6）： 1192-1198.

[18]张守国， 孙秀青. 小麦白粉菌病害的研究进展[J]. 黑龙江畜牧兽医，2011（4）：36-38.

[19]何中虎， 兰彩霞， 陈新民，等. 小麦条锈病和白粉病成株抗性研究进展与展望[J]. 中国农业科学，2011，44（11）：2193-2215.

[20]牛吉山， 王化岑， 洪德峰， 等. 小麦抗白粉病分子基础研究进展[J]. 河南农业大学学报，2006，40（6）：678-682.

[21]Belanger R R， Bowen P A， Ehret D L， et al. Soluble silicon： its role in crop and disease management of greenhouse crops [J]. Plant Disease，1995，79：329-336.

[22]Kuckenberg J， Tartachnyk I， Noga G. Temporal and spatial changes of chlorophyll fluorescence as a basis for early and precise detection of leaf rust and powdery mildew infections in wheat leaves [J].Precision Agriculture， 2009， 10（1）： 34-44.

[23]Sutton P N， Gilbert M J， Williams L E， et al. Powdery mildew infection of wheat leaves changes host solute transport and invertase activity [J]. Physiologia Plantarum，2007，129（4）：787-795.

[24]杨艳芳， 梁永超. 施硅对感染白粉病小麦叶片抗病相关酶活性及硅微域分布的影响[J]. 土壤学报，2010，47（3）：515-522.

[25]Fawe A， Abou-Zaid M， Menzies J G， et al. Silicon-mediated accumulation of flavonoid phytoalexins in cucumber [J]. Phytopathology， 1998， 88（5）： 396-401.

[26]秦遂初，李延，徐照本，等. 造气煤渣作为硅肥对水稻的效果[J]. 化肥工业，1994，21（4）：32-34.

[27]马同生. 硅肥的研制与应用[J]. 化肥工业， 1991，18（1）：24-26.endprint

[12]Elawad S H， Allen L H， Jr Gascho G J. Influence of UV-B radiation and soluble silicates on the growth and nutrient concentration of sugarcane [J]. Soil，Crop Sci.，1985，44：134-141.

[13]刘彩云， 周益林， 王荔军， 等. 不同硅源制剂对小麦白粉病的作用效果及对白粉病菌孢子萌发的影响[J]. 植物病理学报， 2008， 38（3）： 312-316.

[14]刘彩云， 常志隆， 张福锁，等. 不同硅制剂水培处理对小麦白粉病的作用效果及其机理的初步研究[J]. 植物病理学报， 2010， 40（2）： 222-224.

[15]吴寅， 周宏美， 贺德先， 等. 硅酸盐对小麦白粉病的防控效果及对籽粒产量和品质的影响[J]. 华北农学报， 2012， 27（B12）：377-381.

[16]于立河， 高聚林. 硅对小麦产量与籽粒品质的影响[J]. 麦类作物学报， 2012， 32（3）： 469-473.

[17]王晓宇， 冯伟， 王永华， 等. 小麦白粉病严重度与植株生理性状及产量损失的关系[J]. 麦类作物学报， 2012， 32（6）： 1192-1198.

[18]张守国， 孙秀青. 小麦白粉菌病害的研究进展[J]. 黑龙江畜牧兽医，2011（4）：36-38.

[19]何中虎， 兰彩霞， 陈新民，等. 小麦条锈病和白粉病成株抗性研究进展与展望[J]. 中国农业科学，2011，44（11）：2193-2215.

[20]牛吉山， 王化岑， 洪德峰， 等. 小麦抗白粉病分子基础研究进展[J]. 河南农业大学学报，2006，40（6）：678-682.

[21]Belanger R R， Bowen P A， Ehret D L， et al. Soluble silicon： its role in crop and disease management of greenhouse crops [J]. Plant Disease，1995，79：329-336.

[22]Kuckenberg J， Tartachnyk I， Noga G. Temporal and spatial changes of chlorophyll fluorescence as a basis for early and precise detection of leaf rust and powdery mildew infections in wheat leaves [J].Precision Agriculture， 2009， 10（1）： 34-44.

[23]Sutton P N， Gilbert M J， Williams L E， et al. Powdery mildew infection of wheat leaves changes host solute transport and invertase activity [J]. Physiologia Plantarum，2007，129（4）：787-795.

[24]杨艳芳， 梁永超. 施硅对感染白粉病小麦叶片抗病相关酶活性及硅微域分布的影响[J]. 土壤学报，2010，47（3）：515-522.

[25]Fawe A， Abou-Zaid M， Menzies J G， et al. Silicon-mediated accumulation of flavonoid phytoalexins in cucumber [J]. Phytopathology， 1998， 88（5）： 396-401.

[26]秦遂初，李延，徐照本，等. 造气煤渣作为硅肥对水稻的效果[J]. 化肥工业，1994，21（4）：32-34.

[27]马同生. 硅肥的研制与应用[J]. 化肥工业， 1991，18（1）：24-26.endprint

[12]Elawad S H， Allen L H， Jr Gascho G J. Influence of UV-B radiation and soluble silicates on the growth and nutrient concentration of sugarcane [J]. Soil，Crop Sci.，1985，44：134-141.

[13]刘彩云， 周益林， 王荔军， 等. 不同硅源制剂对小麦白粉病的作用效果及对白粉病菌孢子萌发的影响[J]. 植物病理学报， 2008， 38（3）： 312-316.

[14]刘彩云， 常志隆， 张福锁，等. 不同硅制剂水培处理对小麦白粉病的作用效果及其机理的初步研究[J]. 植物病理学报， 2010， 40（2）： 222-224.

[15]吴寅， 周宏美， 贺德先， 等. 硅酸盐对小麦白粉病的防控效果及对籽粒产量和品质的影响[J]. 华北农学报， 2012， 27（B12）：377-381.

[16]于立河， 高聚林. 硅对小麦产量与籽粒品质的影响[J]. 麦类作物学报， 2012， 32（3）： 469-473.

[17]王晓宇， 冯伟， 王永华， 等. 小麦白粉病严重度与植株生理性状及产量损失的关系[J]. 麦类作物学报， 2012， 32（6）： 1192-1198.

[18]张守国， 孙秀青. 小麦白粉菌病害的研究进展[J]. 黑龙江畜牧兽医，2011（4）：36-38.

[19]何中虎， 兰彩霞， 陈新民，等. 小麦条锈病和白粉病成株抗性研究进展与展望[J]. 中国农业科学，2011，44（11）：2193-2215.

[20]牛吉山， 王化岑， 洪德峰， 等. 小麦抗白粉病分子基础研究进展[J]. 河南农业大学学报，2006，40（6）：678-682.

[21]Belanger R R， Bowen P A， Ehret D L， et al. Soluble silicon： its role in crop and disease management of greenhouse crops [J]. Plant Disease，1995，79：329-336.

[22]Kuckenberg J， Tartachnyk I， Noga G. Temporal and spatial changes of chlorophyll fluorescence as a basis for early and precise detection of leaf rust and powdery mildew infections in wheat leaves [J].Precision Agriculture， 2009， 10（1）： 34-44.

[23]Sutton P N， Gilbert M J， Williams L E， et al. Powdery mildew infection of wheat leaves changes host solute transport and invertase activity [J]. Physiologia Plantarum，2007，129（4）：787-795.

[24]杨艳芳， 梁永超. 施硅对感染白粉病小麦叶片抗病相关酶活性及硅微域分布的影响[J]. 土壤学报，2010，47（3）：515-522.

[25]Fawe A， Abou-Zaid M， Menzies J G， et al. Silicon-mediated accumulation of flavonoid phytoalexins in cucumber [J]. Phytopathology， 1998， 88（5）： 396-401.

[26]秦遂初，李延，徐照本，等. 造气煤渣作为硅肥对水稻的效果[J]. 化肥工业，1994，21（4）：32-34.

[27]马同生. 硅肥的研制与应用[J]. 化肥工业， 1991，18（1）：24-26.endprint