不同小麦品种茎秆抗倒特性及产量差异研究

2019-07-02崔正勇李鹏高国强孙明柱李新华

山东农业科学 2019年5期

崔正勇李鹏高国强孙明柱李新华

摘要：试验以鲁原502（LY502）、济麦22（JM22）、山农20（SN20）、济麦19（JM19）为材料，研究不同小麦品种茎秆抗倒特性及产量差异。结果表明，SN20和JM19株高显著高于LY502和JM22，重心高度以JM19最高，SN20次之，JM22和LY502较低。LY502单茎鲜重则显著高于SN20和JM19。节间壁厚表现为LY502、JM22﹥SN20﹥JM19;观察茎秆基部第二节间解剖结构发现，LY502秆壁厚度明显高于其它3个品种，细胞壁木质化程度较高，厚壁细胞层数多且排列紧密，大维管束数目较多。基部第二节间抗折力以LY502最高（3.14N），分别比JM22、SN20和JM19增加15.4%、21.2%和61.9%。成熟期穗数SN20最高，LY502最低，但品种之间差异不显著;LY502的穗粒数比SN20增加12.6%;千粒重LY502最高（46.9g），SN20次之，JM22和JM19较低;LY502籽粒产量为9309.3kg/hm2，分别比JM22、SN20和JM19增产3.1%、5.7%和6.4%。综之，LY502不仅产量水平高，而且在抗倒伏方面具有较大优势，适宜大面积种植。

关键词：小麦;倒伏;品种;产量

中图分类号：S512.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）05-0034-04

小麦作为主要粮食作物之一，其产量高低直接关系到粮食安全问题[1]。随着我国人口数量的持续增长以及粮食播种面积的缩减，提高单产水平成为确保粮食安全的唯一途径。一般生产中，主要通过增加种植密度、加大水肥投入等技术措施达到提高小麦产量的目标。然而，种植密度过大、水肥投入过多则会导致群体郁闭、通风透光性差，进而造成植株茎秆细弱、机械强度减弱。通常在小麦抽穗至成熟阶段，遭遇强风、暴雨后发生大面积倒伏，小麦产量损失严重[2，3]，甚至存在绝收的风险[4，5]。

由于小麦倒伏多发生于茎秆基部，因此基部茎秆的性状、机械强度大小可以反映出植株的抗倒伏能力强弱。大量研究结果表明，茎秆形态指标如株高、植株重心高度、基部茎秆长度及其直径等指标与茎秆抗倒性能关系密切。从预防小麦倒伏的角度考虑，种植茎秆抗倒伏性能表现好的品种是最直接且行之有效的措施。本试验通过比较黄淮麦区当前主推品种茎秆形态指标与茎秆抗倒性能的关系，为小麦抗倒伏育种提供参考。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2016年10月至2017年6月在山东省济南市章丘区龙山镇平陵城试验基地进行。此地属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，雨热同季。年均气温12.8℃，年平均降水量600.8mm，无霜期192天。试验田土壤类型为棕壤，播种前0～20cm土层含有机质12.35g/kg、全氮1.06g/kg、速效磷42.70mg/kg、速效钾98.22mg/kg。前茬为玉米，收获以后秸秆全部还田。试验期间详细的气象資料见图1，降水量主要分布在2016年10月、2017年4—6月，分别为：44.7、31.0、39.4、42.0mm。

1.2试验设计

供试材料均为黄淮北片麦区主推品种，分别为：鲁原502（LY502）、济麦22（JM22）、山农20（SN20）、济麦19（JM19），其中济麦22为国家和山东省区试对照品种。

试验区施氮量一致，统一为225kg/hm2。其中，50%的氮肥于播种前施入，旋耕、深翻入土，其它50%作追肥于拔节中后期结合灌水施入。磷肥、钾肥作底肥一次性与50%的氮肥同时施入，每公顷施磷量和施钾量均为100kg。小区面积为1.5m×8m=12m2，重复3次。行距25cm，每平方米基本苗为240株。播种日期2016年10月9日，收获日期2017年6月10日。全生育期共灌水3次，分别为越冬水、拔节水和灌浆水。病虫草害防治及其它管理措施同一般高产田。

1.3测定项目与方法

在小麦开花期，选取长势均匀、开花时间一致、穗型和株高相近的单茎挂牌标记，于乳熟期测定挂牌单茎的以下项目。

株高：用直尺测量茎秆基部至穗顶端的长度（不包含芒的长度）。

重心高度：采用平衡法测量，即将茎秆（保留穗、叶和鞘）垂直置于一支点上（水平细线），移动茎秆使其保持平衡状态，此时测量支点到茎秆基部的距离即为重心高度[6]。

基部节间长度、直径和茎壁厚度：每处理测量10个茎秆，用数显游标卡尺进行测量。基部第一节间长度是指从茎秆基部到第一个节点中间位置的距离，第二节间长度指从茎秆第一个节点中间到相邻节点中间位置的距离;将节间从中部截断，用游标卡尺测量长轴和短轴外径（不含叶鞘），取平均值即为节间粗度;测量截开节间的四个横切面的秆壁厚度，取平均值即为茎壁厚度。

节间抗折力：用YYD-1茎秆强度测量仪测定。测量仪两个支点距离固定为5cm，将节间水平放置于两支点上，节间中点与两支点连线的中点重合，在节间中点施力使其折断，力的大小即为该节间抗折力，若节间长度小于5cm则不测[7]。

茎秆解剖结构观察：乳熟期，每品种选挂牌单茎，取其基部第二节间中部1cm茎段，FAA溶液固定。进行石蜡切片后，用番红-固绿染色，制作的切片利用切片扫描仪进行图像采集分析[8]。

产量和产量构成因素：成熟期调查单位面积有效穗数、穗粒数和千粒重。每小区随机收获小麦2m×1.5m（3m2），脱粒晾晒后测定产量。

1.4数据统计

试验数据采用MicrosoftExcel2007软件进行数据处理和作图，用DPS7.05数据处理系统进行方差分析，采用LSD法进行多重比较（P﹤0.05）。

2结果与分析

2.1不同小麦品种茎秆抗倒性能表现

于小麦乳熟期对各品种茎秆抗倒参数进行测定。由表1可以看出，SN20和JM19株高分别为79.5cm和80.7cm，显著高于LY502和JM22;重心高度JM19最高，分别比SN20、JM22和LY502高5.7、7.9、8.8cm。而LY502单茎鲜重则显著高于SN20和JM19，JM22显著高于SN20，LY502与JM22之间差异不显著。各品种基部第一节间长度无显著差异，其鲜重LY502和JM22相当，显著高于JM19，与SN20无显著差异。JM19基部第二节间长度显著高于其它3个品种;各品种茎秆直径无显著差异，节间壁厚表现为LY502、JM22﹥SN20﹥JM19。基部第二节间抗折力以LY502最高（3.14N），JM22和SN20次之，JM19最低;LY502抗折力分别比JM22、SN20和JM19增加15.4%、21.2%和61.9%。

2.2不同小麦品种茎秆基部第二节间解剖结构差异

将同时期取样的茎秆样品基部第二节间制作石蜡切片，在切片扫描仪下进行图像采集分析。从图2可以看出，相对于其它3个品种，LY502具有比较突出的特点：秆壁厚度明显高于其它3个品种，细胞壁木质化程度较高，厚壁细胞层数多且排列紧密，大维管束数目较多。与其它3个品种相比，JM19的茎秆厚壁細胞层数明显较低且排列松散。

2.3不同小麦品种产量及其构成因素差异

由表2可知，不同小麦品种成熟期单位面积穗数以SN20最高，LY502最低，但品种之间差异不显著。穗粒数表现为：LY502显著高于SN20，增加12.6%，与JM22、JM19差异不显著。千粒重以LY502最高（46.9g），分别比SN20、JM19和JM22增加1.3%、2.6%和3.1%。籽粒产量以LY502最高，为9309.3kg/hm2，分别比JM22、SN20和JM19增产3.1%、5.7%和6.4%，LY502与JM22之间无显著差异。

3讨论与结论

研究表明，随着株高和重心高度增加，小麦倒伏风险加大[9]。本试验表明，SN20和JM19株高显著高于LY502和JM22，然而SN20的重心高度显著低于JM19。从茎秆抗折力方面来看，尽管SN20抗折力不如LY502，但与JM22相近，均显著高于JM19。说明与株高相比，小麦茎秆的重心高度更能准确反映茎秆抗倒伏性能强弱。小麦茎秆的重心高度越低，发生倒伏的几率越小。从单茎鲜重来看，小麦个体发育健壮有利于茎秆强度增强。因此，选择种植个体发育健壮的品种有利于减轻小麦倒伏的风险。同时，在小麦生产中播种密度应控制在合理范围之内，否则群体过大会导致茎秆细弱，带来较大的倒伏风险。由于小麦倒伏多发生于基部第二节间，因此基部第二节间的茎秆特性可以较好地反映出小麦植株抗倒伏能力强弱[10]。各品种基部第二节间直径无显著差异，而壁厚与抗折力大小趋势一致。从茎秆解剖结构可以看出，LY502茎秆强度之所以表现突出，与其厚壁细胞层数多且排列紧密、大维管束数目多等特有的细胞组织结构密不可分。本研究条件下，LY502抗倒伏性能表现最好，JM22和SN20次之，JM19最低。

小麦产量由单位面积穗数、穗粒数和千粒重共同决定。本研究中，各品种单位面积穗数之间差异不显著，产量的差异主要因穗粒数和千粒重不同而形成。尽管LY502穗数略低，但因其穗粒数和千粒重均最高而产量位列首位。

综合比较本试验4个品种的茎秆抗倒伏特性和产量表现情况，可以看出，JM19茎秆抗倒伏性能最差，发生倒伏风险较大，且产量表现一般;JM22和SN20茎秆抗倒伏性能和产量水平尚可，有一定的倒伏风险，在生产中应适当控制群体大小;LY502不仅产量水平高，而且在抗倒伏方面具有较大优势，适宜大面积种植。

参考文献：

[1]于振文.作物栽培学各论[M].北京：中国农业出版社，2013.

[2]AcrecheMM，SlaferGA.LodgingyieldpenaltiesasaffectedbybreedinginMediterraneanwheats[J].FieldCropsResearch，2011，122（1）：40-48.

[3]BerryPM，SpinkJ.Predictingyieldlossescausedbylodginginwheat[J].FieldCropsResearch，2012，137：19-26.

[4]李金才，尹钧，魏凤珍.播种密度对冬小麦茎秆形态特征和抗倒指数的影响[J].作物学报，2005，31（5）：662-666.

[5]魏凤珍，李金才，王成雨，等.氮肥运筹模式对小麦茎秆抗倒性能的影响[J].作物学报，2008，34（6）：1080-1085.

[6]李华英，代兴龙，张宇，等.播期对冬小麦产量和抗倒性能的影响[J].麦类作物学报，2015，35（3）：357-363.

[7]李国辉，钟旭华，田卡，等.施氮对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其形态和力学机理[J].中国农业科学，2013，46（7）：1323-1334.

[8]王勇，李晴祺，李朝恒，等.小麦品种茎秆的质量及解剖学研究[J].作物学报，1998，24（4）：452-458.

[9]WiersmaDW，OplingerES，GuySO.Environmentandcultivareffectsonwinterwheatresponsetoethephonplantgrowthregulator[J].AgronomyJournal，1986，78（5）：761-764.