不同调节剂对滴灌冬小麦茎秆特征及其抗倒伏性的影响

2023-06-20张景灿张永强雷钧杰陈传信徐其江聂石辉徐文修

新疆农业科学 2023年5期

张景灿,张永强,雷钧杰,陈传信,徐其江,聂石辉,徐文修

(1.新疆农业大学农学院,乌鲁木齐 830052;2.农业农村部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室,乌鲁木齐 830091;3.新疆农业科学院粮食作物研究所,乌鲁木齐 830091)

0 引言

【研究意义】2021年新疆小麦种植面积达到106.90×104hm2[1]。与传统灌溉小麦相比,滴灌小麦种植密度提高,水肥供给充足,会使滴灌小麦根系分布较浅且生长旺盛,在一定程度上降低了小麦的抗倒伏能力[2-3]。倒伏已经成为生产小麦高产稳产的重要限制因素,小麦倒伏后一般减产20%～30%,严重时可减产50%左右[4]。小麦倒伏后,不仅产量降低,收割不便,而且严重影响产品质量[5]。在有倒伏风险的麦田,根据苗情状况,选择合适的生长调节剂调控,能在一定程度上预防小麦倒伏[6]。研究不同调节剂对滴灌冬小麦茎秆特征及其抗倒伏性的影响,筛选出适宜的抗倒伏调节剂,对滴灌小麦抗倒伏高产栽培具有重要意义。【前人研究进展】小麦倒伏的原因有许多,既有自身遗传特性所引起[7],亦有外部条件造成的,其中包括栽培技术和自然条件[8]。在栽培上,主要通过整地、水肥控制、合理密植等方式来防止小麦倒伏[9]。生长调节剂在小麦抗倒伏上是最直接、有效的措施。目前农业生产上主要应用的生长调节剂有多效唑、烯效唑、矮壮素、抗倒酯等[10-11],也出现了一些复配的抗倒剂[12],这些抗倒剂都能通过控制株高、缩短基部节间长度、增加茎秆粗度的方式,提高茎秆抗折力,增强植株的抗倒伏能力。【本研究切入点】前人研究大多是基于单一的化控剂,对于多种药剂复配组合的研究较少,复配药剂与单一化控剂对小麦抗倒伏性调控效果的比较缺乏理论基础,需研究筛选出滴灌冬小麦最适的生长调节剂。【拟解决的关键问题】在大田滴灌条件下,选用5种不同生长调节剂类型,研究不同调节剂对滴灌冬小麦的茎秆特征及其抗倒伏性和产量的影响,筛选出适宜于滴灌冬小麦抗倒伏最佳的生长调节剂,为新疆滴灌小麦抗倒伏及其调控措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2021～2022年在新疆农业科学院玛纳斯试验站(86°13′E,44°18′N)进行。该区属温带大陆性干旱半干旱气候,年均日照时数2 700～2 800 h,年均气温7.2℃。年均降雨量173.3 mm,蒸发量2 141 mm,极端最高气温39.6℃,极端最低气温-37.4℃,全年无霜期165～172 d。试验地土壤类型为沙壤土,前茬作物为大豆。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

在大田滴灌条件下,以不同的生长调节剂为试验因子,设置A处理:调环酸钙·烯效唑、B处理:矮壮素、C处理:麦巨金、D处理:抗倒酯、E处理:多效唑以及1个清水处理(CK)作为对照,共计6个处理,在小麦起身期施用1次。以新冬18号为供试材料,于2021年9月25日采用机械播种,播种量300 kg/hm2,行距为15 cm。小区面积36 m2(3.6 m×10 m),每个处理重复3次。结合整地基肥磷酸二铵225 kg/hm2。其他水肥及病虫草害管理措施与当地高产田保持一致。表1

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 茎秆形态特征

在冬小麦的开花期、乳熟期,蜡熟期随机取30个具有代表性的单茎,用直尺测量各节间的长度,用数显式游标卡尺测量各节间中部外径茎粗。

1.2.2.2 株高和重心高度

在开花期、乳熟期和蜡熟期选取30株代表性植株,量取植株株高和重心高度。植株重心高度为去根后完整植株茎秆基部与其平衡支点之间的距离(cm)。

1.2.2.3 抗折力

分别于开花期、乳熟期和蜡熟期取长相一致植株30株,测定茎秆抗折力和抗倒伏指数。茎秆抗折力测定:取基部第2节间,剥除叶鞘,两端置于高50 cm、间隔5 cm的支撑木架凹槽内,将YYD-1型茎秆强度测定仪(浙江托普仪器有限公司,杭州)置于茎秆中部并匀速下压,茎秆折断时屏幕上显示的峰值即为茎秆抗折力(N)的大小。

茎秆抗倒伏指数=茎秆抗折力/茎秆重心高度。

1.2.2.4 产量及产量构成因素

成熟期从各小区选取3.6 m2(1.8 m×2 m)样点,单独人工收割,脱粒后风干测产。每个小区选取1 m双行样段,于室内考种,调查其穗数、穗粒数和千粒重。

1.3 数据处理

采用Excel 2016软件和IBM SPSS Statistics 19进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同调节剂对滴灌冬小麦株高的影响

研究表明,各处理的滴灌冬小麦株高在85.28～98.47 cm变动。与CK相比,C处理下的滴灌冬小麦株高增长了3.63%;A、B、D、E处理对滴灌冬小麦株高有不同程度的抑制作用,降低幅度在2.32%～10.25%。不同生长调节剂处理下滴灌冬小麦株高表现为C>D>A>E>B;其中B处理对滴灌小麦株高降低效果最为明显,B处理下的滴灌冬小麦株高为85.28 cm,与CK相比,降低了10.25%,差异达到显著水平,且A、B、E处理间滴灌冬小麦的差异不显著,均能有效降低滴灌冬小麦株高;CK与C、D处理之间无显著差异。图1

图1 不同调节剂下滴灌冬小麦株高变化

2.2 不同调节剂对滴灌冬小麦重心高度的影响

研究表明,不同调节剂对滴灌冬小麦重心高度的影响不同,随着时间的推移重心高度呈现不断增高的趋势,不同处理下滴灌冬小麦重心高度的增长速度均呈现“先快后慢”的趋势,除了C处理在乳熟期达到最大值,其余处理均在蜡熟期达到最大值,各处理滴灌冬小麦蜡熟期重心高度分别为65.79、59.15、56.75、65.45、65.41、62.17 cm。与CK相比,C处理的滴灌冬小麦重心高度在开花期和乳熟期均升高;其它调节剂处理下的滴灌冬小麦重心高度在开花期、乳熟期和蜡熟期均有所降低。不同调节剂处理间,滴灌冬小麦的重心高度由大到小依次为C>CK>D>A>E>B。其中,B处理在开花期和乳熟期与CK、A、C、D处理间差异均达到显著性水平(P<0.05);B处理在蜡熟期的重心高度为56.75 cm,与其它各处理间差异均达到显著性水平(P<0.05),分别较同期的CK、A、C、D、E处理降低了13.75%、4.06%、13.29%、13.24%和8.72%。图2

图2 不同调节剂下滴灌冬小麦重心高度变化

2.3 不同调节剂对滴灌冬小麦基部节间长度、粗度的影响

研究表明,不同调节剂对滴灌冬小麦基部节间长度的影响不同,各处理的基部第1节间和基部第2节间总长度在16.01～21.52 cm变动。与CK相比,C处理下滴灌冬小麦基部第2节间长度增加了6.53%;A、B、D、E处理对滴灌冬小麦基部节间的长度均有明显的抑制作用。不同调节剂间,滴灌冬小麦基部节间长度由大到小依次为C>D>A>E>B;其中B处理的基部节间长最短,与CK相比,基部第1节间长度降低了26.6%,基部第2节间长度降低了18.42%;B处理和E处理的基部节间长度无显著差异。

不同处理滴灌冬小麦基部第2节间茎粗在2.96～3.31 mm变动。与CK相比,A、B、D、E 4个处理分别提高了3.47%、6.88%、8.06%和11.70%;C处理的基部第2节间茎粗与CK间差异不显著。不同调节剂间,以E处理的基部第2节间粗度最粗,为3.31 mm,较A、B、D处理分别提高了7.96%、4.51%和3.38%。基部第1节间的平均茎粗为2.92～3.18 mm,与CK相比,仅B处理基部第1节间的粗度有所降低,其余各调节剂处理的基部第1节间粗度均有所增粗。不同生长调节剂处理下滴灌冬小麦基部第1节间粗度表现为D>E>B>A,其中D处理和E处理之间无显著差异;与A处理和B处理相比,D处理和E处理的基部第1节间粗度分别提高了3.51%、1.12%和3.51%、1.12%。图3,图4

图3 不同调节剂下滴灌冬小麦基部节间长度变化

图4 不同调节剂下滴灌冬小麦基部节间粗度变化

2.4 不同调节剂对滴灌冬小麦茎秆基部抗折力、抗倒伏指数的影响

研究表明,不同调节剂对滴灌冬小麦茎秆抗折力的影响不同,各处理间滴灌冬小麦基部茎秆抗折力变化规律不一致。随着生育进程的推进,CK和C处理的基部茎秆抗折力持续下降,B处理基部茎秆抗折力持续上升,其余处理的基部茎秆抗折力呈现“先升后降”的趋势;基部茎秆抗倒伏指数随着生育进程的推进均明显降低。不同调节剂间,滴灌冬小麦基部茎秆抗折力由大到小依次为E>B>D>A>C,其中,在蜡熟期B处理的基部茎秆抗折力最大,分别较同期的CK、A、C、D、E处理提高了30.81%、20.15%、30.37%、32.44%和22.91%,其与其它各处理间差异均达到显著性水平(P<0.05)。不同调节剂处理的滴灌冬小麦抗倒伏指数在开花期和乳熟期均以E处理为最高,分别为0.14(开花期)和0.12(乳熟期);蜡熟期B处理滴灌冬小麦抗倒伏指数最高,为0.11,分别较同期的CK、A、C、D、E处理提高了57.64%、25.43%、50.59%、52.79%和34.76%,其与其它各处理间差异均达到显著性水平(P<0.05)。表2

表2 不同调节剂处理下滴灌冬小麦茎秆物理特性变化

2.5 不同调节剂对滴灌冬小麦产量及产量构成因素的影响

研究表明,A、B、C处理均能不同程度的提高滴灌冬小麦的有效穗数,CK的有效穗数仅达到765.60×104/hm2,而A处理后,有效穗数达到了794.40×104/hm2,A、B、C处理较CK分别增长了3.76%、0.43%和2.92%,A处理和C处理之间无显著差异,D处理和E处理之间无显著差异,有效穗数由大到小表现为A>C>B>CK>D>E。在穗粒数方面,A处理对穗粒数的提升效果最为显著,穗粒数达到33.15粒,较CK提高了3.35%,B、C、D处理对植株的穗粒数也有不同的提升作用,穗粒数由大到小表现为A>C>D>B>CK>E。A、C、D、E处理对千粒重的影响不大,各数据之间无显著差异,仅B处理能够显著提高小麦千粒重,与CK相比,B处理的千粒重达到35.96 g,较CK提高了3.93%。A处理对滴灌冬小麦有效穗数和穗粒数提升的效果更为明显,B处理千粒重效果更为突出。喷施不同的生长调节剂,小麦籽粒产量表现为B>C>A>D>E>CK,其中以CK的籽粒产量最低为5 601.88 kg/hm2,与CK相比,A、B、C、D、E处理籽粒产量分别提高了10.54%、14.39%、11.55%、8.88%和1.10%,A、B、C、D处理的籽粒产量与CK间差异达显著水平(P<0.05),E处理与CK间差异不显著。表3

表3 不同调节剂下滴灌冬小麦产量及产量构成因素变化

3 讨论

由于滴灌麦田普遍存在群体密度过大、水肥过旺的问题,导致小麦生长环境变差,增加了其倒伏的风险[13]。小麦倒伏是一个复杂的现象,受多方面因素的影响,研究表明,株高、重心高度、基部第1和第2节间壁厚、基部二节间单位长度干重、节间充实度等性状均能够影响倒伏[14-15]。喷施抗倒剂不仅能够降低株高和重心高度,对基部节间的长度也有一定的控制效果。康靓等[15]提出,矮壮素不同滴施量均可以降低滴灌冬小麦的株高,提高茎秆抗倒性能。梁笃[16]通过试验发现,施用烯效唑可以有效降低株高,对提高小麦的抗倒伏能力也有重要作用。马瑞琦等[17]试验证明,矮壮素可显著降低小麦株高、基部1～3节间长度以及其占总节间长度的比例。与清水对照相比,喷施抗倒剂能够明显的增加植株基部茎秆的粗度,可能是由于喷施抗倒剂能够促进了茎秆纤维素和木质素的形成,同时,喷施抗倒剂还能够提高茎秆的韧性,也能在一定程度上提高其抗倒伏的能力。许青青[18]试验结果表明,喷施抗倒酯可以增加小麦茎粗和茎秆壁厚,增大小麦茎秆充实度,增加了小麦的抗倒伏性。郑寨生等[19]的研究发现,烯效唑能使基部节间增粗,促进根系生长,提高抗倒能力。试验中,A、B、D、E处理相比于CK,均能在不同程度上缩短基部节间长度,提高植株基部茎秆的粗度,合理的施用调节剂能在一定程度上提高小麦的抗倒伏能力。试验研究表明,5种调节剂对茎秆抗压力的提升程度不同,较CK分别提高了10.14%、16.11%、7.70%、14.22%和18.08%。马瑞琦等[17]研究发现,在起身期喷施矮壮素、多效唑、抗倒型吨田宝均可以提高茎秆强度,改善茎秆质量,保障小麦丰产稳产。郑孟静[20]研究表明,抗倒伏型的品种基部第二节间茎秆的抗折力显著高于倒伏敏感型品种,且茎秆抗折力在开花期达到最大。抗倒剂对产量的影响,有文献研究[21]认为喷施抗倒剂能够在控制株高,减轻倒伏的同时增加作物的产量,但也有研究[10]认为,喷施抗倒剂虽然控制了株高,但也影响了产量。试验结果与前者的结论相符,5种抗倒剂较CK相比,增产了1.10%～14.39%。