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二氢卟吩铁对不同播期小麦产量及生长特性的影响

2024-12-31胡蕾孙一标朱静雯季英华朱国永魏利辉王爱民

江苏农业学报 2024年10期
关键词:生长特性生育期小麦

收稿日期:2023-11-15

基金项目:江苏省农业科技自主创新项目[CX(21)1011];江苏省重点研发计划项目[BE2020319]

作者简介:胡 蕾(1993-),女,江苏高邮人,硕士,助理研究员,主要研究方向为作物栽培学与耕作学。(E-mail)1533710521@qq.com

通讯作者:王爱民,(E-mail)wamycnky@163.com

摘要: 为了探究新型植物生长调节剂二氢卟吩铁(ICE6)对小麦生长发育和产量的影响,本研究以扬麦25和镇麦12号为试验材料,设置4个不同播期[2020年11月3日(播期Ⅰ)、2020年11月8日(播期Ⅱ)、2020年11月13日(播期Ⅲ)、2020年11月18日(播期Ⅳ)],以0.02%二氢卟吩铁可溶性粉剂拌种,并在小麦破口前7 d和抽穗扬花期用0.02%二氢卟吩铁可溶性粉剂5 000倍液叶面喷施,调查分析4个播期小麦生育期、田间农艺性状、产量及其构成要素、SPAD值以及花后灌浆速率。结果表明,与对照(CK)相比,经过0.02%二氢卟吩铁可溶性粉剂处理后,2个小麦品种第Ⅰ播期和第Ⅱ播期处理基本苗和越冬苗显著增加,第Ⅰ播期处理株高显著降低,第Ⅰ播期处理第2节间和第Ⅳ播期处理总节间长度显著缩短;扬麦25第Ⅱ播期处理、镇麦12号第Ⅰ播期处理小麦抽穗期叶绿素含量显著提高,延缓了叶片的衰老,为籽粒灌浆提供了充足的光合产物,进而提高单位面积小麦产量。

关键词: 二氢卟吩铁;小麦;生育期;产量;生长特性

中图分类号: S482.8;S512.1"" 文献标识码: A"" 文章编号: 1000-4440(2024)10-1834-10

Effects of iron chlorine e6 on yield and growth characteristics of wheat at different sowing dates

HU Lei1, SUN Yibiao1, ZHU Jingwen1, JI Yinghua2, ZHU Guoyong1, WEI Lihui2, WANG Aimin1

(1.Institute of Agricultural Sciences in the Coastal District of Jiangsu Province, Yancheng 224002, China;2.Institute of Plant Protection, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China)

Abstract: In order to explore the effects of the new plant growth regulator iron chlorine e6 (ICE6) on the growth and yield of wheat, this study used Yangmai 25 and Zhenmai 12 as experimental materials. Four different sowing dates of November 3, 2020 (sowing date Ⅰ), November 8, 2020 (sowing date Ⅱ), November 13, 2020 (sowing date Ⅲ), November 18, 2020 (sowing date Ⅳ) were set, and 0.02% iron chlorine e6 soluble powder was used for seed dressing. In the period of seven days before the break of wheat and heading and flowering stage, 5 000 times solution of 0.02% iron chlorine e6 soluble powder was sprayed on the leaves of wheat. The growth period, field agronomic traits, yield and its components, SPAD value and post-anthesis grain filling rate of wheat under four sowing date treatments were investigated and analyzed. The results showed that compared with the control (CK), the number of basic seedlings and overwintering seedlings of the two wheat varieties increased significantly in the first and second sowing dates under the treatment of 0.02% iron chlorine e6 soluble powder, the plant height in the first sowing date treatment decreased significantly, and the length of the second internode in the first sowing date treatment and the total internode length in the fourth sowing date treatment were significantly shortened. The chlorophyll content of Yangmai 25 at heading stage under the second sowing date treatment and Zhenmai 12 at heading stage under the first sowing date treatment was significantly increased, which delayed the senescence of leaves and provided sufficient photosynthetic products for grain filling, thereby increasing the yield of wheat per unit area.

Key words: iron chlorine e6;wheat;growth period;yield;growth characteristics

小麦是中国重要的粮食作物之一,种植面积和总产量均居中国粮食作物第2位,维持小麦种植规模和产量稳定对保障中国粮食安全有着重要作用[1]。近年来,小麦种植面积不断减少,而市场对小麦的需求量却在不断上升[2]。纵观全球小麦生产情况也不容乐观,据估计,未来全球小麦产量必须以每年1%的速度增长才能满足气候变化等一系列风险挑战[3],因此提高小麦产量刻不容缓。江苏省淮河以北麦区以玉米-小麦或水稻-小麦等轮作制度为主,小麦播种期可从每年的10月上旬持续到12月上旬,主要集中在11月份。目前,大田生产上水稻晚收导致小麦晚播,小麦播期晚则冬前生长期短,前期积温不足,导致小麦有效分蘖降低,成穗率与穗粒数均减少、千粒重下降[4],由此可见,产量与播期密切相关。

植物生长调节剂的应用作为现代农业生产中重要的栽培管理措施之一,在改善作物生长特性、增加作物产量方面有着显著效果[5]。二氢卟吩铁可溶性粉剂是一种新型植物生长调节剂,具有增强作物抗逆性、提高发芽率、促进根系生长等作用[6]。二氢卟吩铁主要通过抑制叶绿素酶活性从而延缓叶绿素的降解以及提高光系统Ⅱ的最大光化学效率,从而提高植物的光合作用效率;还可以通过促进根细胞内一氧化氮的生成,降低吲哚乙酸氧化酶的活性来促进根系生长和养分吸收,提高作物产量[7]。同时,二氢卟吩铁能激发植物的基础免疫反应,诱导多条抗病信号传导途径,增强作物对生物及非生物胁迫的耐受性。例如,二氢卟吩铁能够促进水稻种子发芽以及幼苗生长[8],增强小麦对渍水胁迫的耐受性[9],提高小麦苗期的耐寒性[10],延长葡萄采摘后的保鲜期[11]等。二氢卟吩铁主要有拌种和喷雾两种处理方式,适宜处理时间和剂量则因作物的种类和生长阶段而定。如花生可分别在种植过程中和采摘后进行处理[12],水稻、小麦、油菜等可在不同生长阶段进行处理[13-15]。水稻、油菜的登记使用剂量为0.02%二氢卟吩铁可溶性粉剂稀释10 000~20 000倍;小麦、大豆、棉花、葡萄的登记使用剂量为0.02%二氢卟吩铁可溶性粉剂稀释5 000~10 000倍。前人对二氢卟吩铁的研究大多在逆境条件下其对作物的影响,或在正常生长周期、正常温光条件下对作物产量和品质的影响。本研究则是根据生产实践中因气候、耕作栽培措施等导致上茬作物收获日期不定的现实问题,设置4个不同的小麦播期,探究二氢卟吩铁对不同播期小麦生长状况的影响,为生产实践中二氢卟吩铁的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验田块

本试验于2020年11月至2021年6月在江苏沿海地区农业科学研究所南洋试验场(120°29′E,33°15′N)进行,土壤类型为沙壤土。

1.2 供试品种、试剂材料及使用方法

供试品种为扬麦25和镇麦12号;试剂材料为0.02%二氢卟吩铁可溶性粉剂,由南京百特生物工程有限公司提供;使用方法见表1。

1.3 试验设计

本试验设置对照组(CK)和处理组(T),设4个播种期,分别为2020年11月3日(播期Ⅰ)、2020年11月8日(播期Ⅱ)、2020年11月13日(播期Ⅲ)和2020年 11月18日(播期Ⅳ)。采用小区条播方式,播种前用划行器标记行距,行距设定为25.0 cm,开沟深度为4.0 cm,墒沟宽 50.0 cm。扬麦25对照组播种 31 行,4个播期每个播期分别播种31行;镇麦12号对照组播种31行,4个播期每个播期分别播种31行。试验设置 3个重复。田间水肥等管理按小麦高产栽培技术进行。

1.4 指标测定

在每个小区选择一个固定区域,用于定点调查小麦茎蘖动态、株高、SPAD值及灌浆程度等指标。

1.4.1 田间农艺性状调查 观察记录小麦关键生育期,包括播种期、越冬期、拔节期、抽穗期和成熟期;数取每个小区定点区域内的茎蘖数量。小麦成熟期在每个小区定点区域用直尺随机测量10株小麦株高、节间长度及穗长,用游标卡尺测量每株每个节间的茎秆直径。

1.4.2 产量测定 2个小麦品种4个播期分别在成熟后适时收获,并称量实际产量。

1.4.3 SPAD值测定 从小麦孕穗期开始到成熟期结束,每隔7~10 d,在定点区域选取叶片完好、株型相似的10株小麦,用SPAD仪(型号为SPAD502)夹取距剑叶叶尖1/3处,测量叶片SPAD值并计算平均值。

1.4.4 千粒重及灌浆速率计算 小麦扬花后7 d开始每隔7~10 d每个小区随机取10个穗头,105 ℃杀青30 min,60~80 ℃烘干至恒重,测量籽粒烘干后干重,计算灌浆速率[16]

2 结果与分析

2.1 二氢卟吩铁对不同播期小麦生育期的影响

由表2可见,随着播期推迟2个小麦品种生育期呈逐渐缩短趋势。施用二氢卟吩铁后,2个小麦品种4个播期的生育期与CK相比均有缩短。与不施用二氢卟吩铁对照相比,施用二氢卟吩铁后,扬麦25在播期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处理生育期分别缩短了1 d、2 d、2 d、1 d,其中播期Ⅰ处理播种期-拔节期、拔节期-抽穗期都缩短了1 d,播期Ⅱ处理拔节期-抽穗期、抽穗期-成熟期都缩短了1 d,播期Ⅲ处理播种期-拔节期、抽穗期-成熟期都缩短了1 d,播期Ⅳ处理播种期-拔节期缩短了1 d;与不施用二氢卟吩铁对照相比,施用二氢卟吩铁后,镇麦12号的播期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处理生育期都缩短了1 d,播期Ⅳ处理生育期缩短了3 d,其中播期Ⅰ处理拔节期-抽穗期缩短2 d,播期Ⅱ处理播种期-拔节期、拔节期-抽穗期都缩短1 d,播期Ⅲ处理播种期-拔节期缩短1 d,播期Ⅳ处理播种期-拔节期、抽穗期-成熟期分别缩短1 d和2 d。

2.2 二氢卟吩铁对不同播期小麦产量及构成要素的影响

从表3可知,2个小麦品种4个播期处理中经二氢卟吩铁处理后产量与不施用二氢卟吩铁对照相比均有提升。其中,扬麦25播期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处理中施用二氢卟吩铁处理的产量分别与不施用二氢卟吩铁对照相比提高了1.77%、2.38%、2.08%、3.77%,且播期Ⅱ、Ⅳ处理中施用二氢卟吩铁处理和对照差异显著;播期Ⅳ处理中施用二氢卟吩铁处理的有效穗数与CK相比显著增加;4个播期处理中施用二氢卟吩铁处理的千粒重与对照相比均增加,且播期Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处理中施用二氢卟吩铁处理的千粒重比对照增加显著。镇麦12号播期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处理中施用二氢卟吩铁处理的产量与CK相比分别提高了2.54%、1.42%、2.21%和3.06%;播期Ⅰ处理中施用二氢卟吩铁处理的穗粒数以及4个播期处理中施用二氢卟吩铁处理的千粒重与对照相比均显著增加。

2.3 二氢卟吩铁对不同播期小麦茎蘖动态的影响

由表4可知,扬麦25第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ播期处理中和镇麦12号第Ⅰ、Ⅲ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的基本苗显著高于CK;扬麦25第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ播期处理中和镇麦12号第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的越冬苗显著高于CK;扬麦25第Ⅳ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的有效穗数显著高于CK。

2.4 二氢卟吩铁对不同播期小麦株高、节间长度及穗长的影响

由表5可知,扬麦25第Ⅰ、第Ⅳ播期以及镇麦12号第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的株高与CK相比降低显著。扬麦25第Ⅰ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的第1节间和镇麦12号第Ⅱ、第Ⅳ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的第1节间长度与CK相比降低显著,扬麦25第Ⅰ、第Ⅱ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的第2节间和镇麦12号第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的第2节间长度均显著短于CK。扬麦25第Ⅰ、第Ⅳ播期处理中和镇麦12号第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期处理中施用经二氢卟吩铁处理的总节间长均显著短于CK。

2.5 二氢卟吩铁对不同播期小麦茎粗的影响

由表6可知,扬麦25第Ⅱ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的第1节间,第Ⅰ播期和第Ⅲ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的第2节间,第Ⅱ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的穗下节间茎秆直径与CK相比差异显著,分别较CK增加了6.9%、6.9%、5.9%和7.4%;镇麦12号第Ⅰ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的穗下节间茎秆直径比CK显著增加了16.0%。

2.6 二氢卟吩铁对不同播期小麦SPAD值的影响

2021年4月26日检测结果(表7)显示,扬麦25第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ播期处理中和镇麦12号第Ⅰ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦SPAD值与CK相比差异显著;5月6日检测结果显示,镇麦12号第Ⅰ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦SPAD值与CK相比差异显著;5月13日检测结果显示,扬麦25第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ播期处理中和镇麦12号第Ⅰ、第Ⅲ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦SPAD值与CK相比差异显著;5月19日检测结果显示,扬麦25第Ⅱ播期处理中和镇麦12号第Ⅰ、第Ⅱ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦SPAD值与CK相比差异显著;5月24日检测结果显示,镇麦12号第Ⅱ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦SPAD值与CK相比差异显著。

2.7 二氢卟吩铁对不同播期小麦千粒重的影响

扬麦25第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的花后7~22 d千粒重均显著高于CK;镇麦12号第Ⅳ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的花后7~22 d千粒重显著高于CK。施用二氢卟吩铁处理后,扬麦25和镇麦12号4个播期处理中花后27~42 d千粒重均显著高于CK(表8)。

2.8 二氢卟吩铁对不同播期小麦籽粒灌浆速率的影响

2个小麦品种4个播期花后不同日期检测得到的灌浆速率结果(表9)显示,扬麦25第Ⅳ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦花后12 d、第Ⅲ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦花后17 d以及镇麦12号第Ⅱ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦花后12 d,第Ⅱ、第Ⅲ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦花后17 d,第Ⅰ、第Ⅲ播期处理中施用二氢卟吩铁处理的小麦花后27 d灌浆速率显著高于CK。

3 讨论

3.1 二氢卟吩铁对小麦生育期及产量的影响

播期推迟会影响小麦生育进程,导致生育期推迟,整个生长周期缩短,生物量积累不够,籽粒灌浆速率改变,从而影响小麦产量[17-18]。本研究结果表明,随着播期推迟小麦生育期缩短。施用二氢卟吩铁后,2个小麦品种4个播期的生育期与CK相比均缩短1~3 d不等,特别是播种至拔节阶段,扬麦25和镇麦12号均有3个播期处理缩短。同时,2个品种第Ⅰ播期和第Ⅱ播期处理的拔节期-抽穗期均缩短。可能是因为施用二氢卟吩铁后提高光系统Ⅱ的最大光化学效率,从而提高了小麦的光合作用效率,加快了前期的生育进程。值得关注的是,二氢卟吩铁可将镇麦12号第Ⅳ播期处理的生育期缩短3 d,在2个品种所有处理中生育期最短,其抽穗期-成熟期缩短明显,由此可知抽穗期-成熟期是整个生育期变化的关键。二氢卟吩铁缩短扬麦25第Ⅱ、第Ⅲ播期处理和镇麦12号第Ⅳ播期处理抽穗期-成熟期的天数,可能与其调控叶绿素的降解有关,具体原因有待进一步探究。

二氢卟吩铁是新型植物生长调节剂,能够调节作物生长,对作物增产有一定效果[19]。本研究结果表明,除扬麦25第Ⅰ播期外,两品种其他播期小麦经二氢卟吩铁处理后,产量构成因素中千粒重与CK相比均有增加。金彦刚等[20]研究结果表明,随着播期延迟,小麦生育前期茎蘖数会逐渐减少,与本研究结果一致。施用二氢卟吩铁后,小麦的基本苗和越冬苗增加,保证了后期足够的穗数,在此基础上,结合千粒重和穗粒数的增加,产量三要素更加协调[21]。这也是施用二氢卟吩铁后小麦增产的主要原因。

3.2 二氢卟吩铁对小麦株高及节间生长的影响

茎秆是小麦植株承受外力的主要部位,也是抗倒伏的主要器官。导致小麦倒伏有外部因素、栽培管理措施和茎秆形态结构3个主要因素。茎秆的形态结构主要与植株高度、茎基部第2节间长度、茎秆壁厚度、茎秆节间的充实度以及茎秆内物质的含量密切相关[22]。朱新开等[23]研究结果表明,小麦株高、基部节间长度、穗下节间长度与倒伏呈正相关关系,株高较矮且基部节间较短的植株有利于抗倒伏。余泽高等[24]认为,小麦茎秆越粗,特别是中下部茎秆越粗越不容易倒伏。

植物生长调节剂对小麦茎秆生长有着重要作用[25-26]。宋佳敏等[27]用二氢卟吩铁喷施花生后发现,盛花期喷施不同浓度二氢卟吩铁可以显著降低花生倒18节的节间长,降低株高,基部节间增粗,单位面积产量显著提高。本研究结果表明,施用0.02%二氢卟吩铁可溶性粉剂的2个小麦品种与对照相比,第Ⅰ、第Ⅳ播期处理的株高显著降低,第Ⅰ播期处理的第2节间和第Ⅳ播期处理的总节间长度显著缩短。同时,测量不同节间茎秆直径发现,扬麦25第Ⅰ、第Ⅲ播期处理的第2节间茎秆直径显著增加。结合前人研究结果可知,施用二氢卟吩铁处理可使小麦株高降低,茎基部增粗,对提高小麦抗倒伏能力有一定作用。

3.3 二氢卟吩铁对小麦SPAD值及花后灌浆速率的影响

众多研究结果表明,叶片SPAD值与叶绿素含量之间呈正相关关系[28] ,因此可以用叶片的SPAD值反映叶绿素的含量水平。目前,测量植株叶绿素含量的方法主要有分光光度法和SPAD法。应用SPAD叶绿素仪测量叶绿素含量方便快捷,不需要将叶片从植株上分离下来[29]。SPAD值的大小也会受不同因素的影响,不同品种与基因型、叶片的测量位置以及外界的环境因素都能造成SPAD值的波动[30]。前人研究结果表明,SPAD值的高低与产量密切相关[31]。张蓓蓓等[32]探究8个不同基因型小麦的叶绿素SPAD值、产量以及生物量等7个指标的差异性与相关性,结果发现不同基因型之间小麦的SPAD值差异显著;葛君等[33]研究发现,不同氮素用量对小麦光合特性、SPAD值、碳氮代谢相关酶活性、籽粒产量和蛋白质含量影响显著。小麦籽粒的形成不仅受基因型的影响,还受到多重因素的综合影响。本试验在二氢卟吩铁拌种以及破口前7 d以及抽穗扬花期叶面喷施二氢卟吩铁后发现,与对照相比,扬麦25在第Ⅱ播期处理中6个日期(2021年4月7日、4月13日、4月20日、4月26日、5月13日、5月19日)测得的SPAD值显著增加;镇麦12号在第Ⅰ播种处理中6个日期(2021年4月13日、4月20日、4月26、5月6日、5月13日、5月19日)测得的SPAD值显著增加。保证了小麦抽穗灌浆期有充足的叶绿素进行光合作用,提高了籽粒的灌浆速率,有效提高了千粒重,从而增加了小麦单位面积产量。

4 结论

用0.02%二氢卟吩铁可溶性粉剂对扬麦25和镇麦12号4个不同播期处理的小麦进行拌种以及破口前7 d以及抽穗扬花期叶面喷施处理,与对照相比,处理后的2个小麦品种生育期缩短,第Ⅰ播期和第Ⅱ播期处理基本苗和越冬苗显著增加,第Ⅰ播期处理株高显著降低,第Ⅰ播期处理第2节间和第Ⅳ播期处理总节间长度显著缩短;扬麦25第Ⅱ播期处理6个日期(2021年4月7日、4月13日、4月20日、4月26日、5月13日、5月19日)测得的SPAD值显著增加;镇麦12号第Ⅰ播种处理6个日期(2021年4月13日、4月20日、4月26、5月6日、5月13日、5月19日)测得的SPAD值显著增加;施用二氢卟吩铁花后27 d、32 d、42 d 2个品种千粒重均显著增加。本研究结果为植物生长调节剂二氢卟吩铁在小麦生长发育中的应用提供了理论基础。

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(责任编辑:黄克玲)

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叶面施肥实现小麦亩增产83.8千克
哭娃小麦
土壤盐碱性对3个树莓品种生长特征的影响
荷叶铁线蕨生长特性及繁殖技术研究
宁夏高产玉米群体产量构成及生长特性探索分析
提升柠檬品质的措施
基于作物生育期的潜在蒸散的时空演变特征及R/S 分析
2013-2014年度二二二团冬小麦各生育期气象条件分析