矮壮素滴施量对滴灌冬小麦茎秆特征及其抗倒伏性的影响

康 靓，张 娜，张永强，陈传信，雷钧杰，徐文修

(1.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 8300521；2.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】截至2018年，新疆滴灌小麦种植面积已达23×104hm2(350×104亩)[1]。与常规灌溉相比，滴灌小麦水肥供应充足，生长旺盛且根系分布较浅，且充足的水肥供应还会影响到小麦茎秆的理化特性，在一定程度上降低了小麦的抗倒伏能力，影响小麦产量。倒伏一般导致小麦减产7%～30%，严重时甚至高达40%[2-3]；小麦倒伏后不仅会造成收割不便，还会导致产量和品质下降[4-6]。化学调控是矮化小麦植株并可提高其抗倒的有效方法之一[7-8]。【前人研究进展】矮壮素(Chlorocholine chlorid，CCC)属于内吸性植物生长调节剂，可通过种子、芽、幼枝、叶片和根系进入植株体内，延缓细胞伸长，控制植株营养生长，促进生殖生长，提高茎秆强度，使植株节间缩短，株高降低。郭建文等[9]研究表明，矮壮素能显著提高黑麦茎秆基部第2节间的抗折力，降低黑麦的倒伏率。华智锐等[10]研究表明，矮壮素拌种可使小麦株高和重心高度降低，基部第2节间长度缩短、粗度增加，茎秆机械强度增强，倒伏系数降低。孙岩等[11]研究表明，矮壮素能够明显降低小麦的株高、增加茎秆的粗度，有助于壮苗，提高抗倒伏能力。马瑞琦等[12]研究表明，起身期喷施矮壮素可以显著降低株高及重心高度，显著提高茎秆基部节间的抗折力、穿刺强度、抗压强度等力学特性，显著提高植株的抗倒伏能力。【本研究切入点】前人研究是将矮壮素通过种子(拌种)、叶片(喷施)进入小麦体内，而起到抗倒伏作用；但矮壮素从根系通过滴施进入小麦体内应用尚未见报道，缺乏其相关技术理论研究。亟需研究矮壮素滴施量对滴灌冬小麦茎秆特征及其抗倒伏性的影响。【拟解决的关键问题】于2018～2019年在大田滴灌条件下，设置5个不同矮壮素滴施量，研究矮壮素不同滴施量对滴灌冬小麦茎秆特征及其抗倒伏性的影响，分析滴灌小麦抗倒伏的矮壮素最佳施用量，为新疆滴灌小麦抗倒伏高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

田间试验于2018～2019年在新疆农业科学院玛纳斯试验站(N44°18′，E86°13′)进行。该地属暖温带大陆性干旱半干旱气候区，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。试验地土壤为沙壤土，播前0～20 cm土壤有机质16.8 g/kg，碱解氮62.3 mg/kg，速效磷14.5 mg/kg，速效钾164 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

在大田滴灌条件下，以矮壮素(50%水剂)滴施量为试验因子，共设置5个不同滴施量，分别为0 mL/hm2(D0)、1 500 mL/hm2(D1)、3 000 mL/hm2(D2)、4 500 mL/hm2(D3)、6 000 mL/hm2(D4)及1个常规喷施用量3 000 mL/hm2(CK)作为对照，共计6个处理，各处理均在小麦拔节期1次施药。每个处理重复3次，小区面积36 m2(3.6 m×10 m)，供试品种为新冬18号，播种量270 kg/hm2，行距15 cm。小麦播种前结合整地深施尿素150 kg/hm2、磷酸二铵357 kg/hm2作为基肥。基肥94.5 kg/hm2，追氮时期分别在拔节期、孕穗期、开花期，追氮量分别为123.3、41.1和41.1 kg/hm2，总追氮量205.5 kg/hm2，施氮总量300 kg/hm2。灌水采用滴灌(毛管1管4行，管间距60 cm)，用水量由水表控制，其他管理措施同大田。表1

表1 灌水时期及灌水量Table 1 Amount of drip irrigation at different stages(m3/hm2)

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 茎秆形态特征

于冬小麦成熟期在每小区分别取20株小麦，用直尺测定其主茎各节间长度，采用精确度为0.01 mm的数显式游标卡尺测量基部第二节间(节间中部)的直径，并采用精度为万分之一的天平测量倒二节节间重量。

茎秆充实度=茎秆节间干重(mg)/节间长度(cm)的比值。

1.2.2.2 株高和重心高度

于冬小麦开花期、乳熟期和成熟期分别测定不同处理的株高和重心高度，株高为小麦茎秆基部到穗顶的自然高度，重心高度为茎秆基部至该茎秆平衡支点的距离。

1.2.2.3 抗折力

参照王勇等[2]的方法：植株下部固定，用日本产测力计作用在茎秆节间中间位置，垂直于茎秆缓缓用力，茎秆折断时测力计所显示的数值即为该茎的抗折力。于冬小麦开花期、乳熟期和成熟期分别测定不同处理的茎秆抗折力。

茎秆抗倒伏指数=茎秆机械强度/茎秆重心高度。

1.2.2.4 产量及产量构成因素

在小麦成熟期，于每小区选取具有代表性的1 m×2行进行室内考种，测量有效穗数、穗粒数和千粒重。每小区中收获4 m2(2 m×2 m)用于测定生物量和产量。

1.3 数据处理

采用SPSS 19.0和Excel 2016软件进行处理数据和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同矮壮素滴施量对滴灌冬小麦株高及各节长度的影响

研究表明，不论是喷施还是滴施矮壮素对滴灌冬小麦株高和节长伸长均有明显的抑制作用。与D0处理相比，矮壮素滴施可有效降低冬小麦株高，处理间表现为D0>D2>D3>D1>D4，D1、D2、D3、D4处理株高较D0处理分别降低了5.44%、2.68%、4.49%和20.26%，其中D2、D3处理与D0处理间均达未到了显著性差异水平(P>0.05)，D1处理与D0处理间达显著性差异水平(P<0.05)，D4处理与D0处理间达极显著性差异水平(P<0.01)。与常规喷施CK处理相比，在矮壮素滴施处理中仅有D4处理的株高降低了8.51%，而同等用量的D2处理株高比对照高出10.42%，矮壮素叶面喷施方法在同等浓度下对株高的抑制效果要优于滴施。与D0处理相比，矮壮素滴施各处理的各节节间长度均表现不同程度的缩短，其中D4处理节间长度缩短的最明显，与D0相比，D4处理的倒1、2、3、4、5节间长度相应依次缩短了21.35%、19.52%、9.59%、8.08%、14.89%；与常规喷施CK处理相比，D4处理的倒1、2、3、5节间长度相应依次缩短了8.90%、14.45%、4.32%、9.90%，但D4处理的倒4节却比CK增加了0.22%。矮壮素滴施可以抑制滴灌冬小麦株高和节间长度的增加，但与喷施相比，适当增加矮壮素滴施量滴灌冬小麦的株高、节间长度才能有效降低。表2

表2 不同矮壮素滴施量下滴灌冬小麦节间长度及株高数变化Table 2 Effects of different amounts of CCC drip on the internode length and the plant height of winter wheat under drip irrigation

2.2 矮壮素不同滴施量对滴灌冬小麦重心高度比及基部节间充实度的影响

研究表明，与喷施对照CK相比，矮壮素滴施各处理的冬小麦植株重心高度比在开花期、乳熟期、成熟期均有所降低，在不同的生育时期，处理间变化规律不一致。基部节间充实度在开花期、成熟期随着滴施用量的增加而升高，且均为D4处理最高，分别为20.95 mg/cm(开花期)、29.74 mg/cm(成熟期)，D4处理基部节间充实度在开花期、成熟期与其它各处理间差异均达显著性水平(P<0.05)；在乳熟期随着滴施用量的增加呈“先升后降”的趋势，其中D3处理最高，为26.73 mg/cm，分别较同期D0、D1、D2、D4、CK处理提高了19.60%、34.32%、39.36%、20.03%和20.84%，其与其它各处理间差异均达显著性水平(P<0.05)。表3

2.3 矮壮素不同滴施量对滴灌冬小麦茎秆基部力学特征及抗倒伏指数的影响

研究表明，随着生育进程的推进，各处理滴灌冬小麦茎秆机械强度及茎秆抗倒伏指数均明显降低。处理间，随矮壮素滴施量的增加，不同时期滴灌冬小麦基部茎秆机械强度均呈“先升后降”的趋势，且各时期均以D3处理最高，分别为14.78N(开花期)、9.79N(乳熟期)、8.84N(成熟期)；与CK相比，D0、D1处理的茎秆机械强度均明显降低，D2、D3、D4处理的茎秆机械强度均表现出不同程度的增高。不同时期冬小麦茎秆抗倒伏指数均以D4处理最高，分别为0.36(开花期)、0.20N(乳熟期)、0.17(成熟期)；其次是D3、D2处理，且D2、D3、D4处理冬小麦茎秆抗倒伏指数在开花期、乳熟期、成熟期均明显高于D0和CK处，适宜矮壮素滴施量可以提高滴灌冬小麦基部茎秆的机械强度和抗倒伏指数，提高滴灌冬小麦茎秆抗倒伏能力。表4

表3 矮壮素不同滴施量下滴灌冬小麦重心高度比和基部节间充实度变化Table 3 Effects of different amounts of CCC drip irrigation on the rate of height of gravity centre and the culm filling degree of winter wheat under drip irrigation

表4 矮壮素不同滴施量下滴灌冬小麦茎秆物理特性变化Table 4 Effects of different amounts of CCC drip irrigation on stem mechanical strength and lodging index of winter wheat under drip irrigation

2.4 矮壮素不同滴施量对滴灌冬小麦产量及田间倒伏率的影响

研究表明，随着矮壮素滴施量增加，滴灌冬小麦有效穗数呈“先升后降”的趋势，其中D3最高为664.33×104穗/hm2，与其它处理间差异均达到显著水平(P<0.05)。穗粒数D4处理最高为45.60粒，其次CK、D3处理，分别为44.57、44.17粒，D4处理与D3、CK间差异不显著，但显著高于其它各处理。与D0和CK相比，矮壮素滴施各处理的冬小麦千粒重均出现不同程度的降低，矮壮素滴施处理的千粒重表现为D3>D2>D1>D4，其中D3处理最高为40.89 g，与D1、D2、D4处理间差异不显著。随着矮壮素滴施量的增加，籽粒产量表现为：D3>D2>D4>D1>D0，其中D3处理为最高，为8 098.9 kg/hm2，分别较D0、D1、D2、D4提高了12.21%、6.53%、3.75%、5.74%，其与D2处理间差异不显著，与D0、D1、D4处理间差异达显著水平(P<0.05)。地上部分生物重以D3处理18 264.3 kg/hm2为最高，收获系数以CK处理0.477为最高。田间倒伏率随着矮壮素滴施量的增加而逐渐降低，与CK相比，D2、D3、D4处理的倒伏率均明显降低。表5

表5 矮壮素不同滴施量下滴灌冬小麦产量和产量构成以及田间倒伏率变化Table 5 Effects of different amounts of CCC drip irrigation on the yield, yield components and field lodging rate of winter wheat under drip irrigation

3 讨 论

不同植物生长调节剂用法用量和使用时间对作物个体与群体结构产生的影响差异较大，适宜的使用有利于促成合理的株型，构建适宜的群体结构，多个方面不同程度的影响着作物产量和品质[13]。滴灌方式使水肥的利用效率大大提高[14-17]，却使得大田作物苗情过旺，根系较浅等更为突出，使滴灌作物的倒伏问题更加严重[18-19]。株高和茎秆基部节间性状优劣是判断作物抗倒伏能力强弱的重要标准，小麦根系浅而苗情过旺，不利于茎秆的发育和物质积累，使得茎秆纤细而长，充实度降低；基部节间长度过大会使得株高和重心高度上升，这些均不利于小麦抗倒伏[11]。郭建文等[20]研究表明，适宜用量的矮壮素喷施可以显著提高黑小麦茎秆充实度，增强抗倒伏性。王成雨等[7]研究表明，矮壮素拔节前喷施对冬小麦基部节间长度的抑制效果要强于对株高的抑制效果，矮壮素的作用时间较短且集中，孙岩等[11]研究表明，喷施矮壮素可以使小麦生育期延迟，延长穗分化进程，增加有效分蘖，使产量性状得到明显改善，喷施矮壮素可以提高作物基部茎秆的纤维素含量，增强了基部茎秆的物理强度。研究表明，随矮壮素滴施量的增加，滴灌冬小麦株高、基部节间长和重心高度比均表现出不同程度的下降，茎秆抗倒伏指数呈上升趋势。田间倒伏率随着矮壮素滴施量的增加而逐渐降低，与CK相比，D2、D3、D4处理的均明显降低。籽粒产量以D3处理为最高，为8 098.9 kg/hm2，分别较D0、D1、D2、D4、CK提高了12.21%、6.53%、3.75%、5.74%和6.51%。

4 结 论

矮壮素不同滴施量均可以降低滴灌冬小麦的株高，提高茎秆抗到性能，改善产量构成结构，提高籽粒产量。随矮壮素滴施量的增加，滴灌冬小麦株高、基部节间长和重心高度比均表现出不同程度的下降，茎秆抗倒伏指数呈上升趋势。田间倒伏率随着矮壮素滴施量的增加而逐渐降低，矮壮素滴施用量为4 500 mL/ hm2时，滴灌冬小麦茎秆高度适宜，重心高度比相对较低，抗倒伏指数相对较高，籽粒产量最高。