摘 要:【目的】研究不同外源生长调节剂及其喷施次数对滴灌冬小麦茎秆特征及其抗倒伏性的影响,筛选滴灌冬小麦最适的外源生长调节剂及调节剂喷施次数,为新疆滴灌冬小麦抗倒伏及其调控措施提供理论依据。
【方法】以新冬18号为材料,于2021~2022年在大田滴灌条件下,采用裂区试验设计,以清水对照(CK)、调环酸钙·烯效唑(A)、矮壮素(B)、烯效·甲哌鎓(C)、抗倒酯(D)、多效唑(E)为主区,起身期喷施(P1)、起身期+拔节期各喷施1次(P2)为副区,共计12个处理。研究不同处理对滴灌冬小麦株高、重心高度、节间长度、茎秆抗折力以及产量的影响。
【结果】施用调节剂各处理均能有效抑制滴灌冬小麦株高,降低重心高度和节间长度,提高基部茎秆抗折力,喷施1次调节剂和喷施2次调节剂的处理基部茎秆抗折力平均提高了8.97%和14.89%。BP2处理可有效提高滴灌冬小麦有效穗数和千粒重,CP2处理下滴灌冬小麦穗数增加明显,喷施1次调节剂前提下,AP1、BP1、CP1处理增产达到10%以上,喷施2次调节剂前提下,AP2、BP2、CP2、DP2处理增产均能达到10%以上。
【结论】在起身期和拔节期分别喷施1次调环酸钙·烯效唑(AP2)和矮壮素(BP2)株高相对适宜、茎秆抗倒伏性较好、籽粒增产幅度大。
关键词:冬小麦;滴灌;生长调节剂;抗倒伏
中图分类号:S512.1 "nbsp;文献标志码:A
文章编号:1001-4330(2025)01-0037-08
收稿日期(Received):
2024-08-03
基金项目:
新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(2022B02001-3,2021B02002-1);国家自然科学基金项目(31960379,51879267);新疆维吾尔自治区“天山英才”人才培养项目;国家小麦产业技术体系乌鲁木齐综合试验站(CARS-03-88),新疆维吾尔自治区小麦产业技术体系项目(XJARS-01)
作者简介:
张景灿(2001-),男,福建晋江人,硕士,研究方向为小麦高产栽培与抗逆调控,(E-mail)myjc0120@163.com
通信作者:
张永强(1988-),男,河南平舆人,副研究员,硕士生导师,研究方向为小麦高产栽培生理,(E-mail)zyq988@yeah.net
徐文修(1962-) ,女,河北蠡县人,教授,博士,硕士生/博士生导师,研究方向为农作制度与农业生态,(E-mail)xjxwx@sina.com
0 引 言
【研究意义】新疆作为我国小麦主产区之一,小麦滴灌技术已得到应用推广[1]。新疆滴灌小麦与漫灌小麦相比,增产幅度可达37%,经济效益增加92%,增产效果十分明显[2]。在新疆地区年降水量较少、水资源短缺的情况下,滴灌技术的应用一定程度上提高了水资源的利用效率,提高了小麦产量[3],但随着滴灌技术的推广,小麦种植密度提高,水肥供给充足,滴灌冬小麦根系分布较浅且生长旺盛,倒伏风险增加[4-5]。倒伏能够明显导致作物减产[5],一般减产15%~20%,严重时可减产50%以上[6-7]。生产上主要通过减少播种量及化肥施用量和中耕除草等措施预防植株倒伏[8]。根据小麦不同时期的苗情,适时喷施调节剂进行调控是小麦预防倒伏的有效措施[9]。因此,开展不同调节剂及调节剂施用次数对滴灌冬小麦茎秆特征及其抗倒伏性的影响研究,筛选出适宜的抗倒伏调节剂及调节剂施用次数,对滴灌冬小麦抗倒高产栽培具有重要意义。【前人研究进展】小麦倒伏既与内部遗传因素有关,又受外部栽培措施和自然因素的影响[6]。一般将倒伏分为根倒伏和茎倒伏,茎倒伏是小麦倒伏的主要形式,损失较大[10]。小麦化控技术的推广应用,可在有效防倒的同时,提高小麦产量。矮壮素、多效唑、稀效唑、甲基托布津等化控药剂,均有明显的防倒防病作用[9]。通过喷施多效唑、烯效唑和甲哌鎓等植物生长抑制剂,或上述2种成分的复配剂,可显著提高小麦抗倒伏能力[11]。【本研究切入点】前人研究多通过不同滴施量和施用方式研究调节剂对滴灌小麦抗倒伏相关指标的影响,且针对多效唑、烯效唑和甲哌鎓药剂比较的试验鲜有报道。需研究在喷施不同药剂的基础上,设置不同喷施次数加以证明。【拟解决的关键问题】在大田滴灌条件下,设置不同调节剂及其施用次数,分析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,筛选出适宜滴灌冬小麦抗倒伏最佳的生长调节剂及其施用次数,为新疆滴灌冬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。
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。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。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
在大田滴灌条件下,采用双因素裂区试验设计,以不同调节剂为主区:清水对照(CK)、调环酸钙·烯效唑(A)、矮壮素(B)、烯效·甲哌鎓(C)、抗倒酯(D)、多效唑(E),调节剂施用次数为副区:起身期喷施1次(P1)、起身期喷施1次+拔节期喷施1次(P2),共计12个处理。每个处理播种面积36 m2(3.6 m×10 m),每个处理重复3次。表1
1.2.2 测定项目
1.2.2.1 节间长度
在冬小麦的成熟期随机取30个具有代表性的单茎,用直尺测量各节间的长度。
1.2.2.2 株高和重心高度
在成熟期选取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 基部茎秆抗折力
分别于冬小麦开花期、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
冬小麦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。另每个小区选取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Origin 2021软件绘图,IBM SPSS Statistics 26数据处理和分析。
2 结果与分析
2.1 不同调节剂处理对滴灌冬小麦株高的影响
研究表明,各处理对滴灌冬小麦株高影响不同。AP1、BP1、DP1和EP1处理的株高均比对照分别降低8.91%、10.77%、3.52%和10.10%,且均达到显著水平,AP1、BP1和EP1处理间则无显著差异。AP2、BP2、CP2、DP2和EP2的株高较CKP2依次分别降低了10.38%、10.99%、0.32%、5.44%和10.76%,不同处理下的株高表现为CKP2gt;CP2gt;DP2gt;AP2gt;EP2gt;BP2,且除CP2处理外,各处理对株高的影响均达到显著水平。相同调节剂条件下,喷施2次处理控制株高的效果均优于喷施1次处理。各处理基本上对株高均有控制作用,除烯效·甲哌鎓外,其余调节剂对株高的控制效果均达到显著水平。其中,矮壮素效果最佳,喷施1次相比AP1、CP1、DP1和EP1处理,株高分别降低了2.04%、11.65%、7.51%和0.75%,喷施2次相比AP2、CP2、DP2和EP2处理,株高分别降低了0.69%、10.70%、5.88%和0.26%,且在相同调节剂下,在起身期和拔节期分别喷施1次调节剂对株高调控的效果更佳。图1
2.2 不同调节剂处理对滴灌冬小麦茎秆各节间长度的影响
研究表明,各处理对滴灌冬小麦茎秆各节间长度的影响不同。喷施1次调节剂,DP1和EP1处理能更好的抑制穗下节和倒二节的节间长度,其中EP1处理效果最佳,穗下节分别较CKP1、AP1、BP1、CP1、DP1处理降低了13.88%、1.59%、5.83%、12.19%和0.71%,倒二节较其余各处理分别降低了15.70%、8.45%、4.33%、13.24%和2.22%,DP1和EP1处理对穗下节和倒二节的控制效果与CK相比均达到显著水平。BP1和EP1处理对基部节间的控制效果更佳,喷施1次调节剂下不同处理倒四节间表现为EP1gt;BP1gt;AP1gt;DP1gt;CKP1gt;CP1,EP1处理下倒四节较CKP1、AP1、BP1、CP1、DP1处理分别降低了13.40%、7.23%、1.51%、17.93%和9.28%。喷施2次调节剂,BP2和EP2对倒四节节间长度控制效果最佳,EP2处理分别较CKP2、AP2、BP2、CP2和DP2降低了24.71%、20.60%、10.39%、18.52%和17.29%。不同调节剂处理喷施2次基本上效果更佳,能更好的控制倒三节和倒四节的节间长度。矮壮素和多效唑对倒三节和倒四节的控制效果更佳,烯效·甲哌鎓对穗下节的作用则更加明显。不同调节剂对滴灌冬小麦茎秆节间长度的影响结果表现并不一致,节间长度对调节剂的响应也不一致。表2
2.3 不同调节剂处理对滴灌冬小麦重心高度的影响
研究表明,各处理对滴灌冬小麦重心高度影响不同。喷施1次调节剂,AP1、BP1和EP1处理下滴灌冬小麦重心高度较CKP1分别下降7.47%、11.21%和8.39%,差异均达到显著水平,DP1处理下滴灌冬小麦重心高度较CKP1处理虽有降低,但差异未达到显著水平。喷施2次调节剂,重心高度的降低幅度在0.83%~17.42%变动,喷施2次处理下重心高度表现为CKP2gt;CP2gt;AP2gt;BP2gt;DP2gt;EP2,AP2、BP2、DP2和EP2处理下滴灌冬小麦重心高度较CKP2分别降低了8.62%、12.93%、14.85%和17.42%,且与之均达显著水平;CP2处理虽然在一定程度上降低了重心高度,但与CKP2差异不显著。相同调节剂下,喷施2次的处理对重心高度的控制效果均好于喷施1次,且CP2、DP2和EP2处理分别与CP1、DP1和EP1差异达显著水平,重心高度分别降低了6.08%、13.75%和10.02%。AP2和BP2处理虽然较AP1和BP1处理重心高度降低,但差异未达到显著水平。各调节剂处理基本上能在不同程度上降低滴灌冬小麦植株重心高度,各调节剂喷施1次,矮壮素效果最佳,分别较AP1、CP1、DP1和EP1处理降低了4.04%、15.75%、9.89%和3.07%;各调节剂喷施2次,多效唑效果最佳,分别较AP2、BP2、CP2和DP2处理降低了9.63%、5.16%、16.73%和3.01%。图2
2.4 不同调节剂处理对滴灌冬小麦基部节间抗折力和抗倒指数的影响
研究表明,各处理对滴灌冬小麦茎秆抗折力影响不同。与对照相比,喷施1次调节剂,基部茎秆抗折力从开花期到蜡熟期,AP1处理下基部茎秆抗折力呈现“逐渐上升”的趋势,其余处理基部茎秆抗折力在乳熟期和蜡熟期均有所降低。喷施1次处理下滴灌冬小麦基部茎秆抗折力在开花期、乳熟期、蜡熟期测量值累计平均后,各处理间的表现为EP1gt;DP1gt;AP1gt;BP1gt;CP1gt;CKP1,抗倒指数在开花期和乳熟期均以EP1处理为最高,分别为0.12(开花期)和0.11(乳熟期),AP1处理下蜡熟期抗倒指数最高,为0.11;喷施1次调节剂处理下抗倒指数均有不同程度的提升,起身期5种调节剂处理均能有效提高滴灌冬小麦的抗倒伏能力。而喷施2次调节剂,基部茎秆抗折力的变化趋势和喷施1次的处理相同。相同调节剂条件下,喷施2次的处理基部茎秆抗折力基本上好于喷施1次处理,喷施2次处理开花期、乳熟期、蜡熟期累计平均值较喷施1次处理相比,抗折力分别提升了1.59%、5.25%、13.61%、3.74%和9.00%。不同处理均能提高滴灌冬小麦基部节间抗折力和抗倒伏指数,喷施调环酸钙·烯效唑和矮壮素处理,在灌浆后期仍能保持较高的基部茎秆抗折力,喷施抗倒酯和多效唑的处理则在开花期作用效果明显,烯效·甲哌鎓在喷施2次下才能起到明显的调控效果。图3
2.5 不同调节剂处理对滴灌冬小麦产量及产量构成因素的影响
研究表明,各处理对滴灌冬小麦产量及产量构成因素的影响不同。施用1次调节剂,基本上能提高最终产量,不同处理最终产量表现为BP1gt;CP1gt;AP1gt;DP1gt;EP1gt;CKP1。其中AP1、BP1和CP1处理下最终产量与CKP1之间差异显著。喷施1次调环酸钙·烯效唑在喷施1次调节剂处理条件下产量最高,分别较BP1、CP1、DP1和EP1处理提高了0.63%、1.85%、5.11%和12.24%,在穗数方面,喷施1次处理的AP1、BP1和CP1处理均能不同程度的提高滴灌冬小麦的有效穗数,较CKP1分别增长了3.76%、0.43%和2.92%;穗粒数方面,AP1处理最高,为33.15粒,各处理与CKP1之间均无显著性差异;在千粒重方面,BP1处理和DP1处理提高了滴灌冬小麦的千粒重。AP1和BP1处理下,有较高的穗数、穗粒数和千粒重,导致产量提升。喷施2次调节剂,最终产量由大到小表现为BP2gt;AP2gt;CP2gt;DP2gt;EP2gt;CKP2。喷施2次矮壮素处理下拥有较高的穗数和千粒重,穗数较AP2、CP2、DP2和EP2分别高出1.61%、11.44%、5.76%和7.80%,千粒重较AP2、CP2、DP2和EP2处理分别高出3.51%、6.31%、1.09%和15.67%。相同调节剂,喷施2次的处理在穗数、穗粒数和千粒重方面基本好于喷施1次,产量也表现为喷施2次调节剂产量更高。表3
3 讨 论
倒伏给机械化收获带来了严重困扰[12]。矮秆、基部节间较短、重心高度较低的植株有利于抗倒伏[13]。抗倒伏品种的株高和重心高度较低,基部节间(第1和第2)长度占总茎长的比例较小,基部节间粗度和壁厚最大[14]。试验中,通过喷施不同的调节剂处理,有效降低了新冬18号的株高和重心高度,基部茎秆粗度增加,抗折力提升,这与前人研究中抗倒品种的特征相符。陈晓光、邵庆勤等[15,16]通过喷施多效唑,提升小麦茎秆机械强度的同时,有效穗数增加,但千粒重降低,最终表现为增产。而在试验中,不论是喷施1次还是2次多效唑,均降低有效穗数,与前人研究结果不一致,可能是因为品种对多效唑的敏感性以及多效唑的喷施浓度差异引起的。孙斌等[17]以豫麦49为材料,通过在小麦返青后施用不同剂量的5%调环酸钙EA,增加植株抗倒能力的同时,提高了穗数、穗粒数和千粒重。研究中,喷施5种不同的调节剂均能提高滴灌冬小麦的基部茎秆抗折力,进而提高抗倒伏能力,与前人的研究进展一致;在此基础上,研究通过在拔节期增加一次化控处理,探究滴灌冬小麦最佳的化控药剂和化控次数。研究结果表明,与喷施1次调节剂的处理相比,在小麦起身期和拔节期分别喷施1次调节剂,能更好的控制株高和节间长度,降低重心高度,从而提高小麦的抗倒伏能力。崔凤娟等[18]通过不同时期喷施烯效·甲哌鎓,在增加植株抗倒伏能力的同时,提高了小麦单产。与试验喷施烯效·甲哌鎓的处理相比,对株高的控制虽然均未达到显著水平,但均提升了抗倒伏能力和产量。郭世保等[19]通过施用10%调环酸钙泡腾颗粒剂,研究其对小麦群体性状和产量的影响,研究发现与对照相比能增产11.80%~13.27%。孙斌[17]等的研究中也有同样的发现。在研究中,各处理基本上均能起到增产的效果,其中喷施调环酸钙·烯效唑和矮壮素处理在不同喷施次数下,均能较好提升小麦抗倒伏能力,增产较其他处理明显。各处理喷施1次调节剂增产幅度为1.10%~10.54%,而喷施2次调节剂,增产幅度达到8.68%~15.66%。
4 结 论
无论是在起身期喷施1次调节剂处理,还是在起身期和拔节期分别喷施1次调节剂,均能在不同程度上提高滴灌冬小麦的抗倒伏能力,提高籽粒产量。喷施调节剂的处理与CK相比,滴灌冬小麦的株高、植株重心高度、节间长度均能明显降低,基部茎秆抗折力和抗倒指数提升,且喷施2次效果好于喷施1次的效果,增产幅度为1.10%~15.66%,其中喷施2次矮壮素(BP2)处理下增产效果最大,产量达到7 889.40 kg/hm2。在起身期和拔节期分别喷施1次调环酸钙·烯效唑(AP2)和矮壮素(BP2)株高相对适宜、茎秆抗倒伏性较好、籽粒增产幅度大。
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Effects of different growth regulator and its application
times on stem characteristics and lodging resistance
of winter wheat under drip irrigation
ZHANG Jingcan1,2, XU Qijiang2,3,ZHANG Yongqiang2,3, LEI Junjie2,3 ,LYU Xiaoqing4 ,
CHEN Chuanxin2,3," NIE Shihui2,3, XU Wenxiu1
(1." College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China;2.Key Laboratory of Desert-Oasis Crop Physiology,Ecology and Cultivation,MOARA,Urumqi 830091,China; 3.Research Institute of Food Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091,China; 4. Manas Agricultural Technology Extension Center, Manas Xinjiang 832200, China)
Abstract:【Objective】 To select the most suitable growth regulators and the application times of regulators in the hope of providing theoretical basis for lodging resistance and control measures of Xinjiang drip irrigation wheat.
【Methods】 Xinjong 18 were taken as the material, and different regulators as the main zones under the field drip irrigation conditions from 2021 to 2022: clear water control (CK), calcium modulate · Enodozole (A), nanocin (B), enodozole·methylpiperonium (C), antyloxyl ester (D), polylodozole (E), and in addition, the frequency of regulator application was used as the secondary zones: A total of 12 treatments were applied at rise stage (P1) and rise stage + jointing stage (P2) to analyze the effects of different treatments on plant height, center of gravity height, internode length, stem diameter, stem bending resistance and yield of winter wheat under drip irrigation.
【Results】 The results showed that the plant height could be controlled effectively, the center of gravity height and internode length could be reduced, and the bending resistance of the basal stems could be improved. The bending resistance of the basal stems was increased by 8.97% and 14.89% in the treatment of one-time and twice spraying of regulator. BP2 treatment could effectively increase the effective panicle number and 1000-grain weight, and the panicle number increased significantly under CP2 treatment. Under the premise of spraying one regulator, the yield increased by more than 10% under AP1, BP1 and CP1 treatments, and under the premise of spraying two regulators, the yield increased by more than 10% under AP2, BP2, CP2 and DP2 treatments.
【Conclusion】" The plant height of AP2 and BP2 are relatively suitable, the stem lodging resistance is better, and the grain yield is increased greatly.
Key words:winter wheat; drip irrigation; growth regulator; lodging resistance
Fund projects:Key Scientific R amp; D Program Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region (2022B02001-3,2021B02002-1);Projects of National Natural Science Foundation of China(31960379,51879267); \"Tianshan Talents\" Talent Training Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region; Earmarked Fund of CARS(CARS-03-88);Earmarked Fund of XJARS(XJARS-01)
Correspondence author: ZHANG Yongqiang (1988-), male, from Pingyu, Henan, researcher associate, masters supervisor, research direction: crop yield cultivation, (E-mail)zyq988@yeah.net
XU Wenxiu (1962-), female, from Lixian, Hebei, professor, Ph.D., master and doctorials supervisor,research direction: farming system and agricultural ecology, (E-mail)xjxwx@sina.com