长生13不同生育期茎秆性状研究

杜艳伟，王高鸿，李颜方，阎晓光，常海霞，王枫叶，赵晋锋

（山西省农业科学院谷子研究所，山西长治 046001）

谷子是山西省主要的旱地常规种植的杂粮作物，是仅次于玉米、小麦、大豆、马铃薯的第五大作物，常年种植面积在20万hm2左右。谷子为密植作物，极易发生倒伏，俗话说“谷倒一把草”，形象地说明了倒伏对谷子的巨大影响。影响禾谷类作物倒伏的因素很多，除外界气候因素和栽培管理措施对倒伏影响较大以外，茎秆自身的抗倒特性也是重要因素。有研究表明，禾谷类作物基部节间机械强度与抗倒性呈显著正相关[1-3]。作物茎秆强度不仅会随着生育期和外界环境条件发生变化，而且在各基部节间也存在差异[3-4]。机械强度可模拟作物抵抗外力折断，具有直观表征作物抗倒性能强弱的作用，常被作为衡量抗倒能力的直接指标。王勇等[5]综合考虑植株的重心、质量和茎秆机械强度等因素，研究了小麦茎秆抗倒性的评价方法。

近年来，关于麦类[6-9]、水稻[10-11]、玉米[12]、油菜[13]、大豆[14]等作物的抗倒性研究已经有相关报道，目前关于谷子抗倒性的研究报道较少，尤其是在不同生育期对抗倒性的研究。长生13是山西省农业科学院谷子研究所所选育的新品种，抗逆性强，抗病性好，综合农艺性状优良，生育期在125 d左右，产量在4 500 kg/hm2左右，是适于我国春播中晚熟区种植的优良品种。

本试验通过研究长生13在乳熟期、蜡熟期和成熟期的株高、重心、基部节间长度、节间直径、茎秆机械强度和地上鲜质量和穗质量的特性，旨在为谷子抗倒伏育种提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为长生13，由山西省农业科学院谷子研究所提供。

1.2 试验地概况

试验于2017年在山西省长治市山西省农业科学院谷子研究所试验地进行（东经113°15′，北纬36°12′）。试验地为旱平地，前茬作物为玉米。海拔934 m，年均降水量547 mm，年均温度10.02℃，≥10℃的积温3 570.1℃，无霜期165 d，年均累计日照时数2464.44h（1956—2012年）。试验地土壤质地为沙壤土，播种前试验田0～200 cm土层土壤养分含量为：有机质11.12 g/kg，全氮0.32 g/kg，碱解氮82.21 mg/kg，速效磷 9.45 mg/kg，速效钾 8.21 mg/kg。土壤容重1.42g/cm3，pH值为7.5，属中等肥力水平。播前施底肥，施肥量为：N225kg/hm2，P2O5150kg/hm2，K2O150 kg/hm2。其他管理措施同普通大田。

1.3 试验设计

每试验小区行长5 m，宽4 m，行距0.3 m，试验田周围设置保护行。2017年5月10日播种，6月15日定苗，10月20日收获。分别于乳熟期（8月10日）、蜡熟期（9月3日）和成熟期（10月26日）田间抽样测试，3次重复，每重复取5株。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 植株性状的测定 分别于乳熟期、蜡熟期和成熟期测定株高、重心、地上部鲜质量和穗质量。重心即将茎秆（剪去地下部分）放在固定支点上，使其平衡，测量平衡支点至茎秆基部节间末端的长度与植株高度的比值。地上部鲜质量为带穗、叶和鞘的完整地上部单茎鲜质量。

分别于乳熟期、蜡熟期和成熟期测量基部2～6节节间长度和直径。节间直径（mm）在节间1/2处使用精度为0.01 mm的数显游标卡尺测量。

1.4.2 茎秆强度的测定 茎秆强度以弯折强度来表示，使用YYD-1型茎秆强度测定仪（浙江托普仪器有限公司生产）测定。依次测量谷子基部2，3，4，5，6节茎秆，固定2个支点距离为1 cm，将节间水平放置在2个支点上，在节间中点施力使其折断，力的大小为该节间抗折力（单位为kg）。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2003作图，数据采用DPS 7.05软件进行分析处理，Duncan新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 长生13不同生育期茎秆节间长度变化

由图1可知，长生13茎秆随节数的升高，节间长度依次增加，倒6节＞倒5节＞倒4节＞倒3节＞倒2节；随着生育期的进度，节间长度也依次增加，成熟期＞蜡熟期＞乳熟期。其中，倒2节、倒4节、倒5节、倒6节在乳熟期、蜡熟期和成熟期各节间长度间差异未达显著水平；倒3节在成熟期的节间长度最长，为7.42cm，乳熟期的节间长度最短，为6.47cm，成熟期与乳熟期的倒3节长度差异达显著水平，而与蜡熟期倒3节长度差异未达显著水平；蜡熟期和乳熟期的倒3节长度之间差异未达显著水平。

2.2 长生13不同生育期茎秆各节直径变化

从图2可以看出，长生13茎秆各节的直径随节数的升高，依次降低，倒2节＞倒3节＞倒4节＞倒5节＞倒6节；随着生育期进度，各节直径先增加后降低，蜡熟期＞乳熟期＞成熟期，其中，倒2节在蜡熟期的直径最长，为6.66 mm，倒6节在乳熟期的直径最短，为5.48 mm，但乳熟期、蜡熟期和成熟期各节直径之间差异未达显著水平。

2.3 长生13不同生育期茎秆各节间茎秆强度变化

从图3可以看出，长生13茎秆各节间茎秆强度随节数的升高，依次降低，倒2节＞倒3节＞倒4节＞倒5节＞倒6节；随着生育期进度，倒2节至倒5节的各节间茎秆强度呈先增加后降低，倒6节的各节间茎秆强度依次降低。其中，倒2节在蜡熟期的茎秆强度最大，为9.87 kg，倒6节在成熟期的茎秆强度最小，为5.02 kg，但乳熟期、蜡熟期和成熟期的各茎秆强度之间差异未达显著水平。

2.4 长生13不同生育期单株鲜质量和穗质量与重心的变化

从图4可以看出，长生13随着生育期进度，单株鲜质量和单株穗质量逐渐升高。单株鲜质量在乳熟期、蜡熟期和成熟期的质量依次为0.082，0.088，0.110 kg，单株穗质量在乳熟期、蜡熟期和成熟期的质量依次为 0.021，0.028，0.040 kg。

从图5可以看出，长生13随着生育期进度，植株高度稍有升高，在乳熟期、蜡熟期和成熟期的高度依次为144.5，149.0，153.0 cm；随着生育期进度，重心增加明显，在乳熟期、蜡熟期和成熟期依次为0.48，0.53和0.57。一般认为，株高越高，植株的抗倒伏性越差，植株矮化可以降低植株重心，从而提高植株的抗倒伏能力。

3 结论与讨论

倒伏一直是制约谷子产量和品质的重要因素之一，关于禾谷类作物抗倒伏的研究很多，田伯红[15]考察了不同类型谷子品种，认为倒伏系数与田间实际倒伏程度显著相关，利用倒伏系数评价谷子品种抗倒伏性是可行的。丁明亮等[16-18]研究认为，水稻的株高、茎秆节间长度、茎秆节间粗度与抗倒性密切相关；艾治勇等[19-20]研究认为，穗质量是影响抗倒性的重要因素。所以，在现代抗倒伏的谷子新品种选育中，选择株高适中，茎基部节间粗壮，叶片生长紧凑，成熟时穗下垂角度不太大的。由于品系间植株的形态存在很大差异，这就为选择抗倒性品种提供了改良空间。

有研究表明，株高以及茎部节间长度、茎粗是与作物茎秆抗倒性密切相关的形态性状[21]。程富丽等[22]研究认为，茎秆基部节间长粗比值小的品种具有较强的抗茎折能力，缩短茎秆基部第3，4节间长度，对于提高植株的抗茎折能力具有重要意义。本试验结果显示，长生13茎秆随着节数的升高和生育期的进度，节间长度依次增加，各节的直径随节数的升高，依次降低，倒2节＞倒3节＞倒4节＞倒5节＞倒6节；随着生育期进度，各节直径先增加后降低，蜡熟期＞乳熟期＞成熟期，节间长度增加、直径降低对抗倒伏不利，如果可以在适宜的生育期喷施植物生长调节剂[23]，有效降低3～6节间长度，可以在一定程度上抑制作物的过快生长，可有效降低倒伏发生的概率和比例。

李玲等[24]研究表明，茎秆的弯折强度反映了作物茎秆的韧性和刚性特征，反映了茎秆的抗折能力。袁志华等[25]研究认为，茎秆抗弯强度临界力可以作为农作物抗倒伏能力评价的通用指标。本试验结果表明，长生13茎秆各节间茎秆强度随节数的升高，依次降低，倒2节＞倒3节＞倒4节＞倒5节＞倒6节；随着生育期进度，倒2节～倒5节的各节间茎秆强度先增加后降低，倒6节的各节间茎秆强度依次降低。因此，为增强春谷子的抗倒性，育种上应注重株高和茎基部节间粗壮，同时协调其他影响因素的改良以获得高抗倒伏的综合优良品种。

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