小麦抗倒伏性能测定方法

万 成, 李晓庆， 任兰天, 闫素辉, 李文阳, 倪 鹤, 邵庆勤*

(1.安徽科技学院 农学院，安徽 凤阳 233100；2.红心镇农业技术推广站，安徽 凤阳 233100)

小麦是世界上种植和消费需求最广的粮食作物之一[1]，随着品种的改良和栽培技术的不断更新，我国小麦单产水平逐步提高，单产水平的提高缓解了我国小麦供给的压力，在粮食生产与消费中始终占据着相对较高的地位[2-3]。但随着产量的提升，高产与倒伏之间的矛盾日益突出，麦田倒伏成为了高产、稳产和优质的主要限制因素，解决麦田倒伏问题是目前小麦研究的一个重要方向[4]。在倒伏问题研究中，抗倒伏性能是必须的测定项目[5]。国内外报道的衡量小麦抗倒伏性能的指标较多，有形态指标、茎杆形态特征、茎杆内部化学成分以及小麦抗倒性的遗传研究等，但形态指标仍然是抗倒伏性能测定中的基础必测衡量指标[6-7]。

目前,在抗倒伏性能考察的常规形态指标中,最主要的必测项目是重心高度、机械强度和抗倒伏指数，其与抗倒伏性能密切相关[8]。但重心高度、机械强度和抗倒伏指数的测定均需要大量的样本，一般需要测定20个左右的样本才具有代表性，工作量大，测定繁琐，耗时较长[9]。与此同时，放置时间较长容易导致植株萎蔫，测定结果易失真，导致测定结果不准确。如何来改进重心高度、机械强度和抗倒伏指数的测定，特别是机械强度的测定是一个需要研究的问题。常规方法中机械强度的测定，需要截取基部第二节间，并将叶鞘去除后，再进行每个单茎上基部第二节间的逐个测定。若不再剥离叶鞘，将减少大量的测定工作量，同时若能够将多个单茎上的基部第二节间一起测定，也可以降低测定工作量。同时在测定抗倒伏性能时，大量试验中的田间取样采用剪取法，小麦基部第一节间很短，且部分埋在地下，剪取过程中容易导致剪取部位在基部第二节间，造成基部第二节间不完整，这也容易部分导致测定结果不准确。基部第二节间与基部第三节间紧密相连，虽然倒伏易发生在基部第二节间，但若能用基部第三节间的测定结果来反映基部第二节间的茎杆抗倒伏形态，提高测定结果的准确性，这也值得研究和探索。本研究将探索剥离叶鞘和不剥离叶鞘处理以及单茎测定和四个节间一起测定对机械强度和抗倒伏指数测定结果的影响，并比较基部第二节间与第三节间测定抗倒伏性能间的差异，为简化抗倒伏性能的测定，减少测定过程中的工作量，优化与改进小麦的抗倒性能测定方法, 同时也为培育高产优质抗倒伏小麦品种株型提供了参考[10]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验采用的5个小麦品种(矮抗58、洛麦23、邯6 272、烟优361和良星99)均为生产上大面积使用的代表性品种，购买自安徽奥玉种业科技有限公司。

1.2 试验设计

本试验于2016～2017年在安徽科技学院凤阳校区试验田进行。播种时间为2016年11月6日。试验地的前茬作物是大豆。小麦各品种采用条播方式，等行距播种，行距25 cm，种植面积为24 m2。密度均为300万基本苗/hm2。试验中的田间管理与常规高产大田管理方法保持一致。

试验一采用两因素完全随机设计，因素一为5个小麦品种，分别为矮抗58、洛麦23、邯6 272、烟优361和良星99；因素二为2种基部第二节间的机械强度测定时的节间状态，分别为剥离叶鞘处理(常规)和不剥离叶鞘处理。每个重复测定24个单茎。

试验一采用两因素完全随机设计，因素一为5个小麦品种，分别为矮抗58、洛麦23、邯6 272、烟优361和良星99；因素二为基部第三节间的机械强度测定时的测定方法，分别为单茎测定处理(常规)和四个节间一起测定处理。每个重复测定24个单茎。

1.3 测定项目及方法

在灌浆中期，取长势较均匀一致的小麦植株进行试验。取样后将植株根系浸泡在水中，测定前取出后，去除分蘖茎杆，只保留均匀一致的主茎茎杆样品，快速测定株高、重心高度和单茎鲜重后，截取基部第二节间测定剥离叶鞘处理和不剥离叶鞘处理下的机械强度，截取基部第三节间用单茎测定和四个节间一起测定两种方法来测定机械强度，其中四个节间一起测定这种方法得到的机械强度测定结果需要除以4。株高为茎杆与根系连接处到穗顶(不含芒长)的距离。重心高度为茎杆与根系连接处到平衡支点的距离。机械强度和抗倒伏指数的测定以及计算的方法参照Peng等[11]的方法。机械强度的测定：将基部第2节间的两端放置到高50 cm、间隔4cm的铁制支架上，中部用铁制挂钩挂一个小桶，向小桶内匀速加细沙，节间刚好折断时停止加细沙，称量细沙、小桶和挂钩的共同重量(单位为g)。抗倒伏指数=机械强度/(茎秆重心高度×单茎鲜质量)。

1.4 数据处理

采用用DPS 7.55软件进行方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同小麦品种的基本植株性状表现分析

表1 不同小麦品种的基部植株性状分析

由表1可以看出，品种间株高和重心高度差异显著，最高分别相差24.28%和27.76%，其中矮抗58的株高和重心高度最低，其次是洛麦23，良星99的株高和重心高度最高，但邯6 272、烟优361和良星99的株高和重心高度差异不显著。品种间单茎鲜重差异显著，最高相差16.13%，其中洛麦23的单茎鲜重最低，其次是矮抗58，烟优361的单茎鲜重最高，但矮抗58、邯6 272、烟优361和良星99的单茎鲜重差异不显著。因此，株高和重心高度最低小麦品种的单茎鲜重不一定最低，株高和重心高度最高小麦品种的单茎鲜重也不一定最高，这是品种间存在结构差异和抗倒伏能力不同的重要原因之一。

2.2 剥离叶鞘和不剥离叶鞘对小麦抗倒伏性能的影响

2.2.1 剥离叶鞘和不剥离叶鞘对小麦机械强度和抗倒伏指数的影响 由表2可以看出，与剥离叶鞘处理相比，不剥离叶鞘处理的机械强度较高，品种间平均增加14.16%。从品种来看，品种间机械强度差异显著，最高相差53.75%，其中矮抗58的机械强度最高，其次是良星99，洛麦23的机械强度最小，但邯6 272、烟优361和良星99的机械强度差异不显著。剥离叶鞘和不剥离叶鞘处理下机械强度的品种间排序表现一致。

由表2可知，与剥离叶鞘处理相比，不剥离叶鞘处理的抗倒伏指数较高，品种间平均增加13.98%。从品种来看，品种间抗倒伏指数差异显著，最高相差62.48%，其中矮抗58的抗倒伏指数最高，其次是良星99，洛麦23的抗倒伏指数最小，但邯6272、烟优361和洛麦23的抗倒伏指数差异不显著。剥离叶鞘和不剥离叶鞘处理下抗倒伏指数的品种间排序表现一致。

表2 剥离叶鞘和不剥离叶鞘处理下的小麦机械强度和抗倒伏指数

2.2.2 剥离叶鞘和不剥离叶鞘处理对抗倒伏性能测定结果影响的相关性分析 由图1可知，通过剥离叶鞘处理和不剥离叶鞘处理两种方法测定得到的机械强度和抗倒伏指数的相关性均达到极显著水平，相关系数分别为0.993 5和0.998 0。这说明采用这两种方法测定的结果具有极高的相关性，用这两种方法中的任何一种方法测定后得到的测定结果来比较品种间抗倒伏性能的大小均是可行的。

2.3 单茎测定和四个节间一起测定对小麦抗倒伏性能的影响

2.3.1 单茎测定和四个节间一起测定对小麦机械强度和抗倒伏指数的影响 由表3可以看出，与单茎测定处理相比，四个节间一起测定处理的机械强度较高，品种间平均增加10.05%。从品种来看，品种间机械强度差异显著，最高相差57.11%，其中矮抗58的机械强度最高，其次是良星99，洛麦23的机械强度最小，但矮抗58和良星99、邯6 272和烟优361的机械强度差异不显著。单茎测定和四个节间一起测定处理下机械强度的品种间排序表现一致。

图1 剥离叶鞘和不剥离叶鞘处理对抗倒伏性能测定结果影响的相关性分析

由表3可知，与单茎测定处理相比，四个节间一起测定处理的抗倒伏指数较高，品种间平均增加10.08%。从品种来看，品种间抗倒伏指数差异显著，最高相差66.20%，其中矮抗58的抗倒伏指数最高，其次是良星99，洛麦23的抗倒伏指数最小，但邯6 272和烟优361的抗倒伏指数差异不显著。单茎测定和四个节间一起测定处理下抗倒伏指数的品种间排序表现一致。

表3 单茎测定和四个节间一起测定处理下小麦的机械强度和抗倒伏指数

2.3.2 单茎测定和四个节间一起测定对抗倒伏性能测定结果影响的相关性分析 由图2可知，通过单茎测定和四个节间一起测定两种方法测定得到的机械强度和抗倒伏指数的相关性均达到极显著水平，相关系数分别为0.998 9和0.999 3。这说明采用这两种方法测定的结果具有极高的相关性，用这两种方法中的任何一种方法测定后得到的测定结果来比较品种间抗倒伏性能的大小均是可行的。

2.4 基部第二节间和基部第三节间测定结果的相关性分析

由图3可知，测定基部第二节间和测定基部第三节间得到的机械强度的相关性达到显著水平，相关系数分别为0.956 2；测定基部第二节间和测定基部第三节间得到的抗倒伏指数的相关性达到极显著水平，相关系数分别为0.978 1。这说明测定基部第二节间和基部第三节间得到的抗倒伏性能的结果具有极高的相关性，在田间采用剪取法取样，基部第二节间无法保留非常完整的情况下，测定基部第三节间来考察品种间抗倒伏性能是可行的。

图2 单茎测定和四个节间一起测定对抗倒伏性能测定结果影响的相关性分析

图3 基部第二节间和基部第三节间抗倒伏性能测定结果的相关性分析

3 结论与讨论

花后叶鞘中的大量物质外运，已经转移到籽粒中，叶鞘变薄且紧贴茎杆，不宜去除，且容易损伤茎秆[12-14]。而剥离叶鞘处理需要手工把基部节间上的叶鞘去除，工作量较大，耗时较多，测定效率较低，特别是在大样本条件下易造成较大误差和操作失误。本研究得出，与剥离叶鞘处理相比，不剥离叶鞘处理下机械强度和抗倒伏指数的测定值略高，但是测定得到的机械强度和抗倒伏指数的测定结果在品种间的排序表现一致，且两种方法测定得到的机械强度和抗倒伏指数的相关性均达到极显著水平，因此在比较品种之间抗倒性能时，可以采用不剥离叶鞘处理这种方法，可以减少大量的工作量，提高测定效率。

目前，测定小麦抗倒伏性能时，一般均采用单茎测定方法来进行[15]，若能采用多个茎秆一起测定的方法，可以减少测定的工作量，提高测定效率。本研究认为，与单茎测定处理相比，4个节间一起测定处理下机械强度和抗倒伏指数的测定值略高，但是，测定得到的机械强度和抗倒伏指数的测定结果在品种间的排序表现一致，且2种方法测定得到的机械强度和抗倒伏指数的相关性也都达到了极显著水平。这说明用多个茎秆一起测定的方法来减少测定工作量是可行的。但是本研究中仅采用了4个节间一起测定处理与单茎测定处理进行比较，以后研究中也可以尝试采用3个节间、5个节间甚至更多的节间一起测定来与单茎测定法进行比较，分析其与单茎测定法之间的区别，并得出最可行的方法。

在研究抗倒伏性能时，部分研究中采用整株取样法，保留根系带回实验室后，选择代表性主茎进行测定[7]，但也有很多研究中采用开花期标记同期开花的样品后，采用剪取法取样测定[16]。但剪取法取样后，剪取过程中容易导致部分样品的剪取部位在基部第二节间，造成基部第二节间不完整，且裸露的基部第二节间切口极易失水，易造成测定结果不准确。本研究得出，测定基部第二节间和基部第三节间所得机械强度和抗倒伏指数测定值的相关性达到显著水平，特别是抗倒伏指数测定值的相关性达到极显著水平。因此，在田间采用剪取法取样，基部第二节间无法保留非常完整的情况下，测定基部第三节间来考察品种间抗倒伏性能是可行的。