种植密度对滴灌冬小麦茎秆形态特征及其抗倒伏能力的调控效应

徐 珊

（新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所，新疆 图木舒克 844000）

小麦是全世界的主要粮食作物之一[1]，近年来，我国小麦生产发展迅速，同时高产与倒伏之间的矛盾也日益突出，倒伏成为影响小麦高产的主要限制性因素之一[2]。小麦单产的提高主要依靠增加肥水投入和群体密度等措施得以实现[3]。小麦倒伏是由内因和外因两种因素造成的。其内因主要是由小麦自身的遗传基因引起的，如株高过高、抗倒伏能力差、基部韧性差、茎壁较薄、抗病性差、植株不集中、叶片面积较大等；其外因主要是由异常的气候因素和不合理的栽培措施造成的，如大风、降雨、播种量大、投入的肥水量不当等[4]。据调查，在生产中小麦发生倒伏，轻者减产4%～20%，严重时减产20%～40%[2]。种植密度是影响小麦倒伏的重要外部因素之一。在小麦生产中，合理增加种植密度是小麦高产的重要措施之一，但不是密度越大越好，密度过大会导致一系列问题，如株高和茎秆基部节间长度增加、节间充实度降低、节间变细、茎壁变薄、茎秆机械强度和抗倒伏指数降低，最终出现倒伏现象[5-7]；因此，在高产栽培技术方面，应注意适当地调节种植密度，以建立合理的群体结构，同时兼顾高产和倒伏这两大问题[8]。为此，本试验在不同种植密度下，通过研究滴灌冬小麦的茎秆形态特征，探讨种植密度对滴灌冬小麦抗倒伏能力的影响，旨在制定合理的种植密度，为提高滴灌冬小麦抗倒伏能力，最终获得高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2016年10月至2017年7月在新疆农业科学院玛纳斯综合试验站（85°30′-86°48′E，43°21′-45°40′N）进行。试验地土壤类型为沙壤土，前茬为大豆，该区属暖温带大陆性干旱半干旱气候区，年均气温7.2 ℃，年均降雨量为173.4 mm，全年无霜期163～174 d。播前0～40 cm土层土壤有机质为16.7 g∕kg，碱解氮为62.4 mg∕kg，速效磷为14.7 mg∕kg，速效钾为163 mg∕kg。

1.2 试验材料

供试小麦品种：新冬18号，由新疆农业科学院粮食作物研究所提供。

供试肥料：心连心牌尿素（含N 46%）；三环牌重过磷酸钙（含P2O546%）；三环牌硫酸钾（含K2O 50%）；沃叶牌磷二氢钾（98%）。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，设置4个种植密度处理，理论密度分别为：M1（525×104株∕hm2），M2（600×104株∕hm2），M3（675×104株∕hm2），M4（750×104株∕hm2），每个处理重复3次，小区面积为20 m2（4 m×5 m）。基肥：磷肥用量纯P2O5172.5 kg∕hm2，重过磷酸钙（P2O545%）用量377 kg∕hm2，钾肥用量纯K2O 52.8 kg∕hm2（硫酸钾（K2O 52%）102 kg∕hm2）。灌水：分别在冬前、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期前期、中期各滴灌1次水，共滴灌7次水，不同生育期用水量，具体见表1。

表1 滴灌冬小麦不同灌水总量及不同灌水时期灌水量 m3∕hm2

1.3.2 测试项目与方法

株高、节间长度和茎粗的测定：在开花期、乳熟期、蜡熟期随机取20个单茎，用尺子测量株高、节间长度，用游标卡尺测量基部第二节间外茎茎粗。

茎秆鲜重和干重的测定：分别在开花期、乳熟期和蜡熟期各选取20株代表性植株，去除根部，清洗后用滤纸去除多余水分，测定其重量（g）。所取样品在烘箱105 ℃的条件下杀青15 min，80 ℃烘干至恒重，称干重。

茎秆重心高度的测定：分别在开花期、乳熟期和蜡熟期各选取20株代表性植株，去根后测量完整植株茎秆基部与其平衡支点之间的距离（cm）。

茎秆抗折力的测定：借鉴李金才等[9]、肖世和等[10]方法以此测定茎秆抗折力和计算抗倒伏指数，分别于开花期、乳熟期和蜡熟期各取长相一致的20株代表性植株，茎秆抗折力测定：选取已经剥除叶鞘的小麦茎秆基部第2节间，将其两端置于高约50 cm、间隔约5 cm的支撑木架凹槽内，使用YYD-1型茎秆强度测定仪（产自浙江杭州托普仪器有限公司）置于茎秆中部并匀速下压，茎秆折断瞬间屏幕上所显示的峰值即为茎秆抗折力（N）的大小。

田间倒伏情况记录：记录每个小区第一次倒伏发生的时期，并选取20株已倒伏的小麦倒伏角度，即植株偏离垂直方向的角度。

考种及测产：成熟期从每个处理小区中选取3.6 m2（1.8 m×2 m）样点，每个处理取三个样点，单独人工收割，脱粒后风干测产，籽粒含水量为13%。同时每个处理取1 m双行样段，用于调查穗数、穗粒数和千粒重。

1.4 数据分析

使用Excel 2013和SPSS 20.0软件进行数据整理及统计分析。

2 结果与分析

2.1 种植密度对滴灌冬小麦茎秆形态特征及植株鲜重的影响

由表2可知，其中M3处理的株高最高，较M1、M2、M4处理分别增高了7.92%、9.21%、2.70%，M3处理与M1、M2处理间株高差异达显著水平（P ＜0.05）。对于重心高度而言，M3处理最高，较M1、M2、M4处理分别增高了7.81%、8.53%、1.69%，M3处理与M1、M2处理间重心高度差异达显著水平，M4处理与M1、M2处理间重心高度差异达显著水平，M1处理与M2处理间重心高度差异达显著水平（P ＜0.05）。M3处理的基部第一节间长度最长，较M1、M2、M4处理分别增加了16.54%、35.16%、80.49%，M3处理与M1、M2、M4处理间基部第一节间长度差异达显著水平（P ＜0.05）。基部第二节间长度表现为M3＞M2＞M1＞M4处理，M3处理与M1、M2、M4处理间基部第二节间长度差异达显著水平（P ＜0.05）。M2处理基部第二节间茎粗最大，M2处理与M4处理间基部第二节间茎粗差异达显著水平（P ＜0.05）。单茎鲜重表现为M1＞M2＞M3＞M4处理，M1处理与M3、M4处理间单茎鲜重差异达显著水平（P ＜0.05）。

表2 种植密度对滴灌冬小麦茎秆形态特征及单茎鲜重的影响

2.2 种植密度对乳熟期滴灌冬小麦机械强度和抗倒伏指数的影响

由图1可知，M2处理的机械强度最大，M4处理的机械强度最小，分别为8.68 N和5.44 N，M2处理较M1、M3、M4处理的机械强度分别增加了3.46%、26.35%、59.56%，随着种植密度的不断增大，机械强度呈现先上升后下降的趋势。由图2可知，随着种植密度的不断增加，抗倒伏指数呈现先上升后下降的趋势。其中M2处理的抗倒伏指数最大，M4处理的抗倒伏指数最小，分别为0.19和0.11，M2处理较M1、M3、M4处理的抗倒伏指数分别增加了5.56%、35.71%、72.73%。

图1 不同种植密度处理冬小麦的机械强度

图2 不同种植密度处理冬小麦的抗倒伏指数

2.3 滴灌冬小麦茎秆形态特征与茎秆机械强度的相关性分析

由表3可知，滴灌冬小麦的株高与重心高度呈极显著正相关，与单茎鲜重、机械强度呈显著负相关；滴灌冬小麦重心高度与基部第二节间茎粗、单茎鲜重呈显著负相关，与机械强度呈极显著负相关；基部第一节间长度与单茎鲜重呈显著正相关；基部第二节间茎粗与单茎鲜重、机械强度呈极显著正相关；单茎鲜重与机械强度呈极显著正相关。其中：小麦的重心高度、基部第二节间茎粗和单茎鲜重对机械强度的影响极为显著，间接影响了小麦抗倒伏能力。

表3 滴灌冬小麦茎秆形态特征与茎秆机械强度的相关性分析

2.4 种植密度对滴灌冬小麦产量构成因素及产量的影响

由表4可知，随着种植密度的增加，滴灌冬小麦有效穗数呈“先增加后降低”的变化趋势，处理间表现为M3＞M2＞M1＞M4，其中M3处理与M1、M4处理间差异显著，与M2处理间差异不显著（P ＜0.05）。穗粒数以M1处理最多为38.66粒，较M2、M3、M4处理分别增加了6.09%、2.98%、19.06%，其中M1处理与M2、M4处理间差异显著，与M3处理间差异不显著（P ＜0.05）。千粒重以M2处理最大，为41.84 g，M2处理与M3、M4处理间无显著差异，与M1处理间差异显著（P ＜0.05）。籽粒产量以M2处理最高，为10 300.75 kg∕hm2，较M1、M3、M4处理分别增长了6.92%、1.30%、20.59%，其与M1、M4处理间有显著性差异（P ＜0.05），与M3处理间差异不显著。

表4 种植密度对滴灌冬小麦产量构成因素及产量的影响

3 讨论

有关如何提高小麦抗倒性能的研究，国内外学者已经做出了较多研究，但仍然没有从根本上解决小麦倒伏的问题。本研究结果发现，当小麦植株株高和重心高度最小时，机械强度和抗倒伏指数最大，说明合理的降低株高有利于提高小麦的抗倒伏能力，这与陈晓光等[12]、姚瑞亮等[13]研究结果一致。虽然植株矮化在一定程度上可以提高小麦的抗倒伏能力，但小麦不可能无限制的矮化，单纯的降低株高也难以共同实现高产和提高抗倒伏能力。本试验结果表明，随着种植密度的增加，小麦的机械强度与抗倒伏指数均呈现先增加后下降的趋势，这和于洋等[14]研究观点相同。小麦茎秆形态各项指标和茎秆机械强度、抗倒指数关系十分密切，以茎秆抗倒伏指数作为衡量小麦抗倒伏能力的综合指标是值得信任的[15]。本研究结果发现，茎秆直径越粗，机械强度越大，从而小麦茎秆的抗倒伏能力也随之增强，这与袁红梅等[16]、胡婷等[17]研究结果一致。

4 结论

在本试验条件下，种植密度为600×104株∕hm2（M2处理）滴灌冬小麦的机械强度和抗倒伏指数最大，植株株高和重心高度均最低，基部茎秆茎粗为最粗，基部的第一、二节间长度相对适宜。在该密度下，滴灌冬小麦的籽粒产量最高，为10 300.75kg∕hm2，说明合理的种植密度不仅有利于增强小麦茎秆的抗倒伏能力，还可以有效提高滴灌冬小麦产量。