趙國英，王紅光，李東曉，賈 彬，李瑞奇，李雁鳴

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/河北省作物生長(zhǎng)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定 071000)

灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)冬小麥莖稈形態(tài)特征和抗倒性的影響

趙國英，王紅光，李東曉，賈 彬，李瑞奇，李雁鳴

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/河北省作物生長(zhǎng)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定 071000)

為進(jìn)一步明確兼顧節(jié)水高產(chǎn)抗倒的最佳灌水與施鉀量組合，以冬小麥品種藁優(yōu)2018為材料，通過二因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，研究了3種灌水次數(shù)(不灌溉、灌拔節(jié)水、灌拔節(jié)水和揚(yáng)花水)和4個(gè)施鉀量(施K2O 0、75、150和225 kg·hm-2)對(duì)冬小麥莖稈形態(tài)特征和抗倒性的影響。結(jié)果表明，隨灌水次數(shù)和施鉀量的增加，小麥株高和重心高度顯著增高，莖稈基部2個(gè)節(jié)間的單位長(zhǎng)度干重、直徑、機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)顯著增加。而莖稈壁僅隨施鉀量的增加而顯著增厚。小麥產(chǎn)量和3個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素也隨灌水次數(shù)和施鉀量的增加而增加，但4個(gè)施鉀量之間的千粒重差異不顯著，K225與K150之間的穗數(shù)、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量差異不顯著。莖稈抗倒指數(shù)與莖稈基部第1、2節(jié)間的單位長(zhǎng)度干重、直徑呈極顯著正相關(guān)，與株高、重心高度也呈極顯著正相關(guān)。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，春季在拔節(jié)期和揚(yáng)花期灌2次水，施K2O 150 kg·hm-2有利于實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)和鉀肥高效，且莖稈抗倒性能較好。

灌水次數(shù)；施鉀量；冬小麥；莖稈形態(tài)特征；抗倒性

倒伏是影響小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，倒伏后造成田間郁閉，莖葉相互遮掩，通風(fēng)透光差，病害發(fā)生加重，影響小麥正常灌漿，導(dǎo)致千粒重降低，可減產(chǎn)7%～35%[1]，嚴(yán)重的可達(dá)40%[2]。同時(shí)容易發(fā)生穗發(fā)芽，造成子粒癟瘦，容重降低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量[3]。因此，研究提高小麥抗倒伏能力的栽培措施,對(duì)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

莖稈是高光效群體的主要支持系。強(qiáng)壯的莖稈能防止倒伏，合理支配葉層和葉態(tài)的分布，是提高光合生產(chǎn)力的合理冠層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)[4]。水分和養(yǎng)分是影響作物莖稈質(zhì)量的重要因子。劉麗平等[5]研究表明，灌水顯著影響小麥的莖稈特征和倒伏指數(shù)。在一定范圍內(nèi)，隨著灌水次數(shù)增多，株高和重心高度增高，莖稈變細(xì)，倒伏幾率增加。水分充足促進(jìn)節(jié)間伸長(zhǎng)，而拔節(jié)前水分脅迫可抑制植株過早增高，防止后期灌溉發(fā)生倒伏[6]。張豐轉(zhuǎn)等[7]研究表明，鉀對(duì)作物厚壁細(xì)胞木質(zhì)化、角質(zhì)層發(fā)育和纖維素含量增加都有顯著促進(jìn)效果。田保明等[8]研究表明，鉀促進(jìn)碳水化合物的合成和運(yùn)輸，減少莖稈中非蛋白氮積累，使機(jī)械組織發(fā)達(dá)，增強(qiáng)莖稈的抗倒伏能力。

河北平原是我國重要的小麥主產(chǎn)區(qū)。近年來，由于產(chǎn)量水平不斷提高和有機(jī)肥施用量減少，即使多年采用秸稈還田技術(shù)，土壤鉀含量仍有下降趨勢(shì)[9]，成為制約作物生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的限制因子。由前述可見，關(guān)于灌水或施用鉀肥對(duì)小麥莖稈特性的影響已有很多研究。王麗金[10]也就灌水和施鉀量對(duì)河北平原小麥群體物質(zhì)生產(chǎn)的影響進(jìn)行了研究。但在河北平原地下水資源短缺和限制灌溉用水條件下，灌水模式和施鉀量對(duì)高產(chǎn)小麥莖稈形態(tài)特征和倒伏性能影響的報(bào)道尚不多見。因此，本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，研究灌水和施鉀量對(duì)小麥莖稈特性和抗倒伏的影響，探索兼顧節(jié)水高產(chǎn)抗倒的最佳灌水與施鉀量組合，為小麥可持續(xù)生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)于2015-2016年度在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)清苑試驗(yàn)站(38°47′N，115°34′E，海拔13 m)進(jìn)行。試驗(yàn)田為黏壤潮土。0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量16.20 g·kg-1，全氮含量0.15 g·kg-1，堿解氮含量96.25 mg·kg-1，速效磷含量20.44 mg·kg-1，速效鉀含量94.74 mg·kg-1。小麥品種為藁優(yōu)2018。前茬玉米收獲后秸稈粉碎還田。施底肥N 120 kg·hm-2、P2O5135 kg·hm-2，并按試驗(yàn)設(shè)計(jì)量底施鉀肥。底肥均勻撒施后旋耕3遍并鎮(zhèn)壓。10月13日15 cm等行距播種，播種量為150 kg·hm-2，播后鎮(zhèn)壓。實(shí)際基本苗為313 萬株·hm-2。

試驗(yàn)采用二因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，一個(gè)因素為灌水次數(shù)，設(shè)全生育期不灌水(W0)、灌拔節(jié)水(W1，拔節(jié)期灌水60 mm)、灌拔節(jié)水和揚(yáng)花水(W2，拔節(jié)期和開花期各灌水60 mm)3個(gè)水平；另一個(gè)因素為施鉀量，設(shè)每公頃施K2O 0(K0)、75(K75)、150(K150)和225 kg(K225)4個(gè)水平。鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)。3次重復(fù)。小區(qū)面積58.8 m2(4.2 m×14 m)。拔節(jié)期開溝追施N 120 kg·hm-2，并按試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)有關(guān)小區(qū)灌水。其他田間管理同一般高產(chǎn)麥田。小麥生育期間降水122.6 mm，在當(dāng)?shù)貙僖话憬邓攴荨?/p>

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 株高的測(cè)量

各主要生育時(shí)期在各小區(qū)取苗30株，測(cè)量株高，取平均值。

1.2.2 莖稈抗倒相關(guān)性狀的測(cè)定

開花期在小區(qū)中選長(zhǎng)勢(shì)均勻的區(qū)域，將開花時(shí)間一致、株高和穗長(zhǎng)相近的單莖掛牌標(biāo)記。在籽粒形成期、乳熟期和蠟熟期，各小區(qū)中分別取10株掛牌植株，測(cè)定莖稈抗倒相關(guān)性狀。

(1)莖稈重心高度：剪去根部，置于固定好的支架上使其平衡，用直尺測(cè)量莖基部至該莖(帶穗、葉片和葉鞘)平衡支點(diǎn)的距離，即為重心高度。

(2)基部節(jié)間長(zhǎng)度、直徑和莖稈壁厚度：用直尺測(cè)量基部第1節(jié)間和第2節(jié)間的長(zhǎng)度。用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度為0.01 mm)測(cè)量莖稈節(jié)間直徑和壁厚。節(jié)間長(zhǎng)度是莖稈2個(gè)節(jié)之間的距離。節(jié)間直徑為每個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度中點(diǎn)的直徑。莖稈壁厚度是在節(jié)間中點(diǎn)處剪斷，2個(gè)對(duì)立面的壁厚平均值作為該節(jié)間莖稈壁厚度。

(3)莖稈機(jī)械強(qiáng)度：用支點(diǎn)法測(cè)定。將去掉葉片和葉鞘后的基部第1、2節(jié)間分別固定在40 mm寬的支架兩端，用浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)的 YYD-1A型莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀，將一定橫斷面積(如0.01 cm2)的測(cè)頭，在莖稈節(jié)間中部垂直于莖稈方向勻速緩慢壓下，直至莖稈斷裂讀取最大值，即為機(jī)械強(qiáng)度(N)。

(4)莖稈抗倒指數(shù)：莖稈抗倒指數(shù)=機(jī)械強(qiáng)度/重心高度[11]。

(5)節(jié)間干重：測(cè)定上述指標(biāo)后，將基部1、2節(jié)間在105 ℃烘箱中殺青30 min，降溫至80 ℃烘干至恒重，稱重，計(jì)算單位節(jié)間長(zhǎng)度的干重。

1.2.3 產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的測(cè)定

成熟期于定點(diǎn)處計(jì)數(shù)穗數(shù)，計(jì)算為每公頃穗數(shù)。在定點(diǎn)處隨機(jī)計(jì)數(shù)20個(gè)穗的粒數(shù)，計(jì)算平均穗粒數(shù)。每樣點(diǎn)實(shí)收3 m2，小型脫粒機(jī)脫粒，按13%含水量計(jì)算每公頃產(chǎn)量。從測(cè)產(chǎn)籽粒中取樣測(cè)定千粒重[12]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003和IBM SPSS Statistics 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan法進(jìn)行多重比較。由于灌水和施鉀量對(duì)各指標(biāo)的互作效應(yīng)均未達(dá)到0.05顯著水平，因而僅對(duì)2個(gè)因素的主效應(yīng)進(jìn)行了分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥株高和莖稈重心高度的影響

由表1可知，各處理的小麥株高都隨生育進(jìn)程逐漸增加，開花期以前增長(zhǎng)較快，開花后仍有所增長(zhǎng)。不同灌水和施鉀水平間小麥株高的差異顯著，各生育時(shí)期的株高都隨灌水次數(shù)和施鉀量增加而增高。不同灌水次數(shù)間表現(xiàn)為：W2顯著高于W1，W1顯著高于W0。不同施鉀量間表現(xiàn)為:K225和K150顯著高于K75和K0，但K225與K150的差異不顯著。各處理株高都低于65 cm，這也為后期未發(fā)生倒伏奠定了基礎(chǔ)。

由表1可知，開花后各處理的小麥莖稈重心高度逐漸上移。各時(shí)期的重心高度都隨灌水次數(shù)和施鉀量增加而增加，與株高的變化規(guī)律一致。不同灌水次數(shù)間籽粒形成期至蠟熟期的莖稈重心高度均差異顯著。不同施鉀水平間比較，植株的重心高度均隨施鉀量增多而增大，但K225與K150之間僅在籽粒形成期差異顯著，后期差異不顯著。

表1 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥株高和莖稈重心高度的影響Table 1 Effect of irrigation frequency and potassium application amount on plant height and height of gravity center of wheat cm

同列數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示不同灌水水平間或不同施鉀水平間的差異在0.05水平上顯著。下同。

Data in same column followed by different small letters are significant at 0.05 level among different levels of irrigation or potassium application. The same in other tables.

2.2 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥基部節(jié)間性狀的影響

由表2可知，節(jié)間長(zhǎng)度和直徑都表現(xiàn)為第2節(jié)間大于第1節(jié)間，但第1節(jié)間的稈壁厚度更厚。灌水次數(shù)不同的小麥基部節(jié)間的長(zhǎng)度、直徑和稈壁厚度(籽粒形成期除外)差異顯著。隨灌水次數(shù)增加，基部2個(gè)節(jié)間的長(zhǎng)度和直徑顯著增加。從籽粒形成期至蠟熟期，基部2個(gè)節(jié)間的直徑先有所增加，然后減小。稈壁厚度的變化則相反，籽粒形成期時(shí)隨灌水次數(shù)增多逐漸變薄，乳熟到蠟熟期則隨灌水次數(shù)增多逐漸增厚。

表2 灌水次數(shù)對(duì)小麥基部節(jié)間長(zhǎng)度、直徑和稈壁厚度的影響Table 2 Effect of irrigation frequency on the length,diameter and wall thickness of basal internodes of wheat

由表3可知，小麥基部2個(gè)節(jié)間的長(zhǎng)度隨施鉀量增加的變化趨勢(shì)相反，第1節(jié)間隨施鉀量增加而縮短，第2節(jié)間隨施鉀量增加而增長(zhǎng)。從籽粒形成到蠟熟期，基部2個(gè)節(jié)間的直徑和稈壁厚度都是先增大后減小。小麥基部2個(gè)節(jié)間的直徑和稈壁厚度都隨施鉀量增多而增大，但K225與K150之間差異不顯著，K0、K75與K150、K225之間的差異顯著。

表3 施鉀量對(duì)小麥基部節(jié)間長(zhǎng)度、直徑和稈壁厚度的影響Table 3 Effect of potassium application amount on the length,diameter and wall thickness of basal internodes of wheat

2.3 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥基部節(jié)間干物質(zhì)積累和輸出的影響

由表4和表5可以看出，從籽粒形成期至蠟熟期，基部第1和第2節(jié)間單位長(zhǎng)度干重均逐漸降低。各處理第1和第2節(jié)間籽粒形成到乳熟期的干物質(zhì)輸出率分別為30.36%～34.15%和16.80%～19.86%，籽粒形成到蠟熟期的干物質(zhì)輸出率分別為42.46%～47.75%和27.04%～31.95%。第1節(jié)間的干物質(zhì)輸出率均大于第2節(jié)間。

W0和K0的小麥從籽粒形成到蠟熟期節(jié)間的單位長(zhǎng)度干重下降幅度較大，說明其在生育后期干物質(zhì)向外轉(zhuǎn)移較多。不同灌水量比較，各時(shí)期第1、2節(jié)間的單位長(zhǎng)度干重均以W2最高，且在籽粒形成期和蠟熟期與W0和W1的差異顯著。不同施鉀量比較，各時(shí)期第1、2節(jié)間的單位長(zhǎng)度干重均以K225最高，但與K150差異不顯著，與其他施鉀量的差異顯著。不同灌水次數(shù)和施鉀量水平基部節(jié)間單位長(zhǎng)度干重隨灌水次數(shù)和施鉀量增多而增重，但干物質(zhì)輸出率卻相反，表明基部節(jié)間干物質(zhì)輸出量隨灌水次數(shù)和施鉀量增多顯著減少。

表4 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥基部節(jié)間單位長(zhǎng)度干重的影響Table 4 Effect of irrigation frequency and potassium application amount on the dry weight per centimeter of basal internodes of wheat mg·cm-1

表5 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥基部節(jié)間物質(zhì)輸出率的影響Table 5 Effect of irrigation frequency and potassium application amount on the dry matter output of basal internodes of wheat %

表6 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥莖稈機(jī)械強(qiáng)度的影響Table 6 Effect of irrigation frequency and potassium application amount on the mechanical strength of wheat stem N

2.4 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥莖稈機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)的影響

小麥莖稈的機(jī)械強(qiáng)度越高，重心高度越低，則抗倒指數(shù)越大，莖稈抗倒伏能力越強(qiáng)。由表6和表7可知，小麥開花后直至乳熟期，莖稈基部2個(gè)節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度逐漸增大，乳熟期后機(jī)械強(qiáng)度減小。不同時(shí)期2個(gè)節(jié)間抗倒伏指數(shù)的變化與機(jī)械強(qiáng)度的變化相一致。

各時(shí)期小麥莖稈基部2個(gè)節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)都隨灌水次數(shù)增加而增大，且3個(gè)灌水水平的差異顯著。2個(gè)節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)也隨施鉀量增多而增大，其中K225與K150的差異不顯著，但與K75和K0的差異均顯著。這表明適當(dāng)施鉀可以提高基部節(jié)間的抗倒性能。

表7 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥莖稈抗倒指數(shù)的影響Table 7 Effect of irrigation frequency and potassium application amount on the lodging resistance index of wheat stem N·cm-1

2.5 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表8可知，隨灌水次數(shù)增加，產(chǎn)量及3個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素的值均顯著增加。灌水次數(shù)最多的W2產(chǎn)量最高，W0最低，且3個(gè)灌水量水平的產(chǎn)量差異顯著?？梢?，從產(chǎn)量角度看，在小麥全生育期灌2水即可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。隨施鉀量增加，每公頃穗數(shù)和穗粒數(shù)均逐漸增加，但K225與K150之間的差異不顯著。不同施鉀量水平間千粒重的差異都不顯著。由于3個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素的相互作用，籽粒產(chǎn)量也隨施鉀量增加而提高，但K225與K150之間的差異同樣不顯著。由此可見，在一定范圍內(nèi)，增施鉀肥可改善小麥的產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而獲得高產(chǎn)。

表8 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 8 Effect of irrigation frequency and potassium application amount on yield and yield components of wheat

2.6 小麥莖稈抗倒指數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度與莖稈形態(tài)指標(biāo)的相關(guān)性

相關(guān)分析結(jié)果(表9)表明，第2節(jié)間的壁厚度與基部2個(gè)節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)相關(guān)都不顯著，第1節(jié)間的壁厚度與第2節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)相關(guān)不顯著，第1節(jié)間長(zhǎng)度與基部2個(gè)節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度和第1節(jié)間的抗倒指數(shù)相關(guān)不顯著。株高、重心高度、第2節(jié)間長(zhǎng)度、2個(gè)節(jié)間的單位長(zhǎng)度干重和直徑與基部2個(gè)節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)。

表9 小麥莖稈抗倒指數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度與莖稈形態(tài)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 9 Correlation coefficients between lodging resistance index and mechanical strength and morphological traits of wheat stems

*：P<0.05；**：P<0.01.

3 討 論

3.1 關(guān)于莖稈形態(tài)指標(biāo)與抗倒伏指數(shù)的相互關(guān)系

莖稈抗倒指數(shù)是一個(gè)綜合指標(biāo)，可以作為作物抗倒伏能力的直接證據(jù)[11,13-15]。本研究表明，莖稈基部節(jié)間的直徑和充實(shí)度(單位長(zhǎng)度干重)都與莖稈機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，這與前人[14,16-17]的研究結(jié)果一致。很多研究表明，在一定范圍內(nèi)，株高與抗倒指數(shù)呈負(fù)相關(guān)[18-20]。李金才等[11]、董 琦等[21]及安呈峰等[22]的研究都表明，莖稈基部節(jié)間長(zhǎng)度與抗倒指數(shù)或抗折力呈顯著負(fù)相關(guān)。但本研究表明，株高、植株重心高度、基部第1、2節(jié)間長(zhǎng)度與莖稈機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)都呈正相關(guān)，與前人研究結(jié)果形成鮮明對(duì)比。究其原因，可能與本研究中小麥成熟期各處理的株高都偏低有關(guān)。在這種情況下，灌水少、施鉀量低的處理小麥株高更低，節(jié)間更短，但同時(shí)莖稈的充實(shí)程度也差。因此，在全部處理中則表現(xiàn)出株高和節(jié)間長(zhǎng)度增高或伸長(zhǎng)，抗倒伏能力也增強(qiáng)的現(xiàn)象。張忠旭等[23]的研究也表明，矮稈的水稻不一定抗倒伏，高稈不一定不抗倒伏。王強(qiáng)盛[24]研究表明，適量施鉀提高了水稻株高、重心高度，同時(shí)改善了莖稈的理化性能，抗倒伏能力也得到增強(qiáng)。張明聰?shù)萚25]研究也表明，優(yōu)化施肥使水稻的株高和重心高度增加，但是優(yōu)化了節(jié)間配置，顯著提高了水稻的抗倒伏能力。綜合本研究及這些前人結(jié)果可以認(rèn)為，在一定的株高范圍內(nèi)，作物的株高與抗倒伏能力沒有必然的關(guān)系，抗倒伏能力的提高應(yīng)是莖稈綜合性狀改善的結(jié)果。

3.2 灌水和施鉀對(duì)小麥莖稈特征及抗倒伏的影響

小麥莖稈既能貯存干物質(zhì)，也能在生育后期為籽粒灌漿提供一定干物質(zhì)[4]。一般認(rèn)為，莖稈基部節(jié)間單位長(zhǎng)度干物質(zhì)含量高有利于抗倒伏[19,21]。本研究中，生育后期莖稈基部第1、2節(jié)間的單位長(zhǎng)度干重隨灌水次數(shù)增加顯著增加。其原因可能有2個(gè)方面：一是本生長(zhǎng)季冬前降溫早，分蘗較少，各處理均未出現(xiàn)群體郁蔽現(xiàn)象。二是W0條件下的3個(gè)處理全生育期缺水，個(gè)體生長(zhǎng)受限，光合生產(chǎn)能力低，導(dǎo)致基部節(jié)間干物質(zhì)積累少。W1和W2在灌水條件下個(gè)體較健壯，光合生產(chǎn)能力強(qiáng)，基部節(jié)間干物質(zhì)積累量增多。

雖然隨灌水次數(shù)增多單位節(jié)間長(zhǎng)度的干重增大，節(jié)間的干物質(zhì)輸出率卻隨灌水次數(shù)增多而減少。原因是不灌水的W0灌漿速度快而葉片光合生產(chǎn)能力低，導(dǎo)致莖稈干物質(zhì)過早過快向外轉(zhuǎn)運(yùn)。W1和W2因灌水使葉面積衰減慢，灌漿后期仍有較高的光合生產(chǎn)能力供籽粒灌漿，因此莖稈的貯藏干物質(zhì)向籽粒輸出較少。另外，本研究還表明，基部節(jié)間的干物質(zhì)在乳熟期時(shí)輸出較少，蠟熟期輸出加快，這與謝家琦等[26]的研究結(jié)果相同。

王麗金[10]研究表明，隨著施鉀量的增加基部第1節(jié)間縮短，其他節(jié)間則隨施鉀量增加而增長(zhǎng)。本研究結(jié)果也表明，增加施鉀量的小麥第1節(jié)間縮短。同時(shí)，基部節(jié)間增粗，莖稈壁增厚，充實(shí)度(單位長(zhǎng)度干重)增加，因此，各節(jié)間的機(jī)械強(qiáng)度和抗倒指數(shù)增加，提高了小麥植株的抗倒伏性能，有利于降低小麥倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。由于K150與K225的莖稈性狀差異都不顯著，因此適宜的施鉀量應(yīng)為K2O 150 kg·hm-2?？梢娫诤颖毙←湼弋a(chǎn)栽培中，采用適宜的灌水量和施鉀量，有利于培育健壯個(gè)體，提高小麥莖稈質(zhì)量，增加抗倒性能，進(jìn)而建立高產(chǎn)抗倒群體。

3.3 灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)產(chǎn)量的影響

李雁鳴等[27-28]在河北省小麥中低產(chǎn)階段的研究表明，冬小麥春季需要澆拔節(jié)水、抽穗揚(yáng)花水和灌漿水才能獲得高產(chǎn)，并指出在灌水次數(shù)更少的條件下也有取得高產(chǎn)的可能性。李 云等[29]在河北省小麥高產(chǎn)條件下的研究則表明，在河北平原常年降水(全生育期100 mm左右)條件下，全生育期灌水2次即可獲得高產(chǎn)。本研究在小麥生育期間降水122.6 mm的一般降水條件下，春季灌2次水(拔節(jié)水和揚(yáng)花水)的小麥籽粒產(chǎn)量最高，只灌1次拔節(jié)水的產(chǎn)量顯著降低，與李 云等[29]的研究結(jié)果相似。

前人研究表明[30-32]，在一定范圍內(nèi)，小麥產(chǎn)量隨施鉀量增加而顯著提高。但關(guān)于施鉀量對(duì)穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的影響規(guī)律卻不盡相同。Header等[33]報(bào)道，施鉀的小麥千粒重提高，對(duì)單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)影響較小。張國平[34]研究表明，施鉀增產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是提高千粒重和穗數(shù)。李冬花等[35]研究表明，施用鉀肥的增產(chǎn)效應(yīng)主要是增加了穗數(shù)和提高了穗粒數(shù)，對(duì)千粒重則無明顯影響。于振文等[36]用砂培研究表明，增施鉀肥的小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均有所增加。本研究結(jié)果與于振文等的結(jié)果一致，在每公頃施K2O 0～150 kg范圍內(nèi)小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均得到不同程度的改善，產(chǎn)量提高，但4個(gè)水平施鉀量的千粒重差異不顯著，而K225和K150之間穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量的差異都不顯著。因此，在本研究的土壤條件下，K2O 150 kg·hm-2是有利于高產(chǎn)的適宜施鉀量。

鑒于以上研究結(jié)果，由于灌水次數(shù)與施鉀量的交互作用不明顯，最適宜的灌水次數(shù)與施鉀量的組合，即春季灌2次水、施用K2O 150 kg·hm-2的組合，是有利于小麥抗倒伏和取得高產(chǎn)的技術(shù)措施。

[1]TRIPATHI S C,SAYRE K D,KAUL J N,etal.Lodging behavior and yield potential of spring wheat(TriticumaestivumL.):Effects of ethephon and genotypes [J].FieldCropsResearch,2004,87:207.

[2]KELBERT A J,SPANER D,BRIGGS K G,etal.Screening for lodging resistance in spring wheat breeding programmes [J].PlantBreeding,2004,123(4):349.

[3] 姚金保,馬鴻翔,姚國才,等.小麥抗倒性研究進(jìn)展[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào),2013,14(2):208.YAO J B,MA H X,YAO G C,etal.Research progress on lodging resistance in wheat(TriticumaestivumL.) [J].JournalofPlantGeneticResources,2013,14(2):208.

[4] 凌啟鴻.作物群體質(zhì)量[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2000:8.LING Q H.Crop Population Quality [M].Shanghai:Shanghai Science and Technology Press,2000:8.

[5] 劉麗平,歐陽竹.灌溉模式對(duì)不同群體小麥莖稈特征和倒伏指數(shù)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2011,26(6):174.LIU L P,OUYANG Z.Effect of irrigation schedules on stem traits and lodging index of winter wheat [J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica,2011,26(6):174.

[6]CAROLINA S P,RICHARD T,MATTHEW R.Stem solidness and its relationship to water-soluble carbohydrates:Association with wheat yield under water deficit [J].FunctionalPlantBiology,2010,37:166.

[7] 張豐轉(zhuǎn),金正勛,馬國輝,等.水稻抗倒性與莖稈形態(tài)性狀和化學(xué)成分含量間相關(guān)分析[J].作物雜志,2010(4):15.ZHANG F Z,JIN Z X,MA G H,etal.Correlation analysis of rice lodging resistance and stem morphological traits and chemical composition content [J].Crops,2010(4):15.

[8] 田保明,楊光圣,曹剛強(qiáng),等.農(nóng)作物倒伏及其影響因素分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2006,22(4):163.TIAN B M,YANG G S,CAO G Q,etal.The performent of lodging and root cause analysis for lodging resistance in crops [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2006,22(4):163.

[9] 李雁鳴.北方冬小麥規(guī)模生產(chǎn)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2015:33.LI Y M.Scale Production of Wheat in the North of China [M].Beijing:China Agriculture Press,2015:33.

[10] 王麗金.灌水次數(shù)和施鉀量對(duì)冬小麥群體物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成的影響[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2009：19.WANG L J.Effects of irrigation frequency and potassium fertilization rate on population dry matter production and grain yield formation of winter wheat [D].Baoding:Agricultural University of Hebei,2009：19.

[11] 李金才,尹 鈞,魏鳳珍.播種密度對(duì)冬小麥莖稈形態(tài)特征和抗倒指數(shù)的影響[J].作物學(xué)報(bào),2005,31(5):662.LI J C,YIN J,WEI F Z.Effect of planting density on characters of culm and culm lodging resistant index in winter wheat [J].ActaAgronomicaSinica,2005,31(5):662.

[12] 王紅光,李東曉,李雁鳴,等.河北省10 000 kg·hm-2以上冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成及群體個(gè)體生育特性[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,48(14):2718.WANG H G,LI D X,LI Y M,etal.Yield components and population and individual characteristics of growth and development of winter wheat over 10 000 kg·hm-2in Hebei province [J].ScientiaAgriculturaSinica,2015,48(14):2718.

[13] 辛 柳,趙宏偉,雷萬鈞,等.施鉀量對(duì)寒地粳稻抗倒伏能力的影響[J].中國土壤與肥料,2015(4):93.XIN L,ZHAO H W,LEI W J,etal.Effect of potassium fertilizer on lodging resistance of rice in cold region [J].SoilandFertilizerSciencesinChina,2015(4):93.

[14] 魏鳳珍,李金才,王成雨,等.氮肥運(yùn)籌模式對(duì)小麥莖稈抗倒性能的影響[J].作物學(xué)報(bào),2008,34(6):1080.WEI F Z,LI J C,WANG C Y,etal.Effects of nitrogenous fertilizer application model on culm lodging resistance in winter wheat [J].ActaAgronomicaSinica,2008,34(6):1080.

[15] 王 勇,李朝恒,李安飛,等.小麥品種莖稈質(zhì)量的初步研究[J].麥類作物學(xué)報(bào),1997(3):28.WANG Y,LI C H,LI A F,etal.Preliminary study on wheat stalk quality [J].JournalofTriticeaeCrops,1997(3):28.

[16] 姚金保,任麗娟,張平平,等.小麥品種莖稈抗倒特性分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(2):140.YAO J B,REN L J,ZHANG P P,etal.Analysis of wheat lodging resistance properties [J].JiangsuJournalofAgriculturalSciences,2011,39(2):140.

[17] 徐 磊,王大偉,時(shí)榮盛,等.小麥基部節(jié)間莖稈密度與抗倒性關(guān)系的研究[J].麥類作物學(xué)報(bào),2009,29(4):673.XU L,WANG D W,SHI R S,etal.Relationship between lodging resistance and the density of the bottom elongate stem in wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2009,29(4):673.

[18] 楊惠杰,楊仁崔,李義珍,等.水稻莖稈性狀與抗倒性的關(guān)系[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2000,15(2):1.YANG H J,YANG R C,LI Y Z,etal.Relationship between culm traits and lodging resistance of rice cultivars [J].FujianJournalofAgriculturalSciences,2000,15(2):1.

[19] 朱新開,王祥菊,郭凱泉,等.小麥倒伏的莖稈特征及對(duì)產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2006,26(1):87.ZHU X K,WANG X J,GUO K Q,etal.Stem characteristics of wheat with stem lodging and effects of lodging on grain yield and quality [J].JournalofTriticeaeCrops,2006,26(1):87.

[20]NAVABI A,IQBAL M,STRENZKE K,etal.The relationship between lodging and plant height in a diverse wheat population [J].CanadianJournalofPlantScience,2006,86:723.

[21] 董 琦,王愛萍,梁素明.小麥基部莖節(jié)形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與抗倒性的研究[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,23(3):188.DONG Q,WANG A P,LIANG S M.Study on the architectural characteristics of wheat stalks [J].JournalofShanxiAgriculturalUniversity(NatureScienceEdition),2003,23(3):188.

[22] 安呈峰,王延訓(xùn),畢建杰,等.高產(chǎn)小麥生育后期影響莖稈生長(zhǎng)的生理因素與抗倒性的關(guān)系[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2008(7):1.AN C F,WANG Y X,BI J J,etal.Relationship between lodging resistance and physiological factors about stem growth of high-yielding wheat in late growth period [J].ShandongAgriculturalScience,2008(7):1.

[23] 張忠旭,陳溫福,楊振玉,等.水稻抗倒伏能力與莖稈物理性狀的關(guān)系及其對(duì)產(chǎn)量的影響[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999,30(2):81.ZHANG Z X,CHEN W F,YANG Z Y,etal.Effect of lodging resistance on yield and its relationship with stalk physical characteristics of rice [J].JournalofShenyangAgriculturalUniversity,1999,30(2):81.

[24] 王強(qiáng)盛.水稻鉀素營養(yǎng)的積累特征及生理效應(yīng)[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2009：86.WANG Q S.Accumulation characteristics and physiological effect of rice potassium nutrition [D].Nanjing:Nanjing Agricultural University,2009：86.

[25] 張明聰,劉元英,羅盛國,等.養(yǎng)分綜合管理對(duì)寒地水稻抗倒伏性能的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,43(21):4536.ZHANG M C,LIU Y Y,LUO S G,etal.Effects of integrated nutrient management on lodging resistance of rice in cold area [J].ScientiaAgriculturaSinica,2010,43(21):4536.

[26] 謝家琦,李金才,魏鳳珍,等.江淮平原小麥主栽品種莖稈抗倒性能分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(3):108.XIE J Q,LI J C,WEI F Z,etal.The analysis of culm lodging resistance in main wheat cultivars in the plain of the Yangtze-Huai Rivers [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2009,25(3):108.

[27] 李雁鳴,張建平,張立言.河北省不同生態(tài)條件下冬小麥高效灌水技術(shù)的研究[J].江蘇農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),1996,17(增刊):188.LI Y M,ZHANG J P,ZHANG L Y.A study on irrigation techniques of winter wheat for maximum benefits under different ecological conditions in Hebei province [J].JournalofJiangsuAgriculturalCollege,1996,17(S):188.

[28] 李雁鳴,張立言,李振國.春季肥水運(yùn)籌對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996,19(1):1.LI Y M,ZHANG L Y,LI Z G.Effect of spring irrigation and nitrogen application on grain yield and quality of winter wheat [J].JournalofAgriculturalUniversityofHebei,1996,19(1):1.

[29] 李 云,李金霞,李瑞奇,等.灌水次數(shù)和施磷量對(duì)冬小麥養(yǎng)分積累量和產(chǎn)量的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2010,30(6):1097.LI Y,LI J X,LI R Q,etal.Effect of irrigation times and phosphorus application rate on nutrient accumulation and grain yield of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2010,30(6):1097.

[30] 張會(huì)民,劉紅霞,王林生,等.鉀對(duì)旱地冬小麥后期生長(zhǎng)及籽粒品質(zhì)的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2004,24(3):73.ZHANG H M,LIU H X,WANG L S,etal.Effect of potassium on the growth at the late stages and grain quality of winter wheat in dryland [J].JournalofTriticeaeCrops,2004,24(3):73.

[31] 張 煒,于振文,岳壽松,等.鉀對(duì)冬小麥后期生長(zhǎng)及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),1996(2):11.ZHANG W,YU Z W,YUE S S,etal.Effect of potassium on final growth,yield and quality of winter wheat [J].ShandongAgriculturalSciences,1996(2):11.

[32] 譚金芳,洪堅(jiān)平,趙會(huì)杰,等.不同施鉀量對(duì)旱作冬小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和生理特性的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2008,14(3):456.TAN J F,HONG J P,ZHAO H J,etal.Effects of different potassium application rates on yield,quality and physiological characteristics of dry land winter wheat [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2008,14(3):456.

[33]HEADER H E,BRINGER H.Analysis of yield of winter wheat grown at increasing levels of potassium [J].JournaloftheScienceofFoodandAgriculture,1981,32:547.

[34] 張國平.鉀素對(duì)小麥氮代謝與產(chǎn)量的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版),1985,11(4):463.ZHANG G P.Effect of potassium on nitrogen metabolism and yield of wheat [J].JournalofZhejiangUniversity(Agriculture&LifeSciences),1985,11(4):463.

[35] 李冬花,郭瑞林,張 毅.鉀肥對(duì)小麥產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997,31(4):357.LI D H,GUO R L,ZHANG Y.Effects of potassium fertilizer on wheat yield and nutritional quality [J].JournalofHenanAgriculturalUniversity,1997,31(4):357.

[36] 于振文,張 煒,余松烈.鉀營養(yǎng)對(duì)冬小麥養(yǎng)分吸收分配、產(chǎn)量形成和品質(zhì)的影響[J].作物學(xué)報(bào),1996,22(4):442.YU Z W,ZHANG W,YU S L.Effects of potassium nutrition on nutrient uptake and distribution,yield formation and quality for winter wheat [J].ActaAgronomicaSinica,1996,22(4):442.

Effect of Irrigation Frequency and Potassium Application Amount on Stem Morphological Characteristics and Lodging Resistance of Winter Wheat

ZHAO Guoying,WANG Hongguang,LI Dongxiao,JIA Bin,LI Ruiqi,LI Yanming

(College of Agronomy,Hebei Agricultural University/Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province,Baoding,Hebei 071000,China)

In order to further clarify the optimal combination of irrigation frequency and potassium application amount for water saving,high yield and lodging resistance of wheat,a field experiment was conducted by two-factor randomized block design,with a winter wheat cultivar Gaoyou 2018 as material. The irrigation contains no irrigation,once irrigation at jointing,and twice at jointing and anthesis. The potassium application amount contains K2O at 0,75,150 and 225 kg·hm-2levels,disignated as K0,K75,K150 and K225,respectively.Stem morphological characteristics and lodging resistance of wheat were determined. The results showed that,with the increase of irrigation frequency and potassium application amount,the height and gravity center of wheat plant,and the dry weight per centimeter,diameter,mechanical strength and lodging resistant index of the 1st and 2nd basal internodes of wheat stem were all increased significantly. The wall thickness of the 1st and 2nd basal internodes was significantly increased with the increase of potassium application. The grain yield and yield components were all increased with the increase of irrigation frequency and potassium application amount,but the difference of thousand grain weight was not significant among the four potassium application levels,and the differences of spike amounts per hm2,grain amounts per spike and grain yield between K225 and K150 were not significant. Stem lodging resistance index was significantly positively correlated to dry weight per centimeter and diameter of the 1st and 2nd basal internodes,and significantly positively correlated to the height and gravity center of wheat plant. It was concluded that the combination of twice spring irrigation at jointing and anthesis,and K2O application of 150 kg·hm-2was beneficial to achieve high yield and high use efficiency of potassium fertilization,which also improved lodging resistance of wheat stems.

Irrigation frequency; Potassium application amount; Winter wheat; Stem morphological characteristics; Lodging resistance

10.7606/j.issn.1009-1041.2017.06.06

時(shí)間：2017-06-07

2017-02-02

2017-04-19

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-3-2-3)

E-mail:313558104@qq.com

李雁鳴(E-mail:nxzwst@hebau.edu.cn)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)06-0759-10

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