梁玉超，張永強，石書兵，陳興武，賽力汗·賽，薛麗華，雷鈞杰

(1.新疆農業(yè)大學農學院，新疆烏魯木齊 830052； 2.新疆農業(yè)科學院糧食作物研究所/農業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，新疆烏魯木齊 830091)

施氮量對滴灌冬小麥莖部特征及其抗倒伏性的影響

梁玉超1，張永強2，石書兵1，陳興武2，賽力汗·賽2，薛麗華2，雷鈞杰2

(1.新疆農業(yè)大學農學院，新疆烏魯木齊 830052； 2.新疆農業(yè)科學院糧食作物研究所/農業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，新疆烏魯木齊 830091)

為了研究施氮量對滴灌冬小麥莖部形態(tài)特征及其抗倒伏能力的影響，在2014-2015年冬小麥生長季，以新冬18號為試驗材料，在大田滴灌條件下研究了300(N1)、360(N2)、420(N3)和480(N4)kg·hm-2四個不同氮肥水平對冬小麥莖部形態(tài)特征、力學特征及抗倒伏性能的影響。結果表明，隨著施氮量的增加，滴灌冬小麥的株高逐漸增高，重心高度升高，平均節(jié)間長度增長，單株鮮重增加，而基部節(jié)間直徑減小，莖稈基部的機械強度及抗倒伏指數(shù)降低；隨著生育進程的推進，冬小麥莖稈基部的機械強度及抗倒伏指數(shù)均呈降低的趨勢。莖稈的機械強度和抗倒伏指數(shù)與株高、重心高度、單莖鮮重顯著負相關，與基部節(jié)間直徑呈顯著正相關。N2處理小麥倒伏率較低，產量最高，為6 315.76 kg·hm-2，分別較N1、N3、N4處理產量高4.72%、6.69%和13.59%。在本試驗條件下，適當控制施氮量可以降低滴灌小麥倒伏率，增加產量。

冬小麥；滴灌；施氮量；莖部特征；抗倒伏性

新疆小麥滴灌技術發(fā)展迅速，目前已達到20萬公頃。由于沒有掌握滴灌小麥生長發(fā)育特性、群體調控及氮肥高效利用等關鍵技術，生產中大多采用常規(guī)滴灌，小麥倒伏、早衰或貪青旺長等問題突出，使產量和效益下降，阻礙了滴灌技術的運用。因而，對該技術進行系統(tǒng)研究迫在眉睫，特別是滴灌小麥的合理施氮量。增加施氮量可促進小麥成穗，是提高小麥產量的主要栽培措施，但增加施氮量會導致小麥株高增加，莖稈重心高度增大，節(jié)間增長，莖稈變細，抗倒伏指數(shù)降低，倒伏風險增大。小麥倒伏主要集中在莖稈基部的位置，小麥倒伏后，群體結構遭到破壞，葉片的空間分布狀態(tài)被打亂，植株間通風受阻，植株接受光照量減少，使葉片的光合效率銳減，莖折斷后破壞莖干的輸導系統(tǒng)，進而影響根系向葉片運輸水分和養(yǎng)分，最終造成小麥減產[1-3]。而近年來，隨著全球氣候的變化，在小麥灌漿期至成熟期，新疆降雨次數(shù)及降雨量增多，并伴有大風天氣，導致小麥倒伏現(xiàn)象嚴重[4]。利用施氮量調節(jié)小麥植株株型結構與產量的矛盾，對實現(xiàn)滴灌小麥高產、優(yōu)質、高效具有重要意義。

小麥的抗倒伏性能主要由株高、基部節(jié)間長度、重心高度、基部莖粗、莖干機械強度決定。陳曉光等[5]、姚瑞亮等[6]研究表明，株高和相對重心高度降低、單株鮮重增加、基部節(jié)間增粗有利于提高小麥抗倒伏能力，抗倒伏指數(shù)與基部第二節(jié)間直徑呈顯著正相關，與基部第1、2節(jié)間長、穗下節(jié)間長、株高和重心高度呈顯著負相關。盧昆麗等[7]認為，前氮后移可以提高小麥抗倒伏能力。 在造成小麥倒伏的諸多因素中，氮肥是最關鍵的因素，因此有必要明確滴灌條件下的最佳施氮量。

目前，關于小麥抗倒伏性的研究大多集中在黃淮海地區(qū)，而針對滴灌冬小麥抗倒伏性的報道較少。本研究擬在大田滴灌條件下，研究不同施氮量對滴灌冬小麥莖稈形態(tài)特征、力學特征、產量構成因素及抗倒伏性的影響，以期為新疆滴灌冬小麥的高產、優(yōu)質栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2014-2015年在新疆農業(yè)科學院瑪納斯試驗站(N44°18′，E86°13′)進行。該區(qū)屬溫帶大陸性干旱半干旱氣候，年均日照時數(shù)2 700～2 800 h，年均氣溫7.2 ℃。年均降雨量173.3 mm，蒸發(fā)量2 141 mm，極端最高氣溫39.6 ℃，極端最低氣溫-37.4 ℃，全年無霜期165～172 d。試驗地土壤類型為灌溉灰漠土，土壤質地為沙壤土，前茬為大豆，播前0～40 cm土層土壤有機質16.8 g·kg-1，堿解氮62.3 mg·kg-1，速效磷14.5mg·kg-1，速效鉀164 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

采用單因素隨機區(qū)組試驗設計，在大田滴灌條件下，設置了4個施氮水平，依次為300 kg·hm-2(N1)，360 kg·hm-2(N2)，420 kg·hm-2(N3)，480 kg·hm-2(N4)，重復3次，各處理施肥方案見表1。小區(qū)面積48 m2(6 m×8 m)，小區(qū)之間間隔帶60 cm。供試品種為新冬18號。于2014年9月25日采用機械播種，行距15 cm，播種量375 kg·hm-2。播前結合翻地，基施磷肥(P2O5)172.5 kg·hm-2，鉀肥(K2O)52.5 kg·hm-2。分別于冬小麥開花期、灌漿期結合滴灌增施KH2PO4(98%) 22.5 kg·hm-2。在冬前、起身期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、灌漿前期與中期各滴灌1次，滴灌量分別為900、525、1 050、1 315、525、785、525、525 m3·hm-2，總量6 150 m3·hm-2，用水表計量。

1.3 測定項目與方法

于冬小麥開花期、乳熟期和蠟熟期取長勢一致植株 20株，參照李金才等[8]、肖世和等[9]方法測定莖稈抗折力和抗倒伏指數(shù)。取基部第2節(jié)間，剝除葉鞘，置兩端于高50 cm、間隔5 cm 的支撐木架凹槽內，將 YYD-1型莖稈強度測定儀(浙江托普儀器有限公司)置莖稈中部并勻速下壓, 莖稈折斷時屏幕上顯示的峰值即為莖稈機械強度(N)。莖稈重心高度為莖稈基部至該莖(帶穗、葉和鞘)平衡支點的距離(cm)。

表1 滴灌小麥的不同氮肥設置Table 1 Nitrogen treatments for winter wheat under drip irrigation kg·hm-2

抗倒伏指數(shù)=抗折力/植株重心高度

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)整理，運用 DPS 7.05進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 施氮量對小麥莖稈基部特征及植株鮮重的影響

由表2可知，小麥的株高、重心高度及平均節(jié)間長度均表現(xiàn)為N4>N3>N2>N1處理，其中，N4處理的株高較N1、N2、N3處理分別增高了20.26%、16.18%和14.45%，差異達極顯著水平；N3與N1處理間株高差異達顯著水平(P<0.05)。N4處理小麥的重心高度最高，為55.83 cm，分別較N1、N2、N3處理上升了19.49%、13.08%、6.06%，各處理間差異顯著(P<0.05)，且N4處理與N2處理及N1處理間差異達極顯著水平?；抗?jié)間直徑表現(xiàn)為N1>N2>N3>N4，其中，N1、N2、N3處理間差異不顯著，但均顯著高于N4處理。冬小麥單莖鮮重隨著施氮量的增加而增重，N3與N4處理間差異不顯著，但二者均顯著高于N1和N2處理，且N4與N2、N1處理間、N3與N1處理間、N2與N1處理間差異均達極顯著水平。

表2 不同處理小麥莖稈的形態(tài)特征及單莖鮮重Table 2 Stem morphology characteristics and fresh weight of wheat under different treatments

同列數(shù)據(jù)后不同大小寫字母分別為處理間差異在0.01和0.05水平顯著。下表同。

Values followed by the capital and lower-case letters in same column mean significant difference among treatments at 0.01 and 0.05 levels. The same in table 3 and 5.

2.2 施氮量對小麥莖稈基部力學特征及抗倒伏指數(shù)的影響

由表3可知，冬小麥在開花期、乳熟期和蠟熟期，莖稈基部的機械強度及抗倒伏指數(shù)均隨著施氮量的增加而降低，N3和N4與N1處理間差異顯著，N3與N4處理間差異達極顯著水平。說明增加施氮量增大了滴灌冬小麥倒伏的風險。冬小麥莖稈基部的機械強度及抗倒伏指數(shù)在不同的生育時期均表現(xiàn)為開花期>乳熟期>蠟熟期，說明越到冬小麥的生育后期，其倒伏風險越高。

表3 不同處理小麥莖稈基部的機械強度和抗倒伏指數(shù)Table 3 Stem mechanical strength and lodging index of wheat under different treatments

2.3 小麥莖稈形態(tài)特征與莖稈機械強度及抗倒伏指數(shù)的相關性分析

由表4可知，小麥莖稈的機械強度和抗倒伏指數(shù)均與株高、重心高度、單莖鮮重呈顯著負相關，與基部節(jié)間直徑呈顯著正相關。株高與基部節(jié)間直徑呈顯著負相關，與重心高度呈顯著正相關，與平均節(jié)長呈顯著正相關，與單莖鮮重相關不顯著。由于株高的增高使莖稈重心高度上升，并且導致了莖稈基部節(jié)間直徑減小、機械強度降低、莖稈抗倒伏指數(shù)降低。由此可見，株高的變化會引起小麥莖稈各個形態(tài)特征的變化，株高是影響小麥抗倒伏性的關鍵因素。

表4 小麥莖稈形態(tài)特征與莖稈機械強度及抗倒伏指數(shù)的相關系數(shù)矩陣Table 4 Correlation coefficient matrix of stem morphology characteristics and mechanical strength of wheat under different treatments

*:P<0.05; **:P<0.01.

表5 不同處理滴灌冬小麥的產量及田間倒伏情況Table 5 Yield and lodging occurrence of wheat under different treatments

2.4 施氮量對小麥產量及田間倒伏率的影響

由表5可知，隨著施氮量的增加，小麥有效穗數(shù)呈先增加后降低趨勢，但處理間差異不顯著；穗粒數(shù)亦呈先增后降的變化趨勢，以N2處理最多，為33.93粒，比N1、N3、N4處理分別多0.38%、6.50%和10.52%,且與N3處理差異達到顯著水平(P<0.05)，與N4處理差異達極顯著水平(P<0.01)。千粒重隨著施氮量的增加表現(xiàn)為N2>N3>N1>N4， N2與N4處理間差異顯著，但與N1、N3處理間差異不顯著，N1、N3處理與N4處理之間差異不顯著。產量以N2處理最高，為6 315.76 kg·hm-2，分別較N1、N3、N4處理提高了4.72%、6.69%和13.59%，與后兩者差異顯著。說明適宜施氮量可以協(xié)調滴灌冬小麥產量構成因素的關系，從而提高產量，過量施氮則會導致滴灌冬小麥減產。隨著施氮量增加，滴灌小麥倒伏率逐漸增大，最大倒伏率高達84.62%，各處理間差異均達極顯著水平。

3 討 論

莖稈抗倒伏指數(shù)是評價小麥抗倒伏能力的一個綜合指標，抗倒伏指數(shù)越高，小麥的抗倒伏能力越強。研究表明，小麥抗倒伏能力與莖稈的長度、植株重心高度、莖稈基部直徑、各節(jié)間的長度等高度相關[2]。本研究結果表明，株高與莖稈抗倒伏指數(shù)呈顯著正相關，這與陳曉光等[5]、姚瑞亮等[6]研究結果一致。說明降低小麥株高是提高其植株抗倒性最有效的措施，這已被王 勇等[10]的矮化育種的實踐證實。小麥的莖稈是一個近似中空的細長圓柱體，從材料力學角度上分析，莖稈越粗則抗折能力越好[11-12]。王成雨等[13]、王 勇等[10]研究表明，小麥莖稈基部直徑和單位節(jié)間干重呈顯著負相關，基部節(jié)間短而厚的莖稈抗倒伏性能強。本試驗結果表明，莖稈基部直徑與抗倒伏指數(shù)呈顯著正相關，這與王 勇等[10]觀點相同。

小麥的莖部形態(tài)特征不僅受基因控制，而且受栽培技術的影響，其中，施氮量對小麥莖稈形態(tài)特征的影響顯著。研究表明，降低施氮量可以顯著減小冬小麥重心高度、基部節(jié)間長度、節(jié)間直徑以及機械強度[13-14]。陳曉光等[5]研究認為，基部節(jié)間長度和含氮量均隨施氮水平和基肥比例的增加而增加，基部節(jié)間粗度、稈壁厚度、節(jié)間充實度、機械強度則表現(xiàn)相反。張明偉等[15]研究表明，隨著施氮量以及基施氮肥的比例增加，基部節(jié)間與株高的比值顯著增加，莖稈抗折力與抗倒伏指數(shù)均降低。魏鳳珍等[16]研究表明，隨施氮量的增加，株高與基部第一、二節(jié)間長度有增加的趨勢，基部第一、第二節(jié)間的直徑、稈壁厚度和充實度下降，倒伏風險增加；且倒伏的發(fā)生時期不同、倒伏程度不同，對小麥產量的影響也不同。本研究結果表明，隨施氮量的增加，滴灌冬小麥植株增高，平均節(jié)間增長，重心高度上升，莖稈基部直徑減小，莖稈機械強度降低，抗倒伏指數(shù)減小，增大了滴灌冬小灌漿期倒伏風險，不利于提高產量，這與前人在常規(guī)灌溉條件下的研究結論基本一致。本試驗條件下，施氮量為360 kg·hm-2(N2處理)時，滴灌冬小麥籽粒產量最高為6 315.76 kg·hm-2，莖稈高度適宜，重心高度相對較低，抗倒伏指數(shù)相對較高。說明適宜的施氮量，不僅可提高滴灌冬小麥的抗倒伏能力，還可以協(xié)調冬小麥產量構成因素的關系，從而可以提高產量。

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EffectofNitrogenFertilizerRateonStemMorphologyCharacteristicsandLodgingResistanceinWinterWheatwithDripIrrigation

LIANGYuchao1,ZHANGYongqiang2,SHIShubing1,CHENXingwu2,SAILihan1，XUELihua2,LEIJunjie2

(1.College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University,Urumqi, Xinjiang 830052, China; 2.Research Institute of Grain Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Science/Key Laboratory of Desert-Oasis Crop Physiology, Ecology and Cultivation, Ministry of Agriculture, Urumqi, Xinjiang 830091, China)

In order to determine the effects of nitrogen fertilizer rate on stem morphology characteristics and lodging resistance in winter wheat with drip irrigation, the experiment was carried out in 2014-2015 growing season, with cultivar Xindong 18 as material under four N fertilizer levels, i.e. 300 kg·hm-2(N1), 360 kg·hm-2(N2), 420 kg·hm-2(N3) and 480 kg·hm-2(N4). The results showed that with the increase of nitrogen fertilizer rate, the plant height and the height of gravity center were increased, and the internode length became longer, and the fresh weight per stem was gradually increased, while the diameter of basal stem tended to be decreased. With the increase of nitrogen fertilizer rate, the stem strength and lodging index of winter wheat were decreased. Moreover, the basal stem strength and lodging index of winter wheat declined gradually with the growth process.Correlation analysis showed that the stem strength and lodging index have a significantly negative correlation with plant height, the height of gravity centre and the fresh weight per plant, but had a significantly positive correlation with the diameter of basal stem. The nitrogen fertilizer rate of 360 kg·hm-2(N2) gave the low lodging rate and highest yield, which was 4.72%, 6.69% and 13.59% higher than that of N1, N3and N4, respectively. The results showed that the appropriate rate of nitrogen application can reduce the lodging rate and increase grain yield of winter wheat with drip irrigation under the conditions of this experiment.

Winter wheat; Drip irrigation; Nitrogen fertilizer rate; Stem morphology characteristics; Lodging resistance

時間：2017-11-14

網(wǎng)絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171114.1027.020.html

2016-12-12

2017-01-09

新疆自治區(qū)公益性科研院所基本科研業(yè)務經(jīng)費資助項目(KY2015002)；新疆農業(yè)大學研究生科研創(chuàng)新項目(XJAUGRI2016014)；新疆自治區(qū)重點研發(fā)計劃項目(2016B01002-3)；國家小麥產業(yè)技術體系專項(CARS-3-65)

E-mail：1103747100@qq.com

雷鈞杰(E-mail：leijunjie@sohu.com); 陳興武(E-mail:cxw0723@sina.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)11-1467-06