閆秋艷，魯晉秀，趙政萍，王 苗，賈亞琴， 董 飛，楊 峰，李 峰

(1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所，山西臨汾 041000；2. 山西省臨汾市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山西臨汾 041000)

使用植物生長調(diào)節(jié)劑是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有效的抗逆栽培技術(shù)，可以調(diào)節(jié)作物生長過程，進而對作物產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響[1]。生長調(diào)節(jié)劑對小麥的莖稈性狀、分蘗力、穗粒數(shù)、千粒重、旗葉功能期等有顯著作用[2-4]，對小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)有改善作用[5]。在小麥生產(chǎn)上，利用多效唑、乙烯利或矮壯素均能夠明顯降低小麥的株高，增加莖稈的粗度，增強莖稈機械強度，提高小麥抗倒伏能力[6]。乳熟期前期小麥如果發(fā)生倒伏，會減產(chǎn)32.4%～36.2%[3,7]。目前小麥生產(chǎn)上，農(nóng)戶習(xí)慣于在拔節(jié)前期使用多效唑、矮壯素等植物生長抑制劑防止倒伏發(fā)生，但噴施調(diào)節(jié)劑對小麥也存在減產(chǎn)風(fēng)險[8]。正確選擇生長調(diào)節(jié)劑種類對小麥生產(chǎn)非常重要。

黑小麥區(qū)別于普通小麥是籽粒含有天然的花色素，且微量營養(yǎng)元素(如鈣、鐵、鋅、硒)含量明顯較高，因其特有的功能特性而受到人們的重視[9]。較普通小麥而言，黑小麥耐寒性好、分蘗力強、株高較高，莖稈韌性弱[10-11]。因此，黑小麥在栽培技術(shù)上與普通小麥存在差異。目前，有關(guān)生長調(diào)節(jié)劑在黑小麥上應(yīng)用的研究鮮有報道[9]。

鑒于此，本試驗以兩個黑小麥品種為材料，通過在起身期葉面噴施多效唑、甲哌胺鮮酯和矮壯素，研究這3 種生長調(diào)控劑對黑小麥品種植株性狀、產(chǎn)量、品質(zhì)及抗倒伏能力的影響，以期為黑小麥的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供科學(xué)依據(jù)，為合理采用化控技術(shù)實現(xiàn)黑小麥豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試點概況

供試材料為冬黑1號(Donghei 1)和臨黑131(Linhei 131)，由本課題組保存。試驗于2017-2019年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所韓村試驗基地(36°19′N，111°49′E)進行。試驗地常年以小麥-玉米一年兩熟種植模式為主。該區(qū)年平均降雨量450～500 mm，年平均日照時數(shù)2 416.5 h，年平均氣溫為12.18 ℃，大于10 ℃的積溫 4 677.3 ℃，全年無霜期203 d。土壤類型為石灰性褐土。2017年10月播種前土壤0～20 cm基礎(chǔ)肥力為pH 8.32，有機質(zhì)含量12.23 g·kg-1，全氮0.94 g·kg-1，速效磷7.76 mg·kg-1，堿解氮73.3 mg·kg-1，速效鉀93.5 mg·kg-1，土壤相關(guān)指標參照魯如坤[12]的方法測定。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為黑小麥品種，副區(qū)為不同生長調(diào)節(jié)劑處理：多效唑15%(江蘇托球農(nóng)化有限公司)、甲哌胺鮮酯80%(山西康禾立豐生物科技藥業(yè)有限公司)、矮壯素50%(四川國光農(nóng)化股份有限公司)，以等量清水為對照，所選生長調(diào)節(jié)劑均目前在小麥生產(chǎn)上應(yīng)用較廣泛，購買于當(dāng)?shù)剞r(nóng)藥市場。小區(qū)面積25 m2(2.5 m× 10 m)。3 次重復(fù)。生長調(diào)節(jié)劑噴施時期為黑小麥春季起身期(2018年3月20日和2019年3月18日)，按照生長調(diào)節(jié)劑推薦用量兌水后利用電動噴霧器噴藥，噴施量為450 kg·hm-2。各小區(qū)施肥量為N 240 kg·hm-2，P2O5150 kg·hm-2，K2O 120 kg·hm-2。其中，氮肥底肥與追肥各占 50%，追肥時期在拔節(jié)期(2018年4月5日和2019年4月8日)，磷、鉀肥全部底施，種肥同播。其他管理同當(dāng)?shù)卮筇?。播種時間分別為2017年10月7日和2018年10月10日，播種量為150 kg·hm-2。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 植株性狀測定

黑小麥成熟期(2018年6月12日和2019年6月15日)，每個處理選取1 m2的3個樣點，測定植株株高、地上部干物質(zhì)重(烘干法)、單位面積有效穗數(shù)、穗長、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量。每個樣點隨機選取10株小麥，利用數(shù)顯游標卡尺測定莖基部粗度，用直尺測量第1、2節(jié)間長度。

1.3.2 倒伏程度調(diào)查

在開花期和灌漿后期調(diào)查倒伏程度。倒伏程度的分級根據(jù)莖稈與地面間的夾角，1～5 級分別為 85°～90°、60°～85°、30°～60°、15°～30°、0°～15°[14]。

1.3.3 莖稈木質(zhì)素和纖維素含量測定

灌漿后期，每個處理選取30 cm長度的植株樣點，將地上部收割，剪取基部3個節(jié)間的莖稈，105 ℃殺青 60 min 后 70 ℃烘干至恒重，粉碎、過篩，參照 McKenzie 等[15]的方法測定纖維素及木質(zhì)素含量。

1.3.4 籽粒品質(zhì)指標測定

蛋白質(zhì)含量采用上海晟聲自動化分析儀器有限公司生產(chǎn)的凱氏定氮儀測定；淀粉含量參照GB 5006-85谷物籽粒粗淀粉測定法；干濕面筋含量采用JJJM-54-115II型面筋測定儀，按GB/T 14608-93的方法測定；沉降值按GB/T 14607-1995的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對試驗數(shù)據(jù)進行處理和作圖，采用SPSS 17.0進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 生長調(diào)節(jié)劑對黑小麥農(nóng)藝性狀的影響

表1顯示，施用生長調(diào)節(jié)劑均使黑小麥株高降低，降幅因調(diào)節(jié)劑種類和黑小麥品種不同而異。多效唑、甲哌胺鮮酯和矮壯素處理較對照使黑小麥株高依次分別降低1.1～4.5 cm、1.3～2.6 cm、0.5～1.2 cm；基部莖粗度分別增加0.55～ 1.56 mm、 0.11～1.35 mm、0.22～0.8 mm。對穗長的影響因生長調(diào)節(jié)劑種類不同而存在差異，噴施多效唑可增加穗長，甲哌胺鮮酯對穗長的影響程度較小，矮壯素使穗長減少(2017-2018年度臨黑131除外)。噴施生長調(diào)節(jié)劑(矮壯素除外)使穗下節(jié)長度降低，多效唑、甲哌胺鮮酯較對照使黑小麥穗下節(jié)長度分別降低 0.7～4.8 cm、0.5～ 3.4 cm。噴施多效唑、甲哌胺鮮酯和矮壯素分別使黑小麥第1節(jié)間長降低25.1%、14.6%和 16.3%，第2節(jié)間長降低18.7%、15.2%和 8.3%，3種生長調(diào)節(jié)劑對黑小麥第3節(jié)長的影響均不顯著。兩年結(jié)果顯示，對照處理下，冬黑1號的倒伏級別低于臨黑131，噴施生長調(diào)節(jié)劑后，兩個品種的倒伏級別均有所降低，其中，多效唑顯著降低黑小麥的倒伏級別。

品種對以上被測指標均有顯著或極顯著影響(基部莖粗度和莖基部第2節(jié)間長度除外)。生長調(diào)節(jié)劑對各被測指標的影響程度不同，對基部莖粗度、穗長和莖基部第2節(jié)間長度的影響不顯著，對其他被測指標的影響達到顯著或極顯著水平。品種和生長調(diào)節(jié)劑交互作用對穗長存在極顯著影響。

2.2 生長調(diào)節(jié)劑對莖稈生理指標的影響

表2顯示，與對照相比，施用3種生長調(diào)節(jié)劑均可以增加兩個黑小麥基部莖桿的木質(zhì)素含量，不同年份、不同調(diào)節(jié)劑的效應(yīng)因品種而異。噴施多效唑和矮壯素使冬黑1號基部莖稈的木質(zhì)素含量顯著增加，甲哌胺鮮酯對冬黑1號基部莖稈木質(zhì)素含量的效應(yīng)在年度間存在差異；施用多效唑和甲哌胺鮮酯使臨黑131基部莖木質(zhì)素含量顯著增加，矮壯素對其效應(yīng)不顯著。2017-2018年度，施用多效唑和甲哌胺鮮酯顯著增加2個黑小麥品種莖基部纖維素含量，以甲哌胺鮮酯增加效果更明顯，矮壯素對2個黑小麥品種莖基部纖維素含量效應(yīng)不顯著。2018-2019年度，噴施3種調(diào)節(jié)劑使冬黑1號基部莖纖維素含量均顯著增加；對臨黑131，僅甲哌胺鮮酯有顯著效應(yīng)。

2.3 生長調(diào)節(jié)劑對黑小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

表3顯示，與對照相比，噴施生長調(diào)節(jié)劑使2個年度2個黑小麥品種地上部干物質(zhì)量增加，其中，多效唑和甲哌胺鮮酯的增加程度達顯著水平(2017-2018年度多效唑?qū)Χ?號除外)。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，2017-2018年度噴施多效唑和甲哌胺鮮酯分別使冬黑1號有效穗數(shù)增加 5.6%和6.9%，矮壯素降低冬黑1號有效穗數(shù)，噴施3種生長調(diào)節(jié)劑均使臨黑131的有效穗數(shù)顯著增加。噴施多效唑和甲哌胺鮮酯使冬黑1號穗粒數(shù)均顯著增加(1.5%)，矮壯素對冬黑1號穗粒數(shù)無明顯影響，使臨黑131穗粒數(shù)顯著下降。噴施3種生長調(diào)節(jié)劑對冬黑1號千粒重影響不顯著。噴施多效唑使冬黑1號和臨黑131籽粒產(chǎn)量均顯著增加，分別增加6.9%和11.6%。2018-2019年度，噴施多效唑和甲哌胺鮮酯對冬黑1號有效穗數(shù)影響不顯著。噴施3種生長調(diào)節(jié)劑使2個品種穗粒數(shù)均顯著增加，使臨黑131千粒重顯著增加。噴施多效唑和甲哌胺鮮酯使冬黑1號產(chǎn)量增加 10.8%和1.6%，臨黑131產(chǎn)量增加2.2%和 1.2%。相關(guān)分析表明，4個被測指標與產(chǎn)量的相關(guān)性均達顯著或極顯著水平，有效穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最大。

表1 生長調(diào)節(jié)劑對黑小麥莖稈性狀的影響Table 1 Effect of growth regulators on stem characteristics of black-grained wheat

表2 生長調(diào)節(jié)劑對黑小麥灌漿后期基部莖(第1、2節(jié))生理指標的影響Table 2 Effect of growth regulators on stem physical(1st,2nd) characteristics of black-grained wheat

2.4 生長調(diào)節(jié)劑對黑小麥籽粒品質(zhì)的影響

從表4可以看出，2017-2018年度，噴施生長調(diào)節(jié)劑使冬黑1號籽粒蛋白質(zhì)含量顯著增加，臨黑131僅噴施多效唑后蛋白質(zhì)含量增加 3.7%。多效唑處理顯著增加2個品種籽粒淀粉含量，甲哌胺鮮酯和矮壯素處理下2個品種的淀粉含量與對照差異不顯著。2個品種的面筋指數(shù)在噴施調(diào)節(jié)劑后均降低。噴施多效唑使冬黑1號沉降值顯著降低，對臨黑131影響不顯著。噴施多效唑使兩個品種的降落值均顯著增加。2018-2019年度，噴施多效唑使兩個品種的蛋白質(zhì)含量均顯著增加。冬黑1號淀粉含量僅噴施多效唑后增加(差異不顯著)，其余處理均降低；臨黑131噴施調(diào)節(jié)劑后淀粉含量均顯著增加。噴施調(diào)節(jié)劑使2個品種的面筋指數(shù)降低，且冬黑1號較臨黑131降低幅度大。噴施調(diào)節(jié)劑使冬黑1號沉降值均降低；臨黑131的沉降值除甲哌胺鮮酯處理增加外，其余處理均降低。在噴施調(diào)節(jié)劑后，冬黑1號降落值增加，臨黑131降低。品種對被測籽粒品質(zhì)指標均存在顯著或極顯著(P<0.01)影響。調(diào)節(jié)劑對淀粉含量影響不顯著，對其他被測指標均存在顯著或極顯著影響，品種和調(diào)節(jié)劑的交互作用對黑小麥被測品質(zhì)指標均沒有顯著影響。

表3 生長調(diào)節(jié)劑對黑小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Table 3 Effects of growth regulators on yield and its components of black-grained wheat

表4 生長調(diào)節(jié)劑對黑小麥籽粒品質(zhì)的影響Table 4 Effects of growth regulators on grain quality of black-grained wheat

3 討論與結(jié)論

生長調(diào)節(jié)劑對作物的生長調(diào)節(jié)首先表現(xiàn)在植株莖稈物理特性上[16]。本研究結(jié)果表明，噴施生長調(diào)節(jié)劑均能不同程度降低黑粒小麥的株高及基部節(jié)間長度，這與普通小麥噴施生長調(diào)節(jié)劑的結(jié)論一致[17]，但降低程度因生長調(diào)節(jié)劑種類和小麥品種不同而存在差異。生長調(diào)節(jié)劑抗倒機理在于其可抑制赤霉素基因表達，延緩作物細胞伸長，縮短節(jié)間長度，降低株高[18]。邵慶勤等[2]研究指出，倒五葉期噴施多效唑小麥抗倒效果最佳，可能是因為倒五葉期基部第1、2節(jié)還未伸長，作用效應(yīng)比較強。多效唑主要作用于小麥基部第1、2 節(jié)間以及穗下節(jié)，導(dǎo)致整個株高下降，且濃度越高，控高效果越好。而矮壯素主要作用于基部第 1、2 節(jié)間，對穗下節(jié)影響不大，甚至?xí)龠M穗下節(jié)拉長，導(dǎo)致控高效果不明顯。從本研究結(jié)果看來，多效唑?qū)谛←湹目馗咝Ч麅?yōu)于甲哌胺鮮酯和矮壯素，這與王成雨等[18]的研究結(jié)果一致。馬瑞琦等[13]研究表明，噴施多效唑使中麥8號籽粒產(chǎn)量下降?？梢姡嘈н虻脑霎a(chǎn)性與小麥品種有關(guān)系。本研究中，從對照處理中可以看出，冬黑1號株高低于臨黑131，倒伏級別為1.45～2.23級，較抗倒伏。總體上，使用多效唑可以顯著縮短黑小麥基部第一、二節(jié)間的長度，降低黑小麥植株高度，達到控制黑小麥旺長的目的，防止黑小麥倒伏的發(fā)生[19]。

莖稈纖維素含量和木質(zhì)素含量是對小麥抗倒伏能力貢獻較大的因素[14]。木質(zhì)素含量增加，使小麥莖稈中纖維素更加緊密，莖稈更加緊實，對小麥抗倒伏的作用更大。本研究中，噴施多效唑和甲哌胺鮮酯整體上有助于黑小麥莖稈纖維素和木質(zhì)素含量的提高，這可能是倒伏級別降低的原因之一。矮壯素對2個黑小麥品種莖稈纖維素和木質(zhì)素含量的影響存在不穩(wěn)定性。王成雨等[18]也指出，矮壯素對小麥莖稈生化指標(纖維素、木質(zhì)素和C/N)提高作用較差，而多效唑或多效唑與矮壯素的復(fù)配效果較優(yōu)。

生長調(diào)節(jié)劑一方面能降低小麥株高，但另一方面也會影響小麥產(chǎn)量，甚至是籽粒的品質(zhì)。因此在調(diào)節(jié)劑的選擇上既要注意控制株高又要抵御減產(chǎn)的風(fēng)險。烯效唑和矮壯素可顯著提高冬小麥穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量，但是對小穗數(shù)和穗粒數(shù)沒有顯著影響[20]。本試驗中，施用多效唑?qū)?個黑小麥品種的增產(chǎn)作用比較穩(wěn)定，且效果較佳。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，有效穗數(shù)是增產(chǎn)的主要因素。甲哌胺鮮酯對有效穗數(shù)的提高作用較多效唑效果好，但是產(chǎn)量提高效果不如多效唑，可能是甲哌胺鮮酯對穗形成存在阻礙作用，其成穗機理還有待進一步研究。噴施矮壯素對2個黑小麥品種有減產(chǎn)作用，主要是影響穗粒數(shù)提高。郭建文等[9]研究指出，矮壯素濃度為0.3%和0.4%時，黑麥的種子產(chǎn)量顯著提高。王成雨等[18]指出，多效唑和矮壯素復(fù)配的增產(chǎn)效果更佳。由于國內(nèi)外生長調(diào)節(jié)劑在黑小麥應(yīng)用方面的報道較少，本研究調(diào)節(jié)劑濃度均參考普通小麥進行。以后將進一步設(shè)置不同范圍濃度梯度研究其對黑小麥植株的調(diào)控 效應(yīng)。

籽粒蛋白是構(gòu)成小麥品質(zhì)的主要因素之一，也是面筋的主要成分，與面團流變學(xué)特性及加工品質(zhì)顯著相關(guān)[13]。本試驗中，噴施調(diào)節(jié)劑處理均顯著增加了籽粒中蛋白質(zhì)含量，其中多效唑?qū)?種黑小麥蛋白質(zhì)含量增加效果明顯，增加幅度為3.7%～19.6%，但對改善小麥其他面粉品質(zhì)影響不大。文廷剛等[7]研究指出，噴施勁豐和乙烯利能提高小麥面筋含量和強度，降低籽粒中淀粉酶活性，提高小麥面粉品質(zhì)和加工品質(zhì)。馬瑞琦等[13]指出，噴施多效唑、矮壯素、噸田寶均有利于提高中麥8號和京麥8號籽粒蛋白質(zhì)含量，改善加工品質(zhì)(粉質(zhì)參數(shù)和面筋指數(shù))。本研究表明，噴施調(diào)節(jié)劑對兩個黑小麥品種的磨粉品質(zhì)沒有顯著影響，且品種的影響大于調(diào)節(jié)劑的影響。品種和調(diào)節(jié)劑的交互作用對黑小麥磨粉品質(zhì)沒有顯著影響。不同黑小麥品種對不同調(diào)節(jié)劑有不同響應(yīng)，兩品種的株型差異和生理差異是導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因[20]。黑小麥與普通小麥在品質(zhì)形成機理上可能也存在差異[16]。根據(jù)研究結(jié)果，今后需進一步分析化學(xué)調(diào)控對小麥二次加工品質(zhì)的影響。

綜合黑小麥成穗、株高、產(chǎn)量和品質(zhì)4個方面，起身期(3月20日左右)噴施多效唑?qū)Χ?號和臨黑131的提質(zhì)增效效果最佳。本研究噴施時期僅在黑小麥起身期，在不同時期噴施調(diào)節(jié)劑對黑小麥生長的調(diào)控作用仍需進一步系統(tǒng)研究。