長(zhǎng)生13不同生育期莖稈性狀研究

杜艷偉，王高鴻，李顏方，閻曉光，常海霞，王楓葉，趙晉鋒

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所，山西長(zhǎng)治 046001）

谷子是山西省主要的旱地常規(guī)種植的雜糧作物，是僅次于玉米、小麥、大豆、馬鈴薯的第五大作物，常年種植面積在20萬(wàn)hm2左右。谷子為密植作物，極易發(fā)生倒伏，俗話說(shuō)“谷倒一把草”，形象地說(shuō)明了倒伏對(duì)谷子的巨大影響。影響禾谷類作物倒伏的因素很多，除外界氣候因素和栽培管理措施對(duì)倒伏影響較大以外，莖稈自身的抗倒特性也是重要因素。有研究表明，禾谷類作物基部節(jié)間機(jī)械強(qiáng)度與抗倒性呈顯著正相關(guān)[1-3]。作物莖稈強(qiáng)度不僅會(huì)隨著生育期和外界環(huán)境條件發(fā)生變化，而且在各基部節(jié)間也存在差異[3-4]。機(jī)械強(qiáng)度可模擬作物抵抗外力折斷，具有直觀表征作物抗倒性能強(qiáng)弱的作用，常被作為衡量抗倒能力的直接指標(biāo)。王勇等[5]綜合考慮植株的重心、質(zhì)量和莖稈機(jī)械強(qiáng)度等因素，研究了小麥莖稈抗倒性的評(píng)價(jià)方法。

近年來(lái)，關(guān)于麥類[6-9]、水稻[10-11]、玉米[12]、油菜[13]、大豆[14]等作物的抗倒性研究已經(jīng)有相關(guān)報(bào)道，目前關(guān)于谷子抗倒性的研究報(bào)道較少，尤其是在不同生育期對(duì)抗倒性的研究。長(zhǎng)生13是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所所選育的新品種，抗逆性強(qiáng)，抗病性好，綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良，生育期在125 d左右，產(chǎn)量在4 500 kg/hm2左右，是適于我國(guó)春播中晚熟區(qū)種植的優(yōu)良品種。

本試驗(yàn)通過(guò)研究長(zhǎng)生13在乳熟期、蠟熟期和成熟期的株高、重心、基部節(jié)間長(zhǎng)度、節(jié)間直徑、莖稈機(jī)械強(qiáng)度和地上鮮質(zhì)量和穗質(zhì)量的特性，旨在為谷子抗倒伏育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為長(zhǎng)生13，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所提供。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在山西省長(zhǎng)治市山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所試驗(yàn)地進(jìn)行（東經(jīng)113°15′，北緯36°12′）。試驗(yàn)地為旱平地，前茬作物為玉米。海拔934 m，年均降水量547 mm，年均溫度10.02℃，≥10℃的積溫3 570.1℃，無(wú)霜期165 d，年均累計(jì)日照時(shí)數(shù)2464.44h（1956—2012年）。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為沙壤土，播種前試驗(yàn)田0～200 cm土層土壤養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)11.12 g/kg，全氮0.32 g/kg，堿解氮82.21 mg/kg，速效磷 9.45 mg/kg，速效鉀 8.21 mg/kg。土壤容重1.42g/cm3，pH值為7.5，屬中等肥力水平。播前施底肥，施肥量為：N225kg/hm2，P2O5150kg/hm2，K2O150 kg/hm2。其他管理措施同普通大田。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每試驗(yàn)小區(qū)行長(zhǎng)5 m，寬4 m，行距0.3 m，試驗(yàn)田周圍設(shè)置保護(hù)行。2017年5月10日播種，6月15日定苗，10月20日收獲。分別于乳熟期（8月10日）、蠟熟期（9月3日）和成熟期（10月26日）田間抽樣測(cè)試，3次重復(fù)，每重復(fù)取5株。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 植株性狀的測(cè)定 分別于乳熟期、蠟熟期和成熟期測(cè)定株高、重心、地上部鮮質(zhì)量和穗質(zhì)量。重心即將莖稈（剪去地下部分）放在固定支點(diǎn)上，使其平衡，測(cè)量平衡支點(diǎn)至莖稈基部節(jié)間末端的長(zhǎng)度與植株高度的比值。地上部鮮質(zhì)量為帶穗、葉和鞘的完整地上部單莖鮮質(zhì)量。

分別于乳熟期、蠟熟期和成熟期測(cè)量基部2～6節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度和直徑。節(jié)間直徑（mm）在節(jié)間1/2處使用精度為0.01 mm的數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量。

1.4.2 莖稈強(qiáng)度的測(cè)定 莖稈強(qiáng)度以彎折強(qiáng)度來(lái)表示，使用YYD-1型莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀（浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)）測(cè)定。依次測(cè)量谷子基部2，3，4，5，6節(jié)莖稈，固定2個(gè)支點(diǎn)距離為1 cm，將節(jié)間水平放置在2個(gè)支點(diǎn)上，在節(jié)間中點(diǎn)施力使其折斷，力的大小為該節(jié)間抗折力（單位為kg）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003作圖，數(shù)據(jù)采用DPS 7.05軟件進(jìn)行分析處理，Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 長(zhǎng)生13不同生育期莖稈節(jié)間長(zhǎng)度變化

由圖1可知，長(zhǎng)生13莖稈隨節(jié)數(shù)的升高，節(jié)間長(zhǎng)度依次增加，倒6節(jié)＞倒5節(jié)＞倒4節(jié)＞倒3節(jié)＞倒2節(jié)；隨著生育期的進(jìn)度，節(jié)間長(zhǎng)度也依次增加，成熟期＞蠟熟期＞乳熟期。其中，倒2節(jié)、倒4節(jié)、倒5節(jié)、倒6節(jié)在乳熟期、蠟熟期和成熟期各節(jié)間長(zhǎng)度間差異未達(dá)顯著水平；倒3節(jié)在成熟期的節(jié)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)，為7.42cm，乳熟期的節(jié)間長(zhǎng)度最短，為6.47cm，成熟期與乳熟期的倒3節(jié)長(zhǎng)度差異達(dá)顯著水平，而與蠟熟期倒3節(jié)長(zhǎng)度差異未達(dá)顯著水平；蠟熟期和乳熟期的倒3節(jié)長(zhǎng)度之間差異未達(dá)顯著水平。

2.2 長(zhǎng)生13不同生育期莖稈各節(jié)直徑變化

從圖2可以看出，長(zhǎng)生13莖稈各節(jié)的直徑隨節(jié)數(shù)的升高，依次降低，倒2節(jié)＞倒3節(jié)＞倒4節(jié)＞倒5節(jié)＞倒6節(jié)；隨著生育期進(jìn)度，各節(jié)直徑先增加后降低，蠟熟期＞乳熟期＞成熟期，其中，倒2節(jié)在蠟熟期的直徑最長(zhǎng)，為6.66 mm，倒6節(jié)在乳熟期的直徑最短，為5.48 mm，但乳熟期、蠟熟期和成熟期各節(jié)直徑之間差異未達(dá)顯著水平。

2.3 長(zhǎng)生13不同生育期莖稈各節(jié)間莖稈強(qiáng)度變化

從圖3可以看出，長(zhǎng)生13莖稈各節(jié)間莖稈強(qiáng)度隨節(jié)數(shù)的升高，依次降低，倒2節(jié)＞倒3節(jié)＞倒4節(jié)＞倒5節(jié)＞倒6節(jié)；隨著生育期進(jìn)度，倒2節(jié)至倒5節(jié)的各節(jié)間莖稈強(qiáng)度呈先增加后降低，倒6節(jié)的各節(jié)間莖稈強(qiáng)度依次降低。其中，倒2節(jié)在蠟熟期的莖稈強(qiáng)度最大，為9.87 kg，倒6節(jié)在成熟期的莖稈強(qiáng)度最小，為5.02 kg，但乳熟期、蠟熟期和成熟期的各莖稈強(qiáng)度之間差異未達(dá)顯著水平。

2.4 長(zhǎng)生13不同生育期單株鮮質(zhì)量和穗質(zhì)量與重心的變化

從圖4可以看出，長(zhǎng)生13隨著生育期進(jìn)度，單株鮮質(zhì)量和單株穗質(zhì)量逐漸升高。單株鮮質(zhì)量在乳熟期、蠟熟期和成熟期的質(zhì)量依次為0.082，0.088，0.110 kg，單株穗質(zhì)量在乳熟期、蠟熟期和成熟期的質(zhì)量依次為 0.021，0.028，0.040 kg。

從圖5可以看出，長(zhǎng)生13隨著生育期進(jìn)度，植株高度稍有升高，在乳熟期、蠟熟期和成熟期的高度依次為144.5，149.0，153.0 cm；隨著生育期進(jìn)度，重心增加明顯，在乳熟期、蠟熟期和成熟期依次為0.48，0.53和0.57。一般認(rèn)為，株高越高，植株的抗倒伏性越差，植株矮化可以降低植株重心，從而提高植株的抗倒伏能力。

3 結(jié)論與討論

倒伏一直是制約谷子產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一，關(guān)于禾谷類作物抗倒伏的研究很多，田伯紅[15]考察了不同類型谷子品種，認(rèn)為倒伏系數(shù)與田間實(shí)際倒伏程度顯著相關(guān)，利用倒伏系數(shù)評(píng)價(jià)谷子品種抗倒伏性是可行的。丁明亮等[16-18]研究認(rèn)為，水稻的株高、莖稈節(jié)間長(zhǎng)度、莖稈節(jié)間粗度與抗倒性密切相關(guān)；艾治勇等[19-20]研究認(rèn)為，穗質(zhì)量是影響抗倒性的重要因素。所以，在現(xiàn)代抗倒伏的谷子新品種選育中，選擇株高適中，莖基部節(jié)間粗壯，葉片生長(zhǎng)緊湊，成熟時(shí)穗下垂角度不太大的。由于品系間植株的形態(tài)存在很大差異，這就為選擇抗倒性品種提供了改良空間。

有研究表明，株高以及莖部節(jié)間長(zhǎng)度、莖粗是與作物莖稈抗倒性密切相關(guān)的形態(tài)性狀[21]。程富麗等[22]研究認(rèn)為，莖稈基部節(jié)間長(zhǎng)粗比值小的品種具有較強(qiáng)的抗莖折能力，縮短莖稈基部第3，4節(jié)間長(zhǎng)度，對(duì)于提高植株的抗莖折能力具有重要意義。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，長(zhǎng)生13莖稈隨著節(jié)數(shù)的升高和生育期的進(jìn)度，節(jié)間長(zhǎng)度依次增加，各節(jié)的直徑隨節(jié)數(shù)的升高，依次降低，倒2節(jié)＞倒3節(jié)＞倒4節(jié)＞倒5節(jié)＞倒6節(jié)；隨著生育期進(jìn)度，各節(jié)直徑先增加后降低，蠟熟期＞乳熟期＞成熟期，節(jié)間長(zhǎng)度增加、直徑降低對(duì)抗倒伏不利，如果可以在適宜的生育期噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑[23]，有效降低3～6節(jié)間長(zhǎng)度，可以在一定程度上抑制作物的過(guò)快生長(zhǎng)，可有效降低倒伏發(fā)生的概率和比例。

李玲等[24]研究表明，莖稈的彎折強(qiáng)度反映了作物莖稈的韌性和剛性特征，反映了莖稈的抗折能力。袁志華等[25]研究認(rèn)為，莖稈抗彎強(qiáng)度臨界力可以作為農(nóng)作物抗倒伏能力評(píng)價(jià)的通用指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)生13莖稈各節(jié)間莖稈強(qiáng)度隨節(jié)數(shù)的升高，依次降低，倒2節(jié)＞倒3節(jié)＞倒4節(jié)＞倒5節(jié)＞倒6節(jié)；隨著生育期進(jìn)度，倒2節(jié)～倒5節(jié)的各節(jié)間莖稈強(qiáng)度先增加后降低，倒6節(jié)的各節(jié)間莖稈強(qiáng)度依次降低。因此，為增強(qiáng)春谷子的抗倒性，育種上應(yīng)注重株高和莖基部節(jié)間粗壯，同時(shí)協(xié)調(diào)其他影響因素的改良以獲得高抗倒伏的綜合優(yōu)良品種。

參考文獻(xiàn)：

［1］華澤田，郝憲彬，沈楓，等.東北地區(qū)超級(jí)雜交粳稻倒伏性狀的研究[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，34（3）：161-164.

［2］孫旭初.水稻莖稈抗倒性的研究 [J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1987，20（4）：32-37.

［3］代小冬，楊育峰，陳煜，等.施肥對(duì)谷子農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及抗倒伏能力的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，43（10）：47-52.

［4］姚啟倫.玉米抗莖倒折性狀遺傳的研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（2）：123-137．

［5］王勇，李晴祺.小麥品種抗倒性評(píng)價(jià)方法的研究 [J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1995，10（3）：84-88.

［6］姚金保，馬鴻翔，姚國(guó)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）：208-213.

［7］趙倩，梁新明，姜鴻明，等.小麥矮化對(duì)產(chǎn)量及抗倒性的影響[J].萊陽(yáng)農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，16（3）：168-171.

［8］蒲定福，周俊儒，李邦發(fā)，等.根倒伏小麥抗倒性評(píng)價(jià)方法研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2000，9（1）：58-61.

［9］王瑩，杜建林.大麥根倒伏抗倒性評(píng)價(jià)方法及倒伏系數(shù)的通徑分析[J].作物學(xué)報(bào)，2001，27（6）：941-945.

［10］李木英，陳關(guān)，潘曉華，等.直播稻不同品種莖稈和根系性狀與抗倒伏性關(guān)系[J].中國(guó)稻米，2011，18（2）：17-21.

［11］申廣勒，石英堯，黃艷玲，等.水稻抗倒伏特性及其與莖稈性狀的相關(guān)性研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（12）：58-62.

［12］汪黎明，李建生，姚國(guó)旗，等.玉米莖稈與根系抗倒的特性研究[J].玉米科學(xué)，2012，20（2）：69-74，81.

［13］張建，陳金城，唐章林，等.油菜莖稈理化性質(zhì)與倒伏關(guān)系的研究 [J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2006，28（5）：763-765.

［14］周蓉，王賢智，陳海峰，等.大豆抗倒伏性及其相關(guān)性狀的QTL分析[J].作物學(xué)報(bào)，2009，35（1）：57-65.

［15］田伯紅.禾谷類作物抗倒伏性的研究方法與谷子抗倒性評(píng)價(jià)[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2013，14（2）：265-269.

［16］丁明亮，蘇振喜，鄒茜，等.高原粳稻抗倒性與農(nóng)藝性狀及親本抗倒性的關(guān)系[J].中國(guó)水稻科學(xué)，2012，26（3）：325-330.

［17］包靈豐，林綱，趙德明，等.雜交秈稻成熟期倒3節(jié)間倒伏指數(shù)與親本的關(guān)系[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，40（1）：4-8.

［18］楊艷華，朱鎮(zhèn)，張亞?wèn)|，等.不同水稻品種（系）抗倒伏能力與莖稈形態(tài)性狀的關(guān)系 [J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，27（2）：231-235.

［19］艾治勇.超級(jí)雜交稻形態(tài)及生理特性與抗性關(guān)系的研究[D].長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

［20］張?jiān)评祝盒l(wèi)衛(wèi)，張海燕.水稻不同品種植株性狀與倒伏發(fā)生關(guān)系研究[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2010（4）：50-51．

［21］MAD，XIE R，LIUX，et al.Lodging-related stalk characteristics of maize varieties in China since the 1950s[J].Crop Science，2014，54（6）：2805.

［22］程富麗，杜雄，劉夢(mèng)星，等.玉米倒伏及其對(duì)產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué)，2011，19（1）：105-108.

［23］高楊，王杰，石麗娟，等.葉面噴施烯效唑?qū)茸涌沟狗誀罴肮夂仙睾康挠绊?[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（8）：1232-1236.

［24］李玲，趙明，李連祿，等.乙矮合劑對(duì)玉米產(chǎn)量和莖稈質(zhì)量的影響[J].作物雜志，2007（5）：51-54.

［25］袁志華，馮寶萍，趙安慶，等.作物莖稈抗倒伏的力學(xué)分析及綜合評(píng)價(jià)探討[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002（6）：30-31.