CN106561250A - 水氮处理在增强冬小麦抗倒伏中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水氮处理在增强冬小麦抗倒伏中的应用。在实际生产过程中，如果过量片面施用氮肥和基肥中氮肥用量过大，往往造成小麦群体过大，会过早过多地消耗基部节间可溶性碳水化合物，导致基部节间变软而倒伏。在实际生产中，采用施氮量150kg·hm^‑2和拔节期灌溉60m³/亩(进行冬灌后)相对可改善小麦茎秆基部的形态特征和机械强度，为抗倒伏打下良好的基础。

Description

水氮处理在增强冬小麦抗倒伏中的应用

技术领域

本发明涉及小麦抗倒伏技术，具体涉及水氮处理在增强冬小麦抗倒伏中的应用。

背景技术

小麦倒伏主要由品种基因型、生长栽培环境共同决定，其倒伏主要分为茎倒伏和根倒伏，而茎倒伏是制约小麦高产的重要因素之一。由于气候因素异常和栽培管理措施不当，造成小麦植株过高，造成植株分散；茎壁厚度变薄，茎秆基部机械组织不发达导致茎秆弹性变差；基部第一和第二节间伸长变细从而难以负荷地上部植株重量，导致小麦茎秆弯曲或折断从而发生倒伏。

栽培管理中施氮是影响小麦倒伏的重要因素之一。当土壤氮素供应不足，导致植株矮小，茎秆细弱，容易造成倒伏；当土壤氮素供应过多，会促进基部节间伸长和加快干物质转移降低茎秆干物质积累，增加了倒伏的几率。灌水也会显著影响小麦的茎秆特征和倒伏指数。前人研究认为，充足的水分能够促进节间伸长，而使株高，重心高度增加，同时也增加了倒伏的风险。而生育前期适度的水分胁迫可以抑制株高增加，避免在生育后期由于灌溉而引起倒伏。因此，通过合理氮肥运筹和灌溉可以改善茎秆特征，有效的控制节间伸长，增加茎壁厚度，提高小麦茎秆的抗倒性能，防止或减轻倒伏的发生。

前人研究多限于研究小麦品种、氮肥与密度、灌溉和施肥等单因素条件下对小麦茎秆特征和小麦抗倒性的影响，而关于水氮处理效应对小麦茎秆形态特征和倒伏指数影响的报道尚不多见。

发明内容

本申请在田间试验条件下，通过分析水氮处理对小麦茎秆的形态特征和抗倒伏能力的影响，得出研究结论以期能为冬小麦育种、高产防倒栽培和肥水优化管理提供理论和实践依据。

本发明提供了水氮处理在增强冬小麦抗倒伏中的应用。

水氮处理在增强冬小麦茎秆基部节间机械强度和抗折力中的应用。

水氮处理在改善冬小麦株高、基二节间长度和重心高度的应用。

水氮处理在提高冬小麦生育后期茎秆抗倒中的应用。

本发明所述水氮处理是：在冬小麦的生长期间采用施氮量150kg·hm^-2(基追比4:6)和拔节期灌溉60m³/亩。

本发明的另一目的在于提供了一种小麦抗倒伏种植方法，具体是采用施氮量150kg·hm^-2和拔节期灌溉60m³/亩。

本发明得出茎秆机械强度与茎秆抗倒伏指数密切相关，茎秆机械强度在灌浆末期与抗倒伏指数呈正相关，机械强度的增加能显著提高抗倒伏指数；基部节间茎秆粗度、茎壁厚度在灌浆末期与茎秆抗倒伏指数呈正相关；株高、基二节节间长度、重心高度在灌浆初期与抗倒伏指数高度相关，适当降低小麦株高可相应降低茎秆基部第二节间长度，增加基部第二节茎粗和秆壁厚度，增加抗倒伏指数，从而提高了冬小麦抗倒伏能力，降低倒伏的几率。

在实际生产过程中，如果过量片面施用氮肥和基肥中氮肥用量过大，往往造成小麦群体过大，会过早过多地消耗基部节间可溶性碳水化合物，导致基部节间变软而倒伏。在实际生产中，采用施氮量150kg·hm^-2和拔节期灌溉60方/亩相对可改善小麦茎秆基部的形态特征和机械强度，为抗倒伏打下良好的基础。

附图说明

图1水氮处理对不同时期冬小麦机械强度的影响

图2水氮处理对不同时期冬小麦茎秆抗倒指数的影响

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2014年10月～2015年6月在河南省新乡市七里营中国农业科学院农田灌溉研究所综合试验基地进行。该地属典型暖温带大陆性季风气候，气候条件适宜于冬小麦生长发育。试验地位于北纬35°18′，东经113°54′，海拔73.2m,多年平均气温14.1℃，无霜期200d，年均日照时数2407.7h，光热资源丰富，以一年两熟耕作制度为主；多年平均降雨量为548mm，7～9月占全年降水量的65％～75％，其他月份降水偏少，年均蒸发量1908.7mm(水面蒸发皿直径20cm)。2014～2015年冬小麦生长季0℃以上积温2285.5℃，日平均气温15.6℃，降雨量为167.3mm，土壤质地为轻壤土，0～20cm土壤容重1.56g·cm^-3，20～40cm土壤容重1.58g·cm^-3。0～20cm耕层有机质21.5g·kg^-1、碱解氮76.1mg·kg^-1、速效磷21.5mg·kg^-1、速效钾169.6mg·kg^-1；20～40cm耕层有机质12.8g·kg^-1、碱解氮42.8mg·kg^-1、速效磷6.2mg·kg^-1、速效钾90.1mg·kg^-1。田间持水量24％(质量含水率),地下水水位埋深大于5m。

1.2供试材料和试验设计

选择2013年国审冬小麦品种“百农207”。试验采用裂区设计，设置水分和施氮两个处理。水分为主区，设置3个处理：W0(返青后不灌水，冬小麦完全依靠自然降水)；W1(拔节水)；W2(拔节水和灌浆水)。氮肥为副区，设置3个处理：N0(对照，不施N肥)；N1(施纯氮150kg·hm^-2，基追比设为4:6，拔节期追肥)；N2(按当地农民施肥习惯，纯氮225kg·hm^-2，基追比设为4:6，拔节期追肥)。每个处理的P肥和K肥都作为基肥施入，用量分别为P₂O₅120kg·hm^-2，K₂O 120kg·hm^-2。每个处理重复3次，共计27个小区。试验小区长10m，宽2.5m，畦埂宽40cm，高20cm，处理间设有保护区。冬小麦于2014年10月11日播种，播量112.5kg·hm^-2，行距20cm，于2015年5月30日收获。试验区灌溉水源为地下水，灌水方式为地面灌溉，用水表计量灌水量，每次灌水75mm。小区的田间管理措施同当地的高产田。

1.3测定项目与方法

分别在冬小麦的灌浆初期和灌浆末期选择晴天取样和测定。

1.3.1株高、重心高度、基2节间长度、茎粗和茎壁厚度

在小麦灌浆初期和灌浆末期选择一天，每个处理取10根主茎，测量株高、重心高度和基部第2节间长度(cm)；用游标卡尺测量基部第二节间粗度和茎壁厚度(mm)。

1.3.2茎秆机械强度和抗倒指数

用托普YYD-LA植物茎杆强度仪于灌浆初期和灌浆末期选择晴朗的天气分别测定每个处理小麦的茎秆机械强度。将仪器的高度的调整至待测群体高度的2/3部位缓慢水平向前推动植株使其弯曲，与地表呈45度角，记录下此时仪器上显示的测定值。每次测量选距离较近长势方向一致的六个小麦单茎绑定测量。

茎秆抗倒指数的计算方法：

茎秆抗倒指数＝茎秆基部第2节间抗折力(g)/茎秆重心高度(cm)

茎秆抗折力测定，参照马均等的方法，自制简易装置测定茎秆抗折力，用以代表茎秆机械强度。取主茎基部第二节间(去叶鞘)，两端放于高50cm、间隔5cm的支撑架凹槽内，并使茎段中点与两支点的中点重合，在茎段中点挂一托盘，向托盘内匀速倒入细砂，至茎秆有折痕迹时停止，托盘和细砂的重量之和即为茎秆节间的抗折力(g)。

1.4数据分析

用Excel2007软件进行数据处理，用DPS14.5统计分析软件进行方差分析。

2.结果与分析

2.1水氮处理对株高、基二节间长度和重心高度的影响

小麦株高、基二节长度和重心高度与冬小麦的抗倒伏能力密切相关。由表1可以看出在生育后期水氮处理对株高的影响无明显差异。在N0处理下，W1、W2处理的株高在灌浆初期比W0处理下分别增加11.97％、14.71％；W1、W2处理的株高在灌浆末期比W0处理下分别增加11.47％、14.19％。基二节间长度和重心高度在灌浆初期和灌浆末期表现为增加。

在相同的灌水处理下，随着施氮的增加，基二节间长度和重心高度在灌浆初期和灌浆末期表现为增加。在N0W0处理下，株高、基二节长度和重心高度最小，在N2W2处理下株高、基二节长度和重心高度最大，结果表明施氮和灌水可以增加株高、基二节长度和重心高度。

表1水氮处理对茎秆形态特性的影响

2.2水氮处理对冬小麦基二节茎粗和茎秆壁厚的影响

基部第二节茎粗和茎秆壁厚是影响倒伏的另一个重要因素。在表1中，在相同的施氮处理下，随着灌水的增加，基部第二节间茎粗和茎壁厚度在灌浆初期和灌浆末期表现为降低。在N0处理下，W2处理的茎秆壁厚在灌浆初期比W1处理降低11.94％；W2、W1处理的茎秆壁厚在灌浆末期比W0处理降低44.6％、34.43％。在N1处理下，W2处理的茎秆壁厚在灌浆初期比W1、W0处理分别降低15.38％、21.96％；在灌浆末期比W0处理降低24.3％；在N2处理下，W2处理的茎秆壁厚在灌浆初期比W1、W0处理分别降低12.55％、21.47％；在灌浆末期比W0处理降低25.23％。

在相同的灌水处理下，随着施氮的增加，基二节茎粗和秆壁厚度在灌浆初期和灌浆末期表现为降低。在W0处理下，N2处理的茎秆壁厚在灌浆初期比N0处理降低10.99％；N2、N1处理的茎秆壁厚在灌浆末期比N0处理降低44.46％、31.66％。在W1处理下，N2处理的茎秆壁厚在灌浆初期比N0处理降低15.91％；N2处理的茎秆壁厚在灌浆末期比N0处理降低26.65％。在W2处理下，N2、N1处理的茎秆壁厚在灌浆初期比N0处理降低20.61％、16.46％；N2处理的茎秆壁厚在灌浆末期比N0处理降低25.23％。在N2W2处理下基二节茎粗和茎秆壁厚最小，在N0W0处理下基二节茎粗和茎秆壁厚最大。结果说明了施氮和灌水与基二节茎粗和茎秆壁厚密切相关，过多的是施氮和灌水影响了基二节茎粗和茎秆壁厚的增加。

2.3水氮处理对冬小麦茎秆基部节间机械强度和抗折力的影响

茎秆基部机械强度和抗折力是影响抗倒伏的重要因素，机械强度和抗折力越高，越有利于抗倒伏，由图1可以看出，从灌浆初期至灌浆末期茎秆基部机械强度呈增加的趋势；抗折力呈降低的趋势。随着灌水和施氮的增加，基部节间机械强度和抗折力在灌浆初期和灌浆末期表现为降低。在N0处理下，W2处理的茎秆机械强度在灌浆初期比W1、W0降低1.40％、3.94％；在灌浆末期比W1、W0降低8.78％、12.47％；W2处理的茎秆抗折力在灌浆初期比W1、W0降低4.06％、14.10％；在灌浆末期比W1、W0降低5.17％、5.90％。在N1处理下，W2处理的茎秆机械强度在灌浆初期比W1、W0降低1.59％、3.48％；在灌浆末期比W1、W0降低9.48％、13.15％；W2处理的茎秆抗折力在灌浆初期比W1、W0降低3.79％、12.40％；在灌浆末期比W1、W0降低8.65％、12.15％。在N2处理下，W1处理的茎秆机械强度在灌浆初期比W0降低1.02％；在灌浆末期比W0降低10.75％；W1处理的茎秆抗折力在灌浆初期比W0降低4.93％；在灌浆末期比W0降低9.70％。

在W0处理下，N2处理的茎秆机械强度在灌浆初期比N1、N0降低5.51％、9.56％；在灌浆末期比N1、N0降低5.20％、6.92％；N2处理的茎秆抗折力在灌浆初期比N1、N0降低6.12％、9.33％；在灌浆末期比N1、N0降低14.02％、15.61％。在W1处理下，N2处理的茎秆机械强度在灌浆初期比N1、N0降低4.28％、8.11％；在灌浆末期比N1、N0降低11.82％、13.41％；N2处理的茎秆抗折力在灌浆初期比N1、N0降低1.98％、3.73％；在灌浆末期比N1、N0降低16.29％、23.39％。在W2处理下；N1处理的茎秆机械强度在灌浆初期比N0降低4.19％；N2处理的茎秆机械强度在灌浆末期比N1、N0降低7.96％、10.33％；N2处理的茎秆抗折力在灌浆初期比N1、N0降低3.23％、4.68％；N2处理的茎秆机械强度在灌浆末期比N1、N0降低1.94％、6.73％。结果说明了施氮和灌水与茎秆机械强度和抗折力密切相关，过多的施氮和灌水影响茎秆机械强度和抗折力的增加。

2.4水氮处理对冬小麦生育后期茎秆抗倒指数的影响

由图2可以看出，不同水氮运筹模式的冬小麦茎秆抗倒伏指数在灌浆初期均达到最大，然后逐减，在小麦灌浆末期时，茎秆抗倒伏指数最小。随着灌水和施氮的增加，茎秆抗倒指数表现为降低趋势。在N0处理下，W2处理的茎秆抗倒伏指数在灌浆初期比W1、W0降低5.51％、19.31％；在灌浆末期比W1、W0降低9.20％、17.06％；在N1处理下，W2处理的茎秆抗倒伏指数在灌浆初期比W1、W0降低4.31％、14.14％；在灌浆末期比W1、W0降低9.79％、12.81％；在N2处理下，W2处理的茎秆抗倒伏指数在灌浆初期比W1、W0降低5.95％、11.21％；在灌浆末期比W1、W0降低47.54％、56.10％。

在W0处理下，N2处理的茎秆抗倒伏指数在灌浆初期比N1、N0降低6.85％、14.63％；在灌浆末期比N1、N0降低15.42％、20.54％；在W1处理下，N2处理的茎秆抗倒伏指数在灌浆初期比N1、N0降低2.36％、5.97％；在灌浆末期比N1、N0降低18.34％、27.20％；在W2处理下，N2处理的茎秆抗倒伏指数在灌浆初期比N1、N0降低3.66％、6.06％；N2处理的茎秆抗倒伏指数在灌浆末期比N1、N0降低52.51％、57.95％。结果表明施氮和灌水与抗倒伏指数密切相关，过多的施氮和灌水影响抗倒伏指数的增加，不利于抗倒伏。

2.5冬小麦基部节间结构诸特征间与抗倒伏指数的关系

由表2可以看出，水氮处理条件下冬小麦基部节间结构与抗倒伏指数密切相关。在灌浆初期，株高、基二节长度和重心高度与抗倒伏指数呈极显著负相关，灌浆末期，株高、基二节长度和重心高度与抗倒伏指数呈负相关，说明在一定范围内，株高、基二节长度和重心高度越高，抗倒伏指数越低；在灌浆初期茎粗和秆壁厚度与抗倒伏指数呈正相关关系，灌浆末期茎粗和秆壁厚度与抗倒伏指数呈极显著正相关，说明在一定范围内，茎粗越粗秆壁厚度越厚，抗倒伏指数越高。灌浆初期株高与基二节长度呈显著正相关，与茎粗呈负相关，与秆壁厚度呈极显著负相关，与机械强度呈极显著负相关；灌浆末期株高与茎粗呈显著负相关，与秆壁厚度呈极显著负相关，与机械强度呈极显著负相关。

表2冬小麦基部节间结构诸特征间与抗倒伏指数的相关分析

3.结论

小麦基部节间与穗下节间的配比不协调，基部节间充实度不够，茎秆碳氮比过低是小麦茎倒伏的主要原因。Pierre等研究认为，拔节前水分胁迫可调节小麦植株节间长度、外径和硬度，促使足够的水溶性碳水化合物向籽粒转移，抑制植株过早增高而发生的后期灌溉倒伏，从而增加产量。在本发明中N0W0处理下小麦株高和重心高度降低，基部第二节间茎粗和秆壁厚度增加，小麦机械强度和抗倒伏指数增加。由于水分和养分的胁迫，叶片干物质多限于自身合成需要，不能及时运送至茎秆，仅能够满足基部节间的需要。刘仲秋等研究表明，拔节期灌溉能显著增强冬小麦的抗倒伏能力；在N2W2处理下基部第二节间茎粗和秆壁厚度降低，在生育后期水分和养分供应充足时，叶片中游离氮多，光合产物糖类多消耗于叶片本身蛋白质合成和供应籽粒灌浆需要，输送到茎内的同化物减少，茎秆充实度降低，节间粗度和秆壁厚度降低，从而增加了倒伏的几率。

现有技术认为茎秆基部节间形态指标和茎秆机械强度与茎秆抗倒指数关系非常密切，以茎秆抗倒指数作为衡量小麦抗茎倒伏能力的综合指标是有效和可靠的；刘丽平等研究认为不同灌溉模式下茎粗与茎秆倒伏指数相关性较差，而其他茎秆特征参数如株高、重心高度等与倒伏指数高度相关；也有研究认为单纯用基部节间的茎秆粗度、茎壁厚度及茎秆生物量等不能有效评价材料间抗倒性相对强弱。本发明得出茎秆机械强度与茎秆抗倒伏指数密切相关，茎秆机械强度在灌浆末期与抗倒伏指数呈正相关，机械强度的增加能显著提高抗倒伏指数；基部节间茎秆粗度、茎壁厚度在灌浆末期与茎秆抗倒伏指数呈正相关；株高、基二节节间长度、重心高度在灌浆初期与抗倒伏指数高度相关，适当降低小麦株高可相应降低茎秆基部第二节间长度，增加基部第二节茎粗和秆壁厚度，增加抗倒伏指数，从而提高了冬小麦抗倒伏能力，降低倒伏的几率。

在实际生产过程中，如果过量片面施用氮肥和基肥中氮肥用量过大，往往造成小麦群体过大，会过早过多地消耗基部节间可溶性碳水化合物，导致基部节间变软而倒伏。在实际生产中，采用施氮量150kg·hm^-2和拔节期灌溉60方/亩相对可改善小麦茎秆基部的形态特征和机械强度，为抗倒伏打下良好的基础。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.水氮处理在增强冬小麦抗倒伏中的应用。

2.水氮处理在增强冬小麦茎秆基部节间机械强度和抗折力中的应用。

3.水氮处理在改善冬小麦株高、基二节间长度和重心高度的应用。

4.水氮处理在提高冬小麦生育后期茎秆抗倒中的应用。

5.根据权利要求1-4任一项所述的应用，其特征在于，水氮处理是：在冬小麦的生长期间采用施氮量150kg·hm^-2和拔节期灌溉60m³/亩。

6.一种小麦抗倒伏种植方法，其特征在于，具体是采用施氮量150kg·hm^-2和拔节期灌溉60m³/亩。