全 文 ：华北农学报 9 259 , 10 ( 3 ) : 5 4 ~ 5 5
A e t a A g r i e u l t u
r a e 勘 r e a li一 S in i e a
小麦品种抗倒性评价方法的研究
王 勇 李晴棋
( 山东农业大学农学系 ,泰安 2 7 1 0 1 8 )
摘 要 以抗倒性不同的 15 个高产小麦品种 (系 )为材料 ,通过进一步的力学分析 ,提出了 “ 品种
倒伏指数 ” 的新概念 。 经实际应用于品种抗倒性的评价 ,证明“ 品种倒伏指数 ” 综合考虑了植株的重
心 、 重量和茎秆机械强度等因素的影响 ,能客观 、 准确地评价品种的抗倒性 。 通径分析结果表明 ,茎
秆机械强度与品种抗倒性关系最为密切 。 根据不同品种的抗倒性差异 ,应用系统聚类法首次将品
种划分为高抗型 、普抗型 、 中间型和易倒型四种抗倒类型 。
关键词 小麦 抗倒性 评价方法 通径分析 系统聚类
小麦倒伏可分为茎倒伏和根倒伏两种类型 , 生产上茎倒伏最为普遍 , 常是造成小麦减产的
重要原因 。 故在小麦高产育种中 , 提高茎秆的抗倒性是一个重要的育种 目标 。 小麦品种在田间
的倒伏程度和面积是其抗倒性的直接体现 。 但在未发生倒伏时如何评价品种 的抗倒性呢 ? 前
人曾进行了不同的倾斜试验和负重试验 〔` , ’ 〕 , 并提出了一些指标 〔` 一`〕 ,但这些试验和指标 , 有的
标准不易掌握 ,有的则考虑不够全面 ,对品种抗倒性的评价不够准确 ,所以生产上很少应用 。 为
此 , 本文对品种抗倒性的评价方法进行了进一步研究 ,并将小麦品种划分为不同的抗倒类型 ,
为小麦高产抗倒品种的选育提供了方法和依据 。
1 材料和方法
以抗倒性不同的 15 个高产小麦品种 (系 )为重点研究对象 , 80 个品种 (系 ) 为观察材料 , 于
1” ”卜 1 ” ” “ 年种植于山东农业大学泰安实习农场试验地 。 随机区组设计 , “ 次重复 ,重 J晒料为 10 行区 ,观察材料为 3 行区 , 行长 Zm ,行距 。 . 27 m ,每行均匀撒播 1 0 粒 。
茎秆抗折力 ( )S : 取基部第二节间 sc m ( 去叶鞘 ) ,在其中部挂一弹簧称 , 向下用力拉称 ,使
茎秆折断所用的力即为该茎的抗折力 。 地上部鲜重 (G ) : 带穗 、 叶和鞘的完整地上部单茎鲜重 。
重心高度 (H ) : 茎秆基部至该茎 (带穗 、 叶和鞘 ) 平衡支点的距离 。 样本保持新鲜 ,每个品种测量
15 个主茎 。
2 结果与分析
1 99 4一 0 1一 3 1收稿 。
3 期 王 勇等 :小麦品种抗倒性评价方法的研究
2
.
1品种抗倒性的力学分析与品种倒伏指数
小麦茎秆的倒伏与否决定于使植株下弯的力与茎秆抗弯折力之间的对比 。 使植株下弯的
力可分为外力和 内力 ,外力包括风 、 雨等 ; 内力 即为植株自身的重量使植株产生向下弯曲的力
量 ,其大小可用重心力矩表示 :
八了= G · 1 1 · e o s 夕
式中 , M 为重心力矩 ; G 为植株地上部鲜重 ; H 为重心高度 ;夕为茎秆与地面所成的角度 。 当夕
为 90 “ 即植株直立时 , 力矩最小 , 等于零 ;夕为 o0 即植株平卧于地面时 ,力矩最大 , 等于 G · H 。
小麦茎秆具有硬性和弹性 ,茎秆的机械强度则是两种属性的综合体现 。 由于小麦倒伏多发
生在茎秆基部 ,所以基部节间的机械强度决定茎秆的抗倒伏能力 。 因此 , 本研究以基部第二节
间的抗折力表示茎秆的机械强度 。
根据以上分析 , 本研究以植株重心高度 (H ) 和地上部鲜重 ( G ) 的乘积与茎秆的机械强度
( S )之比— 品种倒伏指数 ,来表示小麦品种的抗倒性 , 即 :一 , : ~ , , . 、 , . _ 山 , 了了 · G品种倒认谓致一 一一万一一口
品种倒伏指数越小 , 表示该品种的抗倒伏
能力越强 ;反之 ,则越差 , 越容易倒伏 。
1 9 9 2 年 5 月下旬 , 一场风雨过后 , 观察材
料中部分品系发生了不同程度的倒伏 ,为验证
“ 品种倒伏指数 ” 评价品种 (系 )抗倒性的效果 ,
分别测得了这些品系的倒伏指数 (表 1 ) 。 结果
表明 , 各品系的倒伏指数与其 田间实际倒伏级
数十分吻合 。 显然 , 采用 “ 品种倒伏指数 ” 能够
准确地评价小麦品种 (系 )的抗倒伏性能 。
表 1 倒伏品系的倒伏级数和倒伏指数
表 2 供试品种 (系 )不同生育期
的倒伏指数
倒伏级数 品系名称 倒伏指数 均值及新复极差显著性检验
1 9 7 3 1
8 4 1 6 2
0
.
7 5 2
0
.
7 6 7
0
.
75 9 5 e D
1 9 8 1 1
乙
1 98 1 2
1 9 9 3 5
2 00 6 3
1 9 7 5 6
2 00 6 1
0
.
7 9 8
0
.
8 14
0
.
8 0 6 0 d C
0
.
8 34
0
.
8 5 3
0
.
8 4 3 5 e B
0
.
9 0 3
0
.
9 9 9
0
.
9 5 10 b A B
1 9 7 9 3
1 2 3 9 0
1
.
0 2 4
1
.
1 2 6
1
.
0 7 5 0 a A
注 :小写英文字母代表 5写显著水平 ;大写英文字母代表 l %
显著水平 。
品种 (系 )名称 开花期 ( 5 / 5) 乳熟期 ( 1 7 / 5 ) 蜡熟期 ( 2 / 6 )
烟农 1 5 0 . 3 9 1 0 . 3 1 9 0 . 58 5
烟 8 8 1 4 1 4 0 . 7 5 9 0 . 5 0 6 0 . 9 6 4
太 8 6 9 7 1 6 0 . 4 1 2 0 . 4 0 2 0 . 5 0 6
鲁麦 1 4 号 0 . 5 0 7 0 . 3 9 2 0 . 6 7 7
鲁麦 5 号 0 . 4 6 1 0 . 3 2 5 0 . 69 7
鲁 2 1 5 9 5 3 0 . 5 24 0 . 3 7 6 0 . 6 6 4
烟 1 9 3 4 0 . 3 6 6 0 . 3 3 2 0 . 5 9 5
鲁麦 15 号 0 . 5 7 7 0 . 5 0 6 0 . 8 5 6
烟 2 14 9 0 . 6 8 2 0 . 5 7 5 0 . 8 5 8
莱州 9 5 3 0 . 5 1 9 0 . 4 1 7 0 . 8 1 2
8 2 0 97 0 1
.
1 7 1 0
.
6 0 1 1
.
3 4 3
鲁麦 l 号 0 . 5 0 2 0 . 3 5 9 0 . 7 6 5
鲁麦 12 号 0 . 5 0 4 0 . 4 2 9 0 . 8 5 9
52 12 4 8 0
.
9 6 3 0
.
6 2 9 1
.
1 2 2
山农辐 6 3 0 . 9 1 4 0 . 5 8 4 1 . 0 7 8
F 4 5
.
2 2
“ 件
2 0
.
8 0
苦 苍
2 1
.
0 4 苍
俘
2
.
2 应用倒伏指数对品种抗倒性的评价
根据有关资料 (2, 3〕和实践经验 , 小麦茎倒伏多发生在开花后 , 故分别于开花期 、 乳熟期 、 蜡
华 北 农 学 报 10卷
熟期测算了供试品种 ( 系 )的倒伏指数 。 结果 (表 2 )表明 : ( 1)同一生育期不同小麦品种 ( 系 )的
倒伏指数不同 , 其差异达极显著水平 。 烟农 1 5 、 太 8 6 9 7 1 6 和烟 1 9 3 4 的倒伏指数在各生育期均
较小 ,说明其抗倒伏能力强 ; 8 2 0 9 7 。 和 5 2 1 2 4 8 的倒伏指数很大 , 说明其抗倒伏能力差 , 易发生
倒伏 。 ( 2) 同一品种 (系 )在不同生育期的倒伏指数不同 ,各品种 (系 )均以蜡熟期最大 , 乳熟初期
最小 。 可见 ,小麦品种 (系 )在乳熟期前倒伏的危险性小 ,生育阶段越晚越易倒伏 ,这与大田的实
际情况是相符合的 。 ( 3) 高秆小麦品种由于重心高 , 生物量较大 ,易发生倒伏 ,但并非高秆品种
一定比矮秆品种易倒 。 莱州 9 5 3 ( 8 7 c m ) 和鲁麦 12 号 ( 92 . sc m )植株虽高 , 但其抗倒性好于矮秆
品种烟 8 81 41 4 ( 7 c2 m ) ,这主要是由于前二者茎秆质量优于烟 8 8 1 4 1 4 的缘故 。 所以 ,评价小麦
品种 (系 ) 的抗倒性 , 不可单以株高而论 ,应予综合评价 。
2
.
3 品种倒伏指数与其构成因素之间的通径分析
表 3 品种倒伏指数与其构成因素的通径分析结果
项 目 1~ y 2~ y
一 0
.
0 88 0
3~ y
茎秆机械强度 二 , · 1~ 一 1 . 24 9 2 0 . 5 1 3 9 一 0 8 2 3 4 书 荟
重心高度 x 2 2~
单茎鲜重 二 3 3~
0
.
30 1 2 0
.
3 6 5 1 一 0 0 0 1 9 0 6 64 4
告
一 1
.
0 9 8 5 一 O
,
0 0 1 2 0
.
5 8 4 4
一 0
.
5 1 5 3
植株重心高度 、 单茎鲜重和茎秆机械强度是组成品种倒伏指数的主要因素 。 根据表 3 可
知 , 茎秆机械强度与品种倒伏指数相关性最大 (r 1 , 一 一 0 . 8 2 3 4 ` ’ ) , 即茎秆机械强度越大 , 品种
倒伏指数越小 , 越抗倒伏 ; 重心高度与品种倒伏指数存在显著正相关关系 (r 2 , 一 。 . 6 64 4 “ ) ;单
茎鲜重则与品种倒伏指数呈一定的负相关 , 但未达显著水平 (r 3 , - 一 。 . 5 1 5 3 ) , 而根据品种倒
伏指数的表达式 , 单茎鲜重越大 。 品种倒伏指数应越大 ,上述两结果是否矛盾 ? 尚待分析 。
通 径分析结果 (表 3) 表 明 , 茎秆机械强度对品种倒伏指数的直接作用最 大 ( 1P 一 , 一
一 1 . 2 4 9 2 ) ,茎秆机械强度每增加一个标准单位 , 可使品种倒伏指数平均减少 1 . 2 4 9 2 个标准单
位 。 单茎鲜重对品种倒伏指数有较大的正直接效应 (P 3一 y 一 0 . 5 84 4 ) , 但通过茎秆机械强度对品
种倒伏指数有很强的负间接效应 (P 3一卜 , 一 一 1 . 09 8 5 ) , 从而使得单茎鲜重与品种倒伏指数表
现出一定的负相关 ,这就是相关分析的结果与根据表达式所得结果不同的原 因所在 。重心高度
对品种倒伏指数有一定的正向直接影响 (P 2一 , 一 0 . 3 6 5 1 ) , 而且通过茎秆机械强度对品种倒伏
指数还有较大的间接效应 (P 2一卜 , 一 0 . 30 1 2 ) , 两效应 的共同作用使得重心高度与品种倒伏指
数表现显著正相关 。 因此 , 提高品种的抗倒性 ,首先是增进茎秆的机械强度 ,提高茎秆质量 , 在
此基础上再降低重心高度 , 适当增加单茎鲜重 。
.2 4 小麦品种抗倒类型的划分
不同的小麦品种 ,其抗倒性各不相同 。 因此 , 可将小麦品种划分成不同的抗倒类型 。 根据
供试品种 (系 )在不同生育期的倒伏指数大小 ,采用最短距离法进行了系统聚类 (图 1 o)’
根据系统聚类图 , 以 D 一 10 为界 , 将供试品种 (系 )茎秆抗倒性划分为三种类型 : 抗倒性 、
中间型和易倒型 ; 又以 D一 6 为界 ,将抗倒型分为高抗型和普抗型 , 所以共分四种类型 (表 4 ) 。
uD
n ca n
, s 新复极差检验表明 , 类型间倒伏指数差异在各生育期均达极显著水平 。 因此 , 可以确
认上述四种类型的划分是可靠的 。 表 4 结果还表明 ,各个生育期的品种倒伏指数均以高抗型 <
普抗型 < 中间型 < 易倒型 , 说明品种 (系 ) 的抗倒性在生育前 、 后期表现相对一致 。 因此 , 在育种
3期 王 勇等 ; 小麦品种抗倒性评价方法的研究
实践中可根据材料生育前期茎秆抗倒性的强弱进行评价和选择 。
表 4 供试品种 (系 )抗倒类型的划分及各类型的倒伏指数
抗倒类型 品 种 (系 ) 倒 伏 指 数开花期 乳熟期 蜡熟期
高抗型
普抗型
烟农 1 5, 太 8 6 9 7 1 6 , 烟 1 9 3 4
鲁 2 15 93 , 莱州 9 5 3 , 鲁麦 12 号 ,
鲁麦 5 号 , 鲁麦 1 号 , 鲁麦 14 号
0
.
3 9 0
0 5 0 3
d C 0
.
35 1 e B 0
.
5 5 6 d D
e
(B l 0
.
3 8 2 e B 0
.
74 6 e C
中间型
易倒型
鲁麦 1 5 号 , 烟 2 1 4 9 , 烟 8 8 1 4 14
山农辐 63 , 8 2 0 9 7 0 , 5 2 18 4 2
0
.
6 7 3
1
.
0 1 6
b B
a A
0
.
52 9
0
.
6 05
b A
a A
0
.
8 9 3
1
.
18 1
b B
a A
注 : 小写英文字母代表 5 %显著水平 ;大写英文字母代表 l %显著水平 。
3 讨论
帕如氰。510328n
1 4
l 5
6 0
相对距离 D
图 l 供试品种倒伏指数聚类图
前 人 对 小 麦 倒 伏 进 行 了 较 多 的 研
究 tl, 2· ’ · ` , , 提出了一些评价抗倒性的方法 , 但
因存在考虑不够全面 、 标准不易掌握而缺乏准
确性或受仪器限制 `10j 等问题 , 所以至今尚没
有一种切实可行的方法用于生产 。评价方法应
是简便实用 , 高效准确 , 为此 , 本研究在前人研
究的基础上 , 通过力学分析 ,提出了 “ 品种倒伏
指数” 的新概念 , 品种倒伏指数是植株重量 、 重
心高度和茎秆机械强度的综合体现 , 能定量地
评价小麦品种的抗倒性 ,操作简便 、 实用 ,初步
使用证明对品种抗倒性的评价准确 、 可靠 。
6 0 年代以来 , 陆续选育出了一批矮秆 、 半矮秆小麦新品种 , 在生产上广泛推广 , 大大提高
了小麦增产潜力的发挥 。 但小麦育种发展到今天 ,品种株高已有较大幅度下降 , 高产品种多在
8 0c m 左右 , 如果继续矮化 , 由于植株过矮 , 叶层密集 , 就会导致群体内光照不足 、 通风不 良 、 植
株早衰 、病曳害加重等一系列不 良反应 。 目前 已有的 7 c5 m 以下的多数矮秆品种 ,生育后期常
出现青枯或灌浆不 良 ,使粒重降低 ,从而影响产量 〔8 , 。 因此 , 品种矮化是有一定限度的 。 本研究
结果表明 , 小麦品种的茎秆质量与抗倒性关系最为密切 。 生产实践证明 , 品种间茎秆质量差异
很大 ,有的矮秆品种不一定抗倒伏 ,有 的高秆品种也不一定易倒伏 。所以 ,在小麦高产和超高产
育种中 ,过分强调继续矮化茎秆 , 不一定能完全解决高产与倒伏的矛盾 , 反而会导致品种其它
性状恶化 。 因此 ,应在茎秆一定矮化的基础上 ,着重提高品种的茎秆质量 , 以增强其抗倒伏能
力 , 并进而使综合性状得以协调优化 ,实现产量的突破 。
鸣 谢 承蒙尹承恰教授审阅 ,谨此致谢 。
华 北 农 学 报 10 卷
参 考 文 献
1 中科院遗传所 . 小麦倒伏问题初步分析 . 植物生理学通讯 , 1 96 0 , ( 3 ) : 5一 16
2 龚有锐 · 小麦的倒伏和防止措施 . 湖北农业科学 , 1 9 8 2 ( 9 ) : 4一 7
3 山东农学院主编 · 作物栽培学 . 北京 : 农业出版社 , 1 9 80 , 59 一 64
4 北条良夫 ,星川清亲著 · 郑王尧等译 , 作物的形态与机能 . 北京 : 农业出版社 , 1 9 83 , 4 H ~ 42 5
5 陆显义 · 小麦倒伏问题的初步研究 . 贵州农业科学 , 19 8 3 ( 2 ) : 17 一 2
6 黄玉莺 · 小麦倒伏的形态生理因素及防倒技术 . 江苏农业科学 , 19 8 , ( 10 ) : 5 ~ 10
7 莱利 J 著 ,庄巧生 ,杨作民等译 . 小麦育种的理论与实践 . 北京 : 农业出版社 . 1 9 82 , 1 1 一 1 16
8 尹承情等编著 . 现代植物育种 . 北京 : 农业出版社 , 1 9 9 1 , 192 ~ 2 01
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1 96 3 , ( 6 )
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”
( V L I ) in v o lv i n g g r a v i t y e e n t r e
,
w e ig h t a n d m a e h i n e r y p r o p e r t y o f s t e m
,
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n g r e s i s t a n e e o b ie e t iv e ly a n d
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T h e s t e m s t r e n g t h w a s e lo s e ly r e la t e d t o v a r ie t y l o d g i n g r e s i s t a n e e
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w e r e d iv id e d in t o f o u r t y p e s b y s y s t e m a t ie e l u s t e r a n a l y s i s m e t h od b
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