文章信息
- 邵庆勤, 万成, 李晓庆, 任兰天, 闫素辉, 张从宇, 倪鹤, 李文阳
- SHAO Qingqin, WAN Cheng, LI Xiaoqing, REN Lantian, YAN Suhui, ZHANG Congyu, NI He, LI Wenyang
- 取样后处理措施对小麦抗倒伏性状测定结果的影响
- Accuracy of the determination results in wheat lodging resistance under different post-treatment measures after sampling
- 南京农业大学学报, 2019, 42(4): 632-640
- Journal of Nanjing Agricultural University, 2019, 42(4): 632-640.
- http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201901038
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文章历史
- 收稿日期: 2019-01-23
2. 安徽省滁州市凤阳县红心镇农业技术推广站, 安徽 凤阳 233100
2. Agricultural Technology Promotion Station at Hongxin Town, Anhui Province, Fengyang 233100, China
倒伏是限制小麦高产稳产的重要因素之一, 目前麦田倒伏引起的减产现象在世界范围内仍普遍存在[1]。麦田倒伏后, 穗叶之间相互遮阴, 光合作用受阻, 物质合成能力下降, 产量降低[2]。在灌浆中后期, 麦田极易发生倒伏, 造成穗粒数和千粒质量降低, 进而减产。倒伏发生时间越早, 倒伏程度越严重, 减产越明显[3]。乳熟前期发生倒伏, 减产32.4%~36.2%;乳熟后期发生倒伏, 减产10.2%~26.5%[4]。植株的形态特征以及内部组成成分对抗倒伏能力均有影响。一般来说, 小麦的株高较矮, 植株的重心高度较低, 机械强度较大, 抗倒伏能力相对较强[5-6]。机械强度是茎秆弹性和硬度的综合表现, 机械强度的数值越大, 茎秆抵御外界致倒因素的能力越强。抗倒伏指数是反映小麦抗倒伏能力的一个重要指标, 增加小麦的抗倒伏指数有利于提高小麦的抗倒伏能力[7]。碳水化合物是茎秆的结构性物质及主要填充物, 结构性碳水化合物纤维素、半纤维素和木质素含量, 以及非结构性碳水化合物可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的高低与抗倒伏能力均有一定的相关性, 是衡量植株抗倒伏性能的重要化学成分指标[8-9]。
在抗倒伏性状指标测定中, 前人均采用YYD-1型茎秆强度测定仪对小麦灌浆中期基部二节间抗折力得到的测定结果分别为3.01~4.69 N[10]、4.00~8.20 N[5]和12.77~17.36 N[7]; 抗倒伏指数测定结果分别为0.73~1.37 cm-1[10]和1.05~2.63 cm-1[5]。引起抗倒伏性状测定结果差异的原因与小麦品种及栽培措施有关, 也可能与小麦取样后的后处理措施——放置方式和放置时间有一定关系。取样后放置方式和放置时间对测定结果影响的重要原因是植株体内水分无法及时补给[11]。水分是植株体内许多生化反应所必需的介质, 水分补给不及时, 会影响小麦植株体的光合作用和呼吸速率, 改变叶片和茎鞘中可溶性糖、蔗糖及淀粉含量, 并影响茎秆贮藏物质向籽粒中的转运量和转运率, 水分严重缺乏可导致叶片萎蔫甚至小麦整株死亡[12-13]。
小麦植株作为一个活的个体, 在田间取样离开土壤后, 内部物质仍然在不断发生变化, 特别是根系离开土壤后, 无法从土壤中吸收水分, 对于小麦地上部植株的代谢和物质交换将产生影响。取样后待测植株的呼吸和蒸腾等作用仍在继续, 体内水分的散失易引起植株萎蔫, 因此如何放置待测植株样品, 待测样品需在多长时间内测定完毕, 均影响测定准确性。故本研究拟从取样后放置方式和放置时间对小麦抗倒伏形态指标和茎秆化学成分影响入手, 明确测定抗倒伏性状时最佳的取样后放置方式和放置时间, 为优化与改进小麦取样后的后处理措施, 提高抗倒伏性状测定结果的准确性提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计试验于2016—2018年连续2年在安徽科技学院教学基地(32.86°N, 117.40°E)进行。播种时间分别为2016年11月6日和2017年11月4日。试验地前茬作物均为大豆, 土壤为黄褐土。
试验一采用两因素完全随机设计, 因素一为3种小麦植株田间取样后的放置方式, 分别为取样后去除根系(A)、取样后保留根系(B)和取样后保留根系并将根系浸泡在水中(C), 因素二为7个小麦植株取样后放置时间, 分别为0、2、4、6、8、10和12 h。每个处理设3次重复, 每个重复测定12个单茎。
试验二采用单因素完全随机设计, 影响因素为小麦基部第2节间剥除叶鞘后的放置时间, 设置7个放置时间, 分别为0、0.5、1、1.5、2、2.5和3 h, 达到放置时间时测定机械强度。小麦植株田间取样后采用保留根系并将根系浸泡在水中(C)的放置方式。
小麦品种为‘矮抗58’, 采用等行距条播方式播种, 行距25 cm, 种植面积为96 m2。小麦出苗后, 2叶期定苗, 密度为300×104基本苗· hm-2。试验中, 氮肥(N)、磷肥(P2O5)和钾肥(K2O)的用量分别为225、75和150 kg · hm-2。磷、钾肥均作基肥, 氮肥采用基追比2 : 1(质量比)施入, 在拔节期追施氮肥。
1.2 测定项目与方法在小麦灌浆中期取生长均匀一致的小麦植株进行试验。试验一, 取样后去除根部的泥土, 按照试验设计中的3种方法分别进行取样后放置, 在达到放置时间后, 将小麦植株分为主茎茎秆样品和分蘖茎秆样品, 仅挑选均匀一致的主茎茎秆样品快速测定植株鲜质量、重心高度和机械强度。测定形态指标后立即将茎鞘于105 ℃杀青60 min后70 ℃烘干至质量恒定, 粉碎、过筛, 用来测定内部生理指标。试验二, 采用试验一中的C放置方法, 快速测定植株鲜质量、重心高度后, 截取基部第2节间剥离叶鞘后达到放置时间时, 测定机械强度。测定形态指标后立即将基部第2节间茎秆杀青后烘干、粉碎、过筛, 备用。
1.2.1 重心高度、机械强度和抗倒伏指数的测定重心高度为茎秆基部至平衡支点的距离。机械强度和抗倒伏指数的测定和计算参照Peng等[10]的方法。其中机械强度的测定方法略有改进:将剥除叶鞘后的基部第2节间的2端置于高50 cm、间隔4 cm的支撑铁制凹槽内, 中部挂一容器, 向容器内匀速加细沙, 节间刚好折断时停止加细沙, 称量细沙和容器共同的质量为机械强度(g)。抗倒伏指数(cm-1)=茎秆机械强度/(茎秆重心高度×单茎鲜质量)。
1.2.2 纤维素、半纤维素和木质素含量测定参照McKenzie等[14]的方法测定茎秆结构性碳水化合物半纤维素、纤维素及木质素含量。
1.2.3 可溶性糖、蔗糖、淀粉含量测定可溶性糖和淀粉含量测定采用蒽酮比色法, 蔗糖含量测定采用间苯二酚法[15]。
1.3 数据处理利用Excel 2010和SPSS 19.0软件对试验数据进行处理和统计分析, 采用Duncan ’ s新复极差(SSR)法进行差异显著性检验(α=0.05)。相关性分析用DPS 7.55软件进行。
2 结果与分析 2.1 取样后放置方式和放置时间对小麦抗倒伏性状测定结果的影响 2.1.1 对小麦植株鲜质量的影响由表 1可见:随着放置时间的推移, A和B放置方式下小麦单茎鲜质量不断下降; C放置方式下小麦单茎鲜质量变化不明显。当放置时间达到12 h, A、B和C放置方式下, 2016—2017年单茎鲜质量分别下降了22.27%、17.88%和2.48%;2017—2018年单茎鲜质量分别下降了17.42%、12.58%和3.23%。从不同放置方式下单茎鲜质量的稳定性来看, 与对照相比, A和B放置方式下单茎鲜质量达到差异显著水平的放置时间分别为2 h和6 h; C放置方式下放置12 h的单茎鲜质量与对照也未达到差异显著水平。
放置时间/h Wait time |
鲜质量/g Fresh weight(2016—2017) | 鲜质量/g Fresh weight(2017—2018) | |||||
A | B | C | A | B | C | ||
0 | 9.17a | 9.17a | 9.17a | 8.61a | 8.61a | 8.61a | |
2 | 8.64b | 9.04a | 9.41a | 8.31b | 8.49a | 8.60a | |
4 | 8.25bc | 8.54ab | 9.45a | 8.11bc | 8.31ab | 8.60a | |
6 | 7.96c | 8.24bc | 9.31a | 7.86cd | 8.15bc | 8.54a | |
8 | 7.50d | 8.08bc | 9.15a | 7.64de | 7.89cd | 8.47a | |
10 | 7.37d | 7.78cd | 9.01a | 7.39ef | 7.69de | 8.40a | |
12 | 7.13d | 7.53d | 8.94a | 7.11f | 7.53e | 8.33a | |
注:同一列数值后的不同小写字母表示相同放置方式下不同放置时间在0.05水平差异显著。下同。 Note: Different letters in the same column indicate significant differences among different wait time in the same placement method at 0.05 level. The same as below. |
由表 2可以看出:随着放置时间的推移, A和B放置方式下小麦重心高度和机械强度不断下降; C放置方式下小麦重心高度和机械强度变化不明显。当放置时间达到12 h, A、B和C放置方式下, 2016—2017年重心高度分别下降了4.42%、4.16%和0.73%, 机械强度分别下降了34.11%、30.60%和1.84%;2017—2018年重心高度分别下降了3.77%、2.44%和0.56%, 机械强度分别下降了23.11%、18.52%和2.45%。与对照相比, A和B放置方式下重心高度达到差异显著水平的放置时间为4和6 h, 机械强度达到差异显著水平的放置时间为2和4 h; C放置方式下放置12 h的重心高度和机械强度与对照相比均未达到差异显著水平。
年份 Year |
放置时间/h Wait time |
重心高度/cm Height of centre gravity |
机械强度/g Mechanical strength |
抗倒伏指数/cm-1 Lodging resistant index |
||||||||
A | B | C | A | B | C | A | B | C | ||||
2016—2017 | 0 | 38.78a | 38.78a | 38.78a | 885a | 885a | 885a | 2.49a | 2.49a | 2.49a | ||
2 | 38.47a | 38.57ab | 38.83a | 834b | 866a | 895a | 2.51a | 2.49a | 2.45a | |||
4 | 37.77b | 38.07abc | 38.80a | 745c | 793b | 883a | 2.40ab | 2.44a | 2.41a | |||
6 | 37.47b | 37.63cd | 38.73a | 708c | 753b | 869a | 2.38ab | 2.43a | 2.41a | |||
8 | 37.43b | 37.50cd | 38.67a | 628d | 666c | 872a | 2.24bc | 2.20b | 2.44a | |||
10 | 37.10b | 37.23d | 38.67a | 594de | 624d | 869a | 2.18c | 2.16b | 2.54a | |||
12 | 37.07b | 37.17d | 38.50a | 583e | 614d | 868a | 2.21c | 2.19b | 2.52a | |||
2017—2018 | 0 | 37.41a | 37.41a | 37.44a | 753a | 753a | 753a | 2.34a | 2.34a | 2.34a | ||
2 | 37.20a | 37.27ab | 37.41a | 711b | 726ab | 753a | 2.30a | 2.30a | 2.35a | |||
4 | 36.93b | 37.00abc | 37.43a | 669bc | 697bc | 754a | 2.23a | 2.27a | 2.34a | |||
6 | 36.57bc | 36.89bc | 37.37a | 642cd | 679bcd | 748a | 2.23a | 2.26a | 2.34a | |||
8 | 36.27cd | 36.83bc | 37.27a | 617de | 655cde | 740a | 2.23a | 2.26a | 2.35a | |||
10 | 36.10cd | 36.70c | 37.24a | 597de | 635de | 738a | 2.24a | 2.25a | 2.36a | |||
12 | 36.00d | 36.50c | 37.23a | 579e | 614e | 735a | 2.26a | 2.23a | 2.37a |
由表 2可以看出:A放置方式下小麦抗倒伏指数在年际间变化不一致。随着放置时间的推移, 2016— 2017年抗倒伏指数不断下降, 与对照相比, 在放置时间达到8 h时抗倒伏指数达到差异显著水平, 在放置时间达到12 h时, 抗倒伏指数下降了11.29%;2017—2018年抗倒伏指数先降低后略有上升, 在放置时间达到8 h时抗倒伏指数下降幅度最大, 但与对照相比仍未达到差异显著水平。B放置方式下小麦抗倒伏指数随着放置时间的延迟不断下降。2016—2017年抗倒伏指数在放置时间达到8 h时, 与对照相比差异显著, 在放置时间达到12 h时抗倒伏指数下降了11.82%;2017—2018年抗倒伏指数在放置时间达到12 h时与对照相比仍未达到差异显著水平。C放置方式下小麦抗倒伏指数随着放置时间的延长变化不显著。
2.1.3 对茎秆结构性碳水化合物含量的影响由表 3可以看出:随着放置时间的推移, 3种放置方式下小麦茎秆中的纤维素、半纤维素和木质素含量差异均未达到差异显著水平, 说明取样后不同的放置方式及放置时间对小麦茎秆中的纤维素、半纤维素和木质素含量无影响。
放置时间/h Wait time |
纤维素含量/% Cellulose content | 半纤维素含量/% Hemicellulose content | 木质素含量/% Lignin content | ||||||||
A | B | C | A | B | C | A | B | C | |||
0 | 24.19 | 24.19 | 24.19 | 25.20 | 25.20 | 25.20 | 3.56 | 3.56 | 3.56 | ||
2 | 24.98 | 24.31 | 24.80 | 25.50 | 25.18 | 25.54 | 3.61 | 3.94 | 3.91 | ||
4 | 24.53 | 24.77 | 24.27 | 25.24 | 24.95 | 25.29 | 3.45 | 3.79 | 3.60 | ||
6 | 24.39 | 24.20 | 24.45 | 25.78 | 25.09 | 24.74 | 3.56 | 3.44 | 3.21 | ||
8 | 24.43 | 23.93 | 24.30 | 24.89 | 24.94 | 24.91 | 3.06 | 3.65 | 3.33 | ||
10 | 24.51 | 24.24 | 24.21 | 25.12 | 25.42 | 25.34 | 3.67 | 3.21 | 3.19 | ||
12 | 24.80 | 24.39 | 24.19 | 25.02 | 25.22 | 25.19 | 3.29 | 3.17 | 3.22 |
由表 4可以看出:随着放置时间的推移, A和B放置方式下小麦可溶性糖、蔗糖和淀粉含量均呈先增加后下降趋势。A放置方式下可溶性糖、蔗糖和淀粉含量在4、4和2 h时达到最大值, 且显著高于对照, 分别比对照增加18.56%、19.96%和29.54%;当放置时间为8、6和4 h时, B放置方式下可溶性糖、蔗糖和淀粉含量达到最大值, 且显著高于对照, 分别比对照增加14.60%、17.81%和16.64%。当放置时间为12 h, A和B放置方式下小麦可溶性糖、蔗糖和淀粉含量又下降到较低水平。放置时间达12 h时, A放置方式下可溶性糖、蔗糖和淀粉含量显著低于对照, 分别比对照降低15.52%、49.69%和19.34%;B放置方式下蔗糖和淀粉含量显著低于对照, 分别比对照降低27.29%和10.98%, 可溶性糖与对照差异不显著。随着放置时间的推移, C放置方式下小麦可溶性糖含量略有上升, 蔗糖和淀粉含量均呈先增加后下降趋势, 但不同放置时间下可溶性糖和蔗糖含量与对照均未达到差异显著水平, 淀粉含量仅在放置时间为12 h时与对照差异显著。
放置时间/h Wait time |
可溶性糖含量/(mg·g-1)Soluble sugar content | 蔗糖含量/(mg·g-1)Sucrose content | 淀粉含量/(mg·g-1)Starch content | ||||||||
A | B | C | A | B | C | A | B | C | |||
0 | 352.0b | 352.0b | 352.0a | 37.95b | 37.95b | 37.95a | 11.40c | 11.40b | 11.40a | ||
2 | 366.8b | 363.3ab | 350.6a | 38.46b | 38.65b | 37.18a | 14.76a | 11.89b | 11.53a | ||
4 | 417.3a | 367.8ab | 354.1a | 45.52a | 42.60a | 37.73a | 13.83ab | 13.29a | 11.02a | ||
6 | 354.4b | 393.9a | 354.6a | 37.55b | 44.71a | 38.26a | 13.13b | 12.26ab | 10.91a | ||
8 | 339.7bc | 403.4a | 357.5a | 31.11c | 37.43b | 37.51a | 13.05b | 11.69b | 10.76ab | ||
10 | 303.2cd | 392.4ab | 365.9a | 28.05c | 32.53c | 36.21a | 11.05c | 11.51b | 10.22ab | ||
12 | 297.4d | 372.8ab | 372.4a | 19.09d | 27.59d | 33.85a | 9.19d | 10.15c | 9.60b |
由图 1可见:2年试验结果中, 随着基部第2节间放置时间的延长, 机械强度和抗倒伏指数均呈先降低后略有升高的趋势, 在放置时间为2 h时, 机械强度和抗倒伏指数达到最小值。从2年的平均结果来看, 放置时间为0.5、1、1.5、2、2.5和3 h时, 与0 h相比机械强度分别下降3.18%、7.82%、35.30%、36.00%、29.68%和27.98%;抗倒伏指数分别下降3.09%、13.64%、22.36%、24.46%、17.97%和17.77%。由此可以看出, 机械强度和抗倒伏指数在放置时间为0.5 h内变化相对较小, 超过0.5 h后变化较大, 会给测定结果带来较大的误差。
2.2.2 对基部第2节间结构性碳水化合物含量的影响由表 5可以看出:随着基部第2节间放置时间的延长, 小麦基部第2节间中的纤维素、半纤维素和木质素含量均未达到差异显著水平, 说明基部第2节间放置时间的长短对小麦基部第2节间中的纤维素、半纤维素和木质素含量无影响。
放置时间/h Wait time |
纤维素含量/% Cellulose content |
半纤维素含量/% Hemicellulose content |
木质素含量/% Lignin content |
可溶性糖含量/(mg·g-1) Soluble sugar content |
蔗糖含量/(mg·g-1) Sucrose content |
淀粉含量/(mg·g-1) Starch content |
0.0 | 29.36a | 29.34a | 4.94a | 461.19a | 32.55a | 14.47a |
0.5 | 29.58a | 29.84a | 5.17a | 427.94b | 30.72b | 11.59b |
1.0 | 28.78a | 28.49a | 5.40a | 419.62b | 24.98c | 6.55c |
1.5 | 30.23a | 29.49a | 5.50a | 293.16d | 20.70e | 5.07c |
2.0 | 30.29a | 29.81a | 5.11a | 298.60d | 15.86f | 5.37c |
2.5 | 29.41a | 29.68a | 5.16a | 354.02c | 21.61e | 6.20c |
3.0 | 29.48a | 29.25a | 5.27a | 349.47c | 23.37d | 6.50c |
由表 5可见:随着基部第2节间放置时间的延长, 小麦基部第2节间中的可溶性糖、蔗糖和淀粉含量均呈先下降后增加趋势。当放置时间为0.5 h时, 可溶性糖、蔗糖和淀粉含量显著小于对照, 分别比对照降低7.21%、5.63%和19.91%;当放置时间为1.5、2和1.5 h时, 可溶性糖、蔗糖和淀粉含量达到最小值, 分别比对照显著降低36.43%、51.29%和64.98%;当放置时间为12 h, 可溶性糖、蔗糖和淀粉含量有所上升, 但仍分别比对照显著降低24.22%、28.21%和55.11%。这说明基部第2节间放置时间对基部第2节间非结构性碳水化合物含量的影响较大, 需要尽快高温杀青固定, 才能保证测定结果的准确性。
2.3 相关性分析 2.3.1 抗倒伏性能与茎秆碳水化合物含量间的相关性分析由表 6可见:不同放置方式和放置时间下茎秆鲜质量与木质素含量显著相关, 与蔗糖含量极显著相关。抗倒伏性状重心高度和机械强度与蔗糖含量极显著相关, 但抗倒伏性状重心高度、机械强度和抗倒伏指数均与结构性碳水化合物纤维素、半纤维素和木质素含量的相关性不显著, 与非结构性碳水化合物可溶性糖及淀粉含量的相关性亦不强。因此, 从茎秆碳水化合物含量来看, 取样后放置方式和放置时间主要影响非结构性碳水化合物蔗糖含量, 进而影响茎秆的抗倒伏性能。
指标 Index |
单茎鲜质量 ingle stem fresh weight |
重心高度 Height of centre gravity |
机械强度 Mechanical strength |
抗倒伏指数 Lodging resistant index |
纤维素含量Cellulose content | -0.086 6 | -0.221 9 | -0.198 4 | -0.251 1 |
半纤维素含量Hemicellulose content | 0.127 4 | 0.094 6 | 0.046 6 | -0.013 6 |
木质素含量Lignin content | 0.465 8* | 0.310 8 | 0.290 0 | 0.153 9 |
可溶性糖含量Soluble sugar content | 0.330 4 | 0.339 9 | 0.187 8 | 0.066 9 |
蔗糖含量Sucrose content | 0.804 3** | 0.658 7** | 0.597 1** | 0.417 0 |
淀粉含量Starch content | 0.324 0 | 0.049 1 | -0.021 5 | -0.236 3 |
Note:* P < 0.05, * * P < 0.01. The same as follows. |
由表 7可知:基部第2节间不同放置时间其结构性碳水化合物纤维素、半纤维素和木质素含量与抗倒伏性状机械强度和抗倒伏指数的相关性不显著。非结构性碳水化合物可溶性糖、蔗糖和淀粉含量与抗倒伏性状机械强度和抗倒伏指数的相关性均达到极显著水平。因此, 从茎秆碳水化合物含量来看, 随着基部节间放置时间的延长, 茎秆节间中非结构性碳水化合物可溶性糖、蔗糖和淀粉含量均会发生较大改变, 进而影响茎秆的抗倒伏性能。
指标Index | 机械强度Mechanical strength | 抗倒伏指数Lodging resistant index |
纤维素含量Cellulose content | -0.530 5 | -0.497 2 |
半纤维素含量Hemicellulose content | -0.098 5 | -0.044 0 |
木质素含量Lignin content | -0.538 5 | -0.520 1 |
可溶性糖含量Soluble sugar content | 0.949 7** | 0.927 0** |
蔗糖含量Sucrose content | 0.971 5** | 0.979 1** |
淀粉含量Starch content | 0.957 4** | 0.958 9** |
由图 2可见:不同放置方式和放置时间下茎秆中蔗糖含量与可溶性糖含量、蔗糖含量与淀粉含量的相关性极显著, 可溶性糖含量与淀粉含量之间相关性不显著。基部第2节间不同放置时间下其蔗糖含量与可溶性糖含量、蔗糖含量与淀粉含量的相关性极显著, 可溶性糖含量与淀粉含量之间亦达到相关性显著水平。因此, 非结构性碳水化合物中蔗糖含量的变化可能是引起可溶性糖含量与淀粉含量变化的主要原因。
3 讨论取样后的后处理措施特别是放置方式和放置时间对植株的形态和生理特性有显著影响[11, 16]。小麦植株含水量达80%~90%以上, 水分能维持细胞和组织的紧张度, 使植株处于直立状态, 以便于各种代谢的正常进行。缺水对小麦的形态、生理生化过程均产生影响, 最终导致植株萎蔫, 甚至死亡[17]。本研究中, 田间取样后保留根系并将根系浸泡在水中的放置方式下小麦植株抗倒伏性状测定结果稳定性较好, 10 h内测定结果与对照无显著差异, 取样后保留根系放置方式下抗倒伏性状则需在2 h内测完才能保证测定结果的准确性, 这说明不同后处理措施下水分对取样后小麦植株内部物质稳定和形态结构维系具有重要作用。
结构性碳水化合物包括木质素、纤维素和半纤维素, 主要是用于茎秆的形态建成, 是影响小麦抗倒伏性能的重要化学成分[18]。从结构性碳水化合物来看, 本研究中取样后放置方式和放置时间对茎秆中的纤维素、半纤维素和木质素含量均无显著影响, 且茎秆中的纤维素、半纤维素和木质素含量与抗倒伏性能的相关性不显著, 这说明取样后放置方式和放置时间对构成茎秆骨架主要成分的结构性碳水化合物含量的影响较小。孟令志等[19]认为小麦茎秆中的纤维素和木质素含量属于复杂的数量性状, 受基因水平控制, 稳定性较高。刘沙沙等[20]的研究表明纤维素和木质素等的性质稳定, 生物降解难以迅速进行, 需要借助化学和物理的方法进行较长时间的预处理, 才能部分降解, 这也在一定程度上验证了结构性碳水化合物含量的稳定性。
非结构性碳水化合物是小麦各项生命活动的主要反应物, 包括可溶性糖、淀粉和蔗糖等, 参与植株体的新陈代谢, 与小麦抗倒伏性能相关[15, 21]。小麦器官中的非结构性碳水化合物可以缓解逆境胁迫(干旱、低温、高温、盐碱)对小麦的伤害[22]。本研究中取样后保留根系并将根系浸泡在水中的放置方式下, 在放置时间10 h内高温杀青, 茎鞘中可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的测定结果与对照差异不显著; 取样后保留根系的放置方式下, 在放置时间2 h内高温杀青, 才能保证可溶性糖、蔗糖和淀粉含量测定结果的准确性; 取样后去除根系的放置方式下取样后应立即快速高温杀青才能保证测定结果准确。同时, 本研究还得出基部第2节间的放置时间要控制在0.5 h, 才能保证可溶性糖、蔗糖和淀粉含量测定结果的稳定性。这说明充足的水分供应有利于维持茎秆中非结构性碳水化合物含量的稳定性。研究表明, 土壤干旱处理引起各茎间中干物质积累量显著降低, 导致茎秆中物质的外运率增加, 这说明水分缺乏下茎秆中储存物质的分解率提高[23]; 花后茎秆中的可溶性糖和蔗糖含量均表现为干旱胁迫处理高于正常灌溉处理[12, 21]。说明在失水状态下储存物质的分解可能会导致非结构性碳水化合物含量增加, 以便于释放更多能量, 维持植株体的正常新陈代谢。本试验结果也验证了水分对维持取样后小麦植株非结构性碳水化合物含量稳定的重要性。
本研究中小麦田间取样后保留根系并将根系浸泡在水中的放置方式下重心高度和机械强度的测定结果较稳定, 主要原因是植株水分能够及时补给。机械强度是茎秆弹性和硬度的综合表现, 机械强度越强, 小麦基部节间的抗弯折能力越大[10, 24]。测定机械强度时, 需剥离基部第2节间的叶鞘并截取节间后, 机械强度的测定才能进行, 需要一定的前处理时间。本研究结果显示, 基部第2节间放置时间需要控制在0.5 h内, 才能保证机械强度和以机械强度为参数计算出的抗倒伏性能综合指标——抗倒伏指数的测定结果稳定性, 因此在截取节间后需快速测定。综合取样后的后处理措施, 从抗倒伏相关形态指标和内部化学成分性状来看, 小麦田间取样后采用保留根系并将根系浸泡在水中的放置方式最佳, 抗倒伏性状需10 h内测定完毕, 且基部第2节间剥除叶鞘后需立即进行测定。
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