冷涼區(qū)覆膜谷子不同雜交種產(chǎn)量構(gòu)成及水分利用效率

王 偉 ，李 佳 ，郭 劍 ，樊修武

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原 030006；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原 030006）

谷子雜種優(yōu)勢利用是近年來谷子研究領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性成果[1-2]。谷子耐瘠、耐旱，是旱地的優(yōu)勢作物[3-4]。但在高海拔冷涼地區(qū)，由于無霜期短，有效積溫少，熱量資源十分有限，通過塑膜覆蓋雖可補(bǔ)償一定的積溫不足，但亦有它的局限性。在此生態(tài)條件下，對不同基因型谷子雜交種的豐產(chǎn)性、適應(yīng)性、抗逆性、水分利用效率及收獲指數(shù)的研究未見報道。

本研究對山西冷涼區(qū)地膜覆蓋條件下，谷子不同基因型雜交種進(jìn)行了對比試驗(yàn)，這對于提升谷子該種優(yōu)勢作物科技水平、促進(jìn)旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展有重要意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)生態(tài)條件及試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2011年在山西省旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)區(qū)——陽曲縣河村示范基地進(jìn)行。該區(qū)位于山西省中部，屬典型的半干旱地區(qū)，海拔1 270 m，無霜期120 d左右，年平均降水量450 mm，平均蒸發(fā)量1 995 mm，年平均氣溫6℃，晝夜溫差大，大于10℃活動積溫2 600℃。低溫冷涼和干旱是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因素。

試驗(yàn)區(qū)土壤為黃土質(zhì)淡褐土，0～20 cm土壤養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)10.5 g/kg，全氮1.12 g/kg，全磷 0.72 g/kg，全鉀 21.6 g/kg，堿解氮 53.7 mg/kg，速效磷6.87 mg/kg，速效鉀125.0 mg/kg。試驗(yàn)地于前茬作物收獲后秋施肥、整地，早春3月頂凌覆膜，4月下旬播種，9月下旬收獲。

1.2 供試品種

供試谷子雜交種張雜谷5號、張雜谷10號、張雜谷8號、張雜谷3號由河北省張家口農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，長雜2號由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)型設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為2 m×6.67 m（谷子為密植作物，小區(qū)畦埂不計(jì)算在小區(qū)面積內(nèi)），3次重復(fù)。其他管理措施與一般大田一致。

1.4 降雨量資料的獲取

采用試驗(yàn)區(qū)自動氣象站的記錄資料。

1.5 測定項(xiàng)目及方法

1.5.1 土壤水分測定 在同一區(qū)組的每個小區(qū)內(nèi)埋設(shè)中子儀測定用2 m深的不銹鋼管，在主要生育期（播前、出苗、拔節(jié)、抽穗、灌漿、收獲后），20 cm為一層監(jiān)測土壤水分變化狀況。

1.5.2 物候期記載 用目測的方法，將每個生育進(jìn)程達(dá)到50%時確定為物候期指標(biāo)。

1.5.3 產(chǎn)量 以小區(qū)實(shí)產(chǎn)為準(zhǔn)，小區(qū)單收單打。每小區(qū)取2個0.5 m2樣品進(jìn)行室內(nèi)考種，對其穗數(shù)、單穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量、出籽率、穗長、收獲指數(shù)進(jìn)行測定。

1.6 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)分析采用DPS軟件、其他數(shù)據(jù)處理采用EXCEL軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量結(jié)果分析

從表1可以看出，張雜谷10號、張雜谷5號、張雜谷3號這3個品種產(chǎn)量處于同一較高水平，與長雜2號、張雜谷8號之間存在顯著差異，說明在試驗(yàn)基地生態(tài)條件下，種植張雜谷10號、張雜谷5號、張雜谷3號這3個品種比較適宜。長雜2號和張雜8號產(chǎn)量低的原因，是由于這2個品種的生育期較長，在該試驗(yàn)基地的積溫條件下不能正常成熟所致。

表1 品比試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

2.2 各參試品種產(chǎn)量構(gòu)成因子及收獲指數(shù)分析

在試驗(yàn)基地生態(tài)條件下，不同基因型雜交種產(chǎn)量構(gòu)成因子中差異最大的是單位面積上的穗數(shù)，特別是張雜谷5號，其分蘗成穗可達(dá)3.82個，這種特性可補(bǔ)償因春旱出苗不全造成的減產(chǎn)損失，不失為一種抗旱的有效途徑，而且可為化控間苗（免人工間苗）造成的田間留苗不均勻提供有益的補(bǔ)償，從而為谷子簡化栽培提供更為有利的支撐。雖然長雜2號是分蘗成穗低的雜交品種，但其是一個中晚熟雜交優(yōu)勢利用的品種，也是山西省谷子雜交優(yōu)勢利用的突破。從表2各品種的出籽率看，產(chǎn)量處于同一較高水平的3個張雜谷品種（10號、5號、3號）中，張雜谷3號出籽率達(dá)到81.36%，說明該品種秕谷比例較少，證明該品種庫源關(guān)系自身調(diào)節(jié)能力強(qiáng)[5]。各品種收獲指數(shù)（HI）在0.35～0.21之間變動，張雜谷8號與長雜2號因在本研究區(qū)積溫條件下不能正常成熟導(dǎo)致收獲指數(shù)較低外，其余3個基因型品種收獲指數(shù)的差異主要是由遺傳因素決定的，其收獲指數(shù)與分蘗成穗有一定的相關(guān)性，有隨分蘗成穗的增加生物產(chǎn)量增加的趨勢。但這還有待進(jìn)一步深入探討。

表2 谷子雜交種不同基因型品種的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、分蘗成穗、出籽率、收獲指數(shù)

2.3 各參試品種WUE及水分平衡分析

作物水分利用效率反映了作物耗水與其干物質(zhì)生產(chǎn)之間的關(guān)系，一方面可反映作物的抗旱性，特別是蒸騰速率（量）等生理性狀；另一方面也可反映豐產(chǎn)性，因此，WUE是一個可以定量化研究抗旱節(jié)水和豐產(chǎn)性的指標(biāo)，其受到國內(nèi)外作物抗旱節(jié)水研究者的高度重視[6-7]。

表3顯示：（1）張雜谷5號、張雜谷10號這2個基因型品種WUE基本一致，處于較高水平，較張雜谷3號分別高出1.45，1.50 kg/（mm·hm2）。說明在一定供水條件下，張雜谷10號和張雜谷5號有相對較強(qiáng)的高效用水能力，亦可說明這2個基因型品種具有較好的豐產(chǎn)性。（2）從2 m土體土壤貯水量收獲后增加值看，各基因型品種收獲后土壤貯水量均有大幅度增加，增加值最大的品種為張雜谷3號，達(dá)到92.51 mm，較長雜2號品種多貯水21.01 mm，說明張雜谷3號屬于節(jié)水型品種。由此證明，在正常降水年型種植谷子雜交種不會引起土壤水分虧缺。這也是旱地農(nóng)業(yè)發(fā)展中可持續(xù)性的關(guān)鍵問題之一，可為下年作物豐產(chǎn)提供水分支撐。

表3 不同基因型品種對耗水、水分利用效率（WUE）及土壤水分平衡的影響

3 小結(jié)

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在冷涼區(qū)（年活動積溫為2 600℃），谷子不同基因型雜交種產(chǎn)量之間存在著顯著差異，張雜谷3號、張雜谷5號、張雜谷10號可在冷涼區(qū)覆蓋地膜條件下推廣種植。這3個品種分蘗成穗高，特別是張雜谷5號，其1個基本苗可分蘗成穗3.82個，這種特性非常有利于抗旱保穗，提高產(chǎn)量。分蘗成穗與收獲指數(shù)之間有一定的相關(guān)性，但這還有待進(jìn)一步深入探討。

本研究對各參試品種的WUE計(jì)算證明，張雜谷5號和張雜谷10號有較強(qiáng)的高效用水能力。同時證明，在正常降水年型種植谷子雜交種不會引起土壤水分虧缺，為旱地農(nóng)田可持續(xù)生產(chǎn)提供了水分支撐。

［1］樊修武，池寶亮.谷子雜交種與常規(guī)種水分利用效率及耗水規(guī)律差異[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（5）：428-431，452.

［2］劉正理.谷子雜種優(yōu)勢群的構(gòu)建方法及研究進(jìn)展[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，14（11）：102-104.

［3］樊修武，池寶亮，張冬梅，等.不同水分梯度和種植密度對谷子雜交種產(chǎn)量及水分利用效率的影響 [J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（8）：20-23，26.

［4］閆宏山，劉金榮，王素英，等.谷子品種間雜交選育雄性不育系研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，40（4）：53-55.

［5］古世祿，馬建萍，獨(dú)俊娥.庫源比對谷子（粟）結(jié)實(shí)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1988，21（3）：27-33.

［6］樊修武，池寶亮，黃學(xué)芳，等.不同水分梯度下玉米水分利用效率研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（11）：60-63．

［7］吳凌波，高聚林，木蘭.不同覆膜方式對玉米表層土壤含水量、產(chǎn)量和水分利用效率的影響[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2007（3）：18-20.