黃淮區(qū)旱作條件下高產(chǎn)冬小麥品種篩選及高產(chǎn)指標研究

張 園,郭國安,田文仲,楊子光,吳少輝,高海濤,張少瀾,張燦軍,王建瑋,馬芳芳

(1.河南省洛陽市農(nóng)林科學院,河南 洛陽 471000;2.河南省鎮(zhèn)平縣植物保護站，河南 鎮(zhèn)平 474250;3.河南省欒川縣農(nóng)技推廣中心，河南 欒川 471500;4.河南省嵩縣農(nóng)業(yè)科學試驗站，河南 嵩縣 471411)

黃淮區(qū)旱作條件下高產(chǎn)冬小麥品種篩選及高產(chǎn)指標研究

張 園1,郭國安2,田文仲1,楊子光1,吳少輝1,高海濤1,張少瀾1,張燦軍1,王建瑋3,馬芳芳4

(1.河南省洛陽市農(nóng)林科學院,河南 洛陽 471000;2.河南省鎮(zhèn)平縣植物保護站，河南 鎮(zhèn)平 474250;3.河南省欒川縣農(nóng)技推廣中心，河南 欒川 471500;4.河南省嵩縣農(nóng)業(yè)科學試驗站，河南 嵩縣 471411)

在黃淮冬麥區(qū)旱作條件下對20個旱地小麥品種進行了篩選試驗。試驗結(jié)果表明：產(chǎn)量超過6000 kg/hm2的品種有7個，即西農(nóng)928、長6359、洛旱6號、衡136、西農(nóng)219、洛旱7號和長旱58；其高產(chǎn)經(jīng)濟性狀指標為成穗數(shù)(420.00～485.10)萬穗/hm2,千粒重45.96～50.01 g,穗粒數(shù)31.00～34.40粒,收獲指數(shù)40.95%～43.13%,株高86～96 cm,水分利用效率14.12～16.38 kg/(mm·hm2);越冬期、拔節(jié)期、孕穗期和抽穗期的群體大小應分別為成穗數(shù)的1.88、3.35、2.26和1.51倍;越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、收獲期的干物質(zhì)積累量應分別占總干物質(zhì)量的3.20%、16.85%、23.08%、26.81%、30.07%。

黃淮冬麥區(qū);旱作；小麥;品種篩選;高產(chǎn)指標

我國小麥常年種植面積在2267萬hm2左右,其中近30%因受水源、田間工程和地形等限制完全沒有水澆條件,屬于純旱地小麥,主要分布在河南、山西、陜西、河北、甘肅、山東省。這些純旱地小麥由于受生產(chǎn)條件、品種利用、配套抗旱栽培技術(shù)等制約,產(chǎn)量水平較低。加之受氣候變暖影響,小麥生育期間干旱等自然災害發(fā)生的頻率及程度逐年增加,從2007年至今,我國北方冬麥區(qū)連續(xù)發(fā)生冬春干旱,而2008、2011年全國小麥最大受旱面積分別高達1067萬、73萬hm2,造成旱地小麥產(chǎn)量大幅度下降。多年生產(chǎn)實踐表明,培育和推廣抗旱高產(chǎn)小麥新品種是解決干旱問題最直接有效的技術(shù)措施[1-5]。

自2000年至2013年黃淮冬麥區(qū)旱地區(qū)域試驗共審定國審小麥品種21個,其中旱肥地品種15個、旱薄地品種6個。其中河南省以“洛旱”系列品種為代表的旱地品種6個,其中旱肥地品種4個、旱薄地品種2個;山西以“長”系列和“運旱”系列為代表的旱地品種8個,其中旱肥地品種4個、旱薄地品種4個;山東以“煙農(nóng)”為代表的旱地品種4個,均為旱肥地品種;陜西以“西農(nóng)”系列、長旱58為代表的品種3個,其中旱肥地品種2個、旱薄地品種1個;河北以“衡”系列為代表的旱地小麥品種3個,其中旱肥地品種2個、旱薄地品種1個。自2000年至2013年河南省共審定旱地小麥品種18個,以“洛旱”系列最具代表性,其中旱肥地品種17個、旱薄地品種1個[6]。

河南省丘陵旱地小麥面積達107萬hm2,耕作粗放,集約化程度低,加之干旱頻發(fā)、良種良法不配套，旱地小麥產(chǎn)量長期低而不穩(wěn)。我們結(jié)合農(nóng)業(yè)部旱地小麥新品種新技術(shù)集成與示范項目,從已通過國家或河南省旱地審定的小麥品種中選取20個品種在河南省洛陽市農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)試驗場進行大田展示及篩選試驗，初步篩選出了最適宜旱地種植的小麥品種,并總結(jié)出高產(chǎn)旱地小麥品種各生育期的性狀指標,可為旱地小麥品種的示范推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況及試驗年度氣象概況

試驗區(qū)位于黃土高原東部河南省洛陽市孟津縣送莊村中國農(nóng)科院洛陽旱作農(nóng)業(yè)觀測場,位于東經(jīng)113°、北緯34.5°,年平均氣溫14 ℃。該試驗區(qū)處于黃土高原的東南邊緣,是黃土高原向黃淮海平原過渡的交錯地帶,也是我國亞熱帶氣候向溫帶氣候過渡的地帶,屬溫帶半濕潤偏旱季風氣候。山高坡陡,溝壑縱橫,水土流失十分嚴重,土壤瘠薄。地形屬典型的丘陵坡耕地,土壤為黃土質(zhì)褐土,土壤中黏粒、粉粒和沙粒的質(zhì)量分數(shù)分別是14.4%、74.2%和11.4%。土壤有機質(zhì)含量為11.579 g/kg,全氮0.690 g/kg,堿解氮82.50 mg/kg,速效磷6.10 mg/kg,速效鉀139.59 mg/kg。種植模式為一年一熟,在6～9月小麥休閑期種植綠豆,在8月中旬綠豆開花期將其翻耕掩底做綠肥。在掩青前施地星150 kg/hm2防治地下害蟲,施用750 kg/hm2硝酸磷、150 kg/hm2氯化鉀做基肥。

2013年6月～2014年6月小麥休閑期及生育期的逐月降水量見表1。在小麥生育期間病蟲害發(fā)生較輕,個別品種發(fā)生了銹病。

1.2 供試材料

供試小麥品種共有20個:西農(nóng)928(代號1)、長6359(代號2)、洛旱6號(代號3)、衡136(代號4)、西農(nóng)219(代號5)、洛旱7號(代號6)、長旱58(代號7)、豫農(nóng)4023(代號8)、運旱618(代號9)、煙農(nóng)21(代號10)、洛旱12號(代號11)、洛旱10號(代號12)、煙農(nóng)836(代號13)、洛旱9號(代號14)、洛旱11號(代號15)、陽光851(代號16)、洛旱8號(代號17)、寶科8號(代號18)、平麥02-16(代號19)、浚曉9706(代號20)。

表1 小麥休閑期及生育期逐月降水量

1.3 試驗設計

本試驗以每個品種為1個處理，每個處理2次重復,采取隨機區(qū)組排列,小區(qū)面積12 m2(長10.0 m,寬1.2 m),每小區(qū)6行,行距20 cm。10月7日播種,人工精播,保證基本苗180萬/hm2。在整個生育期間不灌水,其他田間管理同大田生產(chǎn)。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤含水量 采用烘干法測定2 m土層水分變化情況。

1.4.2 農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀 成熟時收取1 m2單株進行考種,記載成穗數(shù)并測定株高、穗粒數(shù)和千粒重。試驗全區(qū)收獲計算產(chǎn)量。

1.4.3 降水量 根據(jù)相鄰地塊的洛陽市農(nóng)林科學院旱農(nóng)基地試驗站氣象自動系統(tǒng)得到小麥生育期間逐日降水量和生育期總降水量。

1.4.4 葉面積指數(shù) 采用比葉重法[9]進行測定。

1.4.5 小麥耗水量、水分利用效率其計算公式[10-12]如下:

水分利用效率[kg/(mm·hm2)]=供試品種籽粒產(chǎn)量(kg/hm2)/供試品種耗水量(mm);

耗水量(mm)=播前2 m土層儲水量(mm)+生育期降水量(mm)-收獲時2 m土層儲水量(mm)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

對試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 軟件進行模型建立及相關(guān)關(guān)系分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種的產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

對供試小麥品種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行方差分析,發(fā)現(xiàn)不同品種間產(chǎn)量差異顯著,試驗誤差均較小,精確度較高,其中長6359與洛旱6號的產(chǎn)量差異不顯著,西農(nóng)219、洛旱7號與長旱58的產(chǎn)量差異不顯著。在生產(chǎn)上,旱地小麥產(chǎn)量能超過6000 kg/hm2即為高產(chǎn),超過7500 kg/hm2產(chǎn)量水平即為超高產(chǎn)。供試小麥品種的產(chǎn)量水平為4812.00～6635.70 kg/hm2,無參試品種的產(chǎn)量水平達7500 kg/hm2的超高產(chǎn)水平,但產(chǎn)量超過6000 kg/hm2的品種有7個:西農(nóng)928、長6359、洛旱6號、衡136、西農(nóng)219、洛旱7號和長旱58(表2)。6000 kg/hm2高產(chǎn)小麥品種的經(jīng)濟指標為:成穗數(shù)420萬～485.10萬穗/hm2,千粒重45.96～50.01 g,穗粒數(shù)31.00～34.40粒,收獲指數(shù)40.95%～43.13%。這些指標可為小麥品種的高產(chǎn)栽培提供依據(jù),在生產(chǎn)上通過品種選擇或者栽培措施的調(diào)控,使經(jīng)濟性狀達到這些指標則有望實現(xiàn)高產(chǎn)甚至超高產(chǎn)。

表2 不同小麥品種的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)及收獲指數(shù)

2.2 不同小麥品種的群體動態(tài)及分蘗成穗率

群體的大小是群體結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容,是分析群體結(jié)構(gòu)、制定栽培措施、調(diào)節(jié)群體與個體關(guān)系的重要指標。單位面積總莖數(shù)反映了從分蘗到抽穗各階段麥田的群體變化情況;單位面積穗數(shù)是群體發(fā)展的最終表現(xiàn),它既反映抽穗后群體的大小,又是產(chǎn)量的構(gòu)成要素。群體指標是生產(chǎn)中采取控制或促進措施的主要依據(jù)。根據(jù)黃淮海冬麥區(qū)水地小麥品種高產(chǎn)經(jīng)驗,高產(chǎn)田冬前單位面積總莖數(shù)應為計劃穗數(shù)的1.2～1.5倍,一般大田為1.8～2.0倍；高產(chǎn)田春季單位面積最大總莖數(shù)以計劃穗數(shù)的2倍為宜。水地小麥品種的高產(chǎn)指標亦可為旱地品種提供參考[13]。

從表3可以看出，產(chǎn)量水平6000 kg/hm2以上旱地小麥品種在不同生育期的平均群體大小為:越冬期873.15萬/hm2(760.05萬～960.00萬/hm2),拔節(jié)期1559.46萬/hm2(1467.75萬～1668.00萬/hm2),孕穗期1054.93萬/hm2(979.50萬～1135.50萬/hm2),抽穗期704.36萬/hm2(615.00萬～780.00萬/hm2),收獲期成穗數(shù)為465.51萬/hm2(420.00萬～485.10萬/hm2)。不同生育期群體大小與成穗數(shù)的關(guān)系:越冬期群體是成穗數(shù)的1.88倍,拔節(jié)期3.35倍,孕穗期2.26倍,抽穗期1.51倍。產(chǎn)量水平6000 kg/hm2以上小麥品種的分蘗成穗率為26.17%～33.05%,平均分蘗成穗率為29.93%。

2.3 不同小麥品種的株高及干物質(zhì)積累動態(tài)

冬小麥一生干物質(zhì)積累可分為3個階段:第一個階段從出苗到拔節(jié),歷經(jīng)全生育期的3/4,在此階段若干物質(zhì)積累過少,則難以形成壯苗,不能奠定豐產(chǎn)基礎;若干物質(zhì)積累過多,則表明麥苗旺長；群體結(jié)構(gòu)合理的高產(chǎn)田此階段干物質(zhì)量占一生最高量的20%左右。第二階段從拔節(jié)到乳熟期,歷經(jīng)全生育期的1/6,積累的干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量的61%以上,是干物質(zhì)積累的主要階段。第三階段從乳熟到成熟,此階段中、上部葉片逐漸衰老,營養(yǎng)物質(zhì)迅速轉(zhuǎn)運至籽粒,總干物質(zhì)積累速度緩慢。上述3個階段干物質(zhì)積累量與總干物質(zhì)量的比例也是衡量小麥群體結(jié)構(gòu)是否合理的指標[13]。由表4可見，產(chǎn)量水平6000 kg/hm2以上旱地小麥品種在生育期間的總干物質(zhì)積累量平均為50461.20 kg/hm2,其中越冬期干物質(zhì)積累量占總干物質(zhì)量的3.20%,拔節(jié)期占16.85%,孕穗期占23.08%,開花期占26.81%,收獲期占30.07%；第一階段出苗到拔節(jié)期干物質(zhì)積累量占總干物質(zhì)積累量的20.05%,孕穗至開花期占49.89%,收獲期占30.07%。

表3 不同小麥品種的群體動態(tài)及分蘗成穗率

旱地小麥品種的株高對產(chǎn)量影響極大,株高較高的品種易形成較高的生物產(chǎn)量從而獲得較高的籽粒產(chǎn)量,但高株高也增加了植株倒伏的風險。本研究中供試小麥品種的株高在70～96 cm,品種間的株高差異比較大,有35%的品種株高在90 cm以上,50%的品種株高在80～90 cm之間,15%的品種株高在70～80 cm之間。產(chǎn)量水平在6000 kg/hm2以上的品種株高在86～96 cm之間,其中有5個品種的株高在90 cm以上，它們是:西農(nóng)928、長6359、洛旱6號、衡136、西農(nóng)219(表4),但這些品種在旱地種植條件下均無明顯的倒伏現(xiàn)象。

表4 不同小麥品種的株高及干物質(zhì)積累動態(tài)

2.4 不同小麥品種的葉面積指數(shù)動態(tài)

于振文[13]指出，在水地冬小麥高產(chǎn)栽培中,適宜的葉面積指數(shù)(LAI)冬前為1.0左右,起身期為1.5～2.0,拔節(jié)期為3.0～4.0,挑旗期為5.0～6.0,灌漿期為3.0～4.0。目前旱地冬小麥品種高產(chǎn)栽培還沒有明確的LAI指標。本研究將旱地小麥品種的LAI指標列于表5,并總結(jié)出產(chǎn)量達6000 kg/hm2以上小麥品種的LAI指標:越冬期0.66～1.10,拔節(jié)期1.78～2.80,孕穗期4.40～5.05,開花期2.47～3.90。

表5 不同小麥品種的葉面積指數(shù)動態(tài)

2.5 不同小麥品種的水分利用效率

由圖1可見：不同小麥品種的水分利用效率呈極顯著差異,但在品種2、3間，品種4、5、12間，以及品種17、18間差異不顯著。參試品種的水分利用效率在11.97～16.38 kg/(mm·hm2)之間；以洛旱6號的水分利用效率最高，為16.38 kg/(mm·hm2)；西農(nóng)928、衡136、西農(nóng)219、長旱58的水分利用效率均在15.00 kg/(mm·hm2)以上,居于較高水平；產(chǎn)量在6000 kg/hm2以上小麥品種的水分利用效率均較高,在14.12～16.38 kg/(mm·hm2)之間。

圖1 不同小麥品種的水分利用效率

2.6 產(chǎn)量與產(chǎn)量結(jié)構(gòu)及水分利用效率的模型建立與相關(guān)關(guān)系

2.6.1 產(chǎn)量相關(guān)模型建立及其參數(shù)估計 應用SPSS 19.0軟件，選用該軟件提供的11種模型，對小麥產(chǎn)量與測得的24個農(nóng)藝、經(jīng)濟指標進行模型建立及參數(shù)估計,結(jié)果發(fā)現(xiàn)二次模型和三次模型的R2值相對較大(0.402),但是各模型的Sig.值均大于0.01(表6)，說明這11種模型并不適用于產(chǎn)量與其相關(guān)性狀間關(guān)系的描述。

表6 11種模型檢驗及參數(shù)估計結(jié)果

2.6.2 產(chǎn)量與各性狀間的相關(guān)關(guān)系分析 通過產(chǎn)量與各性狀指標的相關(guān)分析,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量與穗粒數(shù)、收獲指數(shù)、孕穗期群體、抽穗期群體、開花期的葉面積指數(shù)、收獲期的植株干物質(zhì)積累量、株高、水分利用效率呈極顯著正相關(guān),與成穗數(shù)、拔節(jié)期群體、拔節(jié)期植株干物質(zhì)積累量呈顯著相關(guān),與越冬期的群體和拔節(jié)期的葉面積指數(shù)呈一定的負相關(guān)關(guān)系(表7)。因此在旱地小麥的高產(chǎn)栽培中,應選用高水分利用效率及株高相對較高的品種,并應調(diào)控越冬期、拔節(jié)期的群體,適當降低成穗數(shù),提高穗粒數(shù),提高植株的生物產(chǎn)量,延長葉片的功能,使灌漿期保持較高的葉面積指數(shù)。

表7 小麥產(chǎn)量與各性狀間的相關(guān)系數(shù)

注:“*”、“**”分別表示該性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性達到了顯著、極顯著水平。

3 結(jié)論與討論

通過對20個供試小麥品種進行篩選,產(chǎn)量水平超過6000 kg/hm2的品種有7個:西農(nóng)928、長6359、洛旱6號、衡136、西農(nóng)219、洛旱7號、長旱58,同時總結(jié)了其高產(chǎn)栽培指標。有明確的高產(chǎn)栽培指標,生產(chǎn)中良種良法相配套、農(nóng)機農(nóng)藝相結(jié)合,有望實現(xiàn)旱地小麥品種的超高產(chǎn)。

由于冬小麥品種在旱地旱作條件下種植,受氣候的影響較大[7-8],各品種的農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀表現(xiàn)可能在年際間差異很大,前人的相關(guān)研究結(jié)果也不盡相同，而本研究只進行了1個年度的試驗，所得試驗結(jié)果可能有一定的局限性。因此今后有必要對黃淮麥區(qū)主推的旱地小麥品種的篩選及其配套栽培技術(shù)進行多年的試驗研究。

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(責任編輯:黃榮華)

Studies on Screening and High-yielding Indexes of High-yielding Winter Wheat Varieties under Dry Farming Condition in Huanghuai Area

ZHANG Yuan1, GUO Guo-an2, TIAN Wen-zhong1, YANG Zi-guang1, WU Shao-hui1,GAO Hai-tao1, ZHANG Shao-lan1, ZHANG Can-jun1, WANG Jian-wei3, MA Fang-fang4

(1. Luoyang Academy of Agriculture and Forestry Sciences in Henan Province, Luoyang 471000, China; 2. Plant Protection Station of Zhenping County, Henan Province, Zhenping 474250, China; 3. Luanchuan Agricultural Technology Extension Center of Henan Province, Luanchuan 471500, China; 4. Songxian Agricultural Science Experimental Station of Henan Province, Songxian 471411, China)

The screening tests for 20 winter wheat varieties were carried out under the condition of dry farming in Huanghuai area. Seven wheat varieties with the yield of more than 6000 kg/hm2were screened out, and they were Xinong 928, Chang 6359, Luohan 6, Heng 136, Xinong 219, Luohan 7 and Changhan 58. The high-yielding economic indexes of these wheat varieties were determined as follows: the number of formed spikes per hectare was 4200000～4851000; the kilo-grain weight was 45.96～50.01 g; the number of grains per spike was 31.00～34.40; the harvest index was 40.95%～43.13%; the plant height was 86～96 cm; the water use efficiency was 14.12～16.38 kg/(mm·hm2). The population size of wheat plants at overwintering stage, jointing stage, booting stage and heading stage should be the 1.88, 3.35, 2.26 and 1.51 times the number of formed spikes, respectively. The accumulation of dry matter in wheat plants at overwintering stage, jointing stage, booting stage, flowering stage and harvest stage should account for 3.20%, 16.85%, 23.08%, 26.81% and 30.07% of total dry matter accumulation, respectively.

Huanghuai winter wheat area; Dry farming; Wheat; Variety screening; High-yielding index

2017-03-06

國家小麥產(chǎn)業(yè)體系(CARS-E-2-36);河南省小麥產(chǎn)業(yè)體系(S2010-10-02);河南旱地小麥育種研究洛陽創(chuàng)新基地項目 (2014-A2411-410307-A0109-001);旱地小麥新品種新技術(shù)集成與示范項目。

張園(1983─),女,碩士,主要從事旱地小麥育種及栽培生理研究。

S512.1.024

A

1001-8581(2017)06-0007-06