北疆臨冬播小麥品種間生育特性及產(chǎn)量比較

蘇文平 王 歡 艾木拉姑麗·庫(kù)爾班 趙鑫琳薛麗華 章建新 劉 俊 孫詩(shī)仁

（1新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，830052，新疆烏魯木齊；2新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，830091，新疆烏魯木齊）

北疆臨冬播小麥?zhǔn)侵冈?0月中旬至11月中旬臨冬前播種小麥[1-2]，俗稱“包蛋麥”。臨冬播種較適期播種冬小麥（9月15-25日）晚30～50d。臨冬播種小麥以休眠、發(fā)芽或1葉期的狀態(tài)在積雪覆蓋下越冬，翌年早春出苗，較春小麥具有早出苗、早成熟等優(yōu)點(diǎn)[1]，因此，可以降低干熱風(fēng)危害[3-4]，增加產(chǎn)量。此種植方式是解決北疆棉糧倒茬、提高小麥產(chǎn)量的新途徑[2]。此外，北疆臨冬播種小麥還可利用冬季積雪融水早春出苗，較適期播種的冬小麥可節(jié)約冬前灌水（出苗水和越冬水），節(jié)水潛力大[5]。臨冬播小麥以種芽狀態(tài)經(jīng)歷漫長(zhǎng)冬季低溫后出苗，存在出苗率低且不穩(wěn)定的問(wèn)題[2,6]。近年，由于倒茬和節(jié)水的需要，臨冬播小麥種植模式受到重視[7-9]，其技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。選擇適宜小麥品種是臨冬播小麥獲得高產(chǎn)的前提條件[10]。在內(nèi)蒙古平原灌區(qū)進(jìn)行春麥冬播，春季田間出苗率較春播小麥有所降低，但根系發(fā)達(dá)，對(duì)低溫及干旱的適應(yīng)性強(qiáng)[6-7]。目前，對(duì)北疆臨冬播小麥的研究很少[8-9,11]，限制了該小麥種植模式在生產(chǎn)上的應(yīng)用。本文系統(tǒng)地比較了 18個(gè)冬、春小麥品種田間出苗率、生育進(jìn)程、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量等，為北疆臨冬播小麥品種的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2019-2020年在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)麥類試驗(yàn)站（奇臺(tái)縣坎兒孜鄉(xiāng)）進(jìn)行。試驗(yàn)材料為12個(gè)春小麥品種（寧春4號(hào)、寧春55號(hào)、寧春50號(hào)、寧春4號(hào)、寧2038、永良4號(hào)、農(nóng)麥3號(hào)、農(nóng)麥5號(hào)、新春6號(hào)、新春27號(hào)、新春29號(hào)、新春48號(hào)）和6個(gè)冬小麥品種（新冬18號(hào)、新冬22號(hào)、新冬41號(hào)、新冬48號(hào)、新冬51號(hào)、新冬53號(hào)）。

1.2 試驗(yàn)地概況及方法

試驗(yàn)地為壤土，前茬為玉米。0～20cm 土層有機(jī)質(zhì)32.88g/kg、堿解氮128mg/kg、速效磷9.7mg/kg、速效鉀454mg/kg。翻地前基施磷酸二銨300kg/hm2，翻地后耙地。種子用4.6%氟唑環(huán)菌胺+2.2%咯菌腈+2.2%苯醚甲環(huán)唑懸浮種衣劑進(jìn)行包衣，每個(gè)品種取2500g種子分別用 2mL種衣劑包衣。隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積12m2（2.0m×6.0m），重復(fù) 3次，于2019年11月1日人工開(kāi)溝精量點(diǎn)播，行距20cm，播種深度約4cm，播種量750萬(wàn)粒/hm2。播種同時(shí)，將3個(gè)地溫計(jì)（Micro Lite USB DATA Loggers）埋入4cm（同播種深度）土層內(nèi)，融雪后取回地溫計(jì)，以地溫計(jì)的日最低溫度平均值計(jì)算2019年12月和2020年1-2月4cm土層的最低溫度（圖1）。

圖1 越冬期日最低地溫（4cm深土層）動(dòng)態(tài)Fig.1 Dynamic of daily minimum ground temperature in 4cm soil layer during over-wintering period

冬前不灌水，分別在4月7日、4月25日、5月5日、5月17日、5月28日、6月9日、6月16日、6月29日各灌水和滴水1次，共8次，每次滴水535m3/hm2，累計(jì)灌水量4280m3/hm2。分別在4月 25日、5月 5日和 5月 17日隨滴水施尿素150kg/hm2，累計(jì)施尿素450kg/hm2，5月5日施硫酸二氫鉀15kg/hm2。2020年6月28日至7月20日成熟。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 生育進(jìn)程記錄及總莖數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)定 調(diào)查各品種出苗期、出苗率、分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、開(kāi)花期和成熟期。各小區(qū)選取具代表性1m樣段，分別在4月10日、5月4日、5月16日、5月28日、6月9日和6月22日調(diào)查總莖數(shù)動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)出苗數(shù)計(jì)算出苗率，出苗率（%）=出苗數(shù)/播種粒數(shù)×100。

1.3.2 葉面積指數(shù)、光合勢(shì)和干物質(zhì)積累量測(cè)定 分別于4月20日、5月5日、5月20日、6月5日、6月20日、7月5日和7月20日在各小區(qū)連續(xù)選取具代表性單莖30個(gè)（切除根系），按長(zhǎng)寬系數(shù)法計(jì)算單莖的平均綠葉葉面積，結(jié)合群體總莖數(shù)計(jì)算各處理的葉面積指數(shù)（LAI）和光合勢(shì)。將測(cè)定完的葉以及莖、鞘、穗樣品放入烘箱，在105℃下殺青30min，80℃烘至恒重，測(cè)定干物質(zhì)重，結(jié)合總莖數(shù)計(jì)算單位面積干物質(zhì)積累量。光合勢(shì)[(m2·d)/m2]=1/2×(L1+L2)×(t2-t1)，其中L1、L2分別為t1、t2時(shí)間測(cè)定的小麥群體LAI。

1.3.3 產(chǎn)量及相關(guān)指標(biāo)測(cè)定 成熟期分別從各小區(qū)選取具有代表性的樣點(diǎn)3.6m2（1.2m×3.0m）實(shí)收測(cè)產(chǎn)，最終按照籽粒含水量 13%折算出每公頃產(chǎn)量。同時(shí)每小區(qū)選取具有代表性的 0.2m2（1.0m×0.2m）植株，用于調(diào)查單株生物重、穗粒數(shù)和千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016軟件繪圖，用SPSS 21.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種小麥出苗率及生育進(jìn)程

由表1可見(jiàn)，各小麥品種的出苗期在3月29日-4月13日之間，寧春43號(hào)、寧春4號(hào)、寧2038、永良4號(hào)和新冬41號(hào)出苗較早（3月29日），新冬18號(hào)出苗較晚（4月13日），其余品種介于兩者之間。大部分品種間出苗率差異顯著，出苗率在24.00%～62.67%之間，春小麥品種出苗率平均值高于冬小麥品種平均值19.03個(gè)百分點(diǎn)，其中寧春50號(hào)（62.67%）、寧春 55號(hào)（61.73%）和寧春 4號(hào)（62.13%）較高，新春29號(hào)（24.00%）和新冬48號(hào)（25.73%）較低；成熟期在6月28日-7月20日之間，較早熟品種農(nóng)麥5號(hào)和永良4號(hào)于6月28日成熟，較晚熟品種新冬22號(hào)和新冬51號(hào)于7月20日成熟，其余品種的成熟期介于兩者之間。生育期在85～106d之間，生育期較短的品種為農(nóng)麥3號(hào)（87d）和農(nóng)麥 5號(hào)（85d），生育期較長(zhǎng)的品種為新冬41號(hào)（106d）、新冬51號(hào)（104d）和新春48號(hào)（104d）、新春29號(hào)（104d）；春小麥品種平均生育期較冬小麥品種短6d。多數(shù)春小麥品種出苗期早于冬小麥品種，且出苗率高于冬小麥品種，生育期短于冬小麥品種，表現(xiàn)早熟。新春48號(hào)和新冬41號(hào)出苗率分別為45.60%和52.00%，生育期分別為104和106d。

表1 各小麥品種出苗率和生育過(guò)程Table 1 Emergence rates and growth process of wheat varieties 月-日 month-day

2.2 不同品種小麥總莖數(shù)動(dòng)態(tài)

由圖2可知，各品種間基本苗數(shù)（4月10日總莖數(shù)）存在不同程度差異，寧春50號(hào)和寧春4號(hào)較高，分別為470.00萬(wàn)和460.00萬(wàn)/hm2，新春29號(hào)和新冬48號(hào)較低，分別為180.00萬(wàn)和193.00萬(wàn)/hm2。隨著生育期的推移，各處理的總莖數(shù)均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，并于5月16日或5月28日達(dá)峰值。各品種總莖數(shù)峰值有差異，總莖數(shù)峰值以新冬22號(hào)和新冬51號(hào)較高，分別為705.00萬(wàn)和610.00萬(wàn)/hm2，新春29號(hào)和新冬48號(hào)較低，分別450.00萬(wàn)和470.00萬(wàn)/hm2。品種間穗數(shù)（6月22日總莖數(shù)）相差較大，新春48號(hào)和寧2038的成穗數(shù)較高，分別為459.00萬(wàn)和462.00萬(wàn)/hm2，新冬53號(hào)和新冬51號(hào)的成穗數(shù)較低，分別為276.00萬(wàn)和300.00萬(wàn)/hm2。各品種間基本苗數(shù)、總莖數(shù)峰值、成穗數(shù)差異較大。綜上可知，寧春50號(hào)和寧春4號(hào)出苗率較高，新春48號(hào)和寧2038成穗數(shù)較高。新春48號(hào)的分蘗成穗高于新冬41號(hào)。新春48號(hào)和新冬41號(hào)基本苗數(shù)分別為342.00萬(wàn)和390.00萬(wàn)/hm2，穗數(shù)分別為459.0萬(wàn)和365.0萬(wàn)/hm2。

圖2 各品種總莖數(shù)動(dòng)態(tài)Fig.2 Dynamics of total stem number in different wheat varieties

2.3 不同品種小麥LAI及光合勢(shì)

由圖3可見(jiàn)，各品種間的群體LAI均呈先增后降的變化趨勢(shì)，在5月20日或6月5日前后達(dá)峰值。品種間LAI峰值差異較大，新春48號(hào)和新冬41號(hào)較高，分別為3.96和3.52，均出現(xiàn)在6月5日，新冬51號(hào)較低（2.30），其余品種的LAI峰值介于兩者之間；寧春43號(hào)、寧春55號(hào)、寧春50號(hào)、寧春4號(hào)、寧2038、永良4號(hào)、農(nóng)麥5號(hào)和農(nóng)麥3號(hào)等品種較新春、新冬系列品種生育前期LAI增加快，LAI峰值出現(xiàn)早（5月20日前后），生育后期下降快。

圖3 各小麥品種葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)Fig.3 Dynamics of LAI in various wheat varieties

由圖4可見(jiàn)，新春48號(hào)和新冬41號(hào)總光合勢(shì)較高，分別為247.00和231.21(m2·d)/m2，農(nóng)麥5號(hào)和新冬51號(hào)較低，分別為136.55和140.90(m2·d)/m2。新春48號(hào)和新冬41號(hào)的LAI峰值和生育期間總光合勢(shì)均高于其余品種。

圖4 各小麥品種群體光合勢(shì)動(dòng)態(tài)及總光合勢(shì)Fig.4 Photosynthetic mass and total photosynthetic potential in various group of wheat varieties

2.4 不同品種小麥干物質(zhì)積累和經(jīng)濟(jì)系數(shù)

由圖5可見(jiàn)，品種間總干物質(zhì)積累量有差異，新春48號(hào)和新冬41號(hào)的總干物質(zhì)積累量較高，分別為14 209.00和13 374.02kg/hm2；寧春4號(hào)和農(nóng)麥5號(hào)較低，分別為8181.76和8305.82kg/hm2，其余品種介于兩者之間。

圖5 各小麥品種干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)Fig.5 Dynamics of dry matter accumulation in various wheat varieties

品種間經(jīng)濟(jì)系數(shù)也有差異（圖6），以寧春4號(hào)（0.57）、新春48號(hào)（0.53）、新冬53號(hào)（0.56）和新冬41號(hào)（0.50）較高，寧春50號(hào)（0.41）和寧春55號(hào)（0.42）較低。綜上，新春48號(hào)和新冬41號(hào)的干物質(zhì)積累量較大，且經(jīng)濟(jì)系數(shù)也較高。

圖6 各小麥品種經(jīng)濟(jì)系數(shù)Fig.6 Economic coefficients of various wheat varieties

2.5 不同品種小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表2可知，大部分品種間產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平。新春48號(hào)、新冬41號(hào)、新冬48號(hào)、新冬18號(hào)和新春27號(hào)產(chǎn)量較高，平均為6325.92kg/hm2，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重平均分別為404.67萬(wàn)/hm2、31.64、50.88g；農(nóng)麥5號(hào)和新冬51號(hào)的產(chǎn)量較低，平均為4138.88kg/hm2，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重的平均值分別為360.00萬(wàn)/hm2、28.33、42.75g；其余品種產(chǎn)量介于兩者之間。產(chǎn)量較高品種穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著高于產(chǎn)量較低品種，平均值分別增加12.41%、11.68%和18.96%。新春48號(hào)和新冬41號(hào)產(chǎn)量、穗數(shù)和穗粒數(shù)均較高。

表2 各小麥品種的產(chǎn)量及產(chǎn)量組成因素Table 2 Yield and yield components of various wheat varieties

3 討論

內(nèi)蒙古平原灌區(qū)冬播小麥的春季田間出苗率（0.5%～68.7%）在品種間和年份間差異均較大，冬播處理小麥出苗率低，是越冬期間低溫凍害導(dǎo)致部分種子活性下降所致[6]。北疆臨冬播小麥出苗率多在40.0%～70.0%之間[9-11]，明顯低于正常播期的冬、春小麥出苗率（80%以上），是由于正常播期下冬、春小麥大多在適溫條件下出苗。而北疆冬播春小麥品種以休眠、1葉期或種芽在積雪覆蓋下經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)越冬期春季融雪后出苗，在出苗期間種芽受凍害出苗率降低[1,9-10,12]。臨冬播小麥春季出苗率受到種芽越冬期間經(jīng)歷最低溫的強(qiáng)烈影響。由于臨冬播小麥種芽在越冬期間經(jīng)歷溫度最低值尚不清楚[1,6,9,11-12]，試驗(yàn)結(jié)果可比性差。臨冬播小麥越冬期4cm地溫最低值為-3.36℃條件下，春、冬性品種臨冬播種出苗率分別為 66.8%～74.3%、42.3%～58.5%，春小麥品種的平均出苗率顯著高于冬小麥品種[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，臨冬播小麥越冬期間經(jīng)歷4cm地溫最低值-7.93℃（2020年12月3日）后，出苗率在24.00%～62.67%之間。春小麥品種平均出苗率顯著高于冬小麥品種，高出19.03個(gè)百分點(diǎn)。并且，寧春、農(nóng)麥和永良系列品種平均出苗率均明顯高于新春系列?？梢?jiàn)，選擇越冬出苗率高的小麥品種是提高臨冬播小麥出苗率的關(guān)鍵措施。對(duì)比臨冬播小麥越冬期4cm地溫最低值-3.36℃的出苗率[10]表明，臨冬播小麥種芽越冬期經(jīng)歷較高的溫度最低值，有利于提高臨冬播小麥的出苗率。此外，本試驗(yàn)在融雪結(jié)束后至出苗前無(wú)降水，春季氣溫回升快、持續(xù)大風(fēng)，在3月18日地表形成板結(jié)，對(duì)麥芽出土不利，影響了試驗(yàn)結(jié)果。越冬期間種芽經(jīng)歷越冬最低溫不同才是導(dǎo)致臨冬播小麥春季出苗率差異大的主要原因。由于受到越冬積雪厚度和播種深度影響，僅用氣溫往往不能真實(shí)反映臨冬播種小麥種芽所經(jīng)歷的溫度最低值。有關(guān)臨冬播小麥出苗率與越冬期間的氣溫最低值、種芽經(jīng)歷溫度最低值、降水（雪層厚度）的關(guān)系，以及不同小麥品種臨冬播種越冬出苗率差異的原因均有待深入研究。

冬小麥品種臨冬播種生育期長(zhǎng)于春小麥品種，生育期延長(zhǎng)、晚熟[10-11]。本研究結(jié)果表明，冬小麥品種臨冬播種生育期多長(zhǎng)于春小麥品種，冬小麥品種的平均生育期較春小麥品種平均值長(zhǎng) 6d，表現(xiàn)為晚熟。新春系列品種平均生育期（103d）較長(zhǎng)，農(nóng)麥和永良系列品種的平均生育期（88d）較短，寧春系列品種平均生育期（92d）介于兩者之間。可見(jiàn)，即便同是春小麥品種，其臨冬播種生育期差異也很大。

新春48號(hào)和新冬41號(hào)的LAI峰值和生育期間總光合勢(shì)均顯著高于其余品種，并且干物質(zhì)積累量較大，經(jīng)濟(jì)系數(shù)較高是其產(chǎn)量明顯高于其余品種的原因。雖然寧春系列品種的出苗率較高，且基本苗數(shù)較多使最終成穗數(shù)較多，但由于其生育期過(guò)短，穗粒數(shù)較少，最終產(chǎn)量較低。新春48號(hào)和新冬 41出苗率雖然低于寧春系列品種，基本苗數(shù)分別為342.00萬(wàn)和390.00萬(wàn)/hm2，但穗數(shù)接近寧春系列品種，其穗粒數(shù)分別為34.90和33.84，較寧春系列品種大幅度增加。可能由于2個(gè)品種的生育期較長(zhǎng)使穗粒數(shù)大幅度增加。臨冬播種小麥的高產(chǎn)品種不但越冬出苗率較高，而且具有生育期適中、穗大粒多的特性。

4 結(jié)論

各小麥品種在經(jīng)歷越冬期 4cm土層最低地溫為-7.93℃條件下，春小麥品種出苗率顯著高于冬小麥品種，其中各春小麥品種之間寧春系列品種的出苗率高于新春、農(nóng)麥和永良系列品種。冬小麥品種的生育期較春小麥品種長(zhǎng)6d，且晚熟，新春系列品種的生育期長(zhǎng)于農(nóng)麥、永良及寧春系列品種。綜合考慮出苗率、干物質(zhì)和產(chǎn)量等指標(biāo)，新春48號(hào)和新冬41號(hào)較適用于北疆地區(qū)臨冬小麥的播種。