呂麗華,姚艷榮,董志強(qiáng),張麗華,賈秀領(lǐng)
(農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站,河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所,河北石家莊050035)
晚播條件下高產(chǎn)冬小麥品種的產(chǎn)量形成特點(diǎn)
呂麗華,姚艷榮,董志強(qiáng),張麗華,賈秀領(lǐng)*
(農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站,河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所,河北石家莊050035)
冀中南地區(qū)的種植制度為冬小麥-夏玉米一年兩熟輪作,而種植耐遲播小麥品種是保證兩季作物均衡增產(chǎn)的重要栽培措施。為了篩選耐遲播的小麥品種,2015年以適宜河北地區(qū)種植的16個(gè)冬性或半冬性小麥品種為試材,采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì),研究了遲播(10月15日播種)對(duì)小麥產(chǎn)量形成的影響,并分析了遲播高產(chǎn)品種的生長發(fā)育特點(diǎn)。結(jié)果表明:小麥產(chǎn)量與冬前的單株分蘗數(shù)、單株次生根條數(shù)和主莖葉片數(shù)均呈負(fù)相關(guān),其中,與冬前單株分蘗數(shù)的相關(guān)性達(dá)到了顯著水平;與其他生長和生理指標(biāo)均呈正相關(guān),其中,與成熟期旗葉SPAD值和開花期葉面積指數(shù)的相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平,與挑旗期旗葉SPAD值和灌漿期天數(shù)的相關(guān)性達(dá)到了顯著水平。在晚播條件下,應(yīng)選擇春季發(fā)育較快、灌漿期長、后期衰老較慢的小麥品種;而冬前植株生長過快、過旺,反而不利于產(chǎn)量的提高。從高產(chǎn)水平(產(chǎn)量>9 500 kg/hm2)看,冀麥325、石農(nóng)086、嬰泊700、衡S29、濟(jì)麥22和冀麥585屬于耐遲播品種,這些品種的特點(diǎn)是:冬前生長速度中等(主莖葉片3葉一心),灌漿期較長(39~41 d),冬前LAI為0.90~1.03、開花期LAI為7.46~8.03,生育后期葉片衰老較慢、SPAD較高(≥36.8)。
晚播;冬小麥;產(chǎn)量形成;高產(chǎn)原理
適期播種是冬小麥獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要栽培措施之一[1~3]。在當(dāng)前河北地區(qū)冬小麥-夏玉米一年兩熟輪作種植制度下,提倡冬小麥晚播,但是晚播后光熱資源明顯不足,因此,了解晚播后小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種的特性、篩選耐遲播冬小麥品種是保證兩季作物均衡增產(chǎn)的重要栽培措施。不同地區(qū)和氣候因素對(duì)產(chǎn)量的影響不同,且不同小麥品種要求的適宜播期也不一樣[4~6]。晚播會(huì)使冬小麥前期生長減慢,單株分蘗降低,易造成群體不足[7,8],也不利于小麥葉面積指數(shù)(LAI)[9]和葉片光合性能的提高[10,11],進(jìn)而影響小麥產(chǎn)量。因此,篩選晚播后仍能形成高產(chǎn)群體的小麥品種,成為生產(chǎn)中必須考慮的問題。
有關(guān)不同播期對(duì)冬小麥產(chǎn)量形成的影響研究較多[12~16],而針對(duì)近年來審定冬小麥品種晚播條件下生長發(fā)育特點(diǎn)以及耐遲播冬小麥品種篩選等的研究較少。為此,以近年來河北和山東地區(qū)主栽的16個(gè)冬小麥品種為試材進(jìn)行晚播效應(yīng)試驗(yàn),研究晚播條件下高產(chǎn)小麥品種的特性,旨為篩選耐遲播小麥品種,以及冬小麥-夏玉米一年兩熟輪作制度下合理、高效分配兩季的光熱資源提供理論依據(jù)。
田間試驗(yàn)在河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所藁城堤上試驗(yàn)站進(jìn)行。該區(qū)屬華北太行山山前平原區(qū)(北緯38°41′,東經(jīng)116°85′),年平均降雨量484 mm。試驗(yàn)地0~20cm耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)1.55%、全氮0.097%、全磷0.22%、堿解氮72.7 mg/kg、有效磷19.5 mg/kg、有效鉀91.0 mg/kg。
參試小麥品種為近5 a河北、山東地區(qū)主栽的16個(gè)冬性或半冬性品種,均適宜河北地區(qū)種植(表1)。
表1 參試小麥品種概況Table 1 General situation of wheat varieties tested
1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)冬小麥播種前整地時(shí),施史丹利復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量分別為20%、26%、8%)600 kg/hm2做底肥。2015年10月15日播種,設(shè)16個(gè)小麥品種處理。小區(qū)面積1.2 m×11.8 m,完全隨機(jī)區(qū)組排列,4次重復(fù)。小麥行距15 cm,基本苗數(shù)量450萬株/hm2;拔節(jié)期和開花期各灌水1次,灌水量均為70 mm/次,其中,拔節(jié)期結(jié)合灌水追施尿素(N含量46%)225 kg/hm2;其他田間管理措施同常規(guī)。2016年6月13日收獲。
1.3.2 測定項(xiàng)目與方法
1.3.2.1 開花期、灌漿期和全生育期天數(shù)。調(diào)查參試冬小麥品種的開花日期和收獲日期,統(tǒng)計(jì)全生育期、開花期和籽粒灌漿期(生育期減去播種至開花期所需天數(shù))。
1.3.2.2 冬前植株生長狀況。越冬前(2015年12月9日),每小區(qū)選定0.15 m2,調(diào)查單株分蘗、次生根和主莖葉片的數(shù)量。
1.3.2.3 植株LAI。分別于冬前(2015年12月9日)和開花期(2016年5月4日),每小區(qū)選定0.15 m2,挑選長勢(shì)均勻的植株3株,測量葉長和葉寬,根據(jù)單株葉面積計(jì)算植株LAI(單株葉面積×0.83×單位土地面積內(nèi)株數(shù)/單位土地面積)。重復(fù)3次。
1.3.2.4 葉片葉綠素相對(duì)含量(SPAD值)。分別在挑旗期(2016年4月25日)和成熟期(2016年6月3日),每小區(qū)選5片旗葉,用手持式SPAD-502型葉綠素計(jì)測定葉片的SPAD值。每葉測定3點(diǎn),取平均值。
1.3.2.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成性狀。2016年小麥成熟期測定。(1)生物產(chǎn)量。6月11日,每小區(qū)選定0.15 m2,挖取植株,剪掉根系后裝袋,先105℃殺青30 min,而后80℃下烘干至恒重,稱量干重。(2)籽粒產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀。6月13日,采用小區(qū)聯(lián)合收割機(jī)(CLASSIC,Wintersteiger,4910 Ried in Innkreis,Upper Austria,Austria)全小區(qū)收獲,籽粒風(fēng)干后稱重,折算為含水量13%的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量。每小區(qū)選定0.333 m2,收獲所有植株,統(tǒng)計(jì)單位面積穗數(shù);隨機(jī)取50穗,統(tǒng)計(jì)穗粒數(shù);脫粒,籽粒風(fēng)干后,測定千粒重,重復(fù)8次,同時(shí)測定含水量,折算為含水量13%的標(biāo)準(zhǔn)千粒重。
1.3.2.6 經(jīng)濟(jì)系數(shù)。根據(jù)公式(經(jīng)濟(jì)系數(shù)=籽粒產(chǎn)量/生物產(chǎn)量)計(jì)算得到。
1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Microsoft Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù),在SAS v8e軟件包中運(yùn)行GLM(General Linear Model)程序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2.1.1 分蘗數(shù)量藁優(yōu)5218、冀麥418、冀麥325、冀麥585、良星66和鑫麥296的分蘗數(shù)為1.3~1.5個(gè)/株,單株分蘗量較少,分蘗力較低,六者之間差異不顯著;衡4444、衡S29、農(nóng)大399和石農(nóng)086的分蘗數(shù)為1.8~1.9個(gè)/株,單株分蘗量較多,分蘗力較高,四者差異不顯著,但均顯著>分蘗力較低的6個(gè)品種;其他品種分蘗力均中等,差異不顯著,且與分蘗力較低和較高品種間的差異也均不顯著(表2)。
2.1.2 次生根數(shù)量藁優(yōu)5218、濟(jì)麥22、冀麥585、良星66和嬰泊700的次生根數(shù)量(1.0~1.1條/株)較少,其次是冀麥325和科農(nóng)2009(均為1.3條/株),七者之間差異不顯著;冀麥120的次生根數(shù)量(1.8條/株)最多,其次是衡S29(1.7條/株)、冀麥418(1.6條/株)、石4185(1.6條/株)和鑫麥296(1.5條/株),五者差異不顯著,但均顯著>次生根較少的5個(gè)品種;其他品種的次生根數(shù)量均為1.4條/株,差異不顯著,且與冀麥120除外的其他品種差異也均不顯著。
2.1.3 主莖葉片數(shù)量良星66、嬰泊700的主莖葉片數(shù)分別為3.2和3.3片/株,葉片較少,二者差異不顯著,但均顯著<濟(jì)麥22、農(nóng)大399和鑫麥296(均為3.4片/株)除外的其他品種;冀麥120的主莖葉片數(shù)(4.1片/株)最多,且顯著較高;其他品種的主莖葉片數(shù)為3.5~3.7片/株,葉片較多,差異不顯著,但均顯著>主莖葉片數(shù)較少的2個(gè)品種。
綜上分析可以看出,冀麥120、衡S29和石4185冬前植株發(fā)育較快,尤其是冀麥120,其冬前主莖葉片數(shù)和次生根條數(shù)明顯較多;冀麥585、良星66、冀麥325、濟(jì)麥22和嬰泊700冬前植株發(fā)育相對(duì)較慢;其他品種冬前植株發(fā)育速度均中等。
表2 參試冬小麥品種的冬前植株生長狀況Table 2 Growth status of wheat varieties plants before winter
田間觀察發(fā)現(xiàn),參試冬小麥品種的生育期為237~242 d(表3),與品種審定公告不盡一致。其中,早熟品種冀麥120開花(4月30日)最早,且全生育期最短;而其他品種與早熟品種相比,開花期晚2~4 d(圖1),全生育期長1~5 d(圖2)。從開花日期看,石4185、衡S29和衡4444開花相對(duì)較早,平均較冀麥120晚2 d;農(nóng)大399、冀麥585、冀麥325和濟(jì)麥22開花較晚,平均較冀麥120晚4 d;其他品種則平均晚3 d。從全生育期看,嬰泊700和冀麥585生育期最長,較早熟品種冀麥120長5 d;其次是濟(jì)麥22、冀麥325、石農(nóng)086和鑫麥296,生育期均為241 d,較冀麥120長4 d;藁優(yōu)5218生育期為238 d,與冀麥120相當(dāng),二者僅相差1 d;其他品種生育期為239~240 d,較冀麥120長2~3 d。
從參試冬小麥品種的籽粒灌漿期可以看出,藁優(yōu)5218、農(nóng)大399的灌漿期分別為37和38 d,屬于灌漿期相對(duì)較短的品種;衡S29、冀麥585、石4185、石農(nóng)086、鑫麥296和嬰泊700的灌漿期為40~41 d,屬于灌漿期相對(duì)較長的品種;其他品種灌漿期均為39 d。
表3 參試冬小麥品種的實(shí)測生育期以及播種至開花所需的天數(shù)(d)Table 3 Measured growth stage and days from sowing to flowering of winter wheat varieties
圖1 早熟品種冀麥120與其他參試小麥品種開花日期相差的天數(shù)Fig.1 Difference days of flowering date between early maturing variety Jimai120 and others tested varieties
圖2 早熟品種冀麥120與其他參試小麥品種生育期相差的天數(shù)Fig.2 Difference days of growing period between early maturing variety Jimai120 and others tested varieties
參試冬小麥品種的冬前LAI為0.72~1.40、開花期LAI為5.15~8.26,差異均達(dá)到了顯著水平,但是2個(gè)時(shí)期的LAI順序不盡一致(表4)。越冬前,早熟品種冀麥120的LAI最高,顯著>其他品種;其次是農(nóng)大399,顯著>冀麥585除外的其他品種;衡4444、藁優(yōu)5218、石4185和輪選103的冬前LAI(0.72~0.77)均較低,四者差異不顯著,顯著<鑫麥296、良星66、濟(jì)麥22和科農(nóng)2009(LAI為0.80~0.84)除外的其他品種;其他10個(gè)品種的LAI為0.80~0.95,差異均不顯著。開花期,輪選103的LAI最高,顯著>衡S29和冀麥325除外的其他品種;藁優(yōu)5218、石4185、科農(nóng)2009和冀麥120的LAI(5.15~6.26)明顯較低,其中藁優(yōu)5218最低;其他11個(gè)品種的LAI(6.94~7.83)較高,差異均不顯著。
可以看出,早熟品種冀麥120冬前發(fā)育較快、LAI較高,但開花期LAI卻較低;而冀麥585、冀麥325、冀麥418、嬰泊700、石農(nóng)086、衡S29、農(nóng)大399冬前和開花期的LAI均中等,且較高;而藁優(yōu)5218和石4185冬前和開花期的LAI均較低。
表4 參試冬小麥品種冬前和開花期的葉面積指數(shù)Table 4 LAI of winter wheat varieties before winter and at flowering stage
參試冬小麥品種的挑旗期旗葉SPAD值為46.4~55.8、成熟期SPAD值為10.8~44.6,差異均達(dá)到了顯著水平,但是2個(gè)時(shí)期的SPAD值順序不盡一致(圖3和4)。
挑旗期,鑫麥296、良星66、冀麥585和科農(nóng)2009的SPAD值(55.1~55.8)較高,四者差異不顯著;其次是嬰泊700、濟(jì)麥22、輪選103和衡S29(53.6~53.8),四者差異不顯著,且與SPAD值較高的4個(gè)品種差異也均不顯著;冀麥418和石4185的SPAD值明顯較低,且二者差異不顯著;其他6個(gè)品種的SPAD值為49.6~52.9,差異不顯著。該期葉片SPAD值較高,表明有可能維持較高的光合速率,生產(chǎn)較多的光合產(chǎn)物,為形成較高產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。
圖3 參試小麥品種挑旗期的旗葉SPAD值Fig.3 SPAD value of flag leaf of winter wheat varieties at flagging stage
圖4 參試冬小麥品種成熟期的旗葉SPAD值Fig.4 SPAD value of flag leaf of winter wheat varieties at maturing stage
成熟期,濟(jì)麥22和嬰泊700(42.8)的SPAD值較高,二者差異不顯著,但均顯著>其他品種;其次是冀麥585、衡S29、良星66、冀麥418、石農(nóng)086和冀麥325,SPAD值為37.0~38.9,六者差異不顯著,且均僅與鑫麥296(SPAD值34.5)差異不顯著;冀麥120和藁優(yōu)5218的SPAD值(SPAD值10.8~15.0)明顯較低;其他5個(gè)品種的SPAD值為26.8~32.3,差異不顯著。生育后期葉片SPAD值較高,表明葉片持綠性較好、衰老較緩慢,可以維持較高的光合能力,為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
參試小麥品種的單位面積穗數(shù)為561~748個(gè)/m2,穗粒數(shù)為34.5~43.4粒,千粒重為36.7~46.4 g,產(chǎn)量為8 771.8~10 395.3 kg/hm2,經(jīng)濟(jì)系數(shù)為0.41~0.47,差異均達(dá)到了顯著水平(表5)。
表5 參試冬小麥品種的產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素和收獲指數(shù)Table 5 Yield,yield components and harvest index of winter wheat varieties tested
2.5.1 單位面積穗數(shù)嬰泊700和石農(nóng)086的單位面積穗數(shù)較多,與冀麥585、石4185、濟(jì)麥22和良星66差異不顯著,但顯著>其他品種;衡4444、衡S29、冀麥120和農(nóng)大399單位面積穗數(shù)中等;其他品種單位面積穗數(shù)均較少。
2.5.2 穗粒數(shù)科農(nóng)2009穗粒數(shù)最多,其次是鑫麥296(41.9粒),二者差異顯著,且均顯著>其他品種;再次是農(nóng)大399、冀麥585、衡4444、衡S29、冀麥418和輪選103;藁優(yōu)5218、石農(nóng)086、良星66和冀麥120穗粒數(shù)較少,差異不顯著,但均顯著<濟(jì)麥22、濟(jì)麥325、石4185和嬰泊700除外的其他品種。
2.5.3 千粒重石農(nóng)086千粒重最高,且顯著>其他品種;其次是冀麥120和濟(jì)麥22,二者差異不顯著,但均顯著>衡4444、冀麥418、冀麥585、鑫麥296和嬰泊700除外的其他品種;藁優(yōu)5218、科農(nóng)2009、農(nóng)大399和石4185千粒重較低,四者差異不顯著,但均顯著<其他品種。
2.5.4 產(chǎn)量冀麥325產(chǎn)量最高,其次是石農(nóng)086、嬰泊700、衡S29、濟(jì)麥22和冀麥585,5個(gè)品種產(chǎn)量均>9 500 kg/hm2,且差異均不顯著。
2.5.5 經(jīng)濟(jì)系數(shù)藁優(yōu)5218、濟(jì)麥22、科農(nóng)2009、輪選103、衡S29、鑫麥296和嬰泊700經(jīng)濟(jì)系數(shù)(0.46~0.47)較高,冀麥325、冀麥418、冀麥585和石4185經(jīng)濟(jì)系數(shù)(0.41~0.43)較低,兩類品種差異達(dá)到了顯著水平;其他品種經(jīng)濟(jì)系數(shù)居中。
小麥產(chǎn)量與冬前的單株分蘗數(shù)、單株次生根條數(shù)和主莖葉片數(shù)均呈負(fù)相關(guān),其中,與冬前單株分蘗數(shù)的相關(guān)性達(dá)到了顯著水平;與其他生長和生理指標(biāo)均呈正相關(guān),其中,與成熟期旗葉SPAD值和開花期LAI的相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平,與挑旗期旗葉SPAD值和灌漿期天數(shù)的相關(guān)性達(dá)到了顯著水平(表6)。表明冬前小麥植株生長過快或過旺,均不利于產(chǎn)量的提高;而成熟期旗葉SPAD值和開花期LAI較高,以及灌漿時(shí)間較長,均會(huì)使產(chǎn)量明顯提高。
表6 小麥產(chǎn)量與植株生長和生理指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 6 Correlation between yield and plant growth and physiological indexes of winter wheat varieties
以往研究表明,冬小麥安全越冬的主莖葉片數(shù)需達(dá)到6~7片[17,18]。但是在本研究中,產(chǎn)量水平較高(>9 500 kg/hm2)的6個(gè)冬小麥品種冀麥325、石農(nóng)086、嬰泊700、衡S29、濟(jì)麥22和冀麥585,晚播后冬前主莖葉片數(shù)僅為4片(3葉一心)。表明與傳統(tǒng)品種相比,當(dāng)前主栽冬小麥品種對(duì)熱量的需求已經(jīng)發(fā)生了變化,對(duì)光熱資源的利用能力明顯提高。該結(jié)果與本文作者之前的研究結(jié)果[19]基本一致。
冬前植株生長過快或過旺均不利于形成高產(chǎn),而春季生長速度較快且生理指標(biāo)較優(yōu)才是產(chǎn)量提高的關(guān)鍵。如,冀麥120晚播后冬前植株生長較快,次生根較多,主莖形成了4葉一心,但是,其開花期的LAI和成熟期的旗葉SPAD值均較低,最終產(chǎn)量(9 079.7 kg/hm2)也較低。本研究結(jié)果顯示,冀麥325、石農(nóng)086、嬰泊700、衡S29、濟(jì)麥22和冀麥585產(chǎn)量為9 536.7~10 395.3 kg/hm2,晚播后仍能達(dá)到高產(chǎn)水平。由此認(rèn)為,這6個(gè)品種屬于耐遲播品種。該類型小麥品種一般具有以下4個(gè)特點(diǎn):冬前生長速度中等(主莖葉片3葉一心),灌漿期較長(39~41 d),冬前、開花期的LAI分別為0.82~1.03和7.13~8.03,生育后期葉片衰老較慢、SPAD值較高(≥36.8)。小麥品種至少具有以上特點(diǎn)中的3個(gè),才能保證晚播不減產(chǎn)。
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Yield Formation Characteristics of Winter Wheat Varieties with High Yield under Late Sowing Condition
LV Li-hua,YAO Yan-rong,DONG Zhi-qiang,ZHANG Li-hua,JIA Xiu-ling*
(Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in North China,Ministry of Agriculture P. R.China,Institute of Cereal and Oil Crops of Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050035,China)
Wheat-maize double cropping is the main cropping system in Middle-Southern Hebei.The yield of wheat and maize could be increased evenly by planting late-sowing wheat varieties.To screen out wheat cultivars tolerant to late sowing,a field experiment was carried out with random block in Gaocheng of Hebei Province in 2015.The effects of late sowing on yield formation of 16 main wheat varieties were studied,and the characteristics of late-sowing wheat varieties with high yield were analyzed.The results showed that the yield of wheat was negatively correlated with number of tillers per plant,number of secondary roots per plant and leaves number of main stem before winter,and the relevance with number of tillers per plant reached a significant level.The yield was extremely correlated with SPAD value of flag leaf at maturing stage,and LAI at flowering stage,which had obviously positive correlation with SPAD value of flag leaf at flagging stage and days of grain filling.In the late sowing condition,the wheatvarietieswiththecharacteristicsofrapid development in spring,long grain filling time and slowsenescenceatlategrowthstagecouldbe selected.While it was adverse for the increase of yield that theplant grew rapi dly and vigo rously beforewinter.Jimai325,Shinong086,Yingbo700,HengS29,Jimai22 and Jimai585 were tolerant to late sowing,which had the characteristics at high yieldlevel(>9 500 kg/hm2)of medium growth rate before winter(3 leaves and one heart leaf on main stem),long filling period(39-41 days),LAI before winter and flowering period respectively in 0.90-1.03 and 7.46-8.03,leaf senesce slowly at late growth stage,and higher SPAD at late growth stage(≥36.8).
Late sowing;Winter wheat;Yield formation;High-yielding principle
S512.1+1
A
1008-1631(2017)03-0007-07
2016-10-28
河北省渤海糧倉科技示范工程;河北省財(cái)政專項(xiàng)(2015045083)
呂麗華(1977-),女,河北景縣人,助理研究員,博士,主要從事小麥玉米微灌節(jié)水高產(chǎn)、水肥一體化技術(shù)研究。Tel:0311-87670620;E-mail:nkyllh@163.com。
賈秀領(lǐng)(1964-),女,河北正定人,研究員,主要從事作物節(jié)水高產(chǎn)與資源高效利用研究。Tel:0311-87670620;E-mail:jiaxl2005@aliyun.com。