冷凉区覆膜谷子不同杂交种产量构成及水分利用效率

王 伟 ，李 佳 ，郭 剑 ，樊修武

（1.西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100；2.山西大学生物工程学院，山西太原 030006；3.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原 030006）

谷子杂种优势利用是近年来谷子研究领域的一项突破性成果[1-2]。谷子耐瘠、耐旱，是旱地的优势作物[3-4]。但在高海拔冷凉地区，由于无霜期短，有效积温少，热量资源十分有限，通过塑膜覆盖虽可补偿一定的积温不足，但亦有它的局限性。在此生态条件下，对不同基因型谷子杂交种的丰产性、适应性、抗逆性、水分利用效率及收获指数的研究未见报道。

本研究对山西冷凉区地膜覆盖条件下，谷子不同基因型杂交种进行了对比试验，这对于提升谷子该种优势作物科技水平、促进旱作节水农业的发展有重要意义。

1 材料和方法

1.1 试验区生态条件及试验概况

试验于2011年在山西省旱作节水农业区——阳曲县河村示范基地进行。该区位于山西省中部，属典型的半干旱地区，海拔1 270 m，无霜期120 d左右，年平均降水量450 mm，平均蒸发量1 995 mm，年平均气温6℃，昼夜温差大，大于10℃活动积温2 600℃。低温冷凉和干旱是该区农业生产的主要限制因素。

试验区土壤为黄土质淡褐土，0～20 cm土壤养分含量为：有机质10.5 g/kg，全氮1.12 g/kg，全磷 0.72 g/kg，全钾 21.6 g/kg，碱解氮 53.7 mg/kg，速效磷6.87 mg/kg，速效钾125.0 mg/kg。试验地于前茬作物收获后秋施肥、整地，早春3月顶凌覆膜，4月下旬播种，9月下旬收获。

1.2 供试品种

供试谷子杂交种张杂谷5号、张杂谷10号、张杂谷8号、张杂谷3号由河北省张家口农业科学院提供，长杂2号由山西省农业科学院谷子研究所提供。

1.3 试验设计

试验采用随机区型设计，小区面积为2 m×6.67 m（谷子为密植作物，小区畦埂不计算在小区面积内），3次重复。其他管理措施与一般大田一致。

1.4 降雨量资料的获取

采用试验区自动气象站的记录资料。

1.5 测定项目及方法

1.5.1 土壤水分测定 在同一区组的每个小区内埋设中子仪测定用2 m深的不锈钢管，在主要生育期（播前、出苗、拔节、抽穗、灌浆、收获后），20 cm为一层监测土壤水分变化状况。

1.5.2 物候期记载 用目测的方法，将每个生育进程达到50%时确定为物候期指标。

1.5.3 产量 以小区实产为准，小区单收单打。每小区取2个0.5 m2样品进行室内考种，对其穗数、单穗质量、千粒质量、出籽率、穗长、收获指数进行测定。

1.6 数据分析

统计分析采用DPS软件、其他数据处理采用EXCEL软件进行。

2 结果与分析

2.1 产量结果分析

从表1可以看出，张杂谷10号、张杂谷5号、张杂谷3号这3个品种产量处于同一较高水平，与长杂2号、张杂谷8号之间存在显著差异，说明在试验基地生态条件下，种植张杂谷10号、张杂谷5号、张杂谷3号这3个品种比较适宜。长杂2号和张杂8号产量低的原因，是由于这2个品种的生育期较长，在该试验基地的积温条件下不能正常成熟所致。

表1 品比试验统计分析结果

2.2 各参试品种产量构成因子及收获指数分析

在试验基地生态条件下，不同基因型杂交种产量构成因子中差异最大的是单位面积上的穗数，特别是张杂谷5号，其分蘖成穗可达3.82个，这种特性可补偿因春旱出苗不全造成的减产损失，不失为一种抗旱的有效途径，而且可为化控间苗（免人工间苗）造成的田间留苗不均匀提供有益的补偿，从而为谷子简化栽培提供更为有利的支撑。虽然长杂2号是分蘖成穗低的杂交品种，但其是一个中晚熟杂交优势利用的品种，也是山西省谷子杂交优势利用的突破。从表2各品种的出籽率看，产量处于同一较高水平的3个张杂谷品种（10号、5号、3号）中，张杂谷3号出籽率达到81.36%，说明该品种秕谷比例较少，证明该品种库源关系自身调节能力强[5]。各品种收获指数（HI）在0.35～0.21之间变动，张杂谷8号与长杂2号因在本研究区积温条件下不能正常成熟导致收获指数较低外，其余3个基因型品种收获指数的差异主要是由遗传因素决定的，其收获指数与分蘖成穗有一定的相关性，有随分蘖成穗的增加生物产量增加的趋势。但这还有待进一步深入探讨。

表2 谷子杂交种不同基因型品种的产量结构、分蘖成穗、出籽率、收获指数

2.3 各参试品种WUE及水分平衡分析

作物水分利用效率反映了作物耗水与其干物质生产之间的关系，一方面可反映作物的抗旱性，特别是蒸腾速率（量）等生理性状；另一方面也可反映丰产性，因此，WUE是一个可以定量化研究抗旱节水和丰产性的指标，其受到国内外作物抗旱节水研究者的高度重视[6-7]。

表3显示：（1）张杂谷5号、张杂谷10号这2个基因型品种WUE基本一致，处于较高水平，较张杂谷3号分别高出1.45，1.50 kg/（mm·hm2）。说明在一定供水条件下，张杂谷10号和张杂谷5号有相对较强的高效用水能力，亦可说明这2个基因型品种具有较好的丰产性。（2）从2 m土体土壤贮水量收获后增加值看，各基因型品种收获后土壤贮水量均有大幅度增加，增加值最大的品种为张杂谷3号，达到92.51 mm，较长杂2号品种多贮水21.01 mm，说明张杂谷3号属于节水型品种。由此证明，在正常降水年型种植谷子杂交种不会引起土壤水分亏缺。这也是旱地农业发展中可持续性的关键问题之一，可为下年作物丰产提供水分支撑。

表3 不同基因型品种对耗水、水分利用效率（WUE）及土壤水分平衡的影响

3 小结

本试验结果表明，在冷凉区（年活动积温为2 600℃），谷子不同基因型杂交种产量之间存在着显著差异，张杂谷3号、张杂谷5号、张杂谷10号可在冷凉区覆盖地膜条件下推广种植。这3个品种分蘖成穗高，特别是张杂谷5号，其1个基本苗可分蘖成穗3.82个，这种特性非常有利于抗旱保穗，提高产量。分蘖成穗与收获指数之间有一定的相关性，但这还有待进一步深入探讨。

本研究对各参试品种的WUE计算证明，张杂谷5号和张杂谷10号有较强的高效用水能力。同时证明，在正常降水年型种植谷子杂交种不会引起土壤水分亏缺，为旱地农田可持续生产提供了水分支撑。

［1］樊修武，池宝亮.谷子杂交种与常规种水分利用效率及耗水规律差异[J].山西农业科学，2011，39（5）：428-431，452.

［2］刘正理.谷子杂种优势群的构建方法及研究进展[J].河北农业科学，2010，14（11）：102-104.

［3］樊修武，池宝亮，张冬梅，等.不同水分梯度和种植密度对谷子杂交种产量及水分利用效率的影响 [J].山西农业科学，2010，38（8）：20-23，26.

［4］闫宏山，刘金荣，王素英，等.谷子品种间杂交选育雄性不育系研究[J].河南农业科学，2011，40（4）：53-55.

［5］古世禄，马建萍，独俊娥.库源比对谷子（粟）结实的影响[J].中国农业科学，1988，21（3）：27-33.

［6］樊修武，池宝亮，黄学芳，等.不同水分梯度下玉米水分利用效率研究[J].山西农业科学，2008，36（11）：60-63．

［7］吴凌波，高聚林，木兰.不同覆膜方式对玉米表层土壤含水量、产量和水分利用效率的影响[J].内蒙古农业科技，2007（3）：18-20.