大麦‘花22’高产群体特征及产量构成因素分析

王新其，李国梁，朱 峰，施圣高，石建福，陈小倩，赵志鹏，曹黎明*

（1上海市农业科学院作物育种栽培研究所，上海201403；2上海上实现代农业开发有限公司，上海202183；3上海市奉贤区农民科技教育培训中心，上海201499）



大麦‘花22’高产群体特征及产量构成因素分析

王新其1，李国梁2，朱 峰3，施圣高2，石建福2，陈小倩2，赵志鹏1，曹黎明1*

（1上海市农业科学院作物育种栽培研究所，上海201403；2上海上实现代农业开发有限公司，上海202183；3上海市奉贤区农民科技教育培训中心，上海201499）

摘 要：为探明大麦‘花22’品种在崇明东滩盐碱地高产群体特征，收集整理2012—2014年‘花22’品种试验资料，分析若干高产群体指标特征和产量构成因素。结果表明：崇明盐碱地区‘花22’品种高产（≥6 000 kg/hm2）群体适宜基本苗和最高茎蘖数为预期有效穗数的36%—40%和1.60—1.90倍，大麦群体成穗率50%以上，齐穗期主茎绿叶数在（4.62±0.20）张，叶面积指数5左右，单株干物质控制在（4.01±0.25 g）；不同产量类型的产量构成因素对产量的贡献大小依次为：有效穗数＞总粒数＞结实率＞千粒重。高产大麦群体在稳定适宜穗数基础上，提高结实率，以争取粒数为主攻目标。对不同产量类型中产量与产量因素间统计分析表明：产量与产量因素间的相关性存在明显差异，这对调控产量构成因素以达到不同产量类型的目标具有重要的指导意义。

关键词：大麦；产量分析；产量构成因素；群体特征

大麦（Hordeum vulgare L.）是我国主要的粮饲作物，也是酿造业、畜牧业和加工业的重要原料［1-3］。大麦因具有抗旱、耐寒、耐盐碱、适应性广、生育期短和丰产性好等优势［3-4］，在上海冬季仍有较大种植面积，是本地区两熟制（水旱轮作）重要的主栽作物。近年来，上海郊区水稻优质、高产晚粳迟熟品种种植比例较大，已致稻麦两熟制前后茬口季节矛盾凸显。利用大麦早熟这一特性，以迟播早熟的大麦作为搭配品种，不仅保障了水稻生产季的收益，还缓解了前后茬口紧张的趋势，深受沪郊农户、粮食合作社等生产部门青睐。随着农业科学的快速发展，通过优质高产大麦新品种的更新替代和良种良法的技术推广，上海地区的大麦单产稳步提高。为实现大麦高产，众多学者对大麦高产栽培技术及其调控措施开展了大量研究［5-11］，探索了耕播方式、氮肥运筹、群体的密度以及高产群体的建成，为大麦高产育种和高产栽培指出了方向。崇明东滩位于崇明岛盐碱地区，受气候及盐碱土质的影响，大麦的单产水平常年偏低于上海其他区（县）。建立合理的群体结构是提高大麦高产的技术关键，但由于大麦生长环境和栽培技术差异，不同产量水平群体结构特征存在明显差异，为进一步明确崇明东滩地区优质高产大麦群体形成指标特征和产量结构性状特点，拟通过上实园区2012—2014年大麦小区和高产示范试验构建的不同群体样本，筛选出高产群体指标和产量结构性状参考值，为本地区大麦品种‘花22’选择合理生长群体和发掘高产栽培措施的潜力具有一定参考意义，为高产、优质、高效大麦的生产提供科学依据。

1　材料与方法

1.1试验点概况

大麦高产试验及示范点位于崇明东滩（121°53′E、31°30′N）上海上实现代农业园区稻麦粮作区域，气候温和湿润，阳光充足，雨量充沛，属典型的北亚热带季风气候区［12］。试验地土壤质地为长江泥沙淤积而成的盐渍沙质壤土，地势平坦，呈南高北低势，且地下水位高。土壤地力偏低田块差异较大，耕层有机质含量1.30%—2.0%，碱解氮34.3—53.0 mg/kg，有效P、速效K分别为20.2—24.0 mg/kg、146.8—156.5 mg/kg。土壤偏碱性，pH 7.84—8.79，盐渍化程度较重，含盐量为0.10%—0.15%。

1.2试验材料

试验材料为沪郊大麦主推品种‘花22’，由嘉兴地区农业科学研究所和上海市农业科学院生物技术中心共同培育的高产、优质、抗逆性强的啤酒大麦品种。

1.3种植条件

试验田前茬均为稻茬，大麦小区试验以人工模拟机械条直播，高产示范为机械条直播。试验播期10 月30日—11月27日。播后管理及病虫草防治同常规生产。于2012—2014年期间在崇明东滩上实农业园区实施大麦‘花22’品种播期播量、肥量肥法、尿素与缓释肥配伍、穗肥小区和示范等试验。

1.4测定主要内容及方法

1.4.1茎蘖动态

播种出苗后，在苗期（3叶）定点观察由1 m双行样段的苗数，后折算亩茎蘖数。15 d调查1次，至齐穗结束。

1.4.2主茎绿叶数

在取样考苗中，以株为单位计数主茎上已出生的绿色叶片数，未出全的心叶用它露出部分的长度占下一片叶长度的百分比来表示。

1.4.3干物质及叶面积指数

陶瓷艺术是一门古老的艺术，中国文化博大精深，中国陶瓷本身是古老的传统产物，中国传统艺术有着八千多年的悠久历史，我们进行艺术陶瓷创作，就应继承中国文化传统的喜闻乐见的文化元素，体现中国文化元素精髓，坚持民族精神、民族性，而不是西方的表现特点，忠于中国文化元素，尊重历史，运用陶瓷特有的装饰手法、艺术语言去表现。

在大麦主要生育期，每处理取有代表性植株10株，样品植株根据大麦生长情况可将茎鞘、叶片和穗进行分类，于105℃杀青，15 min后再80℃烘干至恒重，测定各器官及全株的干物质重。同时，测量主茎全部叶片长和宽，根据重量比求出剩余叶面积，按公式计算叶面积=长×宽×0.75，并计算叶面积指数（LAI）。

1.4.4产量及产量结构

于成熟期每处理调查有效穗数，并取有代表性10株，重复3次进行室内穗粒结构考查。收割后单独脱粒晒干并风选干净后折合标准含水量计产。

1.5数据整理分析

样本数据整理汇总后采用DPS v7.05版系统软件统计分析，在Office 2003/2007 Excel上输入数据进行图形绘制。

2　结果与分析

2.1高产大麦群体特征

2.1.1群体茎蘖特征

统计了2012—2014年上实园区90个不同类型产量群体样本（表1），结果表明，产量在6 000—7 500 kg/hm2的基本苗数在259.65万—289.05万株/hm2，平均变幅为±58.95万株/hm2，群体成穗率在53.88%—56.74%，显示在该基本苗范围内可以获得大麦高产。不同大麦产量类型由高到低，群体基本苗为有效穗的倍数（x）分别为0.36、0.40、0.39、0.41、0.50和0.64；以产量为目标性状（Y），最佳模拟曲线符合Richards方程：Y =3 351.8446/［（1+0.0046 EXP（-6.3154x）］（1/-0.0006）（R2= 0.9333**），当基本苗数为有效穗倍数由低到高，产量负向增加。大麦获得＞6000 kg/hm2产量其群体适宜基本苗数为预适有效穗的倍数0.36—0.40；产量由高到低大麦群体最高茎蘖数为其有效穗数的倍数（x）分别为1.60、1.79、1.90、2.08、2.24和2.38倍，与产量（Y）模拟方程呈现二次曲线：Y=-2 124.24x2+3 526.82x+7 505.43（R2= 0.9966**）。大麦要获得＞6000 kg/hm2产量，其群体最高茎蘖数控制在预适有效穗数的1.6—1.9倍范围；超过2倍后，产量则表现明显下降；从不同产量类型的群体单株平均分蘖数（分蘖力）看，群体单株分蘖个数较高和较低都未能获得高产。

表1　不同产量类型群体的茎蘖特征Table 1 Stem and tiller characteristics of different-yield types

依据大麦不同产量水平的穗粒性状分析（表2），不同产量类型产量由低到高大麦群体表现为：穗长和穗粒数随着产量呈递增趋势。不同产量类型产量结构性状中，穗长、每穗总粒数、实粒数、结实率和千粒重的变异系数（CV）分别为4.75%、4.97%、3.89%、1.68%和1.11%，其中变异系数最大为每穗总粒数，变幅范围（20.82±1.32）—（23.26±1.95），较稳定为结实率和千粒重性状，变异系数（CV）仅为1.68%和1.11%。由此表明，大麦获得＞6 000 kg/hm2产量，在有效穗数在（660.60±37.05）万/hm2基础上，主攻目标为每穗总粒数和每穗实粒数两个产量结构性状。

表2　不同产量类型群体的穗粒性状Table 2 Ear and grain traits of different-yield types

2.1.3群体成穗率和颖花量

成穗率是作物基本苗、穗粒发展群体综合性状的一个重要指标，单位面积颖花量则反映群体库容大小的一个重要指标［13］。在本试验范围内，大麦群体成穗率（x）与产量（Y）之间关系显示为正相关，优化模拟得到群体成穗率与产量呈现二次曲线关系（图1），Y=-2217.47+264.31x-1.93x2（R2=0.3145*），表明有效穗数在386.85万—900.05万株/hm2，随着成穗率提高，其产量增加趋缓。单位面积颖花量与产量也呈现二次曲线关系（R2=0.7567**），表明在群体结实率差异较小的前提下，群体单位面积颖花量增加，其产量也随之增加（图2）。分析群体成穗率与颖花量关系同样呈现二次曲线关系，表明群体成穗率提高有利于颖花量增加，但成穗率越高颖花量增加同样趋缓。因此，在从本试验统计的样本来看，大麦群体成穗率在50%以上，群体单位面积的颖花总量可在1.54亿/hm2，就可望获得＞6000 kg/hm2产量，甚至更高。

图2　大麦群体颖花量与产量的关系Fig.2 Relationship between quantity of spikelets and yield of barely population

2.1.4群体主茎绿叶数、叶面积指数

大麦个体主茎绿叶数的多少与群体单位面积上承载绿色叶面积有密切关系，数据统计表明，大麦‘花22’品种高产（＞6000 kg/hm2）群体主茎绿叶数在苗期、分蘖盛期、拔节期和齐穗期平均分别为（3.93± 0.01）、（4.80±0.15）、（5.20±0.04）和（4.62± 0.20），而产量＜6000 kg/hm2的群体主茎绿叶数为（3.61±0.31）、（4.55±0.19）、（5.22±0.21）和（4.14±0.30）。两者主茎绿叶数在不同生育阶段动态变化有一定的差异（图3），高产群体在前期表现平稳增长，中期后平稳下降；叶面积指数（LAI）是考量大麦群体抽穗后光合积累量的一个重要形态生理指标，适宜的叶面积指数也是协调库源关系和各部器官平衡发展的基础［14］，分析高产大麦（＞6 000 kg/hm2）群体叶面积指数动态变化同样在前期表现平稳增长，中期后平稳下降，与高产大麦主茎绿叶数的变化基本一致。群体产量＞6000 kg/hm2，其叶面积指数在拔节期和齐穗期主要集中在3.1—4.2和4.8—5.3范围。因此，大麦在拔节期至齐穗期群体能保持适当的绿叶数和叶面积时，后期延缓衰老仍保持较高的叶面积指数，就为产量形成期加强物质积累创造了条件。

图3　大麦不同产量群体主茎绿叶数动态变化Fig.3 Variation of main stem’s green leaf number of different-yield barley population

2.1.5群体干物质积累

大麦齐穗期群体干物质积累是生物量重要参考指标，大麦产量随中后期干物质积累总量的增加而提高（图4）。统计结果表明，不同产量类型在苗期干物质积累差异较小，群体单株干重均在（0.12±0.01）g，但在拔节至齐穗起有明显差异。在齐穗期大麦高产（＞6000 kg/hm2）群体单株干重平均为（4.01±0.25）g，变幅在3.75—4.25 g，而产量＜6000 kg/hm2单株干重平均为（3.23±0.33）g，变幅在2.86—4.03 g。从图4中可以看到大麦产量主要取决于齐穗期生物产量的高低，两者最佳拟合方程呈现二次曲线方程，Y=-1.134.72x2+10 400.39x-16 565.37（R2=0.7231**）。但依据该方程表明，齐穗期大麦单株干物质积累并非越高，产量越高，本研究统计的高产大麦（＞6000 kg/hm2）其齐穗期单株干物质在（4.01±0.25）g，产量高低关键在于齐穗后在一定干物质积累基础上，其光合产物对籽粒输送效率大小分配而定。

图4　大麦不同产量类型干物质积累差异比较Fig.4 Comparison of dry matter accumulation among different-yield types of barley plants

2.2不同类型产量结构及影响因素分析

2.2.1产量结构分析

图1　大麦群体成穗率与产量的关系Fig.1 Relationship between percentage of ear-bearing tiller and yield of barely population

以x1至x4分别代表有效穗数、总粒数、结实率和千粒重，Y为产量，进行相关分析。结果显示（表3），不同类型群体产量结构性状与产量的相关趋势不一。产量在6 015—7 500 kg/hm2，群体产量结构性状间及与产量相关性均未达到显著水平，表明在该产量水平下，增加各产量结构因子对产量的增加已无明显作用；产量在6 765—7 500 kg/hm2，有效穗与总粒数、结实率和千粒重均呈现负相关，相关程度分别达到极显著或显著水平（rx1-x2=-0.7001**、rx1-x3=-0.4763*、rx1-x4=-0.5836**），表明单位面积内有效穗数增加均会影响到总粒数、结实率和千粒重的下降。但在产量6 015—6 750 kg/hm2，有效穗数仅与每穗总粒数存在极显著的负相关（rx1-x2=-0.7212**），与结实率和千粒重负相关不显著；在产量在4 515—6 000 kg/hm2，两个产量水平由高到低其单位面积的有效穗数与产量存在极显著正相关（rx1-y= 0.9277**、0.8271**），且每穗总粒数与结实率呈现显著负相关（rx2-x3=-0.5915*、-0.6331*），表明单位面积有效穗数的增加，其群体产量有明显的增加。但产量低于4 500 kg/hm2条件下，有效穗数和每穗总粒数与产量均存在显著和极显著正相关（rx1-y=0.9258*、rx2-y=0.9960**），且两者也存在显著的正相关（rx1-x2=0.9315*），表明单位面积有效穗数的增加对群体产量增加有效，且穗数增加的同时也增加了每穗总粒数。

表3　大麦‘花22’群体产量结构相关性分析Table 3 Correlation analysis of yield and yield components of barley‘Hua 22’

2.2.2产量贡献因素分析

通过大麦‘花22’不同类型产量的构成因素贡献分析（表4），结果表明，不同产量类型的产量构成因素对产量的贡献大小均依次为：有效穗数＞总粒数＞结实率＞千粒重，表明大麦‘花22’的群体产量主要来源于有效穗数，其次为总粒数，而结实率和粒重则对产量的贡献份额相对较小。不同产量类型间各构成因素对产量贡献份额也存在明显的差异，有效穗数对产量贡献份额较大，变幅为42.45%—59.76%。其中，群体产量＞6 765 kg/hm2和＜4 500 kg/hm2的有效穗数对产量贡献份额分别达到54.49%和59.76%，在其余的产量类型间有效穗贡献份额变幅在42.45%—47.22%。不同产量类型间总粒数对产量的贡献份额仅次于有效穗数，变幅在26.42%—34.73%。结实率对产量的贡献份额低于总粒数，但在各产量类型间变化较大，变幅范围5.43%—23.43%。千粒重对产量的贡献份额最低，最高在5.90%，且各产量类型间差异较大。产量低于4 500 kg/hm2最低为0.09%，产量在4 515—5 250 kg/hm2范围的粒重贡献份额最高为5.90%。由此表明，不同产量类型的产量各构成因素的贡献份额不尽一致，其贡献份额的大小值为产量构成因子协调的结果。

表4　大麦‘花22’产量构成因素对产量贡献份额比较Table 4 Contribution comparison of yield components to yield of barley‘Hua 22’

3　讨论

（1）大麦基本苗数是创造理想群体结构的起点，也是合理控制群体动态发展重要基础。本研究统计结果，大麦‘花22’获得高产的基本苗数变幅较大，在适宜的播期范围内，大麦基本苗数的确定主要依据播期的早晚而定，早播适当减少，晚播适当增加。大麦‘花22’群体最高茎蘖数为其预适有效穗数的倍数在1.6—2.0倍能获得较高产量，该研究结果与吴良飞等［11］报道结果基本一致，但低于訾妍等［15］在糯麦上报道结果；倍数超过2后，产量明显下降，其主要原因是群体高峰苗偏高后，其群体成穗率下降，且有效穗数中分蘖穗比例增加，降低了粒重。因此，在确定大麦基本苗数后，根据高产预期成穗数，采用肥水管理将群体高峰茎蘖数调控在1.6—2.0倍以内。

（2）大麦的产量高低主要取决于产量构成因子协调的结果。本研究显示，不同产量类型产量构成因素对产量的贡献大小均依次为：有效穗数＞总粒数＞结实率＞千粒重，表明大麦群体产量主要来源于单位面积内有效穗数，其次为每穗总粒数，而结实率和千粒重则对产量的贡献份额相对较小。通过对不同产量类型中产量与产量构成因素间进行统计分析，进一步明确了不同产量类型其产量与产量因素的相关性，分析得到产量小于6 000 kg/hm2，群体主要依靠单位面积有效穗数来获得增产，而大于6 000 kg/hm2产量水平，由于其有效穗数已基本趋于饱和，重点是挖掘穗部潜力，减少小花退化，争取较高穗粒数，同时防止千粒重降低。因此实现大麦高产既要保证足够的有效穗数，又不因群体过大而大幅度减少穗粒数，降低千粒重，使产量构成因素协调发展，这对获得不同产量类型目标的产量构成因素调控具有重要指导意义。

（3）以往研究表明，小麦营养器官干物质积累和分配与最终产量关系密切［16］，花后干物质积累对籽粒（产量）贡献起决定作用［17］。因此，大麦齐穗期群体干物质积累是生物量的重要参考指标，开花后具较高干物质积累量及向籽粒的分配量是获得更高产量的基础［18］。一般认为大麦中后期干物质积累总量增加其产量也相应较高。但本研究分析结果：齐穗期（花后）干物质积累与后期籽粒产量呈现两次曲线关系，与訾妍等［15］报道的结果基本一致。据此，大麦干物质积累并非越高其产量就越高，大麦高产群体除了群体花后有较高的干物质积累，还与群体植株各器官养分转移分配有关［19-21］。

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（责任编辑：程智强）

Analysis on high-yield population characteristics and yield components of barley variety‘Hua 22’

WANG Xin-qi1，LI Guo-liang2，ZHU Feng3，SHI Sheng-gao2，SHI Jian-fu2，CHEN Xiao-qian2，ZHAO Zhi-peng1，CAO Li-ming1*
（1Crop Breeding and Cultivation Research Institute，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China；2Shanghai SIIC Modern Agriculture Development Company Limited，Shanghai 202183，China；3Farmers Science and Technology Education and Training Center of Fengxian District，Shanghai 201499，China）

Abstract：To explore the high-yield population characteristics of barley variety‘Hua 22’on Chongming Dongtan saline-alkali land，the data of its filed experiments in 2012—2014 were collected and analyzed.The results showed that for the‘Hua 22’plant population to yield over 6 000 kg/hm2on the land，the suitable basic seedling number and maximum stem and tiller number were respectively 36%—40%and 1.60—1.90 times of the expected effective panicles，the ear-bearing tiller percentage was more than 50%，at full heading stage the green leaf number of a main stem was 4.62±0.20，the leaf area index was about 5，and the plant’s dry matter was 4.01±0.25 g；The descending order of yield components’effects on the yields of different-yield types was effective panicle number＞total grain number per spike＞seed-setting rate＞1 000-grain weight.On the basis of stabilizing suitable panicle number of high-yield barley population，improving the seed-setting rate should be taken as a main target to increase the grain number.The statistical analysis between the yield components and yield indicated that the correlations between the yield and yield components were obviously different，which had an important guiding significance of regulating the yield components to reach targets of different-yield types.

Key words：Barley；Yield analysis；Yield component；Population characteristics

中图分类号：S512.3

文献标识码：A

文章编号：1000-3924（2016）03-024-06

DOI：10.15955/j.issn1000-3924.2016.03.05

收稿日期：2016-03-02

基金资助：上海市农委科技成果转化项目［沪农科转字（2012）第1-2号］

作者简介：王新其（1963—），男，学士，副研究员，主要从事水稻遗传育种及稻麦高产栽培研究。Tel：18918162151，E-mail：wxqsaas@163.com

*通信作者，E-mail：clm079@163.com