黄淮区旱作条件下高产冬小麦品种筛选及高产指标研究

张 园,郭国安,田文仲,杨子光,吴少辉,高海涛,张少澜,张灿军,王建玮,马芳芳

(1.河南省洛阳市农林科学院,河南 洛阳 471000;2.河南省镇平县植物保护站，河南 镇平 474250;3.河南省栾川县农技推广中心，河南 栾川 471500;4.河南省嵩县农业科学试验站，河南 嵩县 471411)

黄淮区旱作条件下高产冬小麦品种筛选及高产指标研究

张 园1,郭国安2,田文仲1,杨子光1,吴少辉1,高海涛1,张少澜1,张灿军1,王建玮3,马芳芳4

(1.河南省洛阳市农林科学院,河南 洛阳 471000;2.河南省镇平县植物保护站，河南 镇平 474250;3.河南省栾川县农技推广中心，河南 栾川 471500;4.河南省嵩县农业科学试验站，河南 嵩县 471411)

在黄淮冬麦区旱作条件下对20个旱地小麦品种进行了筛选试验。试验结果表明：产量超过6000 kg/hm2的品种有7个，即西农928、长6359、洛旱6号、衡136、西农219、洛旱7号和长旱58；其高产经济性状指标为成穗数(420.00～485.10)万穗/hm2,千粒重45.96～50.01 g,穗粒数31.00～34.40粒,收获指数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、拔节期、孕穗期和抽穗期的群体大小应分别为成穗数的1.88、3.35、2.26和1.51倍;越冬期、拔节期、孕穗期、开花期、收获期的干物质积累量应分别占总干物质量的3.20%、16.85%、23.08%、26.81%、30.07%。

黄淮冬麦区;旱作；小麦;品种筛选;高产指标

我国小麦常年种植面积在2267万hm2左右,其中近30%因受水源、田间工程和地形等限制完全没有水浇条件,属于纯旱地小麦,主要分布在河南、山西、陕西、河北、甘肃、山东省。这些纯旱地小麦由于受生产条件、品种利用、配套抗旱栽培技术等制约,产量水平较低。加之受气候变暖影响,小麦生育期间干旱等自然灾害发生的频率及程度逐年增加,从2007年至今,我国北方冬麦区连续发生冬春干旱,而2008、2011年全国小麦最大受旱面积分别高达1067万、73万hm2,造成旱地小麦产量大幅度下降。多年生产实践表明,培育和推广抗旱高产小麦新品种是解决干旱问题最直接有效的技术措施[1-5]。

自2000年至2013年黄淮冬麦区旱地区域试验共审定国审小麦品种21个,其中旱肥地品种15个、旱薄地品种6个。其中河南省以“洛旱”系列品种为代表的旱地品种6个,其中旱肥地品种4个、旱薄地品种2个;山西以“长”系列和“运旱”系列为代表的旱地品种8个,其中旱肥地品种4个、旱薄地品种4个;山东以“烟农”为代表的旱地品种4个,均为旱肥地品种;陕西以“西农”系列、长旱58为代表的品种3个,其中旱肥地品种2个、旱薄地品种1个;河北以“衡”系列为代表的旱地小麦品种3个,其中旱肥地品种2个、旱薄地品种1个。自2000年至2013年河南省共审定旱地小麦品种18个,以“洛旱”系列最具代表性,其中旱肥地品种17个、旱薄地品种1个[6]。

河南省丘陵旱地小麦面积达107万hm2,耕作粗放,集约化程度低,加之干旱频发、良种良法不配套，旱地小麦产量长期低而不稳。我们结合农业部旱地小麦新品种新技术集成与示范项目,从已通过国家或河南省旱地审定的小麦品种中选取20个品种在河南省洛阳市农林科学院旱作农业试验场进行大田展示及筛选试验，初步筛选出了最适宜旱地种植的小麦品种,并总结出高产旱地小麦品种各生育期的性状指标,可为旱地小麦品种的示范推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况及试验年度气象概况

试验区位于黄土高原东部河南省洛阳市孟津县送庄村中国农科院洛阳旱作农业观测场,位于东经113°、北纬34.5°,年平均气温14 ℃。该试验区处于黄土高原的东南边缘,是黄土高原向黄淮海平原过渡的交错地带,也是我国亚热带气候向温带气候过渡的地带,属温带半湿润偏旱季风气候。山高坡陡,沟壑纵横,水土流失十分严重,土壤瘠薄。地形属典型的丘陵坡耕地,土壤为黄土质褐土,土壤中黏粒、粉粒和沙粒的质量分数分别是14.4%、74.2%和11.4%。土壤有机质含量为11.579 g/kg,全氮0.690 g/kg,碱解氮82.50 mg/kg,速效磷6.10 mg/kg,速效钾139.59 mg/kg。种植模式为一年一熟,在6～9月小麦休闲期种植绿豆,在8月中旬绿豆开花期将其翻耕掩底做绿肥。在掩青前施地星150 kg/hm2防治地下害虫,施用750 kg/hm2硝酸磷、150 kg/hm2氯化钾做基肥。

2013年6月～2014年6月小麦休闲期及生育期的逐月降水量见表1。在小麦生育期间病虫害发生较轻,个别品种发生了锈病。

1.2 供试材料

供试小麦品种共有20个:西农928(代号1)、长6359(代号2)、洛旱6号(代号3)、衡136(代号4)、西农219(代号5)、洛旱7号(代号6)、长旱58(代号7)、豫农4023(代号8)、运旱618(代号9)、烟农21(代号10)、洛旱12号(代号11)、洛旱10号(代号12)、烟农836(代号13)、洛旱9号(代号14)、洛旱11号(代号15)、阳光851(代号16)、洛旱8号(代号17)、宝科8号(代号18)、平麦02-16(代号19)、浚晓9706(代号20)。

表1 小麦休闲期及生育期逐月降水量

1.3 试验设计

本试验以每个品种为1个处理，每个处理2次重复,采取随机区组排列,小区面积12 m2(长10.0 m,宽1.2 m),每小区6行,行距20 cm。10月7日播种,人工精播,保证基本苗180万/hm2。在整个生育期间不灌水,其他田间管理同大田生产。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤含水量 采用烘干法测定2 m土层水分变化情况。

1.4.2 农艺性状和产量性状 成熟时收取1 m2单株进行考种,记载成穗数并测定株高、穗粒数和千粒重。试验全区收获计算产量。

1.4.3 降水量 根据相邻地块的洛阳市农林科学院旱农基地试验站气象自动系统得到小麦生育期间逐日降水量和生育期总降水量。

1.4.4 叶面积指数 采用比叶重法[9]进行测定。

1.4.5 小麦耗水量、水分利用效率其计算公式[10-12]如下:

水分利用效率[kg/(mm·hm2)]=供试品种籽粒产量(kg/hm2)/供试品种耗水量(mm);

耗水量(mm)=播前2 m土层储水量(mm)+生育期降水量(mm)-收获时2 m土层储水量(mm)。

1.5 数据分析

对试验数据采用SPSS 软件进行模型建立及相关关系分析。

2 结果与分析

2.1 不同小麦品种的产量及产量结构

对供试小麦品种的产量数据进行方差分析,发现不同品种间产量差异显著,试验误差均较小,精确度较高,其中长6359与洛旱6号的产量差异不显著,西农219、洛旱7号与长旱58的产量差异不显著。在生产上,旱地小麦产量能超过6000 kg/hm2即为高产,超过7500 kg/hm2产量水平即为超高产。供试小麦品种的产量水平为4812.00～6635.70 kg/hm2,无参试品种的产量水平达7500 kg/hm2的超高产水平,但产量超过6000 kg/hm2的品种有7个:西农928、长6359、洛旱6号、衡136、西农219、洛旱7号和长旱58(表2)。6000 kg/hm2高产小麦品种的经济指标为:成穗数420万～485.10万穗/hm2,千粒重45.96～50.01 g,穗粒数31.00～34.40粒,收获指数40.95%～43.13%。这些指标可为小麦品种的高产栽培提供依据,在生产上通过品种选择或者栽培措施的调控,使经济性状达到这些指标则有望实现高产甚至超高产。

表2 不同小麦品种的产量结构及收获指数

2.2 不同小麦品种的群体动态及分蘖成穗率

群体的大小是群体结构的主要内容,是分析群体结构、制定栽培措施、调节群体与个体关系的重要指标。单位面积总茎数反映了从分蘖到抽穗各阶段麦田的群体变化情况;单位面积穗数是群体发展的最终表现,它既反映抽穗后群体的大小,又是产量的构成要素。群体指标是生产中采取控制或促进措施的主要依据。根据黄淮海冬麦区水地小麦品种高产经验,高产田冬前单位面积总茎数应为计划穗数的1.2～1.5倍,一般大田为1.8～2.0倍；高产田春季单位面积最大总茎数以计划穗数的2倍为宜。水地小麦品种的高产指标亦可为旱地品种提供参考[13]。

从表3可以看出，产量水平6000 kg/hm2以上旱地小麦品种在不同生育期的平均群体大小为:越冬期873.15万/hm2(760.05万～960.00万/hm2),拔节期1559.46万/hm2(1467.75万～1668.00万/hm2),孕穗期1054.93万/hm2(979.50万～1135.50万/hm2),抽穗期704.36万/hm2(615.00万～780.00万/hm2),收获期成穗数为465.51万/hm2(420.00万～485.10万/hm2)。不同生育期群体大小与成穗数的关系:越冬期群体是成穗数的1.88倍,拔节期3.35倍,孕穗期2.26倍,抽穗期1.51倍。产量水平6000 kg/hm2以上小麦品种的分蘖成穗率为26.17%～33.05%,平均分蘖成穗率为29.93%。

2.3 不同小麦品种的株高及干物质积累动态

冬小麦一生干物质积累可分为3个阶段:第一个阶段从出苗到拔节,历经全生育期的3/4,在此阶段若干物质积累过少,则难以形成壮苗,不能奠定丰产基础;若干物质积累过多,则表明麦苗旺长；群体结构合理的高产田此阶段干物质量占一生最高量的20%左右。第二阶段从拔节到乳熟期,历经全生育期的1/6,积累的干物质量占总干物质量的61%以上,是干物质积累的主要阶段。第三阶段从乳熟到成熟,此阶段中、上部叶片逐渐衰老,营养物质迅速转运至籽粒,总干物质积累速度缓慢。上述3个阶段干物质积累量与总干物质量的比例也是衡量小麦群体结构是否合理的指标[13]。由表4可见，产量水平6000 kg/hm2以上旱地小麦品种在生育期间的总干物质积累量平均为50461.20 kg/hm2,其中越冬期干物质积累量占总干物质量的3.20%,拔节期占16.85%,孕穗期占23.08%,开花期占26.81%,收获期占30.07%；第一阶段出苗到拔节期干物质积累量占总干物质积累量的20.05%,孕穗至开花期占49.89%,收获期占30.07%。

表3 不同小麦品种的群体动态及分蘖成穗率

旱地小麦品种的株高对产量影响极大,株高较高的品种易形成较高的生物产量从而获得较高的籽粒产量,但高株高也增加了植株倒伏的风险。本研究中供试小麦品种的株高在70～96 cm,品种间的株高差异比较大,有35%的品种株高在90 cm以上,50%的品种株高在80～90 cm之间,15%的品种株高在70～80 cm之间。产量水平在6000 kg/hm2以上的品种株高在86～96 cm之间,其中有5个品种的株高在90 cm以上，它们是:西农928、长6359、洛旱6号、衡136、西农219(表4),但这些品种在旱地种植条件下均无明显的倒伏现象。

表4 不同小麦品种的株高及干物质积累动态

2.4 不同小麦品种的叶面积指数动态

于振文[13]指出，在水地冬小麦高产栽培中,适宜的叶面积指数(LAI)冬前为1.0左右,起身期为1.5～2.0,拔节期为3.0～4.0,挑旗期为5.0～6.0,灌浆期为3.0～4.0。目前旱地冬小麦品种高产栽培还没有明确的LAI指标。本研究将旱地小麦品种的LAI指标列于表5,并总结出产量达6000 kg/hm2以上小麦品种的LAI指标:越冬期0.66～1.10,拔节期1.78～2.80,孕穗期4.40～5.05,开花期2.47～3.90。

表5 不同小麦品种的叶面积指数动态

2.5 不同小麦品种的水分利用效率

由图1可见：不同小麦品种的水分利用效率呈极显著差异,但在品种2、3间，品种4、5、12间，以及品种17、18间差异不显著。参试品种的水分利用效率在11.97～16.38 kg/(mm·hm2)之间；以洛旱6号的水分利用效率最高，为16.38 kg/(mm·hm2)；西农928、衡136、西农219、长旱58的水分利用效率均在15.00 kg/(mm·hm2)以上,居于较高水平；产量在6000 kg/hm2以上小麦品种的水分利用效率均较高,在14.12～16.38 kg/(mm·hm2)之间。

图1 不同小麦品种的水分利用效率

2.6 产量与产量结构及水分利用效率的模型建立与相关关系

2.6.1 产量相关模型建立及其参数估计 应用SPSS 19.0软件，选用该软件提供的11种模型，对小麦产量与测得的24个农艺、经济指标进行模型建立及参数估计,结果发现二次模型和三次模型的R2值相对较大(0.402),但是各模型的Sig.值均大于0.01(表6)，说明这11种模型并不适用于产量与其相关性状间关系的描述。

表6 11种模型检验及参数估计结果

2.6.2 产量与各性状间的相关关系分析 通过产量与各性状指标的相关分析,发现产量与穗粒数、收获指数、孕穗期群体、抽穗期群体、开花期的叶面积指数、收获期的植株干物质积累量、株高、水分利用效率呈极显著正相关,与成穗数、拔节期群体、拔节期植株干物质积累量呈显著相关,与越冬期的群体和拔节期的叶面积指数呈一定的负相关关系(表7)。因此在旱地小麦的高产栽培中,应选用高水分利用效率及株高相对较高的品种,并应调控越冬期、拔节期的群体,适当降低成穗数,提高穗粒数,提高植株的生物产量,延长叶片的功能,使灌浆期保持较高的叶面积指数。

表7 小麦产量与各性状间的相关系数

注:“*”、“**”分别表示该性状与产量的相关性达到了显著、极显著水平。

3 结论与讨论

通过对20个供试小麦品种进行筛选,产量水平超过6000 kg/hm2的品种有7个:西农928、长6359、洛旱6号、衡136、西农219、洛旱7号、长旱58,同时总结了其高产栽培指标。有明确的高产栽培指标,生产中良种良法相配套、农机农艺相结合,有望实现旱地小麦品种的超高产。

由于冬小麦品种在旱地旱作条件下种植,受气候的影响较大[7-8],各品种的农艺、经济性状表现可能在年际间差异很大,前人的相关研究结果也不尽相同，而本研究只进行了1个年度的试验，所得试验结果可能有一定的局限性。因此今后有必要对黄淮麦区主推的旱地小麦品种的筛选及其配套栽培技术进行多年的试验研究。

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[13] 于振文.作物栽培学各论[M].北京:中国农业出版社,2003.

(责任编辑:黄荣华)

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

国家小麦产业体系(CARS-E-2-36);河南省小麦产业体系(S2010-10-02);河南旱地小麦育种研究洛阳创新基地项目 (2014-A2411-410307-A0109-001);旱地小麦新品种新技术集成与示范项目。

张园(1983─),女,硕士,主要从事旱地小麦育种及栽培生理研究。

S512.1.024

A

1001-8581(2017)06-0007-06