阴山北麓雨养条件下春小麦品种产量和品质特性分析

叶 君 ，吴晓华 ，崔国惠 ，王小兵 ，于美玲 ，杜昕帅 ，王亚东 ，赵丽茹 ，李元清

（1.内蒙古自治区农牧业科学院,内蒙古呼和浩特 010031；2.河北农业大学,河北保定 071001；3.内蒙古大学,内蒙古呼和浩特 010021）

春小麦是我国主要的粮食作物,在粮食生产中占据着重要地位。内蒙古春麦区是我国春小麦主产区之一[1]。其中,雨养农业区占有很大比例,特别是阴山北麓。然而,在阴山北麓雨养条件下,小麦产量水平低、品质差等问题极为突出。针对上述小麦生产问题,2016年在化德县开展了小麦新品种引进示范,以筛选出一批适于阴山北麓小麦生产的新品种,从而在产量和品质方面满足生产和市场发展需要,促进阴山北麓小麦生产水平的提高和产业的发展。

有关小麦产量、品质特性的研究很多。从品种特性来看,亩穗数、穗粒数和千粒重是影响小麦产量的主要因素[2-3]。除此之外,生态环境和配套的栽培措施也是籽粒产量的重要影响因素[4-6],只有当品种特性、生态环境和栽培措施协调发展时,才能获得更高的产量[7-9]。随着人们对小麦商品效益的重视,小麦品质成为小麦育种和生产的另一个重要目标,优质和高产同等重要。杨春霞[10]研究表明,在不同栽培措施条件下,籽粒产量与蛋白质产量呈极显著正相关,与蛋白质含量无显著相关性。孙致良等[11]研究表明,籽粒产量和蛋白质含量的表型相关和遗传相关均达极显著水平。总体来看,上述研究具有一定的局限性,有关阴山北麓雨养条件下春小麦品种产量、品质特性的研究较少,且不系统。因此,本试验以内蒙古、黑龙江、甘肃等地生产中大面积种植的春小麦品种为试验材料,研究不同春小麦品种的农艺性状、籽粒产量、产量构成因素及籽粒品质特性,明确雨养条件下籽粒产量与籽粒品质性状的内在联系,旨在为阴山北麓雨养条件下高产、优质小麦的筛选和配套栽培措施的制定提供理论依据与技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为内蒙古、黑龙江、甘肃等地生产中大面积种植的品种,其中,内蒙古品种5个,黑龙江品种1个,甘肃品种6个,品种详情见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验于2016年在化德县白彦塔拉乡永红村（114°00′E,41°90′N）进行。该区域年平均气温2.5℃,年平均降水量330 mm,雨水大多集中在6—8月。年平均无霜期102 d,年平均日照时数为3 078.7 h,干旱、霜冻为主要灾害性天气。2016年化德县小麦全生育期月降水量与月平均气温见图1。播种前进行土壤肥力测定,土壤相关指标为：有机质含量23.4 g/kg,pH值为8.33,全氮为1.46 g/kg,有效N、有效P和速效K含量分别为60.0,14.8,112.0 mg/kg,水溶性盐总量为0.99 g/kg。底肥为磷酸二铵,施用量为150 kg/hm2,播种量为225 kg/hm2。试验采用随机区组设计。2016年4月22日播种,采用自走式播种机进行播种,小区长40 m、宽5 m,面积为200 m2,3次重复,全生育期不进行人工灌水,8月23日收获。

表1 供试材料及来源

图1 2016年化德县月平均气温与月降水量

1.2.2 试验方法 气象记录：从国家气象信息中心获得化德县2016年4—8月的气象数据。农艺性状：在成熟期测量各品种株高、主穗长、小穗数、有效小穗数、亩穗数、穗粒数和千粒重。籽粒产量：通过实测,将实际的籽粒产量折合成公顷产量。籽粒品质：采用瑞典近红外检测仪（Perten公司生产,DA7200型号）测定籽粒品质。统计方法：使用SPSS 19.0软件对农艺性状、籽粒产量、品质性状进行方差分析与相关性分析,同时对产量构成因素进行通径分析。

2 结果与分析

2.1 农艺性状

由表2可知,不同春小麦品种的株高在50.8～82.2 cm,其中,甘春32号的株高为82.2 cm,其次是定西42号,株高为80.8 cm,这两个品种的株高显著高于其他品种（P＜0.05）；株高最低的是农麦5号,仅为50.8 cm。不同春小麦品种的主穗长在6.6～9.9 cm,小穗数在10.7～15.4个；不同品种相比较,拉1553的主穗长显著高于其他品种（P＜0.05）,小穗数除龙麦35、定丰17、甘春32外均显著高于其他品种（P＜0.05）。不同品种的有效小穗数为8.9～14.2个,拉1553的有效小穗数可达14.2个,除甘春32外,均显著高于其他品种。

表2 不同春小麦品种农艺性状的比较

2.2 籽粒产量与产量构成因素

由表3可知,不同春小麦品种籽粒产量差异显著,在 1 240.65～2 591.25 kg/hm2。其中,籽粒产量最高的品种为太空格莱尼,产量高达2 591.25 kg/hm2；其次是拉1553,产量为2 461.20 kg/hm2。从产量构成因素来看,太空格莱尼的亩穗数为11.47万穗,显著高于其他品种（P＜0.05）。拉1553的穗粒数为40.47粒,也显著高于其他品种（P＜0.05）。不同春小麦品种千粒重在37.06～48.44 g,千粒重最大的品种为农麦2号和农麦4号,分别为48.44,47.98 g；而太空格莱尼和拉1553的千粒重居中,分别为43.63,46.62 g；千粒重最小的品种是定西40号,为37.06 g。

表3 不同春小麦品种产量构成因素与籽粒产量

2.3 产量构成因素对籽粒产量的贡献率

由表4可知,产量构成因素对籽粒产量直接作用最大的是亩穗数,高达1.030；其次是穗粒数,直接作用为0.440；最小的是千粒重,直接作用为0.360。从间接作用来看,亩穗数也是贡献最大的,为0.192；其次是穗粒数,为0.054；而千粒重的间接作用不仅最小,而且表现为负作用,为-0.484。

表4 产量构成因素对籽粒产量的贡献率

2.4 品质性状

由表5可知,不同品种籽粒的水分含量在10.60%～11.29%,其中,西旱2号水分含量最高。不同品种籽粒的蛋白质含量在10.47%～16.24%,农麦2号和农麦4号的蛋白质含量显著高于其他品种（P＜0.05）。而龙麦35和定丰17蛋白质含量显著低于其他品种（P＜0.05）。湿面筋含量在21.2%～34.5%,与蛋白质含量表现出相似的趋势。除了太空格莱尼（59.9%）外,其他品种的吸水率均在60.0%以上。不同品种籽粒的稳定时间差异显著,农麦2号稳定时间最长,为14.4 min,而定丰17的稳定时间仅为1.2 min。不同品种籽粒的形成时间与稳定时间表现出相似的趋势。沉降值方面,农麦2号、农麦4号显著高于其他品种（P＜0.05）。容重方面,农麦2号、拉1553显著高于其他品种（P＜0.05）；其次是农麦4号。在拉伸面积方面,定西42号显著高于其他品种（P＜0.05）,其次是农麦2号。不同品种籽粒的出粉率在67%～74%,出粉率最高的品种是拉1553,其次是农麦4号和龙麦35。

表5 不同春小麦品种籽粒品质性状的比较

2.5 籽粒产量和品质性状的相关性

由表6可知,籽粒产量与籽粒品质性状中的大多数表现出不同程度的负相关关系。其中,蛋白质含量、湿面筋含量与籽粒产量呈现极显著负相关关系,其相关系数分别为-0.798和-0.806。同时,稳定时间、沉降值与籽粒产量也呈现出显著负相关关系,其相关系数分别为-0.605和-0.683。从产量构成因素来看,主要是亩穗数与籽粒品质性状中的大多数表现出极显著负相关关系。

3 结论与讨论

通过对阴山北麓雨养条件下不同春小麦品种产量品质特性的研究,结果表明：太空格来尼和拉1553的产量最高,分别为2 591.25,2 461.20 kg/hm2,甘春32号和龙麦35产量次之（表3）,农麦2号和农麦4号的产量虽然低,但其籽粒蛋白质含量、湿面筋含量均显著高于其他品种,表现出较好的强筋品质特性（表5）。值得注意的是,不同品种籽粒产量普遍偏低,这与化德县当地的气候密切相关,2016年化德县4—5月的月降水量在3.1～32.8 mm,而月平均温度在7.1～12.6℃（图1）。干旱和低温在该区域频繁发生,严重影响小麦的生长,导致小麦籽粒产量大幅降低。

表6 籽粒产量和品质性状的相关性

我国是小麦生产大国[12]。有关小麦产量构成因素与产量关系的研究很多,王继滨等[13]研究表明,产量构成因素对产量贡献率大小依次表现为穗粒数＞亩穗数＞千粒重。杨春玲等[14]研究表明,亩穗数对小麦产量的贡献率最大,千粒重次之,穗粒数对产量的贡献率最小。与上述研究结果有所不同,本试验结果表明：在化德县雨养条件下,亩穗数的贡献率最大,达到1.030,其次是穗粒数,贡献率为0.440,而千粒重的贡献率最小,仅为0.360（表4）。从籽粒品质性状来看,农麦2号和农麦4号在籽粒蛋白质含量、湿面筋含量方面均显著高于其他品种。其中,农麦2号的籽粒蛋白质含量为16.24%,湿面筋含量为34.2%；农麦4号的籽粒蛋白质含量为16.18%,湿面筋含量为34.5%（表5）。这些数据均表明农麦2号和农麦4号表现出较好的强筋品质特性。从籽粒产量和品质性状的相关分析来看,籽粒产量与蛋白质含量、湿面筋含量呈极显著的负相关（表6）,说明同时达到高产和强筋的目标有较大的难度,这与宋佳静等[15]的研究结果相似。根据上述分析结果,在雨养条件下,高产强筋小麦的选育和栽培措施的制定应注意协调亩穗数与蛋白质含量、湿面筋含量等品质性状的关系,同时稳定穗粒数,提高千粒重,充分发挥品种的产量、品质特性,从产量和品质方面满足阴山北麓小麦生产和市场发展的需要。