冷涼區覆膜谷子不同雜交種產量構成及水分利用效率

王 偉 ，李 佳 ，郭 劍 ，樊修武

（1.西北農林科技大學農學院，陜西楊凌 712100；2.山西大學生物工程學院，山西太原 030006；3.山西省農業科學院作物科學研究所，山西太原 030006）

谷子雜種優勢利用是近年來谷子研究領域的一項突破性成果[1-2]。谷子耐瘠、耐旱，是旱地的優勢作物[3-4]。但在高海拔冷涼地區，由于無霜期短，有效積溫少，熱量資源十分有限，通過塑膜覆蓋雖可補償一定的積溫不足，但亦有它的局限性。在此生態條件下，對不同基因型谷子雜交種的豐產性、適應性、抗逆性、水分利用效率及收獲指數的研究未見報道。

本研究對山西冷涼區地膜覆蓋條件下，谷子不同基因型雜交種進行了對比試驗，這對于提升谷子該種優勢作物科技水平、促進旱作節水農業的發展有重要意義。

1 材料和方法

1.1 試驗區生態條件及試驗概況

試驗于2011年在山西省旱作節水農業區——陽曲縣河村示范基地進行。該區位于山西省中部，屬典型的半干旱地區，海拔1 270 m，無霜期120 d左右，年平均降水量450 mm，平均蒸發量1 995 mm，年平均氣溫6℃，晝夜溫差大，大于10℃活動積溫2 600℃。低溫冷涼和干旱是該區農業生產的主要限制因素。

試驗區土壤為黃土質淡褐土，0～20 cm土壤養分含量為：有機質10.5 g/kg，全氮1.12 g/kg，全磷 0.72 g/kg，全鉀 21.6 g/kg，堿解氮 53.7 mg/kg，速效磷6.87 mg/kg，速效鉀125.0 mg/kg。試驗地于前茬作物收獲后秋施肥、整地，早春3月頂凌覆膜，4月下旬播種，9月下旬收獲。

1.2 供試品種

供試谷子雜交種張雜谷5號、張雜谷10號、張雜谷8號、張雜谷3號由河北省張家口農業科學院提供，長雜2號由山西省農業科學院谷子研究所提供。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區型設計，小區面積為2 m×6.67 m（谷子為密植作物，小區畦埂不計算在小區面積內），3次重復。其他管理措施與一般大田一致。

1.4 降雨量資料的獲取

采用試驗區自動氣象站的記錄資料。

1.5 測定項目及方法

1.5.1 土壤水分測定 在同一區組的每個小區內埋設中子儀測定用2 m深的不銹鋼管，在主要生育期（播前、出苗、拔節、抽穗、灌漿、收獲后），20 cm為一層監測土壤水分變化狀況。

1.5.2 物候期記載 用目測的方法，將每個生育進程達到50%時確定為物候期指標。

1.5.3 產量 以小區實產為準，小區單收單打。每小區取2個0.5 m2樣品進行室內考種，對其穗數、單穗質量、千粒質量、出籽率、穗長、收獲指數進行測定。

1.6 數據分析

統計分析采用DPS軟件、其他數據處理采用EXCEL軟件進行。

2 結果與分析

2.1 產量結果分析

從表1可以看出，張雜谷10號、張雜谷5號、張雜谷3號這3個品種產量處于同一較高水平，與長雜2號、張雜谷8號之間存在顯著差異，說明在試驗基地生態條件下，種植張雜谷10號、張雜谷5號、張雜谷3號這3個品種比較適宜。長雜2號和張雜8號產量低的原因，是由于這2個品種的生育期較長，在該試驗基地的積溫條件下不能正常成熟所致。

表1 品比試驗統計分析結果

2.2 各參試品種產量構成因子及收獲指數分析

在試驗基地生態條件下，不同基因型雜交種產量構成因子中差異最大的是單位面積上的穗數，特別是張雜谷5號，其分蘗成穗可達3.82個，這種特性可補償因春旱出苗不全造成的減產損失，不失為一種抗旱的有效途徑，而且可為化控間苗（免人工間苗）造成的田間留苗不均勻提供有益的補償，從而為谷子簡化栽培提供更為有利的支撐。雖然長雜2號是分蘗成穗低的雜交品種，但其是一個中晚熟雜交優勢利用的品種，也是山西省谷子雜交優勢利用的突破。從表2各品種的出籽率看，產量處于同一較高水平的3個張雜谷品種（10號、5號、3號）中，張雜谷3號出籽率達到81.36%，說明該品種秕谷比例較少，證明該品種庫源關系自身調節能力強[5]。各品種收獲指數（HI）在0.35～0.21之間變動，張雜谷8號與長雜2號因在本研究區積溫條件下不能正常成熟導致收獲指數較低外，其余3個基因型品種收獲指數的差異主要是由遺傳因素決定的，其收獲指數與分蘗成穗有一定的相關性，有隨分蘗成穗的增加生物產量增加的趨勢。但這還有待進一步深入探討。

表2 谷子雜交種不同基因型品種的產量結構、分蘗成穗、出籽率、收獲指數

2.3 各參試品種WUE及水分平衡分析

作物水分利用效率反映了作物耗水與其干物質生產之間的關系，一方面可反映作物的抗旱性，特別是蒸騰速率（量）等生理性狀；另一方面也可反映豐產性，因此，WUE是一個可以定量化研究抗旱節水和豐產性的指標，其受到國內外作物抗旱節水研究者的高度重視[6-7]。

表3顯示：（1）張雜谷5號、張雜谷10號這2個基因型品種WUE基本一致，處于較高水平，較張雜谷3號分別高出1.45，1.50 kg/（mm·hm2）。說明在一定供水條件下，張雜谷10號和張雜谷5號有相對較強的高效用水能力，亦可說明這2個基因型品種具有較好的豐產性。（2）從2 m土體土壤貯水量收獲后增加值看，各基因型品種收獲后土壤貯水量均有大幅度增加，增加值最大的品種為張雜谷3號，達到92.51 mm，較長雜2號品種多貯水21.01 mm，說明張雜谷3號屬于節水型品種。由此證明，在正常降水年型種植谷子雜交種不會引起土壤水分虧缺。這也是旱地農業發展中可持續性的關鍵問題之一，可為下年作物豐產提供水分支撐。

表3 不同基因型品種對耗水、水分利用效率（WUE）及土壤水分平衡的影響

3 小結

本試驗結果表明，在冷涼區（年活動積溫為2 600℃），谷子不同基因型雜交種產量之間存在著顯著差異，張雜谷3號、張雜谷5號、張雜谷10號可在冷涼區覆蓋地膜條件下推廣種植。這3個品種分蘗成穗高，特別是張雜谷5號，其1個基本苗可分蘗成穗3.82個，這種特性非常有利于抗旱保穗，提高產量。分蘗成穗與收獲指數之間有一定的相關性，但這還有待進一步深入探討。

本研究對各參試品種的WUE計算證明，張雜谷5號和張雜谷10號有較強的高效用水能力。同時證明，在正常降水年型種植谷子雜交種不會引起土壤水分虧缺，為旱地農田可持續生產提供了水分支撐。

［1］樊修武，池寶亮.谷子雜交種與常規種水分利用效率及耗水規律差異[J].山西農業科學，2011，39（5）：428-431，452.

［2］劉正理.谷子雜種優勢群的構建方法及研究進展[J].河北農業科學，2010，14（11）：102-104.

［3］樊修武，池寶亮，張冬梅，等.不同水分梯度和種植密度對谷子雜交種產量及水分利用效率的影響 [J].山西農業科學，2010，38（8）：20-23，26.

［4］閆宏山，劉金榮，王素英，等.谷子品種間雜交選育雄性不育系研究[J].河南農業科學，2011，40（4）：53-55.

［5］古世祿，馬建萍，獨俊娥.庫源比對谷子（粟）結實的影響[J].中國農業科學，1988，21（3）：27-33.

［6］樊修武，池寶亮，黃學芳，等.不同水分梯度下玉米水分利用效率研究[J].山西農業科學，2008，36（11）：60-63．

［7］吳凌波，高聚林，木蘭.不同覆膜方式對玉米表層土壤含水量、產量和水分利用效率的影響[J].內蒙古農業科技，2007（3）：18-20.