父母本行比及氮肥施用量對(duì)雜交小麥制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

阮仁武，嚴(yán)莉莉，胡 丹，劉星貝，佘恒志，徐曼曼，李中安，易澤林，楊宇衡

(1.西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，重慶 400716；2.西南大學(xué)柑桔研究所，重慶 400712；3.西南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，重慶 400716)

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父母本行比及氮肥施用量對(duì)雜交小麥制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

阮仁武1，嚴(yán)莉莉1，胡 丹1，劉星貝1，佘恒志1，徐曼曼1，李中安2，易澤林1，楊宇衡3

(1.西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，重慶 400716；2.西南大學(xué)柑桔研究所，重慶 400712；3.西南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，重慶 400716)

[目的]篩選適宜的小麥雜交種高產(chǎn)制種技術(shù)。[方法]采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究父母本不同的行比和不同的氮肥施用量對(duì)雜交小麥制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。[結(jié)果]制種產(chǎn)量隨著母本行數(shù)的增加而增加，父母本行比為2∶6時(shí)制種產(chǎn)量為3 683.8 kg/hm2；氮肥施用量為450 kg/hm2時(shí)制種產(chǎn)量為3 649.4 kg/hm2；父母本行比與氮肥施用量的互作效應(yīng)表明，父母本行比為2∶6、氮肥施用量為300 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量為最高，達(dá)4 160.6 kg/hm2。父母本行比和氮肥施用量對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素等性狀的影響主要表現(xiàn)在對(duì)穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率有顯著的影響，當(dāng)父母本行比為2∶5時(shí)穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率最高，分別為26.7粒、1.12 g和62.6%；當(dāng)?shù)适┯昧繛?50 kg/hm2時(shí)穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率最高，分別為26.0粒、1.08 g和59.2%；父母本行比與氮肥施用量的互作效應(yīng)表明其對(duì)穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率均有顯著的影響，當(dāng)父母本行比為2∶5、氮肥施用量為300 kg/hm2時(shí)穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率最高，分別為29.6粒、1.24 g和71.6%。[結(jié)論]穗粒數(shù)是影響制種產(chǎn)量最大的構(gòu)成因素，提高穗粒數(shù)就能提高制種產(chǎn)量。綜合父母本行比和氮肥施用量對(duì)制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素等性狀的影響來看，該試驗(yàn)條件下，以父母本行比為2∶5～2∶6、氮肥施用量為300～450 kg/hm2的處理為最佳。

父母本行比；氮肥；制種產(chǎn)量；雜交小麥

作物雜種優(yōu)勢(shì)利用是提高糧食單產(chǎn)的主要措施之一，在水稻、玉米、棉花、油菜等主要作物中，雜交種均取得了顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，因此，雜交小麥被認(rèn)為是今后小麥產(chǎn)量大幅度增加的首選途徑，也是國(guó)際上高技術(shù)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代種業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一[1]。近年來，我國(guó)雜交小麥的研究取得了重大進(jìn)展，特別是光溫敏雄性不育系的利用，有部分雜種組合通過了國(guó)家或省級(jí)品種審定，但仍未實(shí)現(xiàn)大面積推廣，原因主要是制種產(chǎn)量較低[2-3]，制種技術(shù)不夠成熟、雜交種成本較高，降低了雜交種推廣價(jià)值。雜交小麥高產(chǎn)制種的最大制約因素是父母本花期相遇，普遍認(rèn)為最佳相遇時(shí)期是母本比父本早開花2～3 d，在父母本花期相遇良好的情況下，研究其他栽培技術(shù)才具有重要意義。楊木軍等[4]研究結(jié)果表明，父母本行比極顯著地影響制種產(chǎn)量，云雜3號(hào)、云雜5號(hào)的最佳父母本行比分別為2∶8和2∶6。龐啟華等[2]研究結(jié)果表明，MS1的父母本行比為2∶10時(shí)制種產(chǎn)量最高。任勇等[5]研究結(jié)果表明，綿雜麥168父母本最佳行比為1∶5或1∶6。由于雜交品種的特性不同，雜交種的制種要求也不同。氮肥對(duì)提高小麥的產(chǎn)量是有限的，不同種植地區(qū)小麥對(duì)氮肥的需求量不同。王月福等[6]的研究結(jié)果表明，適量增施氮肥能夠促進(jìn)小麥子粒淀粉積累，進(jìn)而提高粒重，增加產(chǎn)量，認(rèn)為小麥生產(chǎn)中以高產(chǎn)為目的的適宜施氮量在180～240 kg/hm2。吳中偉等[7]認(rèn)為在施氮量為180 kg/hm2、施氮方式為底肥∶拔節(jié)肥=7∶3時(shí)套作小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)好，產(chǎn)量最高。大量研究表明小麥高產(chǎn)的施氮量為180 kg/hm2左右。影響雜交小麥制種產(chǎn)量的最大因素是父母本花期相遇程度，如果父母本花期不相遇，首先必須調(diào)整花期。在母本能充分授粉的前提下，父母本行比是影響制種產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一，盡量減少父本的行數(shù)并擴(kuò)大母本的行數(shù)可提高母本的制種產(chǎn)量。適宜的氮肥施用量能協(xié)調(diào)好小麥的生長(zhǎng)以及產(chǎn)量構(gòu)成因素之間關(guān)系，從而提高小麥制種產(chǎn)量。為了提高雜交小麥產(chǎn)新品種西南112的制種產(chǎn)量，筆者展開田間試驗(yàn)篩選其最適宜的父母本行比及氮肥施用量，旨在為雜交小麥的制種提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)于2012～2013年度和2014～2015年度在西南大學(xué)柑桔研究所科研基地(106°37′ E，19°51′ N)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為沙壤土，含有機(jī)質(zhì)11.40 g/kg、有效磷19.80 mg/kg、速效鉀96.80 mg/kg、堿解氮71.2 mg/kg、全氮0.72 g/kg、全磷0.36 g/kg、全鉀16.30 g/kg，pH 6.80。

1.2試驗(yàn)材料雜交小麥新品種西南112的母本(不育系)為2011Z1(08L5070)，父本(恢復(fù)系)為K152-2，2個(gè)親本均為西南大學(xué)選育。

1.3試驗(yàn)方法采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，父母本行比為主區(qū)，共4個(gè)水平，即父∶母為2∶3、2∶4、2∶5和2∶6，分別用P1、P2、P3、P4表示；父母本氮肥施用量(含N 46%的尿素)為副區(qū)，共3個(gè)水平，即150、300和450 kg/hm2，分別用N1、N2、N3表示。小區(qū)行長(zhǎng)5 m，P1、P2、P3、P4分別種植10、12、14、16行，行距25 cm，父母本種植密度180×104株/hm2，4次重復(fù)。小區(qū)之間用高稈作物(荊州黑麥)進(jìn)行隔離。母本為11月3日播種，父本為11月10日播種。11月3日播種時(shí)，N1全部作底肥施入，N2、N3均施150 kg/hm2作底肥，12月18日N2、N3分別施150和300 kg/hm2作追肥。田間管理同大田生產(chǎn)，開花期進(jìn)行人工輔助授粉。

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法成熟后分小區(qū)收獲、脫粒、晾曬，測(cè)量小區(qū)產(chǎn)量。田間調(diào)查有效穗和每穗小穗數(shù)，取50穗進(jìn)行室內(nèi)調(diào)查穗粒數(shù)、千粒重和穗重，計(jì)算結(jié)實(shí)率。

1.5數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2003 及SPSS 22.0專業(yè)版軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和顯著性檢測(cè)。

2　結(jié)果與分析

2.1父母本行比、氮肥施用量對(duì)制種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響方差分析結(jié)果表明：父母本行比處理間制種產(chǎn)量差異顯著，氮肥施用量處理間制種產(chǎn)量差異極顯著，父母本行比與氮肥施用量的互作各處理間制種產(chǎn)量差異不顯著；各處理間穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率差異均達(dá)顯著或極顯著差異，但各處理間有效穗和千粒重差異均不顯著。

2.1.1父母本行比對(duì)制種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響。由表1可以看出，雜交小麥的制種產(chǎn)量與父母本的比例有很大關(guān)系，母本比例越大，制種產(chǎn)量越高，其中父母本行比為2∶6的處理制種產(chǎn)量最高，為3 683.8 kg/hm2，顯著高于父母本行比為2∶3、2∶4處理的產(chǎn)制種量，但與父母本行比為2∶5處理的制種產(chǎn)量間無顯著性差異。說明父母本行比達(dá)到一定比例后增產(chǎn)幅度就會(huì)減少。由表1還可看出，父母本行比為2∶5時(shí)，穗粒數(shù)為26.7粒，穗重為1.12 g，結(jié)實(shí)率為62.6%，均顯著高于行比為2∶3和2∶4時(shí)的穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率；父母本行比為2∶6時(shí)，穗粒數(shù)為25.5粒，穗重為1.07 g，結(jié)實(shí)率為58.7%，顯著高于行比為2∶3時(shí)的穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率；行比為2∶5和2∶6之間的穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率差異均不顯著。說明父母本行比以2∶5和2∶6時(shí)最好。

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same row indicated significant differences among treatments(P<0.05).

2.1.2氮肥施用量對(duì)制種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響。由表2可以看出，在氮肥施用量為450和300 kg/hm2時(shí)，制種產(chǎn)量分別為3 649.4和3 591.8 kg/hm2，均顯著高于氮肥施用量為150 kg/hm2時(shí)的產(chǎn)量，但氮肥施用量為450和300 kg/hm2處理間的產(chǎn)量差異不顯著，增產(chǎn)幅度也小，說明氮肥施用量為300～450 kg/hm2時(shí)是高產(chǎn)制種的最佳施肥量。由表2還可看出，在氮肥施用量為450 kg/hm2時(shí)，穗粒數(shù)為26.0粒、穗重為1.08 g、結(jié)實(shí)率59.2%，均達(dá)到最大值；其次是氮肥施用量為300 kg/hm2時(shí)的穗粒重、穗重及結(jié)實(shí)率，分別為25.1粒、1.06 g、58.2%，氮肥施用量為300和450 kg/hm2處理間穗粒重、穗重及結(jié)實(shí)率差異均不顯著，但均與氮肥施用量為150 kg/hm2的穗粒重、穗重及結(jié)實(shí)率差異顯著。說明氮肥施用量為300～450 kg/hm2是最佳的施肥量。

表2　不同氮肥施用量對(duì)制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same row indicated significant differences among treatments(P<0.05).

2.2父母本行比和氮肥施用量互作效應(yīng)對(duì)制種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響父母本行比和氮肥施用量有互作效應(yīng)，由表3可以看出，父母本行比為2∶6、氮肥施用量為300 kg/hm2時(shí)的制種產(chǎn)量最高，為4 160.6 kg/hm2，其次是父母本行比為2∶5、氮肥施用量為300 kg/hm2時(shí)的產(chǎn)量，為3 973.9 kg/hm2，說明西南112雜交種子制種的最佳處理是父母本行比為2∶5～2∶6、氮肥施用量為300 kg/hm2。由表3還可看出，父母本行比為2∶5、氮肥施用量為300 kg/hm2時(shí)的穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率均最高，分別為29.6粒、1.24 g和71.6%；其次為父母本行比為2∶6、氮肥施用量為300 kg/hm2時(shí)的穗粒數(shù)、穗重、結(jié)實(shí)率，分別為27.3粒、1.15 g、60.9%。綜合父母本行比和氮肥施用量對(duì)制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，父母本行比為2∶5、氮肥施用量為300 kg/hm2的處理為最佳。

表3　父母本行比和氮肥施用量互作效應(yīng)對(duì)制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same row indicated significant differences among treatments(P<0.05).

2.3制種產(chǎn)量與制種產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性由表4可以看出，制種產(chǎn)量與穗粒數(shù)、穗重、結(jié)實(shí)率均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與有效穗有正相關(guān)關(guān)系，與千粒重有負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明穗粒數(shù)是制種產(chǎn)量構(gòu)成因素中影響制種產(chǎn)量的最大因素，穗粒數(shù)越多，制種產(chǎn)量越高；穗粒數(shù)的多少受結(jié)實(shí)率的影響，結(jié)實(shí)率越高，穗粒數(shù)越多，提高母本的結(jié)實(shí)率成為高產(chǎn)制種的關(guān)鍵。父母本的行比值與制種產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穗重和結(jié)實(shí)率高度正相關(guān)，表明并不是父母本的行比越大制種產(chǎn)量就越高。氮肥施用量與制種產(chǎn)量、穗粒數(shù)和穗重均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與結(jié)實(shí)率高度正相關(guān)。

表4　制種產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性

注：*表示在0.05顯示性水平下顯著相關(guān)；**表示在0.01顯著性水平下顯著相關(guān)。

Note：* and ** indicated significant correlation at 0.05 and 0.01 level,respectively.

3　結(jié)論與討論

雜交小麥經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的研究，國(guó)際小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用主要集中于“三系法”和“化殺法”2種途徑，我國(guó)也對(duì)這2種途徑開展了大量研究，但上述途徑存在著一系列難以克服的科學(xué)瓶頸及環(huán)境污染等問題，因此至今未能實(shí)現(xiàn)雜交小麥的大面積推廣[1]。為實(shí)現(xiàn)雜交小麥的應(yīng)用，我國(guó)自主創(chuàng)新建立光溫敏雄性不育系統(tǒng)[8-9]；采用標(biāo)記性狀來分離保持系和不育系的核型不育系統(tǒng)(GMS)，先后建立了藍(lán)標(biāo)型[10]、VE型[11]、4E-ms型[12]和藍(lán)粒兩系法[13]雜交小麥系統(tǒng)，這既豐富了雜交小麥系統(tǒng)的研究，又為雜交小麥的突破提供了理論基礎(chǔ)。近年來，雜交小麥應(yīng)用技術(shù)逐步完善，雜交小麥的研究與應(yīng)用取得重大突破，在北京、四川、云南、陜西等地區(qū)通過國(guó)家或省級(jí)品種審定委員會(huì)審定了一系列的雜交小麥品種，有力地推動(dòng)我國(guó)雜交小麥的研究，雖然我國(guó)雜交小麥開始進(jìn)入快速示范應(yīng)用階段，但仍未實(shí)現(xiàn)大面積推廣，其主要原因是制種產(chǎn)量較低[14-15]，雜交種的種植成本較高，降低了推廣價(jià)值。藍(lán)粒兩系法雜交小麥系統(tǒng)在提高雜交小麥不育系選育效率和制種產(chǎn)量方面取得了重要突破。利用藍(lán)粒兩系法選育的小麥隱性核不育系2011Z1(08L5070)與恢復(fù)系K152-2配制的雜交組合(11S12)通過了重慶市品種審定委員會(huì)的審定，定名為西南112，它是第一個(gè)通過省級(jí)品種審定的隱性核型不育系雜交種，可推動(dòng)雜交小麥在生產(chǎn)上的應(yīng)用。

影響雜交小麥制種產(chǎn)量的因素很多，第一就是父母本要花期相遇，其他栽培措施就是充分發(fā)揮父母本的作用，保證父母本花期相遇，提高母本的產(chǎn)量。在雜交小麥制種產(chǎn)量構(gòu)成因素中，母本的有效穗數(shù)和千粒重與父本的生長(zhǎng)沒有直接的關(guān)系，只有穗粒數(shù)與父本的生長(zhǎng)有直接的關(guān)系，當(dāng)父母本花期相遇很好時(shí)，母本的結(jié)實(shí)率越高，穗粒數(shù)越多，從而保證制種產(chǎn)量越高。因此，所有的栽培措施均必須圍繞提高母本的穗粒數(shù)(結(jié)實(shí)率)進(jìn)行，穗粒數(shù)越多則產(chǎn)量越高。該研究表明，制種產(chǎn)量只與穗粒數(shù)有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與有效穗數(shù)和千粒重?zé)o顯著相關(guān)關(guān)系。在栽培技術(shù)中，父母本行比是影響制種產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。奚亞軍等[16]研究表明，父母本不同行比配置對(duì)不育系產(chǎn)量的影響以1∶3行比產(chǎn)量最高。聶迎彬等[15]研究表明，在父母本行比為2∶2～2∶6時(shí)，行比越大，產(chǎn)量越高。孫琪等[14]認(rèn)為父母本行比為2∶4～2∶10時(shí)，母本的株高、穗長(zhǎng)、小穗數(shù)、小花數(shù)變化均不大，但結(jié)實(shí)率變化明顯，以2∶5結(jié)實(shí)率最高。該試驗(yàn)的研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果一致，在重慶地區(qū)的氣候條件下，適宜的父母本種植行比應(yīng)為2∶5～2∶6。奚亞軍等[16]研究表明，父母本行比對(duì)繁殖不育系結(jié)實(shí)率的影響有極顯著差異，以父母本行比為1∶1的結(jié)實(shí)率最高，父母本行比為1∶2的結(jié)實(shí)率次之，父母本行比為1∶3的結(jié)實(shí)率最低，可見，隨著不育系種植比例的增加，不育系的結(jié)實(shí)率呈下降趨勢(shì)。這與該試驗(yàn)結(jié)果不一致，分析原因可能是繁殖三系不育系時(shí)，父母本株高一樣，不利于父本授粉，遠(yuǎn)離父本的母本接受花粉的機(jī)會(huì)更少，從而影響結(jié)實(shí)率。

土壤中氮素養(yǎng)分含量狀況直接影響小麥的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量高低。關(guān)于氮肥的用量問題諸多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，積累了豐富的資料[6，17-20]。有研究表明適當(dāng)增加施氮量可顯著提高小麥子粒產(chǎn)量并改善子粒品質(zhì)。但這些研究主要是針對(duì)小麥品種的高產(chǎn)栽培措施，未對(duì)小麥制種產(chǎn)量進(jìn)行研究。該試驗(yàn)研究結(jié)果表明，氮肥施用量在450 kg/hm2以下時(shí)，小麥制種產(chǎn)量隨氮肥的施用量的增加而增加，這與前人在小麥高產(chǎn)施肥研究中的結(jié)論一致。該試驗(yàn)的最高氮肥施用量是450 kg/hm2，田間調(diào)查結(jié)果顯示，小麥存在倒伏現(xiàn)象，可見在生產(chǎn)上再提高氮肥施用量存在倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。

穗粒數(shù)是影響制種產(chǎn)量最大的構(gòu)成因素，提高母本的穗粒數(shù)就能提高制種產(chǎn)量。綜合父母本行比和氮肥施用量對(duì)制種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響來看，西南112制種的最佳處理是父母本行比為2∶5～2∶6、氮肥施用量為300～450 kg/hm2。

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Effect of Different Row Ratios between Male and Female Parents and Application Amount of Nitrogen Fertilizer on Hybrid Wheat Seed Production and Its Component Factors

RUAN Ren-wu,YAN Li-li,HU Dan et al

(College of Agronomy and Biotechnology,Southwest University,Chongqing 400716)

[Objective]To screen a high-yielding seed production technique suitable for different hybrids wheat genotypes.[Method]Effect of different row ratios between male and female parents and application amount of nitrogen fertilizer on hybrid wheat seed production and its component factors were researched by using split plot design method.[Result]Production of hybrid seeds increased as female parent rows rose,the·yield of producing seed was 3 683.5 kg/hm2at 2∶6 row ratio;yield of producing seed was 3 649.4 kg/hm2at the nitrogen application of 450 kg/hm2;the highest yield of seed production was up to 4 160.6 kg/hm2in the combination of the male and female partent row ratio of 2∶6 with the nitrogen application of 300 kg/hm2.There were significant effects of row-ratio of male and female parent and the application amount of nitrogen fertilizer to yield components on the grain number,grain weight and seed setting.The grain number per spike,spike weight and seed setting were the highest (26.7 grains,1.12 g and 62.6%) at the parent row ratio of 2∶5;the grain number per spike,spike weight and seed setting were the highest (26.0 grains,1.08 g and 59.2%) at nitrogen fertilizer application of 450 kg/hm2.Row-ratio of male and female and application amount of nitrogenous fertilizer showed that the grain number per spike,spike weight and seed setting percentage had a significant impact;when the row-ratio of male and female parent was 2∶5 and the nitrogen application was 300 kg/hm2;and grain number per spike,spike weight and seed setting percentage were the highest,which were 29.6 grains,1.24 g and 71.6%,respectively.[Conclusion]Grain number per spike id the largest components factor to influence the yield of producing seed,increasing the number of grains can improve yield of hybrid seed production.Combining row-ratio of male and female with application amount of nitrogenous fertilizer affects the yield of producing seed,its components etc.The best treatment of this experiment is the parent row-ratio of 2∶5 - 2∶6 with nitrogenous fertilizer application of 300 kg/hm2.

Row-ratio between male and female;Nitrogen fertilizer;Yield of seed production;Hybrid wheat

重慶市應(yīng)用開發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(csct2013yykfB80012)；中央高?；緲I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(XDJK2016A020)。

阮仁武(1964- )，男，重慶人，副研究員，從事麥類作物遺傳育種與栽培研究。

2016-07-06

S 512.1

A

0517-6611(2016)25-014-04