薛志偉,楊春玲,關立
(安陽市農業科學院,河南 安陽 455000)
我國是世界小麥生產大國和消費大國。河南省是我國小麥主產區之一,小麥高產對于保障國家糧食安全具有重要意義,因此,對小麥新品種產量的要求不斷提高[1]。小麥產量是個體與群體關系相互協調的結果。小麥對環境的適應性及群體的自動調節,很大程度上是通過調控分蘗的消長來實現的[2]。因而,掌握小麥群體莖蘗的動態變化,構建合理的群體結構是實現小麥高產的重要途徑[3,4]。王新其等[5]研究表明,小麥自身遺傳背景、生態區域和栽培管理措施均會影響小麥群體的構建,進而影響到小麥產量。
葉片是小麥進行光合作用的主要器官,小麥子粒產量有80%以上來源于花后功能葉光合產物的積累[6]。延長花后小麥葉片的持綠時間,促進地上部干物質向子粒轉移,可以有效提高小麥產量[7,8]。葉面積指數(LAI)是通過光合綠葉面積反映群體光合性能的一個重要指標,對小麥群體構建和產量形成均有一定的影響[9,10]。研究表明,孕穗期之后仍能保持相對較高的LAI 是小麥獲得高產的基礎[11];抽穗期適宜的LAI 可以協調小麥源庫關系,平衡各器官的發展[12];開花期之后延緩LAI 的下降速率,并延長LAI 的高峰期,可以提高作物光合利用效率,增加同化物的轉化。但也有研究顯示,如果小麥生育后期LAI 居高不下,植株和葉片中的養分將不能及時運轉到子粒中[13];如果小麥花后LAI 過高,將會導致千粒重下降,進而影響到子粒產量的提高[14]。
周麥系列是河南省選育的優秀小麥品種,其中,周麥18 被省內外專家公認為既高產又穩產的領頭品種,常作為河南省小麥生產試驗的對照品種。漯麥906 和昌麥18 分別是漯河市農業科學院和許昌市農業科學研究所經過多年研究精選的小麥新品種,在河南省小麥產業技術創新聯盟品種試驗聯合體中表現優異。為了驗證漯麥906 和昌麥18 在較大面積上的豐產性,以周麥18 做對照,對漯麥906 和昌麥18 的群體莖蘗特征和產量構成特點進行研究,旨為其在河南省麥區廣泛種植提供理論依據。
試驗于2017~2018 年在安陽縣柏莊鎮棉花原種場進行。試驗田地勢平坦,地力均勻,土壤質地為黏壤(潮褐土),耕層土壤基礎養分含量為有機質16.4 g/kg、全氮1.0 g/kg、硝態氮5.7 mg/kg、銨態氮3.5 mg/kg、速效磷15.4 mg/kg、速效鉀199.5 mg/kg。前茬作物為夏玉米,收獲后秸稈全部粉碎還田。
試驗小麥品種為昌麥18、漯麥906 和周麥18,分別由許昌市農業科學研究所、漯河市農業科學院、安陽市農業科學院提供。
1.3.1 試驗設計 試驗設3 個品種處理,小區面積300 m2,隨機區組排列,3 次重復。重復間留走道1 m,試驗區四周設小麥保護行。
小麥播種前整地時,基施腐殖酸螯合復合肥(N、P2O5和K2O 含量均為18%)750 kg/hm2,同時撒施辛硫磷防治地下害蟲;深耕30 cm,然后采用圓盤耙耙地一遍,平整地面。2017 年10 月14 日播種小麥,播種量135 kg/hm2,行距17 cm。小麥拔節期追施尿素250 kg/hm2;全生育期共灌溉3 次,灌水時間分別為2017 年11 月20 日、2018 年3 月3 日和5 月16日;2018 年3 月3 日噴灑除草劑防治田間雜草,4 月25日噴灑聯菊啶蟲脒防治蚜蟲;2018 年6 月6 日收獲。整個小麥生育期內,田間無明顯的雜草和病蟲為害。
1.3.2 測定項目與方法
1.3.2.1 群體密度。小麥分蘗初期,每小區隨機選取1 m×2 行的樣點3 個并標記,調查基本苗數量。分別于冬前、起身期、拔節期、抽穗期、灌漿期和成熟期,在標記樣點處調查總莖數或穗數,并計算成穗率(成熟期穗數/最高主莖數×100%)、主莖穗比例(基本苗數/成熟期穗數×100%)和分蘗穗比例〔(成熟期穗數-基本苗數)/成熟期穗數×100%〕[15]。
1.3.2.2 LAI。分別于小麥拔節期、抽穗期、開花期、灌漿期和成熟期,每小區隨機選取有代表性的小麥植株10 株摘取全部綠葉,每株選取其中10 片綠葉依次排列測量10 片葉片中部的總寬度(a)。然后,從葉片中間截取5 cm 長(b)的樣段,烘干后稱重(A);將截取后的剩余部分和其他樣株的全部綠葉片再一起烘干,稱重(B)。計算單位重量葉面積(S1)、小區總樣株葉面積(S2)、平均單株葉面積(S3)和LAI[16]。

1.3.2.3 干物質積累量。把測算葉面積后的植株地下部剪掉,置于105 ℃烘箱中殺青30 min,之后80 ℃烘干至恒重,冷卻后稱重。計算單株干物質重。
1.3.2.4 產量及其構成因素。收獲前,調查各小區標記樣點的穗數;將各樣點小麥整株連根收獲,進行室內考種,測定總小穗數、不孕小穗數、穗粒數和千粒重。成熟期,各小區收獲50 m2,脫粒后自然風干,測定子粒產量。
1.3.3 數據處理與分析 利用SPSS 19.0 和EXCEL 2007軟件進行數據整理和統計分析。
漯麥906 和昌麥18 生育期內的群體總莖數變化趨勢與CK 一致,均呈先增加后降低的單峰曲線,且指標值均于拔節期達到最大(表1)。越冬期和起身期,漯麥906 和昌麥18 的總莖數均>CK,但不同品種之間差異均不顯著;自拔節期開始,漯麥906 和昌麥18 的總莖數均<CK,但不同時期各品種與CK 的指標值差異有所不同。抽穗期,漯麥906 和昌麥18 的總莖數分別較CK 減少了3.53%和12.94%,其中,昌麥18 指標值顯著<其他2 個品種,而漯麥906 與CK 差異不顯著。拔節期和成熟期,參試小麥品種的總莖數順序均為昌麥18<漯麥906<CK,兩兩之間差異均達到了顯著水平,其中,漯麥906 和昌麥18 拔節期的指標值分別較CK 降低了6.22%和24.36%,成熟期指標值分別降低了11.39%和16.46%。
昌麥18 的總成穗率顯著>其他2 個品種;漯麥906 的總成穗率<CK,但差異不顯著。
漯麥906 與昌麥18 的主莖穗比例和分蘗穗比例差異均不顯著,但與CK 相比,二者的主莖穗比例明顯較高,分蘗穗比例明顯較低。

表1 小麥群體總莖數和成穗情況Table 1 The total stem number and spikes of wheat population
拔節期到成熟期,漯麥906 和昌麥18 的LAI 變化趨勢與CK 一致,均呈先增加后降低的變化,且最高值均出現在抽穗期(圖1)。這是因為小麥生育中期群體總莖數迅速增加,LAI 也隨之增加較快;但是開花之后,由于葉片之間相互遮蔽,群體與個體之間出現矛盾,致使LAI 下降。拔節期到抽穗期,參試小麥的LAI 均呈增加趨勢,2 個時期的LAI 差值順序為CK>漯麥906>昌麥18。抽穗期之后,參試小麥的LAI均呈逐漸下降趨勢,其中,抽穗期到開花期的LAI 差值順序和開花期到灌漿期的LAI 差值順序均為CK>漯麥906>昌麥18,灌漿期到成熟期的LAI 差值順序為昌麥18>漯麥906>CK。總的來看,與CK 相比,漯麥906 和昌麥18 拔節期到抽穗期LAI 的增加量較小,抽穗期到成熟期LAI 的下降量亦較小,即:拔節期到成熟期,漯麥906 和昌麥18 的LAI 波動幅度低于周麥18。

圖1 小麥主要生育時期的葉面積指數Fig.1 LAI of wheat at main growing period
拔節期到成熟期,漯麥906 和昌麥18 的單株干物質重變化趨勢與CK 一致,均隨生育進程而逐漸增加,其中抽穗后增速較快,成熟期達到最大值;二者指標值始終<CK,但不同時期各品種與CK 的指標值差異有所不同(表2)。拔節期和成熟期,漯麥906 和昌麥18 的單株干物質重均顯著<CK,其中,拔節期指標值分別降低了8.94%和10.58%,成熟期指標值分別降低了5.31%和6.11%,但2 個時期漯麥906 與昌麥18 差異均不顯著。抽穗期和開花期,參試小麥品種的單株干物質重差異均不顯著。灌漿期,漯麥906 和昌麥18 的單株干物質重分別較CK 降低了5.47%和10.16%,其中,昌麥18 與CK 差異達到了顯著水平,但二者與漯麥906 差異均不顯著。

表2 主要生育時期的小麥單株干物質重 (g/株)Table 2 Dry matter accumulation per plant of wheat at main growing period
漯麥906 和昌麥18 的產量均顯著>CK,分別較CK 增產4.26%和4.18%,但漯麥906 與昌麥18 差異不顯著(表3)。
漯麥906 和昌麥18 的穗長均<CK,分別縮短了1.69%和11.24%,其中,漯麥906 與CK 差異不顯著,但二者與昌麥18 差異均達到了顯著水平。
漯麥906 和昌麥18 的總小穗數均<CK,分別降低了5.34%和8.25%,其中,昌麥18 與CK 差異達到了顯著水平,但二者與漯麥906 差異均不顯著。
漯麥906 和昌麥18 的穗粒數均顯著>CK,分別較CK 增加了6.87%和7.93%,但漯麥906 與昌麥18 差異不顯著。
漯麥906 和昌麥18 的千粒重均>CK,分別較CK提高了4.57%和1.49%,其中,漯麥906 指標值明顯較高,而昌麥18 與CK 差異不顯著。

表3 小麥子粒產量及其構成因素Table 3 Grain yield and its components of different wheat varieties
參試小麥品種的單位面積穗數順序為昌麥18<漯麥906<CK,兩兩之間差異均達到了顯著水平,與CK相比,漯麥906 和昌麥18 的指標值分別降低了11.39%和16.46%。
分蘗是表征小麥群體結構的重要指標,群體莖蘗數的動態變化可以反映小麥群體結構的質量。優良的小麥品種通過適宜的群體分蘗數可以創建良好的群體結構,從而獲得較高的收獲穗數[5,17]。漯麥906 和昌麥18 在越冬期和起身期群體總莖數均多于周麥18,影響了群體的通風透光,營養消耗增加,無效分蘗增多,造成拔節期、抽穗期和成熟期群體有效莖數少于周麥18。王新其等[5]認為,小麥群體總莖數高峰值偏高會造成群體成穗率下降,且有效穗中分蘗穗比例增加,粒重降低。拔節期周麥18 群體總莖數最高,其總成穗率與漯麥906差異不顯著但顯著低于昌麥18,分蘗穗比例顯著高于漯麥906 和昌麥18。本研究結果支持了上述觀點。
綜上所述,與周麥18 相比,漯麥906 和昌麥18分蘗能力強,但無效分蘗多,對營養消耗過多,總穗數明顯減少。
閆樹平等[18]研究表明,葉面積指數是影響小麥產量的重要因素。拔節期到成熟期,漯麥906 和昌麥18的LAI 變化趨勢與周麥18 一致,均表現為先增加后降低,且均于抽穗期達到最大、成熟期最小,但二者LAI 的波動幅度以及最大值和最小值均小于周麥18。與周麥18 相比,漯麥906 和昌麥18 的LAI 在生育前期增速較慢,對營養生長造成了一定的影響;但在生育后期下降也較為平緩,有利于光合產物的積累和子粒重的增加。馮素偉等[14]研究表明,小麥花后LAI 會影響其干物質的積累以及子粒的灌漿速率。與周麥18 相比,拔節期到成熟期,漯麥906 和昌麥18 的單株干物質積累量均有所降低,但是下降幅度呈降低的趨勢。
小麥產量是多因素共同協調的結果。花后群體總莖數過多會造成葉片之間相互遮蔽嚴重,中下部葉片衰老甚至死亡,致使LAI 下降[15]。花后LAI 過高會對產量造成一定的負面影響[14]。與周麥18 相比,漯麥906 和昌麥18 花后群體總莖數較低,LAI 衰減幅度較小;在開花期和成熟期LAI 亦較小,有利于莖葉中的干物質向子粒轉移;穗粒數顯著較多,千粒重較大,產量優勢突出,產量分別較CK 增加了4.26%和4.18%。
綜上所述,與周麥18 相比,漯麥906 和昌麥18高產的主要特點是主莖穗比例高,花后葉面積指數降幅小,穗粒數多,千粒重大。
2018 年清明節前后(小麥拔節孕穗期)部分地區出現了強降溫天氣,個別地區的最低溫度達到了-5~-2 ℃,導致小麥產量普遍低于常年。該天氣對于本試驗結果的影響還有待進一步研究。