农业----灌水和非灌水对不同基因型小麦群体动态及其产量相关性的影响

来源: 长沙中视澜庭教育咨询有限公司  日期:2018-01-11 17:04:08  点击:106 
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摘  要: 在灌水和非灌水条件下研究了5个不同基因型小麦的群体动态变化及其与产量的相关性表现。结果表明,各基因型小麦在灌水小区的群体指标明显高于非灌水小区;叶面积指数(LAI)变化呈“S”形曲线,且与产量有显著相关关系;在干旱条件下全生育期的LAI变化幅度较灌水条件下大,且拔节以后的LAI对产量影响较大;各处理下不同基因型小麦的群体变化对产量的贡献不同。因此,在旱作农业生产中,小麦除了选用大穗型品种外,还要力求保持小麦生育后期有较高的绿叶面积,并使各方面协调发展,以获得较高的经济产量。
关键词: 灌水;不同基因型小麦; 群体动态; 叶面积指数; 产量
 
西北地区水资源不足是影响该地区小麦生产水平进一步提高的主要限制因素。因此,众多学者从不同角度系统研究了不同的灌水措施对小麦生产的影响[1~12]。有研究表明[14],采用传统地面灌每次灌溉定额相同的条件下,冬小麦全生育期灌水以2~3次较为适宜,增加灌溉次数小麦灌产量并不增加,甚至下降。群体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[8]。研究表明[11~16],小麦高产群体结构受品种、施肥、灌水等因素的影响;就同一品种而言,群体结构的好坏主要表现在分蘖与叶面积形态指标上,水分胁迫可降低小麦的粒叶比,进而影响小麦的产量。本试验研究了5个不同基因型小麦的群体结构和LAI的动态变化,及其与产量的相关关系,以期为西北干旱地区小麦栽培以及节水灌溉提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地
试验于2003-2004年在陕西杨凌西北农林科技大学农作一站试验田进行。试验田前茬休闲,土质为中壤,土壤耕层0~20 cm,有机质含量13.98g/kg,全氮0.87 g/kg ,全钾11.29 g/kg,全磷0.59 g/kg,速效氮0.18㎎/㎏,速效磷15.85㎎/㎏,速效钾191.90㎎/㎏,pH 8.0。
1.2 试验材料与处理
试验采用裂区设计,主区为灌水与非灌水两种处理,灌水小区分别在越冬期和返青期灌水,灌水量分别为40m3/hm2和20m3/hm2。非灌水小区在小麦的全生育期均不灌水;副区依课题要求选择5个不同基因型小麦品种(系)(西农9766、西农794、西农580、西农1043和西农1726);每处理重复3次,共30个小区,小区面积为35.2㎡。
小麦品种于2003-10-17日播种,采用人工开沟条播,行距20㎝,播量240万粒/hm2。播种时耕层(0~20cm)土壤含水量为233.8 g/kg;拔节期土壤含水量灌水小区为214.1 g/kg,灌水小区为206.4 g/kg;成熟期土壤含水量灌水小区为115.8 g/kg,非灌水小区为108.6 g/kg。
小麦全生育期降水量123.3 mm。灌区灌水量由单位时间出水量换算求得;田间管理措施同常规大田。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 茎蘖动态  分别于分蘖期、越冬期、起身期、拔节期、孕穗期、成熟期调查,采用人工定点记数法测定群体茎蘖动态变化情况,再折算成单位面积平均值。
1.3.2 叶面积指数(LAI)测定  采用人工直尺法测定,分别于出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆成熟期进行,各处理随机取具有代表的10株用直尺测单株叶面积,再折算成单位面积平均值。
1.3.3产量测定  在小麦成熟期,从各处理中选取均匀一致、有代表性的2 m2进行实割测产,测定穗数、粒数、粒重等产量构成因素,再折算成单位面积产量。
2. 结果与分析
2.1 灌水和非灌水对不同基因型小麦群体茎数的影响
从表1可以看出,非灌水条件下,不同基因型小麦冬前分蘖情况基本与灌水条件下相近,即从出苗到越冬期不同小麦品种在这两种条件下的群体茎蘖差异不大,且群体茎蘖的增长速率较为缓慢,而差异表现在越冬后。在越冬期后灌水处理小麦的群体茎蘖增长速率略高于非灌水处理下各相应品种的群体茎蘖增长速率,但各处理均以拔节期达到分蘖高峰。最高群体出现在灌水条件下的西农794,达到了2165.25万/hm2。拔节后,群体茎数向两极分化,大蘖成穗,小蘖消亡,到成熟期基本稳定,最高群体为灌水条件下西农580,达到了836.54万/hm2。从分蘖成穗率可以看出,灌水小区的分蘖成穗率高于非灌水小区。在灌水条件下,西农580的分蘖成穗率最高,西农580的分蘖成穗率最高,为45.11 %,其次为西农1043和西农1726,分别为35.68 %和34.91 %。在非灌水条件下,西农580的分蘖成穗率最高,为35.77 %,其次为西农1043和西农794,分别为34.06 %和34.01 %。
表1 不同处理时小麦群体茎数的动态变化
处理 品种 群体茎数(万·hm-2
分蘖期 越冬期 起身期 拔节期 孕穗期 成熟期 分蘖成穗率 %


西农 9766 460.05 592.5 1 318.5 1 901.55 673.5 657 34.54
西农794 461.37 603.38 1 314.67 2 165.25 758.13 739.32 34.6
西农580 324.95 495 1 042.6 1 854.47 857.9 836.54 45.54
西农 1043 425.96 626.53 1 305.19 2 037.28 746.05 726.82 37.06
西农 1726 456.11 654.38 1 362.48 1 893.83 678.12 661.23 35.42
平均 425.69 594.44 1 268.69 1 970.48 724.74 718.243 36.88

西农  9766 391.73 628.41 1 331.63 1 479.47 496.3 485.33 30.69
西农  794 405.26 609.28 1 194.28 1 545.28 537.62 525.55 32.02
西农 580 444.51 675.95 1 100.07 1 516.03 554.68 542.25 33.79
西农 1043 428.1 708.47 1 314.63 1 924.53 673.02 655.57 35.56
西农 1726 372.6 555.56 1 050.74 1 739.72 574.69 560.34 32.78
平均 408.44 435.53 1 198.27 1 641.01 576.26 553.81 33.77
在灌水和非灌水两种处理下,品种西农1043的分蘖成穗率相差不大,仅为1.62 %。由此可知,西农580的分蘖成穗率最高,而以西农1043的抗旱性最强,受土壤水分的影响最小。

 
 
 
 
2.2灌溉与非灌水处理对不同基因型小麦叶面积指数动态变化的影响
图1 非灌水条件下叶面积指数                    图2 灌水条件下叶面积指数
从图1和图2可以看出,在灌水与非灌水两种处理下,不同基因型小麦的LAI变化均呈“S”形曲线。从出苗到返青期(出苗后约90 d天)叶面积增长较慢,返青后叶面积迅速增长,拔节期(出苗后约150 d)达到峰值;而且在非灌水条件下,各基因型小麦LAI的变化幅度较灌水条件下大。在灌水和非灌水条件下,最大LAI分别为8.81(西农794)和6.25(西农9766);非灌水条件下,西农580拔节后的叶面积指数变化较其他品种缓和,较长时间保持较大的叶面积指数;由于西农9766为早熟品种,在拔节期后其LAI下降较快。
2.3 不同基因型小麦群体茎数、叶面积指数与产量的相关性
2.3.1 不同基因型小麦群体茎数与产量的相关性
由表2可以看出,非灌溉条件下,各小麦品种(系)的产量与基本苗数呈极显著负相关。在小麦拔节期除西农794外,各基因型小麦的群体茎数均与产量呈极显著负相关。在成熟期,西农9766和西农580的群体茎数与产量呈显著和极显著负相关;西农1043和西农1726的群体茎数与产量的相关性不显著,而西农794的群体茎数与产量呈极显著正相关。西农1726全生育期的群体茎数大小均与产量呈显著或极显著负相关。这说明在干旱条件下,由于养分的无畏消耗,小麦的群体茎数越大,后期产量越低。
在灌水条件下,各基因型小麦的基本苗、越冬期群体茎数、拔节期群体茎数均与产量呈正相关。西农1043全生育期的群体茎数与产量的关相关性均不显著,而西农1043的千粒重居5个品种(系)之首,达到了54.99 g。说明群体茎数不是影响西农1043产量的主要因素,通过群体内部的自动调节功能,仍能从其他方面获得高产。这也说明,不同品种(系)的抗旱性不同,其自动调节能力也有一定的差异。
2.3.2不同基因型小麦LAI与产量的相关性
小麦群体叶面积的大小及其持续时间的变化决定了小麦光合生产能力。表3可知,非灌水条件下,在苗期除西农794外,其他基因型小麦的LAI均与产量呈负相关关系;拔节期除西农1726外,LAI均与产量呈负相关关系,而且拔节以后的LAI与产量呈正相关关系。说明在干旱下小麦拔节以后叶面积指数对产量影响较大,采取必要的措施保持后期植株有足够的绿叶面积是提高产量的重要保证。
在灌水条件下,除西农9766和西农1043外,其他基因型小麦孕穗期以前的LAI 与产量呈正相关;成熟期的LAI 与产量的相关关系均达显著正相关。表明小麦生育后期的绿叶面积对产量的贡献较大,因此保持拔节以后小麦群体有足够的绿叶面积,尤其是灌浆成熟期的绿叶面积;采取一定的栽培措施减缓叶面积的衰减速度,保持较高的叶面积系数,对提高冬小麦产量十分重要。
表2 不同基因型小麦不同生育期群体茎数变化与产量的相关关系
处理 品种 基本苗 分蘖期 越冬期 返青期 拔节期 孕穗期 成熟期


西农 9766 -0.931** 0.213 -0.911** -0.729** -0.849** -0.912** -0.638*
西农794 -0.973** -0.404 -0.595* -0.291 0.719** 0.801** 0.932**
西农580 -0.967** 0.965** 0.301 -0.961** -0.932** -0.856** -0.9997**
西农 1043 -0.768** 0.81** -0.947** -0.016 -0.96** -0.983** -0.071
西农 1726 -0.777** -0.700** -0.554* -0.897** -0.963** -0.544* -0.205

西农  9766 0.6462* 0.5* 0.804** 0.795** 0.604* -0.182 0.5*
西农  794 0.762** 0.974** 0.909** 0.874** 0.983** 0.364 0.497
西农 580 0.984** 0.9999** 0.9995** 0.578* 0.965** 0.724** 0.997**
西农 1043 0.375 -0.102 0.184 -0.206 0.142 -0.399 -0.442
西农 1726 0.659* 0.971** 0.984** 0.994** 0.842** 0.901** 0.991**
注:*,**分别表示在0.05和0.01水平上的显著性。下表同。
表3 不同基因型小麦不同生育时期叶面积指数变化与产量的相关关系
处理 品种 基本苗 分蘖期 越冬期 返青期 拔节期 孕穗期 成熟期


西农  9766 -0.962** -0.197 -0.994** -0.538* -0.674* 0.438 0.985**
西农794 0.685* 0.059 5 0.815** -0.651* -0.829** 0.823** 0.9998**
西农580 -0.203 0.997** 0.092 -0.798** -0.91** 0.170 0.447
西农 1043 -0.544* 0.927** -0.089 -0.332 -0.69* 0.812** 0.104
西农 1726 -0.986** 0.875** -0.911** -0.689* 0.433 0.409 0.04
 

西农  9766 -0.117 0.425 -0.552* 0.319 -0.72** 0.699* 0.717**
西农  794 0.938** 0.9897** 0.334 0.039 0.609* 0.508* 0.753**
西农  580 0.898** 0.807** 0.548* 0.986** -0.048 0.254 0.835**
西农 1043 -0.335 -0.293 -0.618* 0.080 -0.64* 0.843** 0.973**
西农  1726 0.358 0.9996** 0.693* 0.984** 0.941** 0.999 6** 0.9895**
3 讨论与分析
由本试验可知,在旱作生产条件下,冬小麦全生育期的群体茎数和叶面积指数变化均呈“S”型曲线,群体茎数的最大值出现在拔节期,拔节后群体向两极分化,大蘖成穗,小蘖消亡。而且不同基因型小麦群体的变化亦不尽相同,茎数最高值为灌水条件下的西农794,达到了2165.25万/km2。叶面积指数的变化与群体茎数的变化趋势一致。
不同基因型小麦不同生育时期的群体茎数变化对旱作冬小麦的产量贡献不同,在小麦拔节期,由于水分的限制,分蘖加剧分化,而非灌水处理的5个基因型小麦的产量与基本苗和冬前分蘖期的群体茎数变化呈现出极显著的负相关性。由此可见在干旱条件下前期的群体茎数越大,后期的产量就会越低。本试验经计算也表明,干旱条件下的小麦产量与其穗粒数及千粒重表现出较为显著的正相关关系。因此大穗和较高的千粒重才是旱作冬小麦夺取高产的基础。生产上应根据不同的品种在不同生育期的表现而采取不同的栽培措施,争取取得较高的经济产量。
王馥棠等[6]研究表明,土壤含水量与叶面积系数的关系十分密切,两者呈线性关系,叶面积指数随土壤含水量的增加而增大,相关系数r=0.9989。研究表明[17],水分胁迫使小麦的相对生长率、叶面积比率、叶片相对伸展速率都降低,受旱冬小麦具有较小的细胞和较厚的细胞壁,在这种情况下,细胞分裂虽可继续进行,但细胞伸展却受到极大的影响,其直接后果就是叶片伸展值的下降。在干旱条件下小麦孕穗期以后的光合叶面积下降较快。本试验发现在水分较充足灌水条件下,冬小麦生育后期的叶面积指数与产量呈显著的正相关;而非灌水小区小麦的叶面积指数与产量呈现的相关关系因品种而异。因此,在旱作生产中,选用抗旱高产品种是提高产量的关键,除此之外,还要力求保持小麦生育后期有较高的叶面积指数,各方面协调发展,才能获得较高的经济产量。

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