大麥‘花22’高產群體特征及產量構成因素分析

王新其，李國梁，朱 峰，施圣高，石建福，陳小倩，趙志鵬，曹黎明*

（1上海市農業科學院作物育種栽培研究所，上海201403；2上海上實現代農業開發有限公司，上海202183；3上海市奉賢區農民科技教育培訓中心，上海201499）

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大麥‘花22’高產群體特征及產量構成因素分析

王新其1，李國梁2，朱 峰3，施圣高2，石建福2，陳小倩2，趙志鵬1，曹黎明1*

（1上海市農業科學院作物育種栽培研究所，上海201403；2上海上實現代農業開發有限公司，上海202183；3上海市奉賢區農民科技教育培訓中心，上海201499）

摘 要：為探明大麥‘花22’品種在崇明東灘鹽堿地高產群體特征，收集整理2012—2014年‘花22’品種試驗資料，分析若干高產群體指標特征和產量構成因素。結果表明：崇明鹽堿地區‘花22’品種高產（≥6 000 kg/hm2）群體適宜基本苗和最高莖蘗數為預期有效穗數的36%—40%和1.60—1.90倍，大麥群體成穗率50%以上，齊穗期主莖綠葉數在（4.62±0.20）張，葉面積指數5左右，單株干物質控制在（4.01±0.25 g）；不同產量類型的產量構成因素對產量的貢獻大小依次為：有效穗數＞總粒數＞結實率＞千粒重。高產大麥群體在穩定適宜穗數基礎上，提高結實率，以爭取粒數為主攻目標。對不同產量類型中產量與產量因素間統計分析表明：產量與產量因素間的相關性存在明顯差異，這對調控產量構成因素以達到不同產量類型的目標具有重要的指導意義。

關鍵詞：大麥；產量分析；產量構成因素；群體特征

大麥（Hordeum vulgare L.）是我國主要的糧飼作物，也是釀造業、畜牧業和加工業的重要原料［1-3］。大麥因具有抗旱、耐寒、耐鹽堿、適應性廣、生育期短和豐產性好等優勢［3-4］，在上海冬季仍有較大種植面積，是本地區兩熟制（水旱輪作）重要的主栽作物。近年來，上海郊區水稻優質、高產晚粳遲熟品種種植比例較大，已致稻麥兩熟制前后茬口季節矛盾凸顯。利用大麥早熟這一特性，以遲播早熟的大麥作為搭配品種，不僅保障了水稻生產季的收益，還緩解了前后茬口緊張的趨勢，深受滬郊農戶、糧食合作社等生產部門青睞。隨著農業科學的快速發展，通過優質高產大麥新品種的更新替代和良種良法的技術推廣，上海地區的大麥單產穩步提高。為實現大麥高產，眾多學者對大麥高產栽培技術及其調控措施開展了大量研究［5-11］，探索了耕播方式、氮肥運籌、群體的密度以及高產群體的建成，為大麥高產育種和高產栽培指出了方向。崇明東灘位于崇明島鹽堿地區，受氣候及鹽堿土質的影響，大麥的單產水平常年偏低于上海其他區（縣）。建立合理的群體結構是提高大麥高產的技術關鍵，但由于大麥生長環境和栽培技術差異，不同產量水平群體結構特征存在明顯差異，為進一步明確崇明東灘地區優質高產大麥群體形成指標特征和產量結構性狀特點，擬通過上實園區2012—2014年大麥小區和高產示范試驗構建的不同群體樣本，篩選出高產群體指標和產量結構性狀參考值，為本地區大麥品種‘花22’選擇合理生長群體和發掘高產栽培措施的潛力具有一定參考意義，為高產、優質、高效大麥的生產提供科學依據。

1　材料與方法

1.1試驗點概況

大麥高產試驗及示范點位于崇明東灘（121°53′E、31°30′N）上海上實現代農業園區稻麥糧作區域，氣候溫和濕潤，陽光充足，雨量充沛，屬典型的北亞熱帶季風氣候區［12］。試驗地土壤質地為長江泥沙淤積而成的鹽漬沙質壤土，地勢平坦，呈南高北低勢，且地下水位高。土壤地力偏低田塊差異較大，耕層有機質含量1.30%—2.0%，堿解氮34.3—53.0 mg/kg，有效P、速效K分別為20.2—24.0 mg/kg、146.8—156.5 mg/kg。土壤偏堿性，pH 7.84—8.79，鹽漬化程度較重，含鹽量為0.10%—0.15%。

1.2試驗材料

試驗材料為滬郊大麥主推品種‘花22’，由嘉興地區農業科學研究所和上海市農業科學院生物技術中心共同培育的高產、優質、抗逆性強的啤酒大麥品種。

1.3種植條件

試驗田前茬均為稻茬，大麥小區試驗以人工模擬機械條直播，高產示范為機械條直播。試驗播期10 月30日—11月27日。播后管理及病蟲草防治同常規生產。于2012—2014年期間在崇明東灘上實農業園區實施大麥‘花22’品種播期播量、肥量肥法、尿素與緩釋肥配伍、穗肥小區和示范等試驗。

1.4測定主要內容及方法

1.4.1莖蘗動態

播種出苗后，在苗期（3葉）定點觀察由1 m雙行樣段的苗數，后折算畝莖蘗數。15 d調查1次，至齊穗結束。

1.4.2主莖綠葉數

在取樣考苗中，以株為單位計數主莖上已出生的綠色葉片數，未出全的心葉用它露出部分的長度占下一片葉長度的百分比來表示。

1.4.3干物質及葉面積指數

陶瓷藝術是一門古老的藝術，中國文化博大精深，中國陶瓷本身是古老的傳統產物，中國傳統藝術有著八千多年的悠久歷史，我們進行藝術陶瓷創作，就應繼承中國文化傳統的喜聞樂見的文化元素，體現中國文化元素精髓，堅持民族精神、民族性，而不是西方的表現特點，忠于中國文化元素，尊重歷史，運用陶瓷特有的裝飾手法、藝術語言去表現。

在大麥主要生育期，每處理取有代表性植株10株，樣品植株根據大麥生長情況可將莖鞘、葉片和穗進行分類，于105℃殺青，15 min后再80℃烘干至恒重，測定各器官及全株的干物質重。同時，測量主莖全部葉片長和寬，根據重量比求出剩余葉面積，按公式計算葉面積=長×寬×0.75，并計算葉面積指數（LAI）。

1.4.4產量及產量結構

于成熟期每處理調查有效穗數，并取有代表性10株，重復3次進行室內穗粒結構考查。收割后單獨脫粒曬干并風選干凈后折合標準含水量計產。

1.5數據整理分析

樣本數據整理匯總后采用DPS v7.05版系統軟件統計分析，在Office 2003/2007 Excel上輸入數據進行圖形繪制。

2　結果與分析

2.1高產大麥群體特征

2.1.1群體莖蘗特征

統計了2012—2014年上實園區90個不同類型產量群體樣本（表1），結果表明，產量在6 000—7 500 kg/hm2的基本苗數在259.65萬—289.05萬株/hm2，平均變幅為±58.95萬株/hm2，群體成穗率在53.88%—56.74%，顯示在該基本苗范圍內可以獲得大麥高產。不同大麥產量類型由高到低，群體基本苗為有效穗的倍數（x）分別為0.36、0.40、0.39、0.41、0.50和0.64；以產量為目標性狀（Y），最佳模擬曲線符合Richards方程：Y =3 351.8446/［（1+0.0046 EXP（-6.3154x）］（1/-0.0006）（R2= 0.9333**），當基本苗數為有效穗倍數由低到高，產量負向增加。大麥獲得＞6000 kg/hm2產量其群體適宜基本苗數為預適有效穗的倍數0.36—0.40；產量由高到低大麥群體最高莖蘗數為其有效穗數的倍數（x）分別為1.60、1.79、1.90、2.08、2.24和2.38倍，與產量（Y）模擬方程呈現二次曲線：Y=-2 124.24x2+3 526.82x+7 505.43（R2= 0.9966**）。大麥要獲得＞6000 kg/hm2產量，其群體最高莖蘗數控制在預適有效穗數的1.6—1.9倍范圍；超過2倍后，產量則表現明顯下降；從不同產量類型的群體單株平均分蘗數（分蘗力）看，群體單株分蘗個數較高和較低都未能獲得高產。

表1　不同產量類型群體的莖蘗特征Table 1 Stem and tiller characteristics of different-yield types

依據大麥不同產量水平的穗粒性狀分析（表2），不同產量類型產量由低到高大麥群體表現為：穗長和穗粒數隨著產量呈遞增趨勢。不同產量類型產量結構性狀中，穗長、每穗總粒數、實粒數、結實率和千粒重的變異系數（CV）分別為4.75%、4.97%、3.89%、1.68%和1.11%，其中變異系數最大為每穗總粒數，變幅范圍（20.82±1.32）—（23.26±1.95），較穩定為結實率和千粒重性狀，變異系數（CV）僅為1.68%和1.11%。由此表明，大麥獲得＞6 000 kg/hm2產量，在有效穗數在（660.60±37.05）萬/hm2基礎上，主攻目標為每穗總粒數和每穗實粒數兩個產量結構性狀。

表2　不同產量類型群體的穗粒性狀Table 2 Ear and grain traits of different-yield types

2.1.3群體成穗率和穎花量

成穗率是作物基本苗、穗粒發展群體綜合性狀的一個重要指標，單位面積穎花量則反映群體庫容大小的一個重要指標［13］。在本試驗范圍內，大麥群體成穗率（x）與產量（Y）之間關系顯示為正相關，優化模擬得到群體成穗率與產量呈現二次曲線關系（圖1），Y=-2217.47+264.31x-1.93x2（R2=0.3145*），表明有效穗數在386.85萬—900.05萬株/hm2，隨著成穗率提高，其產量增加趨緩。單位面積穎花量與產量也呈現二次曲線關系（R2=0.7567**），表明在群體結實率差異較小的前提下，群體單位面積穎花量增加，其產量也隨之增加（圖2）。分析群體成穗率與穎花量關系同樣呈現二次曲線關系，表明群體成穗率提高有利于穎花量增加，但成穗率越高穎花量增加同樣趨緩。因此，在從本試驗統計的樣本來看，大麥群體成穗率在50%以上，群體單位面積的穎花總量可在1.54億/hm2，就可望獲得＞6000 kg/hm2產量，甚至更高。

圖2　大麥群體穎花量與產量的關系Fig.2 Relationship between quantity of spikelets and yield of barely population

2.1.4群體主莖綠葉數、葉面積指數

大麥個體主莖綠葉數的多少與群體單位面積上承載綠色葉面積有密切關系，數據統計表明，大麥‘花22’品種高產（＞6000 kg/hm2）群體主莖綠葉數在苗期、分蘗盛期、拔節期和齊穗期平均分別為（3.93± 0.01）、（4.80±0.15）、（5.20±0.04）和（4.62± 0.20），而產量＜6000 kg/hm2的群體主莖綠葉數為（3.61±0.31）、（4.55±0.19）、（5.22±0.21）和（4.14±0.30）。兩者主莖綠葉數在不同生育階段動態變化有一定的差異（圖3），高產群體在前期表現平穩增長，中期后平穩下降；葉面積指數（LAI）是考量大麥群體抽穗后光合積累量的一個重要形態生理指標，適宜的葉面積指數也是協調庫源關系和各部器官平衡發展的基礎［14］，分析高產大麥（＞6 000 kg/hm2）群體葉面積指數動態變化同樣在前期表現平穩增長，中期后平穩下降，與高產大麥主莖綠葉數的變化基本一致。群體產量＞6000 kg/hm2，其葉面積指數在拔節期和齊穗期主要集中在3.1—4.2和4.8—5.3范圍。因此，大麥在拔節期至齊穗期群體能保持適當的綠葉數和葉面積時，后期延緩衰老仍保持較高的葉面積指數，就為產量形成期加強物質積累創造了條件。

圖3　大麥不同產量群體主莖綠葉數動態變化Fig.3 Variation of main stem’s green leaf number of different-yield barley population

2.1.5群體干物質積累

大麥齊穗期群體干物質積累是生物量重要參考指標，大麥產量隨中后期干物質積累總量的增加而提高（圖4）。統計結果表明，不同產量類型在苗期干物質積累差異較小，群體單株干重均在（0.12±0.01）g，但在拔節至齊穗起有明顯差異。在齊穗期大麥高產（＞6000 kg/hm2）群體單株干重平均為（4.01±0.25）g，變幅在3.75—4.25 g，而產量＜6000 kg/hm2單株干重平均為（3.23±0.33）g，變幅在2.86—4.03 g。從圖4中可以看到大麥產量主要取決于齊穗期生物產量的高低，兩者最佳擬合方程呈現二次曲線方程，Y=-1.134.72x2+10 400.39x-16 565.37（R2=0.7231**）。但依據該方程表明，齊穗期大麥單株干物質積累并非越高，產量越高，本研究統計的高產大麥（＞6000 kg/hm2）其齊穗期單株干物質在（4.01±0.25）g，產量高低關鍵在于齊穗后在一定干物質積累基礎上，其光合產物對籽粒輸送效率大小分配而定。

圖4　大麥不同產量類型干物質積累差異比較Fig.4 Comparison of dry matter accumulation among different-yield types of barley plants

2.2不同類型產量結構及影響因素分析

2.2.1產量結構分析

圖1　大麥群體成穗率與產量的關系Fig.1 Relationship between percentage of ear-bearing tiller and yield of barely population

以x1至x4分別代表有效穗數、總粒數、結實率和千粒重，Y為產量，進行相關分析。結果顯示（表3），不同類型群體產量結構性狀與產量的相關趨勢不一。產量在6 015—7 500 kg/hm2，群體產量結構性狀間及與產量相關性均未達到顯著水平，表明在該產量水平下，增加各產量結構因子對產量的增加已無明顯作用；產量在6 765—7 500 kg/hm2，有效穗與總粒數、結實率和千粒重均呈現負相關，相關程度分別達到極顯著或顯著水平（rx1-x2=-0.7001**、rx1-x3=-0.4763*、rx1-x4=-0.5836**），表明單位面積內有效穗數增加均會影響到總粒數、結實率和千粒重的下降。但在產量6 015—6 750 kg/hm2，有效穗數僅與每穗總粒數存在極顯著的負相關（rx1-x2=-0.7212**），與結實率和千粒重負相關不顯著；在產量在4 515—6 000 kg/hm2，兩個產量水平由高到低其單位面積的有效穗數與產量存在極顯著正相關（rx1-y= 0.9277**、0.8271**），且每穗總粒數與結實率呈現顯著負相關（rx2-x3=-0.5915*、-0.6331*），表明單位面積有效穗數的增加，其群體產量有明顯的增加。但產量低于4 500 kg/hm2條件下，有效穗數和每穗總粒數與產量均存在顯著和極顯著正相關（rx1-y=0.9258*、rx2-y=0.9960**），且兩者也存在顯著的正相關（rx1-x2=0.9315*），表明單位面積有效穗數的增加對群體產量增加有效，且穗數增加的同時也增加了每穗總粒數。

表3　大麥‘花22’群體產量結構相關性分析Table 3 Correlation analysis of yield and yield components of barley‘Hua 22’

2.2.2產量貢獻因素分析

通過大麥‘花22’不同類型產量的構成因素貢獻分析（表4），結果表明，不同產量類型的產量構成因素對產量的貢獻大小均依次為：有效穗數＞總粒數＞結實率＞千粒重，表明大麥‘花22’的群體產量主要來源于有效穗數，其次為總粒數，而結實率和粒重則對產量的貢獻份額相對較小。不同產量類型間各構成因素對產量貢獻份額也存在明顯的差異，有效穗數對產量貢獻份額較大，變幅為42.45%—59.76%。其中，群體產量＞6 765 kg/hm2和＜4 500 kg/hm2的有效穗數對產量貢獻份額分別達到54.49%和59.76%，在其余的產量類型間有效穗貢獻份額變幅在42.45%—47.22%。不同產量類型間總粒數對產量的貢獻份額僅次于有效穗數，變幅在26.42%—34.73%。結實率對產量的貢獻份額低于總粒數，但在各產量類型間變化較大，變幅范圍5.43%—23.43%。千粒重對產量的貢獻份額最低，最高在5.90%，且各產量類型間差異較大。產量低于4 500 kg/hm2最低為0.09%，產量在4 515—5 250 kg/hm2范圍的粒重貢獻份額最高為5.90%。由此表明，不同產量類型的產量各構成因素的貢獻份額不盡一致，其貢獻份額的大小值為產量構成因子協調的結果。

表4　大麥‘花22’產量構成因素對產量貢獻份額比較Table 4 Contribution comparison of yield components to yield of barley‘Hua 22’

3　討論

（1）大麥基本苗數是創造理想群體結構的起點，也是合理控制群體動態發展重要基礎。本研究統計結果，大麥‘花22’獲得高產的基本苗數變幅較大，在適宜的播期范圍內，大麥基本苗數的確定主要依據播期的早晚而定，早播適當減少，晚播適當增加。大麥‘花22’群體最高莖蘗數為其預適有效穗數的倍數在1.6—2.0倍能獲得較高產量，該研究結果與吳良飛等［11］報道結果基本一致，但低于訾妍等［15］在糯麥上報道結果；倍數超過2后，產量明顯下降，其主要原因是群體高峰苗偏高后，其群體成穗率下降，且有效穗數中分蘗穗比例增加，降低了粒重。因此，在確定大麥基本苗數后，根據高產預期成穗數，采用肥水管理將群體高峰莖蘗數調控在1.6—2.0倍以內。

（2）大麥的產量高低主要取決于產量構成因子協調的結果。本研究顯示，不同產量類型產量構成因素對產量的貢獻大小均依次為：有效穗數＞總粒數＞結實率＞千粒重，表明大麥群體產量主要來源于單位面積內有效穗數，其次為每穗總粒數，而結實率和千粒重則對產量的貢獻份額相對較小。通過對不同產量類型中產量與產量構成因素間進行統計分析，進一步明確了不同產量類型其產量與產量因素的相關性，分析得到產量小于6 000 kg/hm2，群體主要依靠單位面積有效穗數來獲得增產，而大于6 000 kg/hm2產量水平，由于其有效穗數已基本趨于飽和，重點是挖掘穗部潛力，減少小花退化，爭取較高穗粒數，同時防止千粒重降低。因此實現大麥高產既要保證足夠的有效穗數，又不因群體過大而大幅度減少穗粒數，降低千粒重，使產量構成因素協調發展，這對獲得不同產量類型目標的產量構成因素調控具有重要指導意義。

（3）以往研究表明，小麥營養器官干物質積累和分配與最終產量關系密切［16］，花后干物質積累對籽粒（產量）貢獻起決定作用［17］。因此，大麥齊穗期群體干物質積累是生物量的重要參考指標，開花后具較高干物質積累量及向籽粒的分配量是獲得更高產量的基礎［18］。一般認為大麥中后期干物質積累總量增加其產量也相應較高。但本研究分析結果：齊穗期（花后）干物質積累與后期籽粒產量呈現兩次曲線關系，與訾妍等［15］報道的結果基本一致。據此，大麥干物質積累并非越高其產量就越高，大麥高產群體除了群體花后有較高的干物質積累，還與群體植株各器官養分轉移分配有關［19-21］。

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（責任編輯：程智強）

Analysis on high-yield population characteristics and yield components of barley variety‘Hua 22’

WANG Xin-qi1，LI Guo-liang2，ZHU Feng3，SHI Sheng-gao2，SHI Jian-fu2，CHEN Xiao-qian2，ZHAO Zhi-peng1，CAO Li-ming1*
（1Crop Breeding and Cultivation Research Institute，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China；2Shanghai SIIC Modern Agriculture Development Company Limited，Shanghai 202183，China；3Farmers Science and Technology Education and Training Center of Fengxian District，Shanghai 201499，China）

Abstract：To explore the high-yield population characteristics of barley variety‘Hua 22’on Chongming Dongtan saline-alkali land，the data of its filed experiments in 2012—2014 were collected and analyzed.The results showed that for the‘Hua 22’plant population to yield over 6 000 kg/hm2on the land，the suitable basic seedling number and maximum stem and tiller number were respectively 36%—40%and 1.60—1.90 times of the expected effective panicles，the ear-bearing tiller percentage was more than 50%，at full heading stage the green leaf number of a main stem was 4.62±0.20，the leaf area index was about 5，and the plant’s dry matter was 4.01±0.25 g；The descending order of yield components’effects on the yields of different-yield types was effective panicle number＞total grain number per spike＞seed-setting rate＞1 000-grain weight.On the basis of stabilizing suitable panicle number of high-yield barley population，improving the seed-setting rate should be taken as a main target to increase the grain number.The statistical analysis between the yield components and yield indicated that the correlations between the yield and yield components were obviously different，which had an important guiding significance of regulating the yield components to reach targets of different-yield types.

Key words：Barley；Yield analysis；Yield component；Population characteristics

中圖分類號：S512.3

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3924（2016）03-024-06

DOI：10.15955/j.issn1000-3924.2016.03.05

收稿日期：2016-03-02

基金資助：上海市農委科技成果轉化項目［滬農科轉字（2012）第1-2號］

作者簡介：王新其（1963—），男，學士，副研究員，主要從事水稻遺傳育種及稻麥高產栽培研究。Tel：18918162151，E-mail：wxqsaas@163.com

*通信作者，E-mail：clm079@163.com