北疆超晚播小麥品種生育特性及產(chǎn)量比較

李 磊，王 銅，汪曉東，王 歡，蘇文平，薛麗華，周芳芝，章建新

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，新疆烏魯木齊 830091；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院墨玉農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站，新疆和田 848100)

超晚播小麥?zhǔn)侵付叭~齡小于3葉的小麥，最晚播的冬前不能出苗，俗稱“土里捂”或“包蛋麥”[1]。超晚播主要是針對(duì)晚茬地種植小麥的早熟高產(chǎn)技術(shù)[2-3]。近年來，新疆實(shí)施了嚴(yán)格的水資源管理制度，巨大的節(jié)水需求將推動(dòng)超晚播技術(shù)在北疆廣泛應(yīng)用。選擇適宜的小麥品種是超晚播技術(shù)獲得高產(chǎn)的前提條件。20世紀(jì)50、60年代，新疆、青海、甘肅、西藏等地曾用春性小麥品種晚播，在足苗的情況下，春性品種冬播的生產(chǎn)潛力高于春麥正常播種[4-6]。20世紀(jì)90年代的研究認(rèn)為，在超晚播條件下，春性小麥品種較冬性品種早熟、高產(chǎn)[3]。而近年，有關(guān)超晚播小麥的研究、特別是對(duì)“土里捂”小麥的研究甚少。由于節(jié)水的需要，超晚冬播小麥技術(shù)已經(jīng)在華北地區(qū)開始受到重視，研究發(fā)現(xiàn)，冬小麥高密度超晚播栽培技術(shù)在獲得較高水分利用效率的同時(shí)，仍可獲得高產(chǎn)[1]。但超晚播冬性小麥與春性小麥生育特性及產(chǎn)量相關(guān)比較研究還未見報(bào)道。基于新疆巨大的節(jié)水需要，急需北疆超冬播小麥高產(chǎn)栽培技術(shù)，并需要與之相適應(yīng)的高產(chǎn)小麥品種。因此，本研究在超晚播(冬前不灌水)條件下，選用北疆主栽6個(gè)冬性小麥品種和5個(gè)春性小麥品種，比較春、冬性小麥品種間生育特性和產(chǎn)量的差異，并探究其高產(chǎn)生育特性，以期為北疆超晚播小麥高產(chǎn)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年-2019年度在新疆烏魯木齊市頭屯河區(qū)三坪農(nóng)場(chǎng)新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地為壤土，0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量 1.1%、堿解氮含量60 mg·kg-1、速效鉀含量 215.0 mg·kg-1、速效磷含量16 mg·kg-1、土壤pH 值為8.28，前茬西瓜。2018年12月-2019年2月小麥越冬期耕層(4 cm)日最低地溫動(dòng)態(tài)變化見圖1。

1.2 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

供試冬性小麥品種：新冬18號(hào)、新冬22號(hào)、新冬41號(hào)、新冬48號(hào)、新冬51號(hào)、新冬53號(hào)；春性小麥品種：新春6號(hào)、新春20號(hào)、新春27號(hào)、新春29號(hào)、新春43號(hào)。隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積11.4 m2(3.8 m×3.0 m)。重復(fù)3次。翻地前基施磷酸二銨300 kg·hm-2，耙地、旋耕后，于2018年10月31日人工開溝精量點(diǎn)播，行距20 cm，播種深度為4 cm左右，播種密度1.0×107粒·hm-2。播種同時(shí)，將3個(gè)地溫計(jì)(Micro Lite USB DATA Loggers)埋入4 cm(同播種深度)土層內(nèi)，融雪后取回地溫計(jì)，以地溫計(jì)的日最低溫度平均值計(jì)算2018年12月、2019年1月和2月4 cm土層最低溫度動(dòng)態(tài)(圖1)。冬前不灌水，春季分別在2019年4月18日、5月7日、5月21日、6月5日以及6月19日各滴水1次(累計(jì)5次)，每次滴水750 m3·hm-2。分別在2019年4月18日、5月7日隨水施入112.5 kg·hm-2純氮，共施純氮225 kg·hm-2。2019年6月24日至7月2日成熟。

圖1 越冬期4 cm土層日最低地溫動(dòng)態(tài)Fig.1 Dynamicdaily minimum ground temperature(4 cm aboveground)during over-wintering period

1.3 方 法

1.3.1 生育進(jìn)程記載及總莖數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)定

調(diào)查各品種出苗期、出苗率、分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期和成熟期的生育期。

各小區(qū)選取具代表性1 m樣段，分別在2019年4月9日、4月19日、4月30日、5月10日、5月20日、6月1日、6月17日連續(xù)調(diào)查總莖數(shù)動(dòng)態(tài)變化；根據(jù)4月9日出苗數(shù)計(jì)算出苗率(出苗 數(shù)÷播種數(shù)×100%)

1.3.2 葉面積指數(shù)測(cè)定

分別在2019年4月30日、5月10日、5月20日、6月1日、6月17日，各小區(qū)選取具有代表性單莖30個(gè)，按長(zhǎng)寬系數(shù)法計(jì)算單莖葉面積，結(jié)合群體莖數(shù)計(jì)算各處理的葉面積指數(shù)(LAI)。將測(cè)定完葉面積樣品放入105 ℃烘箱中殺青30 min，80 ℃烘24 h至恒重，測(cè)定單莖干重，結(jié)合群體莖數(shù)計(jì)算群體干物質(zhì)積累量。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測(cè)定

成熟期分別從各小區(qū)選取具有代表性的樣點(diǎn)4 m2(2 m×2 m)，實(shí)收測(cè)產(chǎn)，最終按照籽粒含水量13%折算出產(chǎn)量。同時(shí)每小區(qū)選取0.2 m2(1 m×0.2 m)樣株，調(diào)查干物質(zhì)積累量、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用Excel 2016整理并繪圖，用SPSS 21.0進(jìn)行方差分析，利用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬、春性小麥品種間出苗率及生育進(jìn)程差異

由表1可見，各小麥品種間出苗率存在不同程度差異。冬性小麥以新冬53號(hào)(58.5%)最高，新冬41號(hào)(42.3%)最低，二者之間及其與其他品種間的差異均顯著；春性小麥以新春43號(hào) (74.5%)、新春6號(hào)(74.3%)較高，新春29 (60.8%)最低，三者與其他品種間的差異均顯著。春性品種平均出苗率為69.2%，明顯高于冬性品種平均出苗率(50.5%)。不同小麥品種生育期不盡相同，冬性小麥以新冬41號(hào)成熟最早、生育期(91.0 d)最短，新冬18號(hào)、新冬22號(hào)、新冬51號(hào)以及新冬53號(hào)生育相同，均為96.0 d；春性品種以新春6號(hào)成熟最早，生育期(88.0 d)最短，新春20號(hào)最晚成熟，生育期較(94.0 d)長(zhǎng)；春性品種的平均生育期(91.8 d)較冬性品種(95.0 d)縮短3.0 d。說明超晚播條件下，春性品種出苗率明顯高于冬性品種，以新春6號(hào)、新春43號(hào)較高；春性品種平均生育期比冬性品種短約4 d，新春6號(hào)、新冬41號(hào)的生育期較短。

表1 各小麥品種出苗率和生育進(jìn)程Table 1 Emergence rate and growth process of various wheat varieties

2.2 冬、春性小麥品種群體總莖數(shù)動(dòng)態(tài)差異

由圖2可以看出，隨小麥生育期推移，各品種的總莖數(shù)均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，并于4月30日達(dá)到最大值。各品種總莖數(shù)峰值差異程度不同，冬性品種總莖數(shù)峰值以新冬22號(hào)(795.3×104·hm-2)最高，新冬41號(hào)(624.6×104·hm-2)最低，二者差異顯著(P<0.05，圖2A)；春性品種總莖數(shù)峰值以新春29號(hào)(958.1× 104·hm-2)、新春43號(hào)(950.4×104·hm-2)較高，新春20(786.5×104·hm-2)最低，后者與前兩者差異顯著(P<0.05，圖2B)。春性品種總莖數(shù)峰值平均值為(869.3×104·hm-2)，明顯高于冬性品種(772.4×104·hm-2)。整體而言，超晚播條件下，總莖數(shù)峰值以新冬22號(hào)、新春29號(hào)、新春43較高；春性品種的總莖數(shù)峰值高于冬性 品種。

圖2 各小麥品種群體總莖數(shù)動(dòng)態(tài)Fig.2 Dynamics of total stem number for different wheat varieties

2.3 冬、春性小麥品種群體葉面積指數(shù)差異

由圖3可見，隨著小麥生育期推移，各品種的群體葉面積指數(shù)均呈先增后降趨勢(shì)，在5月21日左右達(dá)峰值。不同品種間葉面積指數(shù)峰值差異程度不同，冬性品種以新冬41號(hào)和新冬18號(hào)峰值較大，分別為6.51、6.60，且顯著高于其余冬性品種(P<0.05，圖3A)；春性品種以新春20號(hào)、新春6號(hào)較大，分別為6.80、6.74，二者顯著高于其余春性品種(P<0.05，圖3B)。冬性品種LAI平均峰值 (5.82)與春性品種平均峰值(5.97)差異不明顯。說明超晚播條件下，小麥的葉面積指數(shù)峰值與冬、春性無關(guān)，新冬41號(hào)、新冬18號(hào)、新春6號(hào)、新春20的葉面積指數(shù)峰值較大。

圖3 各小麥品種群體葉面積指數(shù)(LAI)動(dòng)態(tài)Fig.3 Leaf area index(LAI) dynamics for different wheat cultivars

2.4 冬、春性品種群體干物質(zhì)積累量差異

由圖4可見，供試小麥品種的干物質(zhì)積累量隨生育期推移持續(xù)增加。成熟期6個(gè)冬性品種的總干物質(zhì)積累量在 14 727.8～16 983.26 kg·hm-2之間，以新冬41最高，為16 983.3 kg·hm-2(圖4A)；春性品種總干物質(zhì)積累量在13 588.6～17 634.7 kg·hm-2之間，以新春6號(hào)最高，為17 634.7 kg·hm-2(圖4B)。春性品種成熟期干物質(zhì)積累量平均值(15 804.1 kg·hm-2)與冬性品種平均干物質(zhì)積累量 (16 140.9 kg·hm-2)差異不明顯。說明超晚播條件下，小麥總干物質(zhì)積累量與冬、春性無關(guān)；新冬41號(hào)、新春6號(hào)、新春43號(hào)干物質(zhì)積累量明顯高于其余品種。

圖4 各小麥品種干物質(zhì)積累量動(dòng)態(tài)Fig.4 Dynamics of dry matter accumulation for various wheat varieties

2.5 冬、春性品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的差異

由表2可知，各品種間產(chǎn)量差異程度不同。冬性品種以新冬41號(hào)產(chǎn)量最高，為7 812.3 kg·hm-2，且顯著高于其余冬性品種(P< 0.05)；春性品種以新春6號(hào)、新春43號(hào)產(chǎn)量較高，分別為7 935.6 kg·hm-2、7 581.6 kg·hm-2。冬性品種平均產(chǎn)量(7 237.3 kg·hm-2)與春性品種平均產(chǎn)量(7 022.8 kg·hm-2)差異不明顯。新冬41號(hào)產(chǎn)量主要在于較高的穗粒數(shù) (36.3)和千粒重(51.7 g)；新春6號(hào)高產(chǎn)主要是較高的千粒重，達(dá)52.8 g，顯著高于除新冬41以外的其余品種；新春43號(hào)高產(chǎn)主要是較高的穗數(shù)(515.8×104·hm-2)，且穗粒數(shù)和千粒重均不低。說明超晚冬播條件下，產(chǎn)量與冬、春性關(guān)系不大，以新春6號(hào)(春性品種)和新冬41號(hào)(冬性品種)產(chǎn)量較高。

表2 超晚冬播冬、春性小麥品種的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成Table 2 Yield and yield components of winter and spring wheat varieties undersuper late sowing in winter

3 討 論

冬播春性小麥品種春季出苗率低是生產(chǎn)上需要解決的首要問題。秋播春性小麥品種以土中萌芽越冬，成活率較高[7]。春性小麥晚播出苗率低的主要原因是易遭受凍害[5]。4 ℃低溫可降低小麥發(fā)芽速度、阻礙幼苗生長(zhǎng),降低了小麥株高、干重、根長(zhǎng)和根干重[8]。正常播種時(shí)冬小麥凍害發(fā)生嚴(yán)重程度與越冬期間分蘗節(jié)經(jīng)歷的最低溫度有關(guān)[9-10]。北疆超晚播小麥在1月份平均氣溫 -13 ℃條件下越冬后，可獲得較高產(chǎn)量(6 568 kg·hm-2)[2]。“包蛋”冬麥成熟期比正常播種冬麥遲熟5～7 d，但可獲得較高產(chǎn)量；“包蛋”春小麥成熟期比正常播種春小麥早熟4～6 d，產(chǎn)量可達(dá)6 165.0 kg·hm-2[3]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，超晚播小麥越冬期間種芽經(jīng)歷的最低溫度為-3.36 ℃(圖1，1月12日)，春、冬性品種出苗率分別為66.8%～74.3%、42.3%～58.5%，春性品種出苗率明顯高于冬性品種。超晚播小麥越冬期出苗率是播種質(zhì)量、種芽經(jīng)歷最低溫度條件(氣溫高低和積雪厚度)、病害、凍融交替和雪水漬等多種因素共同作用的結(jié)果。其中，影響最大的因素可能是越冬期間種芽所經(jīng)歷的最低溫度。由于年際間環(huán)境因素差異較大，有關(guān)超晚播條件下春、冬性品種出苗率的差異較大的原因有待進(jìn)一步研究。本試驗(yàn)條件下，春性品種的平均生育期較冬性品種短3.0 d，與李燦云[3]的結(jié)果相似。但新冬41號(hào)生育期(91.0 d)僅比新春6號(hào)(88.0 d)長(zhǎng)，卻比其余春性品種生育期(92.0～94.0 d)短。春性小麥品種無需經(jīng)過低溫春化階段，而冬性小麥品種需要經(jīng)過嚴(yán)格低溫春化階段才能抽穗[11]，春性品種表現(xiàn)早熟可能與冬播條件下其種芽經(jīng)歷長(zhǎng)期低溫春化過程有關(guān)，其原因有待研究。雖然春性小麥品種新春29號(hào)出苗率和成穗數(shù)均較高，但由于穗粒數(shù)、千粒重均較低，導(dǎo)致最終產(chǎn)量較低。新冬41號(hào)、新春6號(hào)、新春43號(hào)均獲得7 500 kg·hm-2以上的產(chǎn)量，是在本試驗(yàn)條件下適合超晚播的品種。

4 結(jié) 論

超晚播條件下，春性小麥品種出苗率、群體總莖數(shù)峰值均高于冬性品種；春性品種平均生育期比冬性品種短3.0 d；兩類品種的葉面積指數(shù)峰值、總干物質(zhì)積累量及產(chǎn)量的平均值間差異不明顯。本試驗(yàn)條件下，新春6號(hào)、新冬41號(hào)、新春43號(hào)較適合在北疆超晚冬播。