王立紅，張宏芝，王 重，李劍峰，高 新，時 佳，焦 陽，韓 雪，樊哲儒，趙 奇

(1.新疆農業(yè)科學院核技術生物技術研究所，新疆烏魯木齊 830091；2.農業(yè)農村部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，新疆烏魯木齊 830091；3.新疆農業(yè)大學科學技術學院，新疆烏魯木齊 830052)

近年來，由于小麥滴灌水肥一體化栽培技術在新疆大面積示范推廣應用，生產上7 500 kg·hm-2的高產小麥已屢見不鮮，也出現(xiàn) 12 090 kg·hm-2的超高產典型[1]，而一般農戶產量平均在6 000 kg·hm-2左右。不同產量小麥有不同的群體結構，適宜的群體結構是小麥實現(xiàn)高產的基礎[2-3]，因此分析研究不同產量水平的小麥群體特征有助于優(yōu)化栽培技術，改善群體質量，對進一步提高本地區(qū)小麥產量、挖掘高產潛力具有重要價值。有學者認為，群體質量的優(yōu)劣是小麥產量構成因素是否協(xié)調和產量水平高低的決定因素[4]。適宜葉面積指數(LAI)有利于群體光合能力的提高，從而增加小麥的產量[5-7]。LAI的增加是小麥群體生長率提高的主要因素[8]。小麥群體光合面積在開花前較高、花后衰減慢時有利于實現(xiàn)高產[4,9-12]。前人在研究群體特性的基礎上，提出不同區(qū)域高產、超高產群體主要特性指標及產量結構指標[6-10,12-13]，但存在差別。山東、河南、河北生產上冬小麥產量達到9 000 kg·hm-2的現(xiàn)象已很常見，達到10 000 kg·hm-2以上的也報道較多[14-16]。新疆屬內陸干旱半干旱區(qū)，年降水150 mm，年蒸發(fā)1 500～3 000 mm[17]，是典型的灌溉農業(yè)區(qū)，而其灌溉水資源又極度短缺[18]，因而只有在節(jié)水灌溉的前提下研究新疆小麥高產、超高產才更具有實踐意義。本研究在滴灌條件下分析超高產、高產、農戶水平三個產量水平間冬小麥群體特征、產量及其構成差異，探討節(jié)水條件下冬小麥群體特征與產量之間的關系，以期為新疆滴灌冬小麥高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2018-2019年度在昌吉地區(qū)軍戶農場新疆小麥育種家軍戶基地進行。試驗點地處E87°、N44°10'，海拔高度756 m，為典型的大陸性干旱氣候，年日照時數為2 700 h，年≥10 ℃積溫為3 450 ℃，年平均氣溫6.8 ℃，年平均降水量為190 mm，無霜期為150 d左右。試驗地土壤類型為壤土，基礎養(yǎng)分含量見表1。在軍戶農場基地以冬小麥品種新冬41號為試驗材料，通過水肥管理設置超高產、高產高效、農戶三種管理模式，分別形成超高產(SY)、高產(HY)、農戶(FY)3個產量水平群體即3個處理。各處理施肥情況見表2。每個處理3次重復，小區(qū)面積275 m2(11 m×25 m)。采用1管6行的滴灌帶配置，行距0.16 m，播種密度為450×104株·hm-2，灌水采用滴灌，水量用水表和球閥控制，田間滴水共9次，每次滴水量330 m3·hm-2。

表1 播前土壤基礎肥力

表2 小區(qū)田間施肥情況

1.2 測定指標

1.2.1 小麥群體總莖數調查

每個處理定點調查，在滴灌帶的同一側依次選取1 m 3行，在出苗期、越冬期、返青期、拔節(jié)期、開花期和收獲期調查群體總莖數，并計算分蘗成穗率。

分蘗成穗率=(收獲穗數-基本苗數)/(最高總莖數-基本苗數)×100%

主莖穗比重=基本苗數/收獲穗數×100%

分蘗穗比重=(收獲穗數-基本苗數)/收獲穗數×100%

1.2.2 葉面積指數(LAI)的測定

在拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期每個處理連續(xù)選取10株有代表性的植株，測量每株綠色葉片的長和寬，計算葉面積(長×寬×0.83)，同時依據各生育時期的總莖數計算LAI(單莖葉面積× 1 hm2總莖數/104)，并直接測定其干物質。

1.2.3 群體葉面積持續(xù)時間、葉面積指數增長率、光合勢、生長率和凈同化率的計算

根據獲取的LAI和干物質數據，參照杜世州[8]和丁錦峰[12]的方法計算群體葉面積持續(xù)時間(LAD)、葉面積指數增長率(LGR)、光合勢(PP)、生長率(CGR)和凈同化率(NAR)。

其中LAI1、LAI2分別為t1、t2時間測定的小麥群體葉面積指數，W1、W2是分別為t1、t2時間測定的小麥群體干物質量。

1.2.4 產量及其構成測定

在小麥成熟期，從每個小區(qū)中隨機選擇5個1 m2樣方，測定產量和穗數。定點取樣考種，調查株高、節(jié)間長度、穗部性狀、千粒重、生物量。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2010軟件處理數據和繪圖，采用DPS 7.05軟件進行數據統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同產量水平間小麥產量及其構成差異

SY、HY和FY處理下冬小麥產量分別為 9 342.80、8 137.20和6 860.20 kg·hm-2，符合試驗設計的產量要求(超高產小麥 ≥9 000 kg·hm-2、高產小麥7500～9 000 kg·hm-2、農戶水平小麥6 000～7 500 kg·hm-2)(表3)。在不同處理間籽粒產量和穗粒數差異均顯著；千粒重在SY、HY處理間差異不顯著，但二處理均顯著高于FY處理；穗數在不同處理間差異不顯著。與FY處理相比，SY、HY處理的產量分別提高36.19%和 18.61%，穗粒數分別增加 26.13%和15.25%，千粒重分別增加 8.94%和 9.05%。這說明在滴灌條件下，冬小麥高產、超高產的栽培關鍵為在適宜穗數的基礎上，主攻穗粒數與千粒重的增加。

表3 不同產量水平下小麥籽粒產量及其構成因素

2.2 不同產量水平間小麥群體總莖數及成穗率差異

在越冬、拔節(jié)、開花和收獲期，小麥群體總莖數均隨產量水平的提高呈增加趨勢，但在不同處量間無顯著差異(圖1)。分蘗成穗率、主莖穗比重和分蘗穗比重在SY、HY和FY處理間也均無顯著差異(表4)。由此說明，小麥群體數量從農戶水平到超高產水平保持相對穩(wěn)定，已不是決定性因素。

表4 不同產量水平下小麥分蘗成穗變化

同生育時期中標注不同小寫字母的數據表示處理間達0.05顯著水平差異。下圖同。

2.3 不同產量水平間小麥LAI差異

由圖2可知，從孕穗期至灌漿期，三類小麥的LAI均呈現(xiàn)逐步降低趨勢，且在不同時期均表現(xiàn)為SY>HY>FY，SY處理的LAI與處理差異均顯著。與FY處理相比，SY、HY處理的LAI在孕穗期分別增加54.87%和 12.47%，在開花期分別增加37.92%和 14.21%，在灌漿期分別增加31.65%和18.60%。這說明在生育后期保持較高的光合面積對小麥高產和超高產非常重要，有助于光合生產和產量形成。

圖2 不同產量水平下小麥LAI的比較

2.4 不同產量水平間小麥群體葉面積持續(xù)時間(LAD)、LAI下降率(LGR)、光合勢(PP)、群體生長率(CGR)和凈同化率(NAR)的差異

小麥的LAD、LGR、PP和CGR在不同時段均表現(xiàn)為SY>HY>FY，且SY處理的各指標與FY處理差異均顯著(孕穗-開花期的CGR除外)，HY處理孕穗期-開花期和開花期-灌漿期的LAD、開花期-灌漿期的PP和CGR與FY處理差異均顯著(表5)。與FY處理相比，SY處理孕穗期-開花期、開花期-灌漿期的LAD分別增加 49.02%和32.55%，HY處理的LAD分別增加 14.61%和16.92%；SY處理孕穗期-開花期、開花期-灌漿期的LGR分別增加了118.53%和 53.06%，HY處理相應時期的LGR分別增加 6.27%和6.12%；SY處理孕穗期-開花期、開花期-灌漿期的PP分別增加 48.11%和34.37%，HY處理相應時期的PP分別增加 10.92%和 12.42%；SY處理的CGR在孕穗期-開花期、開花期-灌漿期和灌漿期-成熟期分別增加 4.75%、31.17%和9.95%，高產小麥相應時期的CGR分別增加1.95%、8.65%和 1.81%。小麥各時段的NAR在不同產量水平間差異不顯著。

表5 不同產量下小麥群體LAD、LGR、PP、CGR和NAR的比較

3 討 論

3.1 不同產量水平下小麥群體質量特征

關于小麥群體質量特征，前人做了大量研究。適宜的LAI 是小麥群體質量的基礎指標[2]。張洪程等[6]提出，河南旱茬小麥產量≥9 000 kg·hm-2群體的孕穗期 LAI 約 7.3，抽穗后 20 d LAI約4.2。孫亞輝等[7]認為，9 000 kg·hm-2產量水平的小麥最高LAI為8左右，開花后下降較慢；有較高的生物產量(一般在 20 000 kg·hm-2左右)和經濟系數(0.42以上)。杜世州等[8]將小麥CGR增加的主要原因歸于LAI的提高。小麥籽粒產量與LAD和CGR呈極顯著正相關，與NAR呈顯著負相關。丁錦峰等[12]發(fā)現(xiàn)，小麥群體在花前具有較高的光合面積，花后光合面積衰減速率慢，維持較高的光合面積, 從而充分積累花后光合物質，在適宜庫容基礎上保障對庫充實的需求。本試驗條件下，超高產小麥孕穗期、開花期和灌漿期的LAI分別為7.15、5.05和 3.40左右，農戶水平小麥的LAI分別為5.19、4.18和3.06左右。相比中產小麥，超高產、高產小麥孕穗期和開花期的LAI較高，花后可維持更高的LAI。小麥群體的LAD、PP、CGR均隨產量水平的增加而提高，超高產小麥群體各項指標均優(yōu)于高產和農戶水平小麥群體。可見群體的協(xié)調發(fā)展是小麥產量提高的關鍵。

3.2 不同產量水平下小麥產量結構特征

不同生態(tài)區(qū)域高產、超高產小麥的產量構成存在差異。楊建昌等[19]認為，稻茬麥產量庫容的擴大主要在于穗粒數的增加，在一定穗數基礎上，通過主攻大穗擴大庫容。季書勤等[20]和慕美財等[21]則認為，控制株型增穗數是小麥由高產實現(xiàn)超高產的有效途徑。郭天財等[22]和由瑞麗等[23]提出，在適宜穗數的基礎上提高穗粒重可實現(xiàn)小麥超高產。張 娟等[24]也認為，小麥穗數在超高產水平上進一步增產的作用不大。于振文等[9]提出，黃淮麥區(qū)旱茬中穗型小麥品種產量≥9 000 kg·hm-2的產量構成指標為穗數750 萬·hm-2、穗粒數35粒、千粒重45 g左右；郭天財等[22]提出，河南多穗型品種產量≥9 000 kg·hm-2的群體產量構成指標為穗數660萬～684萬·hm-2、穗粒數34.7～35.6粒、千粒重 42 g以上；孫亞輝[7]提出河北省9 000 kg·hm-2小麥的產量構成為穗數800萬·hm-2左右，穗粒數30～34粒，千粒重40 g 以上。盧殿君[13]提出，華北平原冬小麥產量若要大于8 500 kg·hm-2的水平，穗數應保證在750萬·hm-2左右，穗粒數32粒，千粒重38 g左右。本研究表明，小麥產量要從6 000 kg·hm-2增加到7 500 kg·hm-2，再達到9 000 kg·hm-2，不宜繼續(xù)增加群體收獲穗數，而應在獲得適宜收獲穗數的基礎上，主攻穗粒數與千粒重的協(xié)調增加。提高穗粒數是縮小產量差、實現(xiàn)超高產的關鍵。本試驗條件下超高產群體的產量指標：穗數540 萬·hm-2、穗粒數42粒左右、千粒重52 g以上；高產群體的產量指標：穗數500萬·hm-2、穗粒數39粒左右、千粒重52 g以上。小麥產量水平由6 000 kg·hm-2提升到9 000 kg·hm-2，穗粒數和千粒重分別有26.13%和8.94%的提高空間?？梢娦陆←湲a量還有很大的增長潛力。