密度調(diào)控下種代小麥群體生長及其與產(chǎn)量的關(guān)系

密度調(diào)控下種代小麥群體生長及其與產(chǎn)量的關(guān)系

不同品種的利用是提高小麥產(chǎn)量的重要手段之一。種植密度對小麥的群個體生長和籽粒產(chǎn)量有明顯調(diào)控作用,但迄今有關(guān)密度調(diào)控雜種小麥群體生長及其與產(chǎn)量關(guān)系的研究還鮮見報道,適合小麥群體雜種優(yōu)勢發(fā)揮的適宜密度尚不明確。小麥雜種優(yōu)勢利用的最終目的是獲得群體水平上的產(chǎn)量優(yōu)勢,明確不同密度對雜種小麥群體生長的影響,闡明適合小麥雜種優(yōu)勢發(fā)揮的適宜群體及其機理,具有重要的實踐意義。在作者前期研究工作中,對不同密度下雜種小麥在旗葉光合特性上的優(yōu)勢表現(xiàn)特征進行了報道。本研究在此基礎(chǔ)上,以河北平原區(qū)生產(chǎn)中具有較大應(yīng)用潛力的化殺型雜種小麥C6-38/Py85-1及其親本為材料,探討了不同種植密度下雜種小麥的群體生長特性及其與籽粒產(chǎn)量的關(guān)系,旨在從群體角度闡明密度對雜種小麥籽粒產(chǎn)量及其雜種優(yōu)勢調(diào)控的機理,以期為雜種小麥的栽培中采用合理密度,充分發(fā)揮小麥的雜種優(yōu)勢提供依據(jù)。1材料和方法1.1材料與試材料試驗在河北農(nóng)業(yè)大學標本園進行,供試土壤為中壤,0～20cm土層土壤有機質(zhì)含量為16.9g/kg,全氮1.13g/kg,速效氮78.80mg/kg,速效磷(P2O5)21.24mg/kg,速效鉀(K2O)135.46mg/kg。供試材料為化殺型(CHA)雜種小麥C6-38/Py85-1(以F表示)及其母本C6-38(以C表示)和父本Py85-1(以P表示),由河北省農(nóng)林科學院糧油作物研究所提供。設(shè)低密度(以L表示)、中密度(以M表示)和高密度(以H表示)3個密度水平,分別為每平方米基本苗150、300和450株。3個密度分別相當于河北省中南部麥區(qū)生產(chǎn)中密度的低限、常規(guī)和高限密度。3個密度與F、C和P組合成9個處理,分別表示為LF、MF、HF、LP、MP、HP,LC、MC、HC。采用裂區(qū)設(shè)計,品種(系)為主區(qū),密度為副區(qū),3次重復(fù)。小區(qū)面積3m×2m=6m2,10月9日播種。生育期間施N30g/m2,P2O524g/m2。氮肥為尿素,分基肥和拔節(jié)期追肥兩次施用,基追比為1∶1;磷肥為過磷酸鈣,全部底施。其它管理措施同一般高產(chǎn)田。1.2作物生長率測定從冬前起,在不同生育時期取代表性植株(不包括根)20株,測定總?cè)~面積,并計算葉面積指數(shù)(LAI)。計算公式如下:綠葉面積=長×中部寬×0.83LAI=平均單莖綠葉面積×每公頃總莖數(shù)/108群體干物重測定,是將植株105℃殺青30min,80℃烘干至恒重時稱重,計算群體干物重。光合勢為生育期間的葉面積與該生育期間持續(xù)日數(shù)的乘積。作物生長率(CGR)由下列公式計算:CGR=(W2-W1)/P·(t2-t1)式中,W2和t2分別為第2次測定時的植株干重和測定時間;W1和t1分別為第1次測定時的植株干重和測定時間,P為土地面積。雜種優(yōu)勢為雜種小麥與親本均值相比各性狀的離中優(yōu)勢(Hm),由下列公式計算:Hm=(F-MP)/MP×100式中,F為雜種值,MP為雙親的平均值。2結(jié)果與分析2.1高密度聚合酶pdw由圖1可見,雜種小麥及其親本各生育時期的群體總莖數(shù)(PS)、葉面積指數(shù)(LAI)和群體干物重(PDW)均以低密度處理最低。與中密度處理相比,雜種小麥高密度處理的各生育時期PS均增大;高密度處理的LAI在挑旗期前高于中密度處理,之后低于中密度處理;高密度處理的PDW在開花期前高于中密度處理,之后兩處理間無顯著差異。親本C6-38各生育時期的PS、LAI和PDW均以高密度處理高于中密度處理。親本Py85-1高密度處理的PS高于中密度處理;高密度處理的LAI在挑旗期前高于中密度處理,之后低于中密度處理;PDW在整個生育過程中均以高密度處理高于中密度處理。這表明,在試驗密度范圍內(nèi),適當增加密度有利于提高雜種的PS,但密度過高(450株/m2)會導(dǎo)致生育后期群體過大,LAI降低,PDW比中密度處理相比沒有優(yōu)勢;增加密度有利于兩親本PDW的增大。雜種小麥各生育時期PS的Hm在中、高密度處理下為負值,低密度處理下為正值。LAI各生育時期的Hm隨密度增加極顯著或顯著降低。PDW除開花期中、高密度間差異不顯著外,其余各生育時期均隨密度增大極顯著降低。以上結(jié)果表明,與親本相比,降低密度有利于雜種群體各指標優(yōu)勢的發(fā)揮。2.2中、高密度處理對雜小麥光合勢的影響由表2可知,雜種小麥及其親本各生育階段的光合勢(PP)均以低密度處理最低。雜種小麥和父本Py85-1的高密度處理在挑旗期前高于中密度處理,之后低于中密度處理;母本C6-38各生育階段均以高密度處理高于中密度處理。表明適度增加種植密度(300株/m2)有利于增加雜種及其親本各生育階段光合同化面積。密度過高(450株/m2)反而會降低雜種小麥及Py85-1生育后期的光合同化面積,但對親本C6-38的光合勢仍有促進作用。雜種小麥拔節(jié)期前低密度處理的生長率(CGR)顯著低于中、高密度處理,之后與中密度處理無顯著差異,但顯著高于高密度處理。親本C6-38和Py85-1各生育階段的CGR均以低密度處理最低;C6-38除挑旗期至開花期中密度和高密度處理無顯著差異外,其余各生育階段均以高密度處理高于中密度處理;Py85-1拔節(jié)期前高密度處理高于中密度處理,之后兩處理間無顯著差異。表明本試驗密度范圍內(nèi),適當增加密度(300株/m2)能促進雜種小麥及其親本生育前中期的群體生長,但對雜種小麥后期生長無顯著促進作用。高密度(450株/m2)對雜種小麥及其親本前期生長均有利;到生育后期,對雜種小麥群體生長不利,對C6-38仍有促進作用,對Py85-1無顯著影響。雜種小麥光合勢(PP),各生育階段的Hm均以低密度處理極顯著高于中、高密度處理,CGR的Hm除冬前期至起身期低、中密度處理間差異不顯著外,其余各生育階段均以低密度處理極顯著高于中、高密度處理。表明低密度更有利于雜種小麥群體生長優(yōu)勢的發(fā)揮。2.3密度對穗數(shù)、千分率的影響由表3可知,低密度和中密度處理間雜種小麥的籽粒產(chǎn)量無顯著差異,但均顯著高于高密度處理。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看,隨密度增加,雜種小麥的穗數(shù)極顯著增加,穗粒數(shù)和千粒重顯著或極顯著降低。除穗粒數(shù)的Hm在低、中密度處理間差異不顯著外,穗數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢均隨密度的增加極顯著降低;雜種小麥的收獲指數(shù)及其Hm均隨密度的增加極顯著降低(表3)。表明盡管低密度下雜種小麥的穗數(shù)顯著減少,但穗粒數(shù)和千粒重顯著提高,使其籽粒產(chǎn)量未降低,并且較低的密度有利于雜種的籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素雜種優(yōu)勢的發(fā)揮,促進了光合產(chǎn)物向籽粒中轉(zhuǎn)移。3密度對小麥籽粒產(chǎn)量的影響關(guān)于雜種小麥群體生長的研究,有報道指出雜種小麥的群體光合速率具有雜種優(yōu)勢,且隨生育進程逐漸增強。趙全志等認為,不同雜交組合群體光合優(yōu)勢的大小及表現(xiàn)時期不同。前人對雜種小麥群體光合生產(chǎn)力和產(chǎn)量優(yōu)勢形成的原因進行了探討,發(fā)現(xiàn)其群體光合生產(chǎn)力優(yōu)勢有的來源于LAI和光合勢優(yōu)勢,有的則來源于凈同化率優(yōu)勢。本研究發(fā)現(xiàn),雜種小麥的群體生長及其優(yōu)勢表現(xiàn)特征不僅與生育進程有關(guān),而且與種植密度也有緊密的聯(lián)系。在本研究密度范圍(150～450株/m2)內(nèi),適當增加密度有利于提高其葉面積指數(shù)和群體光合勢,增加群體干物質(zhì)積累,提高籽粒產(chǎn)量;但密度過高,則對其生育后期群體生長不利,導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量降低。本研究中低密度處理的葉面積指數(shù)和光合勢低于中密度處理,但其作物生長率在生育后期高于中密度處理,可能與其該生育階段光合作用的能力較強有關(guān)。此外,低密度促進了光合產(chǎn)物向籽粒中轉(zhuǎn)移,提高了收獲指數(shù),也是其籽粒產(chǎn)量較中密度降低并不顯著的原因之一。有研究表明,雜種小麥要獲得最佳的產(chǎn)量結(jié)果,宜選擇較低的密度。也有報道指出,雜種小麥對密度的適應(yīng)能力很強,籽粒產(chǎn)量在不同密度下能保持相對穩(wěn)定。不同學者有關(guān)種植密度與小麥雜種產(chǎn)量優(yōu)勢的關(guān)系不盡相同,可能與試驗條件和供試雜種組合不同有關(guān)。本研究中,在河北省平原區(qū),供試雜種小麥在150～300株/m2的密度范圍內(nèi),籽粒產(chǎn)量保持相對穩(wěn)定,種植密度增加至450株/m2后,籽粒產(chǎn)量顯著降低,說明在較低的密度范圍內(nèi),雜種小麥對密度的適應(yīng)能力強,籽粒產(chǎn)量能保持相對穩(wěn)定,但超出一定范圍,雜