两类冬小麦品种分蘖成穗对主要环境因子的响应与合理群体构建

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alex136629
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本研究通过探讨不同类型冬小麦品种分蘖成穗特性与部分环境因子的关系,为不同类型品种超高产栽培的合理群体构建提供理论依据和技术支撑。试验选择典型的中多穗型冬小麦品种济麦20和鲁麦14、大穗型品种山农8355和兰考矮早8为研究对象;在大田单株稀植和群体两种条件下,连续4年系统研究了行株距配置、土壤肥力、播种时期、外源植物生长调节剂等因素,对两种类型品种分蘖成穗特性的调控作用;重点研究环境因子对两类品种生育后期光合性能、冠层微环境,经济产量、籽粒品质和茎秆质量的影响及其生理基础。主要研究结果如下:   1两种类型品种分蘖成穗特性对群体环境的响应   两种类型品种在单株稀植条件下均具有较高的分蘖潜力,群体因素可使中多穗型品种JM20和LM14的分蘖潜力降低79.45%和80.37%,使大穗型品种SN8355和LK8降低84.33%和86.82%;四品种群体环境下单株成穗数比稀植依次降低91.70%、91.32%、92.52%和94.14%;成穗率依次降低59.57%、55.77%、52.18%和55.63%;单株生产力分别被削弱95.27%、95.90%、95.65%和94.10%。不同类型品种间分蘖成穗特性存在显著基因型差异,但小于群体环境对其的影响。大穗型品种对群体环境的响应较中多穗型品种敏感。   土壤肥力是影响分蘖成穗特性的重要因素。单株稀植条件,越冬期四品种高肥土壤分蘖数平均值比中、低肥分别提高48.77%、172.97%;拔节期提高40.15%、82.65%;成穗数提高32.22%、66.09%。群体条件,越冬期四品种的高肥土壤分蘖数平均值比中、低肥分别提高38.14%、92.41%;拔节期提高15.18%、42.08%;成穗数提高20.09%、61.49%。   播种至越冬和拔节期的有效积温,是影响分蘖成穗的重要环境因子。剔除群体与肥力等因素影响,不同播种时期越冬期分蘖(Y)与有效积温(X)遵循以下规律:Y(JM20)=0.0529X-18.906;Y(LM14)=0.0515X-17.879;Y(SN8355)=0.0568X-22.698;Y(LK8)=0.0564X-22.521。拔节期依次为:Y=0.08X-40.967;Y=0.1039X-59.068;Y=0.0745X-37.913;Y=0.0743X-41.728。四品种越冬期的平均分蘖成穗率依次为:108.38%、133.40%、189.23%、197.56%、317.78%和428.38%;拔节期依次为:64.60%、77.80%、80.81%、82.26%、86.54%和84.45%。播期越晚,分蘖期有效积温越少,成穗率越高。   外源植物生长调节剂ABA和Zeatin对四品种的分蘖成穗特性产生一定影响。ABA可显著降低各品种的分蘖数和成穗数,提高成穗率:而Zeatin可显著提高各品种的分蘖数和成穗数,但成穗率降低。成穗分蘖与不成穗分蘖的内源激素存在显著差异。   2行株距配置对两种类型品种光合特性及冠层微环境的调控   不同行株距配置可有效调控两种类型品种生育后期冠层微环境及光合特性。均等行株距和窄行宽株距配置可提高开花期前后的LAI,但这种优势仅保持至花后14d,灌浆后期发生逆转。随着行距缩小和株距的扩大,可显著提高挑旗至灌浆中期冠层内各层次的光截获,但对冠层内CO2浓度的影响不显著。   两种类型品种的CAP呈单峰曲线,开花期最高,孕穗期次之。均等行株距和窄行宽株距可提高孕穗和开花期的CAP,宽行窄株距可提高灌浆后期的CAP。   CAR峰值出现时间较CAP推迟14d;开花期至花后14d保持相对较高的CAR值;随后迅速降低,但CAR/CAP相应提高。   宽行窄株距旗叶Pn始终高于均等和窄行宽株距配置。较小的群体数量可有效延缓灌浆后期抗氧化酶活性的降低并抑制丙二醛的积累,减慢了旗叶及其它绿色器官的衰老,是宽行窄株距生育后期具有较高CAP和旗叶Pn值的酶学基础。   3主要环境因子对两种类型品种产量构成的调控   播种方式和行株距配置对籽粒产量及其构成因素具有显著的调控效果。撒播方式可有效增加单位面积穗数,但千粒重和穗粒数较低,籽粒产量显著低于条播方式。同为条播方式,四品种实现最高产量的行株距配置不同:中多穗型品种高产栽培行距适宜范围在20 cm~25 cm之间,大穗型品种适宜行距在15 cm~20 cm之间。求解行距与产量的一元三次方程得:JM20的行距为23.9 cm,LM14行距为23.4 cm时,可获得单产极值点;而SN8355行距为16.5 cm,LK8行距为16.9 cm时,可获得最高产量。单位面积穗数随行距的缩小而增多,穗粒数和千粒重表现出相反趋势。四品种不同行株距配置处理的平均籽粒产量,中多穗型品种均高于大穗型品种。   土壤肥力对两种类型品种籽粒产量调控效果显著。籽粒产量随土壤肥力的提高而增加。JM20高肥土壤分别比中、低肥土壤提高13.68%、53.80%;LM14分别提高11.85%、45.84%;SN8355分别提高16.37%、74.26%;LK8分别提高18.14%、67.68%。成穗数和穗粒数的提高是高肥土壤增产的直接原因。   分蘖期有效积温对单株生产力的影响显著。四品种单株生产力均随播期的延迟而减小,晚播时(越冬期积温432.20℃)JM20、LM14、SN8355和LK8的单株生产力仅为早播(越冬期积温860.16℃)的24.20%、22.26%、28.19%和33.19%。   对CAP、旗叶Pn与LAI及产量构成因素的相关分析表明,CAP和旗叶Pn与籽粒产量相关性均不显著。CAP与单位面积穗数在开花之前呈显著正相关,开花14 d后呈显著负相关;与穗粒数和千粒重在开花之前呈负相关,开花14 d后呈正相关。CAP与旗叶Pn在孕穗和开花期呈不同程度的负相关,至花后14 d呈显著正相关。相应时期CAP与LAI呈不同程度的显著正相关;而旗叶Pn与LAI仅灌浆中后期呈显著正相关,其它测定时期却呈不同程度负相关。表明LAI是影响CAP的重要因素,而对旗叶Pn的影响比较复杂。说明,某一特定时期光合速率绝对值的高低并不能反映光合与产量之间的真实关联性。   4主要环境因子对两种类型品种籽粒品质的调控   土壤肥力和播种时期对籽粒品质的影响极显著,提高土壤肥力和推迟播期,均有利于籽粒蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量的提高。行株距配置仅对籽粒蛋白质含量产生一定影响,而对沉降值、湿面筋含量和粉质仪指标影响较小。品种间籽粒品质存在显著的基因型差异。   5主要环境因子对两种类型品种茎秆质量的影响   行株距配置和土壤肥力对两种类型品种基部节间的形态结构有一定的影响。窄行宽株距可使基部1、2节间加长、变细;土壤肥力对基部节间长度影响微弱,但高肥力有利于基部节间的加粗。基部1、2节间的机械强度开花期较低,至灌浆中期达到最大值,成熟期降至最低。两种类型品种茎秆机械强度随着行距的缩小、株距的扩大而逐渐降低;土壤肥力对机械强度影响显著,并随土壤肥力的降低而显著降低。   行株距配置和土壤肥力还可改变不同品种基部节间的解剖结构。大维管束数量和维管束面积均随行距的缩小、株距的扩大而减少,且机械组织的细胞层数和厚度也逐渐减小。同时,提高土壤肥力,可显著提高基1节间的维管束数目、面积和机械组织强度。   6成穗蘖与不成穗蘖内源激素含量及茎秆解剖结构差异   成穗分蘖与不成穗分蘖内源激素含量存在差异:不成穗分蘖的(ZR+Z)含量低于成穗蘖;而ABA含量显著高于成穗分蘖。不同类型品种成穗分蘖的(ZR+Z)/ABA显著高于不成穗蘖。两种类型品种成穗分蘖的大维管束数目及面积显著高于不成穗分蘖,但小维管束数目差异较小。成穗与不成穗分蘖的机械组织存在巨大差异,成穗分蘖机械组织的细胞层数、厚度和细胞壁厚度均显著高于不成穗分蘖。
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