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不同栽培技术体系对冬小麦产量品质和光能水氮利用效率的影响

石玉华

  为探讨不同栽培技术体系对冬小麦产量、品质及光热氮水资源利用效率的影响,在立足当季兼顾全年原则下筛选高产优质高效技术途径,为应对以持续变暖为特征气候环境下的冬小麦高产栽培提供技术支撑;本研究以两种穗型三个品种为材料,将不同栽培技术体系作为一个综合处理,采用相同设计多点连续定位试验的研究方法,对不同栽培技术体系既成的产量品质及其光热肥水资源利用率等指标进行了对比研究。同时还从群体发展、叶面积指数、干物质积累动态,群体光截获及群体光合速率等方面,探讨了不同技术体系高产优质高效的生理生态基础,主要研究结果如下: 1.不同栽培技术体系对分蘖成穗率及其产量构成因素的影响 不同栽培技术体系通过播种时期与种植密度的合理配置,以及肥水对群体发展动态和分蘖成穗率的科学调控,均可使单位面积穗数调控到差距较小的合理范围内,但主茎穗与分蘖穗的构成比例不同。说明不同栽培技术体系对冬前分蘖和春季分蘖的利用存在差异。在越冬前积温为308.5℃~715.5℃的播期范围内下,随冬前积温的减少,春季分蘖利用率提高。播期较晚的T14、T24单位面积穗数主要通过春季分蘖和较高的分蘖成穗率实现,播期较早T11、T12和T21、T22单位面积穗数主要通过冬前分蘖和较低的分蘖成穗率实现,不同技术体系的产量构成因素的不同,导致最终籽粒产量差异显著,籽粒产量高低的限制因素主要决定于单穗生产力的大小,其中穗粒数对增产的贡献略高于千粒重的贡献。 试验一两个品种两年两点四个处理的平均籽粒产量依次为8272.13kg·hm~(-2)、8364.18kg·hm~(-2)、7854.14kg·hm~(-2)和7398.07kg·hm~(-2),在6566.55kg·hm~(-2)~9031.50kg·hm~(-2)的产量范围内,总趋势表现为T12>T11>T13>T14,处理间差异显著。单位面积穗数范围在649.50×10~4·hm~(-2)~772.50×10~4·hm~(-2)之间,表现为T13、T14高于T12、T11;穗粒数和千粒重均表现为T11和T12显著高于T13和T14,中大穗型品种TN18显著高于中多穗型品种JM20。 试验二两个品种四个处理的平均籽粒产量依次为7643.36kg·hm~(-2)、8470.55kg·hm~(-2)、8947.80kg·hm~(-2)和8849.85kg·hm~(-2),在7605.38 kg·hm~(-2)~9007.82kg·hm~(-2)的产量范围内,两个品种均表现为T23>T24>T22>T21,处理间差异显著。单位面积穗数,两品种四个处理均表现为T23、T24高于T21、T22;穗粒数均表现为T22、T23高于T21、T24;千粒重平均值表现为T22>T21>T24>T23,且处理间差异不显著。 2.不同栽培技术体系对籽粒品质的影响 不同栽培技术体系在播种时期、种植密度、施氮量及底追比例、灌水量等因素间存在巨大差异,但对籽粒蛋白质含量的影响均未达到显著差异水平,与前人因子试验的研究结果不相一致,说明决定籽粒蛋白质含量的主要因素是品种特性。不同栽培技术体系对小麦面粉的二次加工品质有一定影响,但多数指标未达到显著水平。 试验一四个处理籽粒蛋白质含量、总氨基酸和必需氨基酸含量、湿面筋含量、面团形成时间均表现为T11、T12高于T13、T14,其中前两项指标差异不显著,后三项指标处理间差异达到不同程度的显著水平;而面团稳定时间表现为T13、T14高于T11、T12,不同处理间显著程度也不同。试验二四个处理间蛋白质含量和湿面筋含量与试验一表现趋势一致。沉降值两个品种表现趋势不完全一致,四个处理沉降值平均值呈现为T24>T23>T22>T21,T22、T23、T24的沉降值分别比T21高3.23%、5.77%、6.62%。面团形成时间表现为T23最高、T22最低,面团稳定时间表现为T23、T24高于T21、T22。 3.不同栽培技术体系对光能利用的影响 不同栽培技术体系对冬小麦部分光合性能指标和最终光能利用率的影响不同,尽管不同处理的LI、LAI、CAP、Pn和叶绿素含量、Fv/Fm、ΦPSII等指标,在不同生育时期的变化动态不同,但均表现为T11、T12高于T13、T14,说明T11、T12的光合性能高于T13、T14。试验一两年两点两品种T11、T12、T13、T14总光能利用率平均值分别为0.951、0.984、0.944、0.918,籽粒光能利用率平均值分别为0.466、0.479、0.461、0.444,均表现为T12最高、T14最低。试验二两品种T21、T22、T23、T24处理的总光能利用率平均值分别为0.850、0.938、1.000、0.977,籽粒光能利用率平均值分别为0.418、0.475、0.500、0.501,均表现为T23最高、T21最低。 4.不同栽培技术体系对水分利用效率的影响 在小麦生育期总降雨量为130.3mm~158.4mm的前提条件下,试验一两年两点两品种四个处理的平均水分利用率T13最高(18.03kg·hm~(-2)·mm~(-1)),分别比T14、T12、T11提高5.49%、11.36%、11.85%,处理间差异显著。说明生育期间灌三水(225mm)在实现6566.55~8452.50 kg·hm~(-2)高产的同时,可显著提高水分利用率;灌四水(300mm)可使籽粒产量提高9.07%,但水分利用率却降低11.61%。试验二两品种四个处理的水分利用率均表现为T23>T24>T22>T21,处理间差异显著。T21灌水量(375mm)的水分利用效率(13.73%)和籽粒产量(7643.5kg·hm~(-2))均最低,T23灌水量(300mm)的水分利用效率(17.96%)和籽粒产量(8947.0 kg·hm~(-2))最高。 5.不同栽培技术体系对氮素利用的影响 在试验一施氮量为270kg·hm~(-2)的前提条件下,氮肥底追施比例由T11的0.5:0.5降低到T13的0.4:0.6和T14的0.22:0.78,氮素利用效率和氮肥偏生产力反而降低,这与前人研究结果存在差异。两年两点两品种八个试验单元的氮肥偏生产力平均值为29.53 kg·kg~(-1)(范围在24.321kg·kg~(-1)~32.793 kg·kg~(-1)之间),不同处理表现为T14最低、T13次之、T12与T11互有高低;氮素利用效率平均值为33.87%,T11的平均氮素利用效率比T12、T13、T14分别提高7.01%、6.29%、5.01%。在试验二施氮量为240 kg·hm~(-2)~315kg·hm~(-2)的前提条件下,两品种的氮肥偏生产力均表现为T22>T24>T23>T21,说明施氮量为240 kg·hm~(-2)~270kg·hm~(-2)有利于氮肥偏生产力的提高;施氮量同为315kg·hm~(-2)的两个处理相比较,底追比由T21的0.5:0.5降低到T23的0.3:0.7,说明降低底追比例,氮肥偏生产力提高。 6.冬小麦高产优质栽培技术体系的选择应用 试验一:T11在泰安兖州类似生态区应慎重推广应用;T12属于高产优质和资源利用效率相兼顾的栽培技术体系,适宜于水资源充足、以高产优质为目标地区应用;T13适宜于节水并兼顾全年产量为主地区应用;T14仅适用于晚播麦田应用。 试验二:T21高投入低产出,对肥水及光热资源利用率低,不宜推广应用;T22适宜在高肥力麦田、并兼顾全年产量为主地区推广应用;T23高投入高产出,且可为玉米生产让出5天的光热资源、适宜于中低肥麦田并兼顾全年产量为主地区应用;T24适宜于高肥麦田适当晚播时应用。 综合两个试验八种技术体系的研究结果,认为,在越冬前积温为308.5℃~715.5℃的播期范围内下,实现高产优质高效并兼顾夏玉米生产的综合栽培技术体系,以T12、T13和T23为最佳。其各项指标适宜区间分别为:播期在10月10日~16日之间,种植密度在180×10~4·hm~(-2)~225×10~4·hm~(-2)之间,灌水量在225mm~300mm之间(生育期降雨量130.3mm~158.4mm),施氮量在270kg·hm~(-2)~315kg·hm~(-2)之间,氮肥底追比例在0.5:0.5~0.3:0.7之间。不同生产和气候条件下,可在上述各项指标的适宜区间内进行合理搭配,以实现高产优质高效的目标。……   
[关键词]:冬小麦;栽培技术体系;产量;品质;光能利用率;水分利用率;氮素利用率
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:山东农业大学2011年