半干旱区不同春小麦品种籽粒产量及稳定性分析

发布时间：2020-01-23 02:03

【摘要】：小麦(Triticum aestivum L.)是黄土高原半干旱区主要的粮食作物。受降水量年际波动的影响,该地区春小麦籽粒产量长期低而不稳。黄土高原半干旱区春小麦的育种和栽培有两个突出特点:1)育成新品种的推广种植面积较小,对老品种的替代不完全,新品种推广后,老品种仍然会在一定范围内继续种植;2)小麦产量受年际降水量波动影响较大,种植户在选择种植品种的时候要会权衡考虑籽粒产量高产性和稳定性。本研究选取18个生育期接近的春小麦品种为供试材料,在典型半干旱气候区的甘肃榆中(2015和2016)和定西(2016)的三个环境中开展大田试验。除2015年榆中种植小麦播种后20天补充灌溉60 mm外,2016年榆中和定西均为完全雨养处理,由此形成227 mm(2015年榆中,含60 mm的补充灌溉)、205 mm(2016年榆中)和181 mm(2016年定西)三个生育期降水量差异较大的种植环境,试图阐明旱地环境中不同春小麦品种籽粒产量水平和稳定性之间的权衡关系,并以籽粒产量和地上营养生物量之间异速关系(Reproductive and vegetative biomass allometric relationship,R-V relationship)在品种之间的分异规律来理解这种权衡关系。主要研究结果如下:(1)抽穗初期(每个小区50%以上抽穗)、花期(每个小区50%以上开花)及成熟期(每个小区50%以上颖壳失绿)分别用三种不同积温("g10℃、"g5℃和"g0℃)分析不同春小麦品种在不同环境中的表现,结果一致,均显示在品种、环境及品种与环境的互作效应差异极显著(P0.001)。同一品种抽穗初期、花期及成熟期的积温均表现为2015年榆中2016年榆中2016年定西。生育期积温较低的春小麦品种(NABUQ-6),抽穗期和花期的积温也较低,生育期积温较高的春小麦品种(金包银),抽穗期和花期的积温也较高。(2)籽粒产量、地上生物量及收获指数在品种、环境及品种和环境的互作均达到0.001水平的差异极显著(P0.001)。不同品种的籽粒产量和地上生物量在不同环境中均为2015年榆中2016年榆中2016年定西。在生育期降水量最多的环境(2015年榆中)中籽粒产量最高的品种(定西35),在降水量最低的环境(2016年定西)中籽粒产量并不是最高的;在生育期降水量最低环境中籽粒产量最高的品种(中旱1号),在降水量最高环境中籽粒产量也不是最高。(3)三个降水量差异较大环境中所有春小麦品种籽粒产量与农艺学相关性状相关分析表明,籽粒产量与地上生物量(R=0.97,P0.001)、收获指数(R=0.52,P0.01)、千粒重(R=0.44,P0.01)、单穗籽粒数(R=0.75,P0.001)、株高(R=0.54,P0.001)、旗叶高(R=0.40,P0.05)、穗长(R=0.49,P0.01)及生育期内降水量(R=0.84,P0.001)呈显著正相关;与抽穗初期(每个小区50%以上抽穗)积温(R=-0.57,P0.001)及花期(每个小区50%以上开花)积温(R=-0.50,P0.001)极显著负相关,与成熟期积温(每个小区50%以上颖壳失绿)正相关,但不显著(R=0.12,P0.05)。以这些参数为指标进一步通径分析表明,地上生物量、收获指数和穗密度(单位面积穗数)是影响春小麦籽粒产量的主要因素,可解释99.1%春小麦籽粒产量变异。地上生物量、收获指数和穗密度(单位面积穗数)对产量的直接通径作用分别为0.910,0.264,0.036。(4)适定性参数法和GGE双标图对三个环境中春小麦籽粒产量和稳定性进行分析均表明,春小麦籽粒产量和稳定性存在明显的权衡关系,即籽粒产量较高的品种的稳定性较低,而籽粒产量较低的品种的稳定性较高。以春小麦籽粒产量和稳定性(适定性参数法)为参数将18个春小麦品种进行聚类分析,可将春小麦分为三类:即低产高稳定性品种(蓝天、DURRA-5、干旱3号、定西24、陇春26、和尚头和西旱2号)、中高产中稳定性品种(DAIRA-12、中旱1号、陇春30、中旱4号、干旱5号、金包银、021-128和陇春23)和高产低稳定性品种(定西43-4、NABUQ-6和定西35)。(5)三个环境中不同春小麦品种的籽粒产量与地上营养体生物量关系(Reproductive and vegetative relationships,R-V relationship)的异速分析发现,个体大小和繁殖输出的差异是由环境降水量的差异所造成的,且营养体生物量可以解释83%以上籽粒产量的变化。所有低产高稳定性的品种,籽粒产量和营养生物量的异速指数均显著小于1(P0.001);而所有高产低稳定性品种,籽粒产量和营养生物量的异速指数则均显著大于1(P0.001);对于中产中稳定性品种而言,籽粒产量和营养生物量的异速指数与1存在三种情况,显著小于1(021-128、金包银和中旱4号,P0.001)、等于1(干旱5号、陇春30和中旱1号,P0.001)和大于1(DAIRA-12和陇春23,P0.001)。以上试验结果表明,黄土高原半干旱区的春小麦籽粒产量随生育期内的降水量差异而发生波动,维持地上生物量的生长是保证籽粒产量的前提,亦可具体反映在植株高度和旗叶节高。半干旱区春小麦籽粒产量较高的品种的稳定性较低,而籽粒产量较低品种的稳定性较高,这对高产高稳定性品种的选育是重要挑战,也一定程度上可以解释该地区未出现大面积种植的育成品种。高产品种将更多的生物量分配到繁殖器官(品种籽粒产量和营养体生物量的异速指数显著大于1),可能降低生物量向其它营养器官的分配(尤其是资源竞争器官),最终降低了高产品种的稳定性。春小麦品种籽粒产量和营养体生物量之间的异速分析可以很好解释半干旱地区春小麦籽粒产量高产和稳定性权衡关系的原因。
【图文】：

降水量分布,黄土高原

年内分布不均匀，粮食作物产量长期低而不稳，干旱胁迫是影响该地区作量的主要逆境因子（魏虹等，1996）。就黄土高原半干旱区而言，春小麦育栽培有两个突出特征：1）育成新品种的推广种植面积较小，且对老品种的作用不明显，即有的地区老品种依然种植；2）小麦产量受年际降水量的差波动较大，春小麦品种产量的稳定性是农民选择种植品种时优先考虑的因素之，黄土高原半干旱区降水量年际变化较大，且年内分布不均匀，春小麦在降水环境中群体籽粒产量、个体大小和干物质的分配策略也发生较大差异；，研究水分亏缺且变率较大地区（如黄土高原半干旱区）主要粮食作物籽粒与其稳定性的关系成为学术界关注的焦点。.1 黄土高原半干旱区概况黄土高原占地 64.2 万平方千米（田良才等，，2013），从其东南部半湿润（降水量为 550-850 mm）、中部半干旱区（降水量为 250-550 mm）到西北干旱区（降水量为小于 250 mm）的地理分布中，年均降水量逐渐减少（如

气温分布,气温分布,降水量,研究生学位论文

不同环境全年降水量及气温分布
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S512.12

【参考文献】