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豫南稻茬麦区小麦生长发育特点与启示

各位老师,大家好!我是“一麦众承”第7组“风吹麦浪”的组员信阳市农科院陈金平。我们的组长是中国农科院作物科学研究所徐兆师研究员,本组还有孙爱清老师、王紫娟老师、翟会杰老师、闵东红老师、张强老师、王林生老师、靳一兵老师、徐登安老师、关攀锋老师、王树星老师。根据组长徐兆师老师的安排,今天由我值日。非常感谢 “一麦众承” 学习交流平台,让我有更多的机会向各位老师学习。入群以来,拜读了老师们精彩的学术报告,领略了老师们丰富的工作经验,学到了很多专业理论知识,受益匪浅,在此,一并感谢!

今天我就地处南北过渡带的豫南信阳小麦生长发育特点及对品种选育和生产栽培的启示向老师们汇报,不足和谬误之处敬请各位老师批评指正。

引言:豫南稻茬麦区小麦的生产在河南省小麦生产中占有重要地位,也是黄淮麦区南片与长江中上游麦区的重要过渡带。然而,历史上稻茬麦区小麦品质差、产量低而不稳,除了自然障碍因素外,过渡带小麦生长发育规律还没有真正掌握、良种良法不配套也是重要原因之一。针对该区小麦生产实际情况,本文研究了过渡带稻茬麦区小麦分蘖成穗规律、幼穗分化规律、籽粒灌浆规律。结果表明:(1)分蘖消长的特点是两个盛期、一个高峰、冬季不停、集中死亡,栽培管理上宜采取主茎成穗为主,争取部分分蘖成穗的途径。(2)幼穗分化早、分化期长,前期慢、后期快,茎、蘖、叶发生重叠进行,普遍存在同伸关系。栽培上要注意促使一、二分蘖赶主茎,提高分蘖成穗率,促进分蘖幼穗发育,提高结实率,争取大穗多粒,提高产量。(3)抽穗后3-5d开花,籽粒灌浆全过程短,从开花到成熟只有35d左右,呈慢-快-慢的S型曲线生长,籽粒发育经历形成、灌浆、成熟三个阶段;腊熟末期粒重最大,此时收获产量高,但是,还要考虑机械收割、籽粒商品性、不完善粒等多因素。提出了过渡带小麦育种栽培注意事项。

关键词:豫南;过渡带;稻茬麦区;生长发育;育种;栽培

信阳是一个农业大市,位于淮河上中游,河南省南部,与湖北、安徽相邻。地处北纬31°23′-32°27′、东经113°45′-115°55′之间,东西长205㎞,南北宽142㎞,占全省总面积的11.3%,耕地面积81.8万h㎡,小麦常年种植面积500万亩左右,代表中国南北地理分界线的秦岭-淮河一线穿境而过。全市辖八县两区,地处北亚热带向南暖温带过渡地带,自然条件错综复杂、地理地貌迥异,光、热、水等自然因素年际间变幅大,气候、土壤等自然条件呈现明显的过渡性地带特征。南北方农业特色交织在一起,形成了以稻麦两熟为主的过渡性生态类型区,为长江中下游冬麦区的重要组成部分。该区土质粘重,通透性差,有坚实的犁底层,坷垃大、湿度大、渍害重,南北方多种病虫草害频繁发生且较重,如赤霉、条叶锈、白粉、纹枯、黄花叶等病害以及红蜘蛛蚜虫等虫害和看麦娘猪秧秧等草害。前期难以精耕细作,后期常形成高温高湿逼熟,籽粒商品性差,产量低而不稳,等等。南方小麦品种在该区大多表现为抗锈性差、产量低,北方品种在该区大多表现为耐湿性差、不抗赤霉病,灌浆较慢,成熟较晚。因此,研究豫南过渡带稻茬麦区小麦生长发育特点,为提高小麦品种选育效果和克服小麦生产障碍因素,尽快选育出适宜本区种植的小麦新品种、改进栽培技术、推动小麦生产上新台阶、提升小麦产业化生产水平提供科学依据。

1材料与方法

1.1 供试材料与地点

小麦生长发育规律研究所用材料:品种豫麦18、丰抗38、豫麦70等,多是弱春性品种。田间试验部分主要在信阳市农科院试验田进行。

1.2研究方法

小麦生长发育规律研究主要采取试验田和大田生产田间观察记载与室内显微镜下解剖观察相结合的方法。

2结果与分析

豫南稻茬麦区属于长江中下游早中熟冬麦区,但由于过渡地带生态条件的影响,使该区小麦自然形成了“两长一短”的生长发育特点,即分蘖期长、幼穗分化期长、籽粒灌浆期短。

2.1分蘖成穗规律

豫南稻茬麦区小麦品种中弱春性品种居多,其次是半冬性品种。分蘖是小麦固有特性,不同品种均具有叶、蘖同伸关系。稻茬麦区小麦分蘖消长的特点是两个盛期、一个高峰、冬季不停、集中死亡。小麦营养生长时间长,分蘖阶段时间长(110-120d)。正常年份该区小麦盘根分蘖早,适期(10月20日)播种的,出苗后16-20d,主茎长出第四片叶的同时(三叶一心),开始长出第一个分蘖。适期播种的两个盛期分别在冬前(11月中旬--12月中旬)、年后(2月中下旬)出现,高峰期出现在起身期(2月底)。冬季缓慢生长,仍可生长一片叶,分出一个蘖。3月上旬拔节前后,分蘖进入两极分化阶段,无效分蘖开始消亡,集中死亡期在拔节后20-25d(3月下旬至4月上旬),到4月上旬基本结束。所以,管理时间亦长,抓穗数潜力大。正常年份适期播种的小麦分蘖出现的越早,分蘖级位越低,成穗率就越高,分蘖级位越高,成穗率就越低。年前的分蘖80-95%以上成为有效分蘖,12月份到1月份出现的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等分蘖成穗率大大下降,多在40-30%以下,且穗头不整齐,其他高位蘖和年后形成的分蘖基本无效。但遇到暖冬天气,冬季、早春分蘖也有部分成穗。如丰抗38,11月10日播种,成穗率12月90%,1月50-60%,2月10-20%,年后成穗率最低。4500kg/hm2产量水平的单株观察结果,一级分蘖的第一、二个分蘖成穗率90-100%,第三个分蘖成穗率40-60%,第四个分蘖很少成穗。由于不同年份气温影响,不同品种分蘖成穗率也不同,如暖冬年份豫麦70第一个分蘖成穗率50-100%,第二个75-95%,第三个50-75%,第四个7-10%;冷冬年份,豫麦18分蘖成穗少,第一个分蘖成穗率90%,第二个80%,第三个30%,第四个22%。

大面积生产调查,豫麦70在300万/hm2苗基础上的分蘖成穗率,第一个分蘖68-75%,第二个32-40%,第三个10-15%。丰抗38在225万/hm2苗基础上的分蘖成穗率,第一个分蘖82%,第二个60%,第三个35%,第四个20%。从分蘖时间上看,分蘖出现得越早,成穗率越高,多在80%以上,冬前群体900万/hm2苗左右,成穗450万/hm2左右,成穗50%,所以年前总分蘖与穗数之比以2左右为宜,为小麦的有效分蘖期。12月以后到冬季分蘖成穗率大大下降,一般在35%以下,且穗层不整齐。如果晚播年份遇见暖冬天气,冬季早春分蘖也有部分成穗。如对豫麦18的观察,11月10日播种,12月出现的分蘖成穗率达90%,1月出现的分蘖成穗率仍有50-60%,2月出现的分蘖成穗率还有10-20%。有效分蘖的确定,为栽培上的促控措施提供了依据。稻茬麦区由于气候、肥力、土质等因素的影响,往往表现分蘖力下降、分蘖成穗率低,产量水平4500-6000kg/hm2的以走主茎成穗为主、争取部分分蘖成穗的途径,保足穗、攻大穗、争粒重。

2.2幼穗分化规律

信阳稻茬麦区多为偏春性小麦品种,幼穗分化早、分化期长,前期慢,后期快,茎、蘖、叶发生重叠进行,普遍存在着同伸关系。即主茎四叶期开始分蘖,幼穗开始分化至抽穗前结束(11月中旬至翌年四月中旬前后),长达146--174d。主茎五、六、七片叶期为单棱、二棱、二棱后期,即小穗分化期。以二棱期越冬,小穗分化时间长达70--90d,占穗分化时间的50%以上,有利于形成大穗,也有利于促大穗增穗粒。八叶为护颖分化期,此时正是起身期。九叶为小花原基分化期,此时正是拔节始期。10、11、12叶为雌雄蕊分化,经药隔到四分体形成期,此时正是拔节孕穗期,有利于提高结实率,发挥大穗型品种的穗部潜力。1--5节间处于固定、伸长、速长时期,叶耳距1.2--10.1cm,旗叶定长时为花粉粒形成期,叶耳距11.8--16cm,此期终了已达孕穗末期、抽穗始期。

 表1 豫麦70幼穗分化与叶龄、茎节伸长对应关系

如表1观察资料,以豫麦70为例分析,幼穗分化进程与叶龄、茎节伸长成对应关系:(1)出苗后30d左右,主茎四片叶展开时,幼穗开始分化,生长锥伸长,同时发生分蘖,该区长期出现在11月中下旬,延续10d左右。(2)主茎生长5、6、7三片叶时,为幼穗分化的单棱、二棱期和二棱后期,即分化幼穗原基,决定麦穗大小的时期,正常年份分化时间从12月上旬开始经历了整个越冬期,直到年后2月上中旬,长达70-90d,是形成大穗的有利时期,也正是滋生分蘖、形成壮苗的关键时期。(3)主茎生长第8叶,幼穗进入护颖分化,开始发育小花,这时分蘖数达到高峰,并开始消亡。此期在2月中下旬,时间很短,只有3-5d,从外部形态看,麦苗正在起身,第一节开始伸长。(4)主茎生长第9叶时,进入小花分化期,第二节间开始伸长,麦苗开始拔节,此期多在2月下旬或3月上旬,历时10d左右。(5)主茎生长第10、11、12三片叶时,为雌雄蕊分化到药隔形成期,此期依次分化雄蕊、雌蕊、花药、花粉粒,这时第一节间已固定,第二节间基本定长,第三节生长迅速,第四节开始伸长,第五节刚露头,叶耳间距1.2-10.1cm,此期正是拔节孕穗期,多在3月中下旬、4月上旬,历时30d左右。(6)花粉粒形成期:第五节显著伸长,旗叶接近定长,叶耳间距11.8-16cm,此期在4月中旬,终了时已达孕穗末期,抽穗始期。

从主穗和分蘖幼穗发育的差异看,前期分蘖幼穗分化开始的晚,第一分蘖与主茎相差一期,第二分蘖与第一分蘖相差一期。但是,分蘖幼穗分化以后,发育快,每期分化时间短,到二棱后期与主茎差距逐渐缩短,到拔节期,第一、二分蘖与主茎的幼穗的分化都进入到小花分化期。因此,在栽培过程中,应促使一、二分蘖赶主茎,提高分蘖成穗率,促进分蘖幼穗发育,提高结实率,争取大穗、多粒,提高产量。

2.3籽粒灌浆规律

豫南稻茬麦区虽因后期气候条件多阴雨寡照和病虫害的影响,千粒重很不稳定,年际间变幅大,相差5-10g,但是籽粒发育有它自身的基本规律,粒重的大小受籽粒库容大小、灌浆强度及灌浆持续时间的影响。稻茬麦区一般4月17日前后抽穗,抽穗后3-5d开花,籽粒灌浆全过程时间短,从开花到成熟只有35d,籽粒的发育经历形成、灌浆、成熟三个自然阶段,一般呈类似S形曲线的变化(即呈慢、快、慢的曲线生长)。

(1)籽粒形成阶段:从受精后坐胎到多半仁,为籽粒形成阶段,历时11-12d,是籽粒粒长、含水量迅速增长阶段,含水率70%以上,干物质积累少,平均日增千粒重0.4-1.1g,千粒干重5-9g,占籽粒总干重的12-22%,粒色从灰白渐变为灰绿色,籽粒宽厚增长不多,而长度增长迅速,可达到最大值3/4(约0.5-0.7cm),此期末胚已形成,籽粒轮廓基本显现,故称多半仁,这段时期如遇干旱、连阴雨或病虫危害,不但影响籽粒库容大小,顶部和基部一部分小穗的胚乳就会停止发育,萎缩退化,甚至到多半仁时还可以退化,减少结实粒数。

(2)灌浆阶段:多半仁后到腊熟期前为灌浆阶段,历时20d左右,这一阶段又叫乳熟期,是籽粒充实、干物质积累最旺盛时期,平均日增千粒重1.2-2g。正常情况下,灌浆高峰期出现在开花后17-30d,日增干重2-3g,到开花后32d,籽粒宽厚度、体积、鲜重均达最大值,称为顶满仓,千粒鲜重可达60g,此期净增干物重占总干重64.2-86.7%,籽粒含水率随着干物质的不断积累而逐渐下降到40%左右,粒色由灰绿变为鲜绿进而转为黄绿色,表面前期有光泽,后期无光泽,胚乳由浊浆状变为浓缩、质粘、乳白面筋状,这段时间如遇低温阴雨或干旱高温,会使灌浆时间缩短,青干逼熟急熟,导致粒重下降。

(3)成熟阶段:包括腊熟期和完熟期。此期灌浆强度明显下降,平均日增干重0.2-0.6g,历时3-5d,占总干重的3-7%,含水率由40%下降到25%以下,约在开花后35-37d停止灌浆,5月中下旬低温阴雨年份,灌浆可延长3-5d,粒色变黄,胚乳由面筋状变成腊质状,能被指甲切断,即到腊熟末期干重达最大值,此时收获,粒重最高,完熟期收割不仅容易落粒,而且粒重也有所下降。但是,现在基本上都是机械收割,要考虑到破损率、不完善粒、水分等商品性指标。

3 讨论与结语

3.1根据上述研究与分析,本区小麦生产上从栽培技术角度来看:(1)群体方面,地处南北过渡带最好采取以主茎成穗为主、争取部分分蘖成穗的途径。(2)穗粒方面,促使一、二级分蘖赶主茎,除能提高分蘖成穗率外,还能促进分蘖幼穗发育,提高结实率,争取穗大粒多。(3)粒重方面,过渡区因小麦生育后期气象条件多变和病虫害的影响,旱涝无常,以涝居多,千粒重不稳定,年际间变化大。栽培上应注意小麦生育的全程特别是中后期必须清好“四沟”(厢沟、边沟、腰沟、田间沟),降湿防渍害,搞好“一喷三防”(一般2-3次),及时防治病虫害,腊熟末期至完熟期及时抢晴收获,以防烂场雨穗发芽现象发生。

3.2综上所述,本区小麦新品种引进选育宜注意:(1)幼苗半匍匐至直立,半冬至春性,不宜选用强春性或强冬性的后代材料。(2)播期弹性大。(3)株型较紧凑至中等松散。(4)叶片上举或略披,叶片不宜过宽,叶功能期长。(5)综合抗性强:常年赤霉病、条叶锈病、白粉病、纹枯病、茎基腐病、黄花叶病发生较轻;耐干热风、耐湿渍害特别是耐后期高温高湿能力强。(6)中早熟,活秆成熟。一般6月3日前成熟。(7)根系发达,茎秆韧性好,抗倒性较强。(8)分蘖力强,生长繁茂,两极分化快,拔节干净利落,群体自身调节能力强。成穗率高、成穗数较多。(9)中大穗、中大粒。(10)灌浆快、强度大。(11)籽粒饱满、光泽度好,无黑胚或黑胚率低,中、弱筋(不排斥中强筋),籽粒商品性好。(12)丰产稳产性好,比当地主导品种增产。(13)广适、易栽培。基于上述要求,近几年选育出信麦69(2016年省审)、信麦1168(2020年省审)、信麦136(2021年国审)、信麦129(2021年国审)、信麦163(2022年国审)等品种,生产上反映良好。

作者简介:陈金平,男,硕士,信阳市农科院研究员,国家小麦产业技术体系信阳综合试验站站长,主要从事小麦遗传育种和生产技术研究工作。

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