借用葉面積測量儀研究高產量小麥的葉面積特征
來源: http://www.1004-75.com/ 類別:實用技術 更新時間:2012-11-15 閱讀次
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高產小麥,從總體上說,是因為品質好,從單個方面說,可以說是很多因素的原因,要么是小麥抗自然災害能力強,要么是小麥抗病害性強,下面我們借用葉面積測量儀研究一下借用葉面積測定儀研究高產量小麥的葉面積特征。
小麥葉片特征與小麥各部分器官的生長發育密切相關。小麥葉面積的大小是群體結構的主要因子。生產中,種植者常通過調節葉片發育動態來營造小麥高產群體。增加葉面積指數可明顯提高中低產麥田群體物質生產力,但當小麥產量提高到較高水平后,繼續增加群體葉面積數量往往導致小麥貪青、倒伏,最終減產。本研究擬探索在穩定適宜的葉面積數量的基礎上,進一步改善小麥高產群體葉面積質量及相應的優化技術途徑。
1 材料與方法
1.1 試驗設計
1.1.1 播種期試驗
在兩地、兩種茬口下進行,均以當地不同茬口的最適播期為對照。①淮南(新洋農場),1996年,早茬,設4個播種期:10月24日、11月4日(對照)、11月14日和11月24日。②淮北(東辛農場),1995~1996年,早茬,設4個播種期:10月5日、10月15日(對照)、10月25日和11月5日;晚茬,設3個播種期:10月25日、11月5日(對照)和11月15日。試驗均采用隨機區組設計,重復4次,小區面積66m2。
1.1.2 密度試驗
在兩地、兩個播種期下進行,均以當地相應播期的最適基本苗為對照。①淮南(新洋農場),1995~1996年,適播麥(10月24日播種),設4個密度處理:每公頃150×104株、225×104株(對照)、300×104株和375×104株;晚播麥(11月24日播種),設4個密度處理:每公頃405×104株、450×104株(對照)、495×104株和540×104株。②淮北(東辛農場),1996年,適播麥(10月15日播種),設4個密度處理:每公頃75×104株、150×104株(對照)、225×104株和300×104株;晚播麥(11月5日播種),設4個密度處理:每公頃300×104株、450×104株(對照)、600×104株和750×104株。試驗均采用隨機區組設計,重復4次,小區面積66m2。
1.1.3 肥料比例試驗
1995~1996年在東辛、新洋、南通農場進行。①在總施氮量相同(270kg/hm2)的條件下,基、追肥比例設4個處理:2.5¨7.5、4.0¨6.0、5.5¨4.5和7.0¨3.0(對照),其中,追肥中壯蘗肥與穗肥比例均為1¨3;基肥、壯蘗肥、穗肥(拔節肥)比例設4個處理:3.0¨1.5¨5.5、4.0¨1.5¨4.5、5.0¨1.5¨3.5和6.0¨1.5¨2.5(對照)。②在總氮量相同(225 kg/hm2)的條件下,N、P、K比例設5個處理:1.00¨0.23¨0.40(對照)、1.00¨0.46¨0.40、1.00¨0.69¨0.40、1.00¨0.46¨0.60和1.00¨0.46¨0.90。以上試驗均采用隨機區組設計,重復4次,小區面積66m2。
1.2 測定項目
小麥分蘗、越冬、返青、拔節、孕穗、始花及成熟期,分別測定各處理群體莖蘗數、葉面積和干物重。小麥孕穗期測定:①活體葉面積儀測量有效葉面積,即小麥抽穗后產量形成關鍵時期功能葉面積;②手持葉面積儀測量無效葉面積,即不能抽穗形成產量的單莖上的葉片面積;③葉面積測量儀測量高效葉面積,即小麥頂部3張葉片的面積;④葉面積儀測量低效葉面積,即伴隨小麥返青期無效分蘗出生的倒4、5葉葉面積。成熟期考種,并測定理論產量和實際產量。
2 結果
2.1 群體最大葉面積與產量的關系
調查密度試驗中“揚麥158”不同葉面積群體的產量結構(表1)。方程擬合結果表明,小麥群體最大葉面積(x)與產量(Y)呈二次回歸關系,方程式為Y= - 621.1454 + 401.2465x- 34.3408x2,r=0.8911*,適宜葉面積系數為5.84,葉面積系數不足(<4)或過大(>6.5)的處理小麥產量均下降,分別比群體葉面積適宜的處理減產75.11%和150%。從表1資料分析可見,群體葉面積不足的處理小麥產量較低,主要是由于總穗數不足;而群體葉面積過大的處理小麥產量較低,主要是小麥個體長勢弱,限制了每穗粒數和粒重,雖然單位面積總穗數多,但穗小粒輕,產量仍較低。只有當群體葉面積處于適宜范圍內,才能取得單位面積小麥總穗數、每穗粒數與粒重的協調平衡,使產量最高。
2.2 群體葉面積組成的質量指標及效應分析
2.2.1 有效葉面積率對小麥產量形成的影響
在肥料比例試驗中,選取品種相同、總葉面積相近而有效葉面積率不同的小區,分析有效葉面積率與小麥產量的關系。方程擬合結果表明,在群體葉面積相近的條件下,有效葉面積率(x)與小麥產量(Y)呈顯著的線性回歸關系。小麥品種“229”在葉面積系數為7.5的條件下,Y= - 576.5191 + 12.7505x,r=0.9198*;揚麥158在葉面積系數為5.5的條件下,Y=-1723.5220+24.1747x,r=0.9401*。可見,在本試驗范圍內提高有效葉面積率可以明顯增產。進一步剖析產量構成因子(表2),可以看出,在總葉面積相同的條件下,隨著有效葉面積率的提高,小麥穗數、粒數及粒重三者漸趨平衡、合理。表明增加有效葉面積率,不但能在群體不擴大的基礎上增加穗數,而且能增強小麥抽穗以后群體的光合能力。
2.2.2 有效葉面積對小麥揚花成熟期物質積累量的影響
選取密度、肥料比例試驗中小麥孕穗期葉面積系數在7.5左右,品種為“陜229”的小區,測定有效葉面積率和花后至成熟期的干物質積累量。方程擬合結果表明,干物質積累量(Y)與有效葉面積率(x)呈線性回歸關系,Y=-481.5206+10.7598x,r=0.9117,相關系數達0.01顯著水平。可見在葉面積相近的條件下,提高有效葉面積率能明顯增加小麥花后干物質積累量。方程擬合結果還表明,凈同化率(Y)與有效葉面積率(x)呈線性回歸關系。Y=-9.3121+0.1552x,r=0.9537,相關系數達0.01顯著水平,顯示了有效葉面積率高的群體,小麥開花后具有較高的凈同化率,這是提高物質生產積累能力的重要生理基礎。
2.3 小麥單莖葉面積組成的質量指標及效應分析
小麥單莖葉面積由各葉位葉片組成,由于不同葉位葉片的出生期和功能期與小麥生長發育和產量形成有密切的同步性,因此,各葉位葉片對產量形成的作用點及作用程度不同,在葉面積相同的條件下,不同的葉片結構往往導致產量的差異。根據肥料比例試驗的測定結果,每穗實粒數與小麥上部3張葉片面積呈顯著或極顯著正相關;而與上部第4、5兩張葉面積相關不顯著(表3),表明促進小麥上部3葉的生長可提高實粒數。進一步調查表明,小麥頂部3葉的發生與幼穗雌雄蕊分化、藥隔分化及減數分裂同步,尤其是頂部第2葉出生期與雌蕊藥隔分化、雄蕊柱頭分化同步,這是決定可孕小花數的關鍵時期。因此,小麥頂部3張葉片常被視為高效葉面積;頂部第4、5葉則被視為低效葉面積。
2.3.1 高效葉面積率對產量形成的影響
測定密度與肥料比例試驗中總葉面積相近、高效葉面積率49.3%~75.0%的高效葉面積率(x)與小麥產量(Y)的關系。結果表明,兩者顯著相關,Y=383.3435+2.6012x,r=0.8661*。進一步調查高效葉面積率與各處理小麥產量構成因子的關系(表4),看出,在總葉面積相近的條件下,提高高效葉面積率的增產作用主要是增加每穗粒數和粒重。高效葉面積率每提高10個百分點,每穗粒數增加4.3粒,千粒重增加1.1 g,在總穗數略少的情況下,每公頃結實粒數增加2 295×104粒,小麥單產增加12.8%。調查還表明,提高高效葉面積率,能在穗數相近的條件下顯著增大穗形,高效葉面積率與每穗實粒數的相關系數(r)為0.9797,達0.01顯著水平。因此,在葉面積不擴大的前提下,通過改變葉面積組成,提高高效葉面積率,便能在相同葉面積條件下穩定穗數,攻取大穗。
2.3.2 高效葉面積率對物質生產積累的作用
取肥料比例試驗中總葉面積相近、高效葉面積率不同的處理,分析高效葉面積率與小麥開花至成熟期干物質積累量的關系。結果看出,高效葉面積率在65.3%至76.4%范圍內,開花至成熟期干物質積累量(Y)隨高效葉面積率(x)提高而顯著增加,Y=123.9339+5.4468x,r=0.9622,相關系數達0.01顯著水平。計算表明,高效葉面積率每提高10個百分點,抽穗至成熟期光合勢增加2.1%,葉面積率衰減速度下降12.8%,凈光合生產力增加14.4%。可見,提高高效葉面積率能提高小麥產量形成關鍵時期的光合勢,減緩葉面積衰老,提高凈光合生產力,從而增強小麥干物質生產積累能力。
2.4 單位葉面積荷載籽粒能力
單位葉面積荷載實粒數的能力是反映群體質量的重要指標之一,可用每cm2葉面積荷載的實粒數表示。根據密度、肥料比例試驗結果,在葉面積系數相近(7.5左右)的情況下,平均每cm2葉面積粒數由0.262增加到0.303,每hm2總結實數則由1.52×108粒增加到1.85×108粒,產量則由5 478 kg/hm2增加到6 661.5 kg/hm2。方程擬合表明,在葉面積達到適宜值的基礎上,粒、葉(cm2)比(x)與小麥產量(Y)呈極顯著正相關,Y=-502.6624+6700.33x,r=0.9771。由此顯示,提高小麥單位葉面積荷載實粒數,才能有效提高單產。
2.4.1 小麥粒、葉(cm2)比與每穗粒數的關系
每穗粒數是小麥產量的基本組成部分,由密度、肥料比例和播期試驗均測得,群體葉面積系數相近的不同處理,小麥每穗粒數隨粒、葉(cm2)比增大而增加(表5)。
2.4.2 小麥粒、葉(cm2)比與群體光合能力的關系
分析比較密度、肥料比例試驗中群體葉面積系數相同(均為7.5),粒、葉(cm2)比不同的處理,開花至灌漿期即小麥產量形成關鍵時期的群體光合勢、凈光合生產力及物質積累能力等生理指標。結果(表6)表明,小麥粒、葉(cm2)比高的小區開花后群體每日葉面積衰減率較粒、葉(cm2)比低的小區低2.9%;而開花至花后15 d之內群體光合勢則比粒、葉(cm2)比低的小區增加1.8%。高粒、葉(cm2)比的群體不僅開花后有較大的光合面積,而且還能起到庫對源的促進作用,一般能使凈光合生產力提高8.85%以上。增強開花后干物質的生產積累能力是麥作優化群體質量不斷提高的重要本質特征,高粒、葉(cm2)比的群體由于在開花后產量形成的關鍵時期具有較大的光合面積和較強的光合能力,其干物質積累量也明顯增加,一般較粒、葉(cm2)比低的群體增加16.7%以上。
3 討論
3.1 關于小麥群體葉面積質量特征
3.1.1 確保小麥群體葉面積達到適宜數量值
小麥群體葉面積的適宜數量值是一項重要的質量特征。低于這個數量值,小麥群體的生物產量不足,單位面積總粒數較少,產量難以提高,而且群體葉面積數量不足也談不上質量的提高;高于這個數量值,小麥群體生態、生理狀況隨之惡化,群體質量難以改善,這也是葉面積過大難以高產的原因。只有在群體適宜葉面積的基礎上,改善群體葉面積的各項質量指標,才能不斷提高小麥單產。
3.1.2 提高小麥群體有效葉面積率
在小麥群體適宜葉面積的基礎上,改善群體葉面積的組成,減少無效葉面積,盡量提高有效葉面積在群體葉面積中的比例,才能有效提高群體葉面積對經濟器官形成和籽粒充實的整體效應,使有效莖蘗個體健壯,在穗數適宜的基礎上爭取穗大粒多,不斷提高小麥單產。實踐表明,小麥高產田塊的有效葉面積率一般應在95%以上。
3.1.3 提高小麥高效葉面積率
根據小麥不同葉位產量作用的分析,提高高效葉面積率,不僅能促進與之同步生長的經濟器官的生長,增加經濟器官的總量,還能強化“庫”對“源”的促進作用,而且這些葉片也是決定小麥產量關鍵時期即小麥開花后的主要功能葉片,提高高效葉面積能增大產量形成關鍵時期的群體光合面積,增強光合功能。促進開花后群體物質生產和積累能力,改善小麥高產群體的本質特征,不斷提高產量。但由于抽穗開花后小麥個體基部的葉片有明顯強根壯稈的功能,適當保持基部與產量形成關系不密切葉片的生長,不僅有利于提高高效葉面積率,還能延長這部分葉片的壽命,發揮其強根壯稈的作用,因此高效葉面積率不宜達到100%,其適宜值應在偏右回歸曲線的頂點。據本研究初步結果,在正常氣候年份,淮北陜229類型品種的高效葉面積率宜在75%左右;淮南158類型的品種宜在80%左右。
3.1.4 提高單位葉面積荷載籽粒的能力即提高粒、葉(cm2)比
在群體葉面積處于適宜值時,提高粒、葉(cm2)比是群體葉面積重要的質量特征;是解決在不繼續擴大葉面積的前提下,增加總粒數的有效途徑。確保每hm2有較多的總實粒數和穩定的粒重是高產的兩個決定因子。一般情況下,單位面積小麥總粒數是伴隨著群體發展而形成的,群體不足時,盡管粒、葉(cm2)比可能較高,但總粒數不足而不易高產,如揚麥158,群體葉面積系數只有3.3時,盡管粒、葉(cm2)比達到0.4,每hm2總實粒數只有1.455×108粒,產量只有4 890 kg/hm2。在這種情況下通過擴大群體能有效地增加每hm2總粒數,但達到適宜葉面積以后,再擴大葉面積反而會降低總粒數,使群體惡化而減產。因此高產栽培的關鍵就在于在形成適宜葉面積的基礎上進一步增加粒數,即提高粒、葉(cm2)比。本研究結果表明,小麥在葉面積系數適宜條件(淮北小麥為7左右,淮南小麥為5.8左右)下,粒、葉(cm2)比大于0.3較有利于高產。
3.2 優化小麥群體葉面積質量的技術關鍵
生產實踐中常通過控制群體的不良擴大和無效生長,促進有效生長,以達到優化小麥群體葉面積質量的目的。其主要技術途徑是在穗數適宜的基礎上提高莖蘗成穗率。無效分蘗數減少了就能降低無效葉面積的比例,同時也相應控制了返青期與無效分蘗同步生長的莖基部低效葉面積的生長,使個體健壯,在群體總葉面積達到適宜值的同時,高效葉面積比例及粒、葉(cm2)比均相應提高。
在選擇優良品種、確定適宜播期、提高播種出苗質量等基本技術環節的基礎上,重點要抓好兩項關鍵技術:①確定適宜的基本苗數。要充分調動單株成穗潛力,確保足穗,又要控制無效分蘗過多,無效葉面積過大,個體生長不良,高效葉面積不足,影響大穗形成。生產中可根據適宜穗數和單株成穗能力計算適宜基本苗數。影響單株成穗數的因子除品種特性、土壤肥力、播種出苗質量外,主要是播期遲早。適期早播的田塊,總葉片數較多,有效分蘗節位多,分蘗發生率高。控制基本苗數,有利于充分利用冬前溫光資源,促進有效分蘗生長,在苗期能形成足量的莖蘗數。晚茬遲播田塊,總葉片數減少,有效分蘗節位少,不能充分利用冬前溫光資源發生有效分蘗,單株成穗數不足,基本苗數要適當增加,以確保適宜穗數。在確定適宜基本苗數的同時,還應注重改進耕作和播種方式,努力做到適期早播,充分利用冬前溫光資源。②改進肥料運籌。在高產栽培中應減少前期施肥量,控制返青至拔節期施肥,增加拔節后的施肥量有利于提高肥料利用率和報酬率、控制無效分蘗、減少無效葉面積比例、擴大高效葉面積,從而提高粒、葉(cm2)比,在穗數適宜的基礎上促進大穗的形成。
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