【摘要】：小麥(Triticum aestivum L.)是黃土高原半干旱區(qū)主要的糧食作物。受降水量年際波動(dòng)的影響,該地區(qū)春小麥籽粒產(chǎn)量長(zhǎng)期低而不穩(wěn)。黃土高原半干旱區(qū)春小麥的育種和栽培有兩個(gè)突出特點(diǎn):1)育成新品種的推廣種植面積較小,對(duì)老品種的替代不完全,新品種推廣后,老品種仍然會(huì)在一定范圍內(nèi)繼續(xù)種植;2)小麥產(chǎn)量受年際降水量波動(dòng)影響較大,種植戶(hù)在選擇種植品種的時(shí)候要會(huì)權(quán)衡考慮籽粒產(chǎn)量高產(chǎn)性和穩(wěn)定性。本研究選取18個(gè)生育期接近的春小麥品種為供試材料,在典型半干旱氣候區(qū)的甘肅榆中(2015和2016)和定西(2016)的三個(gè)環(huán)境中開(kāi)展大田試驗(yàn)。除2015年榆中種植小麥播種后20天補(bǔ)充灌溉60 mm外,2016年榆中和定西均為完全雨養(yǎng)處理,由此形成227 mm(2015年榆中,含60 mm的補(bǔ)充灌溉)、205 mm(2016年榆中)和181 mm(2016年定西)三個(gè)生育期降水量差異較大的種植環(huán)境,試圖闡明旱地環(huán)境中不同春小麥品種籽粒產(chǎn)量水平和穩(wěn)定性之間的權(quán)衡關(guān)系,并以籽粒產(chǎn)量和地上營(yíng)養(yǎng)生物量之間異速關(guān)系(Reproductive and vegetative biomass allometric relationship,R-V relationship)在品種之間的分異規(guī)律來(lái)理解這種權(quán)衡關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:(1)抽穗初期(每個(gè)小區(qū)50%以上抽穗)、花期(每個(gè)小區(qū)50%以上開(kāi)花)及成熟期(每個(gè)小區(qū)50%以上穎殼失綠)分別用三種不同積溫("g10℃、"g5℃和"g0℃)分析不同春小麥品種在不同環(huán)境中的表現(xiàn),結(jié)果一致,均顯示在品種、環(huán)境及品種與環(huán)境的互作效應(yīng)差異極顯著(P0.001)。同一品種抽穗初期、花期及成熟期的積溫均表現(xiàn)為2015年榆中2016年榆中2016年定西。生育期積溫較低的春小麥品種(NABUQ-6),抽穗期和花期的積溫也較低,生育期積溫較高的春小麥品種(金包銀),抽穗期和花期的積溫也較高。(2)籽粒產(chǎn)量、地上生物量及收獲指數(shù)在品種、環(huán)境及品種和環(huán)境的互作均達(dá)到0.001水平的差異極顯著(P0.001)。不同品種的籽粒產(chǎn)量和地上生物量在不同環(huán)境中均為2015年榆中2016年榆中2016年定西。在生育期降水量最多的環(huán)境(2015年榆中)中籽粒產(chǎn)量最高的品種(定西35),在降水量最低的環(huán)境(2016年定西)中籽粒產(chǎn)量并不是最高的;在生育期降水量最低環(huán)境中籽粒產(chǎn)量最高的品種(中旱1號(hào)),在降水量最高環(huán)境中籽粒產(chǎn)量也不是最高。(3)三個(gè)降水量差異較大環(huán)境中所有春小麥品種籽粒產(chǎn)量與農(nóng)藝學(xué)相關(guān)性狀相關(guān)分析表明,籽粒產(chǎn)量與地上生物量(R=0.97,P0.001)、收獲指數(shù)(R=0.52,P0.01)、千粒重(R=0.44,P0.01)、單穗籽粒數(shù)(R=0.75,P0.001)、株高(R=0.54,P0.001)、旗葉高(R=0.40,P0.05)、穗長(zhǎng)(R=0.49,P0.01)及生育期內(nèi)降水量(R=0.84,P0.001)呈顯著正相關(guān);與抽穗初期(每個(gè)小區(qū)50%以上抽穗)積溫(R=-0.57,P0.001)及花期(每個(gè)小區(qū)50%以上開(kāi)花)積溫(R=-0.50,P0.001)極顯著負(fù)相關(guān),與成熟期積溫(每個(gè)小區(qū)50%以上穎殼失綠)正相關(guān),但不顯著(R=0.12,P0.05)。以這些參數(shù)為指標(biāo)進(jìn)一步通徑分析表明,地上生物量、收獲指數(shù)和穗密度(單位面積穗數(shù))是影響春小麥籽粒產(chǎn)量的主要因素,可解釋99.1%春小麥籽粒產(chǎn)量變異。地上生物量、收獲指數(shù)和穗密度(單位面積穗數(shù))對(duì)產(chǎn)量的直接通徑作用分別為0.910,0.264,0.036。(4)適定性參數(shù)法和GGE雙標(biāo)圖對(duì)三個(gè)環(huán)境中春小麥籽粒產(chǎn)量和穩(wěn)定性進(jìn)行分析均表明,春小麥籽粒產(chǎn)量和穩(wěn)定性存在明顯的權(quán)衡關(guān)系,即籽粒產(chǎn)量較高的品種的穩(wěn)定性較低,而籽粒產(chǎn)量較低的品種的穩(wěn)定性較高。以春小麥籽粒產(chǎn)量和穩(wěn)定性(適定性參數(shù)法)為參數(shù)將18個(gè)春小麥品種進(jìn)行聚類(lèi)分析,可將春小麥分為三類(lèi):即低產(chǎn)高穩(wěn)定性品種(藍(lán)天、DURRA-5、干旱3號(hào)、定西24、隴春26、和尚頭和西旱2號(hào))、中高產(chǎn)中穩(wěn)定性品種(DAIRA-12、中旱1號(hào)、隴春30、中旱4號(hào)、干旱5號(hào)、金包銀、021-128和隴春23)和高產(chǎn)低穩(wěn)定性品種(定西43-4、NABUQ-6和定西35)。(5)三個(gè)環(huán)境中不同春小麥品種的籽粒產(chǎn)量與地上營(yíng)養(yǎng)體生物量關(guān)系(Reproductive and vegetative relationships,R-V relationship)的異速分析發(fā)現(xiàn),個(gè)體大小和繁殖輸出的差異是由環(huán)境降水量的差異所造成的,且營(yíng)養(yǎng)體生物量可以解釋83%以上籽粒產(chǎn)量的變化。所有低產(chǎn)高穩(wěn)定性的品種,籽粒產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)生物量的異速指數(shù)均顯著小于1(P0.001);而所有高產(chǎn)低穩(wěn)定性品種,籽粒產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)生物量的異速指數(shù)則均顯著大于1(P0.001);對(duì)于中產(chǎn)中穩(wěn)定性品種而言,籽粒產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)生物量的異速指數(shù)與1存在三種情況,顯著小于1(021-128、金包銀和中旱4號(hào),P0.001)、等于1(干旱5號(hào)、隴春30和中旱1號(hào),P0.001)和大于1(DAIRA-12和隴春23,P0.001)。以上試驗(yàn)結(jié)果表明,黃土高原半干旱區(qū)的春小麥籽粒產(chǎn)量隨生育期內(nèi)的降水量差異而發(fā)生波動(dòng),維持地上生物量的生長(zhǎng)是保證籽粒產(chǎn)量的前提,亦可具體反映在植株高度和旗葉節(jié)高。半干旱區(qū)春小麥籽粒產(chǎn)量較高的品種的穩(wěn)定性較低,而籽粒產(chǎn)量較低品種的穩(wěn)定性較高,這對(duì)高產(chǎn)高穩(wěn)定性品種的選育是重要挑戰(zhàn),也一定程度上可以解釋該地區(qū)未出現(xiàn)大面積種植的育成品種。高產(chǎn)品種將更多的生物量分配到繁殖器官(品種籽粒產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)體生物量的異速指數(shù)顯著大于1),可能降低生物量向其它營(yíng)養(yǎng)器官的分配(尤其是資源競(jìng)爭(zhēng)器官),最終降低了高產(chǎn)品種的穩(wěn)定性。春小麥品種籽粒產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)體生物量之間的異速分析可以很好解釋半干旱地區(qū)春小麥籽粒產(chǎn)量高產(chǎn)和穩(wěn)定性權(quán)衡關(guān)系的原因。
【圖文】：

年內(nèi)分布不均勻，糧食作物產(chǎn)量長(zhǎng)期低而不穩(wěn)，干旱脅迫是影響該地區(qū)作量的主要逆境因子（魏虹等，1996）。就黃土高原半干旱區(qū)而言，春小麥育栽培有兩個(gè)突出特征：1）育成新品種的推廣種植面積較小，且對(duì)老品種的作用不明顯，即有的地區(qū)老品種依然種植；2）小麥產(chǎn)量受年際降水量的差波動(dòng)較大，春小麥品種產(chǎn)量的穩(wěn)定性是農(nóng)民選擇種植品種時(shí)優(yōu)先考慮的因素之，黃土高原半干旱區(qū)降水量年際變化較大，且年內(nèi)分布不均勻，春小麥在降水環(huán)境中群體籽粒產(chǎn)量、個(gè)體大小和干物質(zhì)的分配策略也發(fā)生較大差異；，研究水分虧缺且變率較大地區(qū)（如黃土高原半干旱區(qū)）主要糧食作物籽粒與其穩(wěn)定性的關(guān)系成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)。.1 黃土高原半干旱區(qū)概況黃土高原占地 64.2 萬(wàn)平方千米（田良才等，，2013），從其東南部半濕潤(rùn)（降水量為 550-850 mm）、中部半干旱區(qū)（降水量為 250-550 mm）到西北干旱區(qū)（降水量為小于 250 mm）的地理分布中，年均降水量逐漸減少（如

不同環(huán)境全年降水量及氣溫分布
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S512.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2572139