CN103947401B - 利用气象条件提高冬小麦弱势粒的粒重增加产量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用气象条件提高冬小麦弱势粒的粒重增加产量的方法，它包括冬小麦穗分化期施肥措施、冬小麦结实期的干旱—湿润交替灌溉措施和冬小麦开花后灌浆期的喷施ABA措施，本发明根据气候条件，人为来调控小麦的阶段发育进程，从而调控弱势粒的生长发育，将不可控的气候资源积极转化为可利用的条件，在小麦阶段发育进程中，通过将气象条件与外源激素ABA的使用结合起来，提出了一套完整的提高小麦弱势粒粒重和小麦籽粒整齐度的冬小麦栽培新方法。

Description

利用气象条件提高冬小麦弱势粒的粒重增加产量的方法

技术领域

本发明涉及作物栽培方法，尤其是利用气象条件的冬小麦栽培方法

背景技术

小麦的产量由亩穗数、穗粒重、千粒重这三个因素构成，经过了几代小麦栽培、育种科学家的努力和肥水条件的改善，特别是化肥的使用，冬小麦产量由过去100公斤每亩提高到目前550公斤每亩。但是冬小麦栽培随着亩穗数的增加，易造成田间小麦光照不足、小麦倒伏，穗粒数和千粒重下降，因而难以继续实现随亩穗数的增加而达到增产的目的。针对这一问题，小麦生产上探索最理想的增产途径是保证亩穗数的前提下，如何增加穗粒数和千粒重等新的栽培模式。但又面临着诸多困难。目前我国小麦生产在品种方面主要有三条途径：分别是大穗型品种、中穗型品种和小穗型品种，分别对应着三条栽培模式。大穗型品种栽培上主要存在着分蘖不足易形成亩穗数少，尽管穗粒数和千粒重高，若播量不足最终不易实现高产；中间型品种较少、而且对肥水和栽培技术要求极严格，生产上很少采用；小穗型品种分蘖力强、亩穗数多、但穗粒数和千粒重低，也不易实现高产。但生产上还是以大穗型品种和小穗型品种为主，因而实现小麦高产还需要继续研究这两个品种的高产的栽培方法。这就面临着一个共同的难题：每一个小麦的穗子的上、中、下三个部位的小穗和每个小穗的每个籽粒都存在着强势粒和弱势粒。强势粒发育快、获取的营养多、籽粒饱满、粒大粒重；弱势粒发育慢、获取的营养少、籽粒不饱满、粒小；小麦从开花到种子成熟时期一半的半熟期是灌浆的转折点，弱势粒实际的半熟期比理论半熟期提前，因而不能完成理论灌浆过程，如何解决这一矛盾。这时再用肥水等栽培方法已是为时已晚，也解决不了根本问题。使小麦产量自上世纪90年代至今仍然徘徊在550公斤每亩的水平，育种上和栽培方法上作了很多努力，但是很少有跨越600公斤每亩先例。而且现有的栽培方法还克服不了强势粒和弱势粒的问题，致使小麦即使同一个品种，生产出来的小麦籽粒大小不一，这在一定程度上会降低小麦的外观物理品质，自然会影响小麦的加工品质。另外，弱势粒在分化和生长发育过程中也要消耗大量的水分和养分，故弱势粒结实性差和粒重低也在一定程度上严重影响了小麦水分、养分的高效利用。

发明内容

为了解决现有冬小麦栽培技术无法实现继续增产和小麦外观物理品质差的技术缺陷，本发明提供一种利用气象条件提高冬小麦弱势粒的粒重增加产量的方法。

为达到上述目的，本发明的方法包括以下措施：

第一：冬小麦穗分化期施肥措施

在冬小麦穗分化初期，在小麦叶面喷施氯化钾，穗分化初期结束时测量小麦叶片中ABA的含量，如果ABA的含量低于3ng/gFW，就需要在小麦穗分化后期田间追施速效氮肥如尿素，其中：

所述的小麦穗分化初期喷施氯化钾的操作方法为：当白天气温高于7℃，夜间高于1℃，小麦田叶面喷施氯化钾（KCL）1.5kg/亩，可促进穗分化进程5-7天；当白天气温低于7℃，夜间低于1℃，不宜进行，原因是穗分化还未开始；

所述的小麦穗分化后期追施速效氮肥的操作方法为，当白天气温低于18℃，夜间低于7℃，结合划锄、追施尿素15Kg/亩，然后浇水，每亩150方，可加快小麦穗分化进程7天左右；当白天气温高于18℃，夜间高于7℃，不宜进行，原因是穗分化已经结束。

通过叶面喷施氯化钾和追施尿素加起来可加快小麦穗分化进程15天左右，这增加了小麦的物质积累，从而显著提高小麦穗期的碳花比（小麦植株中的非结构性碳水化合物与小花数的比值），提高了弱势粒灌浆中的限制因素---灌浆初期的籽粒的生理活性，增加胚乳细胞增殖速率，从而增加小麦胚乳细胞数，增加籽粒库容，最终促进小麦弱势粒的发育，变得充实，实现结实率和弱势粒粒重提高的效果。

在穗分化结束时应达到的标准是小麦叶片中ABA的含量不低于5ng/gFW，如果达到这个标准，就采取下面第二措施，如果达不到这个标准，需要同时采用下面第二和第三措施。

第二：冬小麦结实期的干旱—湿润交替灌溉措施

在冬小麦灌浆至结实期，小麦田0-20cm深度土壤相对湿度一般都低于45%，所以采用轻度干旱—湿润交替方式，具体操作方法是：在小麦开花后7天即进入灌浆期，先根据气温，当当天气温小于28℃、大于15℃，即在上午10点前或下午4点后进行灌溉，每亩150方，然后10天不浇水，第11天测定小麦田0-20cm深度土壤相对湿度，若相对湿度低于45%，再灌溉100方/亩，以后持续不浇水，形成轻度干旱—湿润交替状态，第一水浇水量大于100方，第二水浇水量要小一些原因是以免小麦倒伏。

采用轻度干旱—湿润交替方式的目的是增加小麦籽粒中脱落酸（简称ABA）与乙烯（简称ACC）的比值（ABA/ACC），以此来增强小麦籽粒中蔗糖—淀粉代谢途径中的关键酶的活性；从而提高蔗糖转化为淀粉的生化效率，最终促进籽充实度，使弱势粒变的饱满，实现增产；

第三：冬小麦开花后灌浆期的喷施脱落酸ABA措施

在小麦开花后第7天和开花后15天分别在小麦穗部和上部叶片上进行喷施脱落酸ABA，喷施操作方法为：观察天气条件，近2天无降雨，选择晴天早晨6：00-8：00或下午4：00-6：00，光照强度低于1200勒克斯，当天气温在28℃以下，15℃以上时，将脱落酸均匀地喷洒在小麦穗部和上部叶片上，脱落酸的浓度为6-10mg.L^-1,用量每亩300mg—500mg。

上述控制喷施温度的目的是，当气温过高时ABA易分解，过低时不利于ABA的吸收。控制光照强度的目的是避免脱落酸的降解。

下面说明上述三步措施的作用机理。

1、冬小麦穗分化期施肥原理是：冬小麦所有的品种的穗部都存在着强势粒和弱势粒的灌浆差异的现象，以大穗型品种山农20号为例，该品种的穗部的上、中、下的强势粒与弱势粒的差异为：上部强势粒粒重34.3，弱势粒为33.2，相差1.1；中部强势粒粒重52.3，弱势粒为37.5，相差14.8；下部强势粒粒重46.2，弱势粒为29.6，相差16.6，上、中、下部的强势粒与弱势粒相差19.1和7.9.可见，弱势粒不仅充实性差，而且表现出养分管理环境条件反应的敏感性，因而小麦弱势粒的结实率和千粒重存在着严重的不稳定性。研究表明小麦弱势粒灌浆差的原因主要有两个因素：一是小麦灌浆初期籽粒的生理活性低，造成灌浆启动慢；另一个是蔗糖转化为淀粉的生化效率低，造成灌浆速率小。针对以上原因，本发明采取在小麦穗分化初期（2月10-15）施用KCL或在小麦穗分化期（2月20-25）追施速效氮肥，以此来提高小麦抽穗期碳花比，来有效增加灌浆初期的小麦籽粒活性，加快小麦弱势粒启动灌浆。

2、冬小麦结实期的干旱—湿润交替灌溉措施的作用机理是：小麦进入灌浆期以后，干旱—湿润交替式灌溉可以增加小麦籽粒中的ABA的比例，从而增加ABA与乙烯的比值，由此可显著提高小麦弱势粒灌浆差的第二个因素，即蔗糖转化为淀粉的生化效率低的问题，从而提高弱势粒的灌浆速率，干湿交替式灌溉可增加/提高小麦籽粒中蔗糖—淀粉代谢途径中的关键酶的基因表达/活性，由此来提高蔗糖转化为淀粉的生化效率，最终促进弱势粒的充实度、饱满度。

3、冬小麦开花后灌浆期喷ABA的作用机理是：晚开花的小麦籽粒中具有较高的乙烯释放速率和1-氨基环丙烷基羧酸（ACC）含量，较低的脱落酸（ABA）和ABA与ACC的比值。而细胞增殖与籽粒的灌浆速率与内源ABA含量和ABA/ACC的比值呈正相关，小麦灌浆期若土壤处于轻度干旱—湿润交替式状态，可提高小麦籽粒中ABA与ACC的比值，从而提高小麦籽粒中蔗糖转化为淀粉的生化效率。结合喷施ABA效果会更好。

本发明的技术优势在于：

1、理论性和实用性强

冬小麦的弱势粒具有较大的增重空间，弱势粒的胚乳发育晚，开花后喷施ABA或干湿交替式措施，通过改变小麦籽粒内源激素ABA的含量，使弱势粒从开花到种子成熟一半的“半熟期”之前的灌浆得到强化，这对其提高粒重具有重要意义。小麦从开花到种子成熟时期一半的“半熟期”是小麦灌浆进程的转折点，以往的弱势粒实际的“半熟期”比理论的“半熟期”提前，因而不能完成理论灌浆过程，本发明很好地解决了这一矛盾。通过气象条件温度、光照、水分的运用，不需要额外投入过多的肥水，就可实现小麦的增产和优质。

2.适应性广

本发明栽培方法在增产的同时提高了小麦品质本发明可指导大穗型品种的增产、也可指导小穗型品种的增产；而且可应用于高产田、中产田、低产田。通过利用气象条件改变小麦内部生理生化过程的增产，安全可靠。每亩增产50kg以上，同时使小麦籽粒大小变的更均匀，提高了小麦的外观物理品质。本方法不会对小麦籽粒产生有害成分，是小麦栽培方法上的突破。

总之，本发明根据气候条件，即主要借助于温度、水分、光照等气候资源，主动利用温度、光照、水分的变化，人为来调控小麦的阶段发育进程，从而调控弱势粒的生长发育，将不可控的气候资源积极转化为可利用的条件，在小麦阶段发育进程中，通过将气象条件与外源激素ABA的使用结合起来，提出了一套完整的提高小麦弱势粒粒重和小麦籽粒整齐度的冬小麦栽培新方法，称之为利用气象条件提高冬小麦弱势粒粒重增加小麦产量的方法。

为了验证本发明的优点，选择了2亩成片实验田（试验田处于山东泰安山东农业大学农学实验站田间），将麦田分成2块，一块试验组，另一块对照组，以山农20号作为麦种，采取同样的播种方式。在穗分化期之前保证小麦都生长一致，到了穗分化期，试验组按照本发明方法进行管理，对照组只是不施用ABA、KCL和不是干旱-湿润交替方式，只采用施肥和灌溉方式，其他在肥料用量和灌水量都是一样的。连续三年试验结果如下表一、表二：

表一本发明和对照组亩产量和增产情况

从表一可以看出：在相同条件下，本发明比对照组增产10%以上。

表二本发明与对照组不同穗位籽粒的比较

穗位

粒长mm

粒长mm

粒宽mm

粒宽mm

粒厚mm

粒厚mm

粒重mg

粒重mg

本发明

对照组

本发明

对照组

本发明

对照组

本发明

对照组

顶部

6.64±0.3a

6.34±0.3b

4.37±0.3c

4.26±0.3d

4.45±0.2e

4.10±0.2f

33.71±1.3g

33.40±1.4h

上部

6.93±0.3b

6.84±0.3d

4.48±0.3e

4.11±0.2f

4.32±0.2a

3.85±0.2c

42.3±1.6h

40.5±1.0g

中部

7.62±0.3c

7.45±0.3f

4.83±0.3f

4.64±0.3a

4.68±0.2d

4.51±0.2b

48.93±1.1e

46.83±1.6g

下部

7.39±0.3d

7.15±0.3a

4.74±0.3h

4.52±0.2c

4.51±0.2b

4.39±0.2e

45.73±1.2f

44.26±1.4h

底部

6.87±0.3e

6.56±0.3g

4.58±0.3a

4.40±0.2b

4.35±0.2c

3.86±0.2f

44.63±1.6d

43.75±1.5k

表中数据不同字母表示差异程度达到极显著（p﹤0.05）

从表二可以看出：本发明的方法在小麦穗位的顶部、上部、中部、下部和底部都比对照组产生明显影响。

具体实施方式

下面以表一中的2012年份实施例为例详细说明本发明的具体实施方式

表一中的实施例为2011年10月12日播种，按照传统播种方式，在2012年2月10日之前按照正常管理方式保证小麦正常生长。在2012年2月10日开始进入小麦穗分化期，这时白天气温达10.5℃，夜间气温高于2.3℃，采取小麦田喷施氯化钾措施，用量1.5kg/亩；2月18号测量小麦叶片中ABA的含量为1.42ng/gFW，由于ABA的含量低于3ng/gFW，在2月20日前后当白天气温达15.6℃，夜间气温为5.5℃，追施尿素，用量15kg/亩。在穗分化结束时测量小麦叶片中ABA的含量为2.85ng/gFW，由于ABA的含量低于5ng/gFW，需要同时采用轻度干旱—湿润交替措施和喷施脱落酸ABA措施，在5月4日小麦开花后第7天，，这时白天气温最高达28℃、夜间气温最低15℃、0-20cm土壤相对湿度小于40.2%时进行灌溉，灌水量150方/亩，然后10天不浇水，第11天测定0-20cm土壤相对湿度42.6%，由于小于45%，再灌溉水100方/亩，以后持续不再浇水，形成轻度干旱—湿润交替状态。在两水之间选择下午4:00-6:00时段，此时气温为26.4℃左右，光照强度在800勒克斯左右，在小麦田喷施ABA，浓度为8mg/L，用量400mg/亩，喷施部位小麦穗部和上部叶片，然后正常管理至成熟收获；收获前室外取样和室内考种，经测定，本实施例亩产量为562.7Kg/亩，穗位籽粒从顶部-上部-中部-下部-底部的粒重（毫克），依次为：33.71，42.30，48.93，45.73，44.63。

Claims (1)

1.一种利用气象条件提高冬小麦弱势粒的粒重增加产量的方法，其特征在于，该方法包括以下措施：

第一：冬小麦穗分化期施肥措施

在冬小麦穗分化初期，在小麦叶面喷施氯化钾，穗分化初期结束时测量小麦叶片中ABA的含量，如果ABA的含量低于3ng/gFW，就需要在小麦穗分化后期田间追施速效氮肥，其中：

所述的小麦穗分化初期喷施氯化钾的操作方法为：当白天气温高于7℃，夜间高于1℃，在小麦田叶面喷施氯化钾1.5kg/亩；

所述的小麦穗分化后期追施速效氮肥的操作方法为，当白天气温低于18℃，夜间低于7℃，结合划锄、追施尿素15Kg/亩，然后浇水，每亩150方；

在穗分化结束时应达到的标准是小麦叶片中ABA的含量不低于5ng/gFW，如果达到这个标准，就采取下面第二措施，如果达不到这个标准，需要同时采用下面第二和第三措施；

第二：冬小麦结实期的干旱—湿润交替灌溉措施

在冬小麦灌浆至结实期，采用轻度干旱—湿润交替方式，具体操作方法是：在小麦开花后7天即进入灌浆期，先根据气温，当当天气温小于28℃、大于15℃，即在上午10点前或下午4点后进行灌溉，每亩150方，然后10天不浇水，第11天测定小麦田0-20cm深度土壤相对湿度，若相对湿度低于45％，再灌溉100方/亩，以后持续不浇水，形成轻度干旱—湿润交替状态；

第三：冬小麦开花后灌浆期的喷施脱落酸ABA措施

在小麦开花后第7天和开花后15天分别在小麦穗部和上部叶片上进行喷施脱落酸ABA，喷施操作方法为：观察天气条件，近2天无降雨，选择晴天早晨6：00-8：00或下午4：00-6：00，光照强度低于1200勒克斯，当天气温在28℃以下，15℃以上时，将脱落酸均匀地喷洒在小麦穗部和上部叶片上，脱落酸的浓度为6-10mg.L^-1，用量每亩300mg—500mg。