概 述
小麦学名Triticum L.。英文名wheat。为被子植物门单子叶植物纲禾本科小麦属。小麦是世界性的重要粮食作物。
一、起源一般认为小麦起源于亚洲西南部半山间地区的伊朗、土耳其、伊拉克、阿富汗等。中国栽培小麦历史的历史比较悠久,麦是中国古代“五谷”之一。一般认为小麦传入我国的途径分为南北两路,北路由土耳其——新疆,蒙古;南路由印度——云南——四川——全国各地。
二、进化小麦族植物区别其他族植物的特点是:复穗状花序,穗的侧面着生带有两个护颖片的密集的小穗,淀粉粒为单粒,染色体较大且为7的倍数,小麦族内约有300余个种,其中的77%为多年生,其余为一年生。
根据细胞染色体数目、血清反应及遗传分析等方法的研究,初步揭示出,目前栽培的六倍体(AABBDD)普通小麦和硬粒小麦的进化过程:(n为染色体基数)
栽培一粒小麦一粒系 进化野生一粒小麦 × 拟斯卑尔脱山羊草
(n=7,AA) (n=7,BB)
野生四倍体二粒小麦 (n=14,AABB)
山羊草属节节麦 × 二粒系 基因突变或天然杂交
(n=7,DD) 其他四倍体的二粒系
(原始六倍体)斯卑尔脱小麦 (n=21,AABBDD)
基因突变或天然杂交普通小麦系
这样经过两次染色体加倍的飞跃与长期的自然进化形成了三个系,约20余个种,其中普通系由于是异源多倍体,含有多个二倍体的遗传物质,使其具有生态上的广泛适应性及经济产量较高的特点。
三、小麦的分布情况
1、世界小麦的分布
小麦是世界栽培分布最广的作物,主要分布在北纬20°~60°以及南纬20°~40°间,以欧亚大陆和北美面积最大,约占总面积的80%以上,世界冬春麦面积约为3:1。
2、我国小麦的分布
我国大部分处于北纬20°~50°的中纬度地带,既能种植冬小麦又能种植春小麦。由于生态条件的差异,因而形成了明显的种植区域:内蒙古、黑龙江、吉林、青海只种春小麦;宁夏、辽宁、陕西、山西、河北、北京、天津、新疆、甘肃、西藏冬春麦都种植,其他只种冬麦。出现了青藏高原冬春麦区,长城沿线春麦区,黑龙江垦区春麦区这三大麦区。我国栽培的小麦类型:
A、普通小麦(T.aestivum)占90%多。
B、圆锥小麦(T.turgidum)零星种植在我国中部、西部和西北部。
C、密穗小麦(T.compactum)和硬粒小麦(T.durum)分布于我国西南和西北地区。
D、波兰小麦(T.polonicm)主要在新疆种植。
E、云南小麦是我国所特有一种的小麦类型,属于普通小麦的亚种,种植在云南西部,由于其春性强,极不易脱粒,群众称为“铁壳麦”。
小麦属中虽然种很多,但目前种植最广,经济价值最高的主要有普通小麦、硬粒小麦、密穗小麦等少数种。
3、黑龙江省发展春小麦生产的建议
①充分利用我省自然条件,发展强筋、中筋和弱筋小麦生产。
我省光照时间长,昼夜温差大,年降雨450~600mm,土壤类型为黑土、黑钙土、草甸土,质地为砂质壤土及粘壤,土壤有机质含量2.5~6%,土壤肥沃,有利于蛋白质积累。我省这些自然条件与加拿大、北美优质春麦区极为相似。农业部2001年5月发布的《中国小麦品质区划方案》中,已将黑龙江省列为东北红粒强筋、中筋春麦区。充分利用我省优越的自然条件,克服不利自然因素,完全能够生产出优质春小麦。
②适时早播,并选用早熟品种,以躲过雨季,提高小麦品质土壤化冻达到5~6cm深时,就要及时播种,播期一般在3月末4月初。早播可以延长小麦的生理性低温春化阶段,提高蛋白质含量。种植早熟小麦可使小麦在7月上旬成熟,躲过7月中下旬的雨季,避免穗发芽现象,并可减少赤霉病的发生,有效提高小麦收获品质。我省中南部地区的安达、肇东、兰西的早熟小麦后茬复种秋菜的做法,为我省小麦探索出了一条增产、增效之路。
③实行产业化对接,按照各种专用粉配比需要选择小麦品种,使强、中、弱筋品种按合理的比例均衡发展。
要使小麦生产与面粉加工的效益都达到最大化,就要走大集团面粉加工企业与生产基地进行产业化对接之路。我省乡村小作坊式的加工企业以及零星小面粉厂的生产方式已不适应经济全球化要求。
小麦生产基地要根据龙头企业加工不同用途型专用粉的配比需要,以定单农业的形式生产弱筋、中筋及强筋商品麦。含面筋越低的小麦,所需肥料等农业物资投入越低;中高筋小麦需肥量大,而且还需补充S、Mg、Se等中量、微量元素肥料,生产成本较高。
④发挥我省优势,扩大绿色小麦生产规模我省开发较晚,自然资源污染较轻,特别是作为小麦主产区的我省北部地区如嫩江流域各县市以及大兴安岭地区的大气环境符合GB3095-82标准,农田灌溉水质符合GB5084-92标准,加工用水符合GB5794-85标准,发展绿色小麦生产潜力巨大。
四、栽培区划
1、小麦区域划分的依据小麦种植区域的区划,是根据环境、耕作制度、品种、栽培特点等对小麦生长发育的综合影响而进行划分的。其中气候、土壤条件与品种特性为主要因素,其他是从属因素,尤其是在气候条件中温度与雨量是最主导的因素。
2、分区命名由于在命名上存在播性与种性(品种)感温特性相混淆的问题,因此中国小麦分区命名采用三级命名法:三主区的命名为按播性命名,十亚区的命名为按“地域—播性—冬春性”三级命名,(参看57页表)。
主区是以播性而定的,因为小麦播性是自然温光变化梯度和品种感温、感光特性的集中体现,也是综合反映不同麦区栽培生态特性的基本特征。秋播后经越冬阶段的为冬麦区,而春播的为春麦区。
由于自然生态条件的交叉和重叠(如低纬度高海拔或高纬度低海拔等),春麦区中也有部分地区可以秋播。
亚区是指基本自然生态条件、品种类型和主要栽培特点大体一致,在小麦生育进程和生产管理上具有较大共性的种植区。
3.我国小麦品质区划的依据和原则
①生态环境因子对小麦品质的影响
降雨量 包括小麦全生育期和抽穗—成熟期的降雨量,后者更为重要。总体来讲,较多的降雨对蛋白质含量和硬度有较大的负向影响,收获前后降雨还可能引起穗发芽,导致品质下降。
温度 包括小麦全生育期和抽穗—成熟期的日平均气温,后者对品质的影响更大。气温过高或过低都影响蛋白质的含量和质量。
日照 较充足的光照有利于蛋白质数量和质量的提高。
纬度和海拔 在一定程度上反映了降雨、温度和日照对小麦品质的综合影响。
②土壤类型、质地和肥力水平对小麦品质的影响 在气候因素相似的情况下,土壤类型、质地和肥力水平就成为决定小麦品质的重要因素。
③小麦的消费习惯、市场需求和商品率 面条和馒头是我国小麦消费的主体,因此,从全国来讲,应以生产适合制作面条和馒头的中筋或中强筋小麦为主。但近年来面包和饼干、糕点等食品的消费增长较快,在小麦商品率较高地区应加速发展强筋小麦和弱筋小麦生产。
④小麦品种现状和发展趋势 在相同的条件下,小麦的遗传特性是决定小麦品质优劣的关键因素。目前我国生产的小麦以中弱筋为主,不能满足市场需求,应加速现有优质小麦的合理布局和应用,并根据布局需要加速各类优质专用小麦品种的改良进程。
⑤面向主产区,注重方案的可操作性 为了使品质区划方案能尽快对农业生产发挥一定的宏观指导作用,品质区划以主产麦区为主,适当兼顾其它地区。考虑到现有资料的局限性,本次品质区划只提出框架性的初步方案,以便今后进一步补充、修正和完善。
第一章 小麦栽培的生物学基础
§1—1 小麦的一生
小麦植株的生命周期是从种子萌发开始,在生长发育过程中,经过建成器官,结出种子和植株衰老死亡。在生命周期内生长发育是连续进行的但是生育的不同阶段形成的器官不同,体内生理活动也在不断的变化。人们为了研究、交流和生产上栽培管理的方便,根据生长发育过程中一些明显的形态表现或生理特点,把小麦的一生划分为若干生育阶段和生育期。
一生:由种子萌发到产生新种子所经历的时间。
生育期:出苗到种子成熟所经历的时间。
生育时期:小麦一生中不同形态变化所持续的时间。
全生育期:由播种到成熟所经历的时间。
一、关于生育期我国幅员辽阔,自然气候差异大,小麦的生育期不尽相同,秋冬播小麦大多在230~280天,春播小麦为100~120天,东北春播春性麦区只有70~90天。黑龙江地区早熟品种一般为79~83天;中熟品种84~87天;晚熟品种88~93天。
二、关于生育时期小麦的一生受到内部遗传特性、生理特性及外界栽培环境的共同影响。从外部形态形成变化上春小麦的一生可概括为十个时期,即种子萌发、出苗、三叶、分蘖、拔节、孕穗、抽穗、开花、灌浆及成熟。冬小麦还有越冬与返青。各生育期划分标准:
出苗期:当第一片绿叶伸出胚芽鞘两公分,全田50%植株达到此状态。
三叶期:当第三片绿叶伸出两公分,全田50%植株达到此状态。
分蘖期:当主茎第一叶的蘖芽伸出叶鞘1~1.5公分,全田50%植株达到此状态。
拔节期:(农艺)基部第一节露出地表1.5公分,全田50%植株达到此状态。
(生理)基部节间开始伸长,也叫起身期,即麦苗由匍匐型转化成直立型。起身的实质标志是幼穗分化的二棱期。
孕穗期:当旗叶完全展开,叶耳可见旗叶叶鞘包着幼穗明显膨胀,大穗分化进入四分体分化期,全田50%植株达到此状态。
抽穗期:当小麦的主穗伸出旗叶叶鞘1/2,全田50%植株达到此状态开花期:当主穗中部露出黄色花药,全田50%植株达到此状态。
成熟期:是一个渐进的过程,由植株特征、穗部变化、籽粒含水量的状态可分为乳熟、蜡熟、完熟。
三、小麦的三段生长
㈠ 小麦生长阶段的划分
1、两段划分营养生长阶段:从种子萌发到幼穗分化之前。
生殖生长阶段:从幼穗分化到成熟。
2、三段划分
①依器官分化和生长特征划分:
营养生长阶段:从种子萌发到幼穗分化。
营养生长和生殖生长并进阶段:从幼穗分化到抽穗。
生殖生长阶段:从抽穗到成熟。
②依器官建成和对产量构成作用划分:
幼苗阶段:从出苗到起身(生理拔节)。
器官建成阶段:从起身到开花。
籽粒形成阶段:从开花到成熟。
3、四段划分
①播种到三叶;三叶到拔节;拔节到开花;开花到成熟四个阶段。
②播种到出苗;出苗到分蘖;分蘖到抽穗;抽穗到成熟。
4、五段划分叶性器官分化期;穗轴节片分化期;花器分化期;性细胞分化期;籽粒形成充实期。
从育种和栽培工作的需要,以及反映不同地区气候对小麦生育进程的影响并便于比较和用于生产,把生育过程划分为三个阶段。
㈡ 小麦的三段生长在小麦的一生中,形态建成有两个明显的转折。一是幼穗开始花器分化,拔节开始,以起身(即生理拔节或幼穗分化到二棱末期)为转折点。二是器官(包括营养器官和生殖器官)全部建成,开花受精,植株转入下一代的种子形成,以开花为转折点。以此两个转折点为界,可以把小麦一生分为三个生育阶段。
1、幼苗阶段从种子萌发到起身期。为了便于观察记载,可以包括从出苗到起身这一段时期。在幼苗阶段,小麦只分化出叶、根和蘖。由于分蘖基本上全在此阶段出现,所以在此阶段确定了群体总茎数,为最后穗数奠定基础。如果分蘖数量不足或过多,可以在这个时期采取措施促其增加或控制其过量出现。在生产上是决定穗数的关键时期。
2、器官建成阶段包括起身到开花一段时期。这个阶段是花器分化时期,因而是决定穗粒数的关键时期。分蘖经过两极分化,有效分蘖和无效分蘖界限分明,群体穗数也在此期间最后确定。这个阶段形成全部叶片、根系、茎秆和花器,至此植株的全部营养器官和结实器官均已建成,是小麦一生中生长量最大的时期,对产量形成有决定性作用,因而是麦田管理的关键时期。
3、籽粒形成阶段包括从开花到成熟。籽粒灌浆、成熟是渐进的过程,涉及到营养物质的转移和物质的转化以及水分的散失,无论对产量形成还是品质的优劣都是关键时期。在生产上这阶段是决定粒重的关键时期,麦田管理对粒重和籽粒品质有重要影响。
§1—2 小麦的感温性和感光性一、阶段发育特定条件下小麦植株内部要发生一系列的质变,在不同质变的基础上才能够由营养生长转向生殖生长,这种阶段性的质变就是小麦的阶段发育。我们栽培小麦自古有宿麦(冬小麦)和旋麦(春小麦)之分。小麦冬春性实质是小麦的感温感光性。小麦在开花前必需顺利通过春化(感温)阶段和光照(感光)阶段。(跨区)如冬麦春播,会出现不断分蘖一直到秋天,不能抽穗开花结实。如春麦秋播,入冬前抽穗,抗寒性下降、冻死。
㈠ 小麦的感温性萌动种子胚的生长或绿色幼苗的生长点,只要有适当的综合外界条件,就能开始通过春化阶段发育。这些综合外界条件其中要求以温度为主,根据通过春化阶段对温度要求的高低和时间长短的不同,可分为冬性、弱冬性、春性。
1、冬性春化阶段的适宜温度为0~3℃,经历35天以上,不满足春化条件,不能正常抽穗。冬性小麦品种冬季幼苗生长匍匐、耐寒性好、分蘖力强。这类品种主要种植在我国北方冬麦区,但不同的地区和不同的品种全生育期差异较大,种植在我国北方冬麦区的冬性小麦品种全生育期长达270天以上,而南方冬麦区冬性小麦品种的全生育期只有120天左右。
2、弱冬性春化阶段适宜温度为0~7℃,经历15~35天。不满足春化条件,不能抽穗、开花、结实或延期抽穗、开花、结实。这类品种幼苗习性、耐寒性与分蘖力介于冬性与春性品种之间。半冬性小麦品种主要分布于我国黄淮平原冬麦区。
3、春性春化温度为0~12℃,经历5~15天,不经低温春化过程也能正常抽穗,但往往主穗较小。春性品种在秋播过早时,容易在冬前生长过旺而遭冻害。这类品种幼苗直立,耐寒性较差,分蘖力弱。春性品种全生育期较短,通常在80~120天之间。主要分布于北方春麦区和钱塘江以南冬麦区。
有关春性的生理机制尚未深入揭示,一般认为因低温作用而生成成花促进物质,最新研究结果表明,冬小麦感受低温和短日信息而启动幼穗分化的过程中起桥梁作用的可能是内源激素脱落酸(ABA),或者是脱落酸与其他内源激素比例间的变化。安徽农业大学研究报道,低温并不是促进春化反应而抽穗的唯一因素,无低温而有适当的温光组合,也能使小麦冬性品种幼穗发育而顺利抽穗。感受低温的部位是生长点,当生长点伸长(高与宽比大于1)标志着春化阶段结束。
㈡ 光照阶段在完成春化阶段后,条件具备时即转入第二个发育阶段-—光照阶段,这一阶段除了要求一定的温度、水分、养分条件外,主要对光照时间和温度反应特别敏感,光照阶段的适宜温度为20℃左右,高于25℃或低于10℃光照发育延缓。小麦属于长日性作物,通过光照阶段时要求长光照条件一般在连续光照下进行最快;自然条件下无连续光照,以10~18小时最适;每天光照少于12小时,发育延缓;不足8小时,许多品种停止生长,不能抽穗。
光照阶段类型:
A、反应迟钝型 在每天8~12小时日照条件下,经16天以上,能正常抽穗,南方冬播春性品种属此类型(低纬度的春性小麦)。
B、反应中等型 在每天8小时日照下不能抽穗,但在12小时下经24天可抽穗,弱冬性品种属此类型。
C、反应敏感型 在每天12小时以上的日照下,经过30~40天才能通过光照阶段而抽穗,冬性和高纬度地区的春性品种属此类型。
另外光质对光照阶段发育也有明显作用,长波光(红色光),可以促进长日照作物的光照阶段发育;波长较短的部分光(兰紫光)则有延迟作用,小麦穗的分化与光照阶段发育同时开始,雌雄蕊原基的出现,是光照阶段结束的标志。
由于品种交换,遗传物质重组,对低温春化的反应出现了6个等级:弱春性、春性、冬春性、冬性、强冬性、超强冬性。光照也分为5个等级:长光敏感型、长光弱敏感型、长短光不敏感型、短光弱敏感型、短光敏感型。
由于温度与光长对小麦生育进程的影响存在着互作效应,根据不同品种对温光互作效应的反应不同,又可分为6个类型:①强春性长光敏感型;②春性长光敏感型;③冬春性长光敏感型;④冬性、强冬性长短光不敏感型;⑤冬性、强冬性长短光敏感型;⑥超强冬性长短光敏感型。(参看书63页)
南方秋播小麦由于秋季气温高,日照较短,春季气温上升早,形成了春性、光长反应迟钝、各生育时期发育较快和全生育期较短的生态特性;而北方和西部海拔较高地区的秋播小麦品种,由于秋冬气温低,春季气温回升迟,日照长,所以形成冬性强,光长反应灵敏,前期、中期发育慢和全生育期较长的生态特点。高纬度地区的春小麦,由于长期春播和夏初日照日渐趋长的条件下通过光照阶段,因而形成强春性和对日照长短反应灵敏的特性。
二、阶段发育的应用
1、引种根据区域生态特征与品种特征,凡是从温光生态环境相近的地区引种,易于成功。将强冬性品种不经春化处理而春播,必然导致不能抽穗,即使是弱冬性品种,也因春化阶段进行缓慢,使生育期延长,或将弱冬性或春性品种引致强冬性品种地区秋播,则因抗寒能力弱而遭冻死。同是春性品种,由于高纬地区品种对光照反应敏感,引致低纬地区时,春化阶段虽顺利通过,但因对光照长短反应敏感在低纬短日条件下,光照阶段通过缓慢,明显迟熟。相反,低纬地区的春性品种引致高纬地区后,有提早成熟趋势,进行夏播,不因夏秋日照较短而延迟光照阶段的通过。
2、用种在栽培上应根据不同品种类型对温度和光照反应敏感程度不一样等特性,通过调整播期、密度和肥水管理,在一定程度上调节器官的形成,以协调各器官之间的关系,提高产量构成。例如,对春性强、春化阶段通过快、光照反应敏感的品种,在高纬地区春播条件下,应适当早播,加强种肥施用和提早第一次肥水管理,有利于形成大穗和增加有效分蘖。
3、育种根据品种温光类型的差异进行生态育种,可以不断创造出更加丰富、冬春性差距更大的品种温光类型。
§1—3 种子构成及萌发出苗一、种子构造小麦种子是子房受精后发育的果实,植物学分类上属于颖果(果皮和种皮不可分)。
㈠ 外观
1、外部结构麦粒隆起的一面为背面,相对的一面为腹面,腹面有腹沟,背面基部胚,相对的一端有茸毛称作冠毛或端毛。腹沟冠毛是否附着种衣剂是检验拌种是否合格标准。
2、形态椭圆、卵圆居多,还有近圆、圆筒、梭型,同一品种形态也不相同,穗中部粒饱满规则。(教材上有图片)
3、色泽黄白色、浅黄色、金黄色、深黄色、紫色。生产上分为红皮麦(紫色)和白皮麦(几种黄色),两者相比有如下特点:
①红皮麦 种皮较厚,通气性差,皮层细胞规则、紧凑,休眠期长,出粉率低,抗穗发芽。
②白皮麦 种皮较薄,通气性好,皮层细胞不规则、疏松,休眠期短,出粉率高,不抗穗发芽,面粉加工后发粘。
㈡ 内观纵剖小麦子粒可看到三层结构:皮层、胚乳和胚。
1、皮层包括种皮和果皮,约占种子总重量的5~7.5%。具有保护作用、通透水分和空气的性能,决定种子的休眠期。果皮是由子房壁发育而来,种皮则是由内珠被发育而来。皮层与胚乳的糊粉层及胚构成加工过程中的麸皮,是优质饲料。
2、胚乳约占整个籽粒重量90~93%以上,由位于胚乳最外层的糊粉层和位于内层的淀粉层组成。胚乳含有蛋白质、淀粉、脂肪、灰分等,以淀粉为主。蛋白质的多少和形式决定小麦的品质,蛋白质含量越多时面筋含量越高。
湿面筋(%)=(蛋白质-7.34)/0.2271 %
干面筋(%)=(蛋白质-7.34)/0.63 %
一定容积内小麦籽粒的绝对重量(g/l)为容重,容重高的小麦品种胚乳组织比较致密,籽粒饱满,形态一致,质强,比重大,含水量少,成熟好。容重越高,出粉率越高,灰分含量越低。据报道容重与出粉率之间的相关系数为0.76。
优质小麦容重标准:1级<800g/l ; 2级<790g/l ; 3级<770g/l
我国规定商品小麦容重标准:1级790g/l 以上;2级770g/l ;3级750g/l ;4级730g/l ;5级710g/l
3、胚胚是未来植株的雏形(原始体),一般仅占整个籽粒重量的2~3%,具有很强的生命力。含脂肪、不饱和脂肪酸(22碳)。例如:麦片(也叫麦胚片),脑白金。
教材66也的图,要求掌握胚的画法,每种结构的名称及其功能。
二、种子萌发过程通过休眠的小麦种子,在适宜的水分、氧气和温度条件下,便可萌动,乃至发芽生长。小麦种子萌发要经历吸水膨胀的物理过程,营养物质转化的化学过程以及种子萌发的生物学过程这三个阶段。
1、种子吸水膨胀过程种子吸收大量的水分主要是满足胚乳贮存性物质的转化和胚部萌动生理活动对水分的要求,淀粉、脂肪、蛋白质、和纤维素这些亲水胶体在水分作用下由凝胶状态变成溶胶状态。
2、物质转化过程随着种子吸水的增加,呼吸作用逐渐加强,种子内各种酶类开始活动。在酶的作用下复杂的有机物质就开始转化为胚所能吸收利用的简单物质,从而促进了胚的萌动。
3、生物学过程当种子吸水达本身重的45~50%时开始萌动。萌发首先是胚根的萌动,在膨压的作用下,胚根鞘突出种皮,在农艺上称“露白”俗称“拱嘴”,种子先长出的是胚根,有人误称是发芽,当胚根长出与种子等长,而胚芽为种子长的1/2是才是真正发芽。
三、幼胚生长与出苗
1、胚芽鞘种子萌发后,胚芽鞘向上生长露出表土后停止生长,这是紫外线作用的结果。胚芽鞘是小麦第一片不完全叶,保护幼芽出土。第一片绿叶达到正常大小时,胚芽鞘就皱缩死亡。
2、第一片绿叶小麦的第一片绿叶在形态上与其他叶片不同,上下宽窄相近,顶端较钝,叶片小而厚,叶脉明显,叶鞘较短,第一片绿叶的大小与胚乳的大小有关,籽粒大胚乳大,第一片绿叶也大。第一片绿叶出现较早,面积也大,制造的营养物质就多,幼苗的根和其他部分的生长也好,对形成壮苗优良好的作用。
3、地中茎地中茎是胚芽鞘节与第一叶着生部位之间的组织。播种深则地中茎长,浅则短(有的无地中茎)。地中茎过长,消耗种子养分过多,出苗弱。生产上如能准确播深到3厘米最好,在保证出苗的情况下,播深越浅越好。
4、三叶期三叶期也叫离乳期,是小麦一生中重要的时期。
①当第三叶抽出后,幼苗由胚乳营养转向独立营养。
②是小麦进入幼穗分化与分蘖、长根、长叶的同时并进阶段,是增加穗数的关键时期。
③生长点在地下,是农事活动最佳期,可进行灌溉、灭草、喷药等。④如三叶期干旱或氮磷肥不足,则生长停滞。
四、影响种子萌发出苗的因素
㈠ 农艺上对麦苗要求的四条标准
1、匀:小麦植株个体间具有相同或相近的营养面积,分布均匀。
2、壮:麦苗植株个体在发育形态上符合最佳标准。
3、齐:植株个体间生长速度相同、相近。
4、全:土地面积与青苗面积之比等于或接近1。
㈡ 影响因素
1、种子质量及品种特性
① 在前面已经介绍过红皮小麦和白皮小麦,知道种皮的厚薄、休眠期的长短等因素会影响种子发芽。休眠期短的白皮品种一般发芽较快。
② 小麦种子的发芽能力一般随种子的成熟程度而变化。在乳熟期收获的种子,发芽率低,发芽势弱,发芽所需时间长,而且容易霉烂;在乳熟末期收获的种子,发芽率一般在90%以上,但由于种子营养不足,幼苗瘦小,难以达到壮苗标准;蜡熟期收获的种子具有较高的发芽力,发芽率一般在95%以上,符合用种要求。
③ 子粒大小不同一般对出苗也有影响,选用种性好的大粒而饱满的种子播种,幼苗粗壮,根系发育好,第一、二片叶大,分蘖发生也早,可比小粒种子平均增产14.7%。
④ 种子中蛋白质含量高低也是影响壮弱苗的主要因素。
2、温度在一定温度范围内(1~30℃),温度越高吸水越快,酶活力越强,物质和能量转化越快,种子发芽越快。小麦种子发芽的最低温度是1~2℃,最适温度为15~20℃,最高温度为35~40℃。温度过高,由于呼吸强度大,发芽受到抑制,出苗不整齐;温度过低,则发芽缓慢而易感染病害。
种子完成吸胀过程的积温是一定的,约50~60℃,温度高生长快,在田间条件下,春小麦播种至出苗约需积温120℃,这样春小麦播种至出苗约需20~25天。可用公式计算,
∑t℃=50+10n+20
∑t℃ ——小麦从播种到出苗所需昼夜平均积温
50 ——种子吸水膨胀到萌发所需昼夜平均积温
10 ——幼芽在土壤中每长高1厘米所需昼夜平均积温
n ——种子覆土深度,用厘米表示
20 ——幼芽鞘出土到第一片叶露出芽鞘长达2厘米时所需昼夜平均积温。根据气象资料可估算播种到出苗所需日数。
3、土壤水分在田间条件下,土壤水分是影响种子萌发出苗的首要因素。温度影响的是出苗的快慢,而土壤水分关乎于是否能够出苗。土壤水分不足,种子只能吸水膨胀,胚芽不能正常生长,呼吸作用急剧上升,释放的能量转变成热量。若土壤水分过多,氧气不足,土壤温度降低,不利于发芽,甚至造成烂种。
小麦萌发出苗的最适水分为田间最大持水量的70—80%,一般适于种子出苗的土壤含水量:砂土14%~16%,壤土16%~18%,粘土18%~22%,若分别低于10%、13%、16%出苗时间延长,出苗率降低,出苗不整齐。因此,做好播前保墒,浇好底墒水,做到足墒下种,是实现苗全、苗壮的一个重要条件。
4、氧气小麦的种子发芽需要一定的氧气含量,据河南省的试验,一般当土壤空气含氧量达10%以上时,种子才能正常发芽;含氧量5%时,发芽率降低;含氧量1%时,发芽率在5%以下。
土壤空隙中空气含氧量比大气中低,特别是在土壤粘重、湿度过大、地面板结或播种过深的条件下,往往因氧气不足,使种子发芽出苗不良,甚至烂种。这就要求种植小麦的地块必须精细整地,保证土壤疏松通气,以满足小麦种子萌发和幼苗生长对氧气的需要。
5、土壤溶液浓度当土壤溶液浓度达0.25%以上时种子不能正常吸水,甚至产生渗透倒吸水现象,出苗率明显下降,土壤通气不良或遇雨板结,都对出苗不利。在土壤墒情不良的情况下,种肥用量过大就会造成局部土壤溶液浓度过大。
6、播种深度播种深度过深是造成弱苗的主要原因,由于盾片节与胚芽鞘节之间的部分不伸长,在播种过深时,胚芽鞘不伸出土外,由其所在节与第一绿叶之间的节间形成的根状茎,提早伸长,将幼芽向地表推进一步。在这种情况之下胚乳中的养分大量消耗,易成弱苗。因而应在保证整地质量基础上,严格掌握播深。
7、种子存贮年限存两年以上的种子发芽率自然下降25%左右。
§1—4 小麦的根系一、根系的发生小麦根系为须根系,由初生根和次生根两类根群组成,两者发生的时间、部位和功能都有所不同。
1、初生根又叫种子根或胚根。当种子萌发时,一条主根从胚轴的基部首先伸出,经过2~3天的时间,从胚根基部长出一对幼根,这三条根的根原基在种胚形成时即已存在并明显可见,因而当种子萌发时,首先伸出的是这三条根。接着在第一对胚根之上又可伸出另一对胚根,这对胚根也早已形成而存在于原胚根中。
当主茎第一叶(1/0)展开时,种子根停止生长,此时种子根一般3~5条。有时还可以从外子叶内侧与第二对侧根同一平面上长出第六条种子根和位于其上方的2~3条初生不定根,因此在主茎第一叶展开时偶尔可有7~8条根。
主胚根和第一对侧根吸收能力比次生根强,其他与次生根相同。小麦的初生根群入土较深,并明显向纵深伸展,一般可达1.5~2.5米。水平分布不及次生根群,但生长速度快。
2、次生根又叫节根或不定根。发生在茎基部节上和分蘖的基部节上。次生根的发生通常在分蘖发生同时或稍后,由于分蘖发生与主茎叶数有密切的同伸关系,因而次生根产生顺序与叶位顺序有关,即n叶开始抽出,n叶节分化出节根原基,(n—1)、(n—2)叶的节根原基近一步发育,(n—3)叶的节根伸出。
小麦的第一批节根(芽鞘节节根)是在主茎第三叶(3/0)抽出时发生的,主茎的第一叶(1/0)节根一般是在幼苗生长第四(4/0)叶时发生的,余此类推。最高发根叶位的节根,是植株基部节间的第一张抱茎叶的节根。具有11片叶的品种其最高发根叶位是7/0片叶;13片叶品种为9/0片叶。
主茎各叶位的节根数一般为2~4条,分蘖各叶位节根一般为1~3条,主茎抱茎叶节根数多达5~6条。
3、初生根与次生根比较初生根系发生早,一般在出苗至拔节是初生根发挥其功能的最主要时期。拔节后,穗的进一步分化发育和茎叶旺盛生长,以及后期籽粒形成和增重,与次生根发育好坏关系密切。
序号 项 目 初生根 次生根
1 数 量 5~8条 30~70条
2 着生部位 种子胚部 茎基分蘖节上
3 发生时期 种子萌动 四叶期后
4 发生终期 第一叶出土 开花以后
5 主要功能期 出苗至拔节 拔节后
6 生根温度 1~2℃ 8℃
7 入土角度 垂直地表 先与地表成锐角,
四散后再向下延伸二、根系的生长与分布小麦根系的生长,以出苗至分蘖速度最快,其次是分蘖到抽穗期间。抽穗到开花,日平均增长量最少。开花到成熟几乎不增加。从孕穗期开始根系干重进入高峰期,根冠比在灌浆至成熟达到高峰。
小麦种子根的数量相对比较稳定,产生时间集中,一般7~10天之内全部形成,种子根产生后生长较快,其方向为垂直伸长,生育期间平均每天伸长1.5㎝左右。根系在伸长的同时可分枝2~4次,其生长点多达5 000 ~10 000个。次生根发生的时间晚,持续时间长。生长健壮的小麦每株次生根数量可达30~70条,多者可达100条以上,但大田群体中一般在30条以下。
国内外关于小麦根系生长的最大深度的报道,大多在2~3m。但是小麦根系大都集中在耕层20㎝以上的土层中,约占40~60%,在40㎝深度时约占80~85%。
三、根的功能吸收、运输、固定、物质合成与转化作用。土壤中的磷酸、二氧化碳和无机盐经根系吸收后,在根系中转化为有机酸,并进一步合成为氨基酸,在植物各部分合成蛋白质。
由于根系的生长高峰与干物质积累早于地上部,因而根系发育的好坏、根系活力与延续时间长短,直接关系到地上部的生长与产量形成。小麦生育过程中,地上部“光叶系统”与地下部“根土系统”发展密切相关并相互影响。
根系的吸收功能与小麦生育进程有关,不同的叶龄期根系吸收功能不同,表现为n/0叶出生时,发生的(n-3)叶位的次生根,至(n+3)叶出生时才进入功能盛期。
小麦的种子根在一生中均有吸收功能。其生理活动以5/0叶期最为旺盛,挑期次之,抽穗后开始下降,至成熟期仍有一定生理功能,说明种子根在小麦生育前期和中期的重要作用。
由于小麦主茎叶与节根及分蘖的发生存在相同的同伸关系,所以当新生分蘖需要养分时,与其相应发生的节根尚不能向该蘖输送养分,只能由该节根以下各层根来提供养分。一般新生蘖由种子根和胚芽鞘节根供给输送养分,主茎各层根吸收的无机养分虽然向各个分蘖均输配,但向低位分蘖输配率则多于高位蘖,这正是高位蘖不易成穗的原因之一。
四、影响根系生长条件
1、土壤水分水分过多或不足都不利于根系的吸收,根系生长最适的土壤含水量为田间最大持水量的70~75%,超出85%以上根系数量减少,当田间持水量低于30~40%时次生根量显著减少。
2、土壤结构土壤物理结构直接影响小麦根系的生长。如由砂土层到黏土层,根的生长速度减慢,根尖变粗。长期浅耕或同一深度的耕作,极易形成坚硬的犁底层,造成大量根横向生长,造成后期不抗旱易青干,因此要深浅耕交替,深耕深松相结合,以打破犁底层。土壤容量为1.1~1.14 g/cm3时最为适宜。
3、土壤营养根系具有比趋水性还要强烈的趋肥性,当根系进入施肥层后,就大量产生分枝形成根团,致使施肥层根干重明显大于不施肥处,这表明施肥是调控根系生长的重要手段。
在一定肥料用量范围内,氮素能增加根的鲜重,但施用过量会影响根冠比,不利于根系发育。
磷素对根生长是正效应,特别是在旱地上,施用磷肥可以增加根系占全株总干重的比重,而且可以促进根系向纵深发展。扩大对深层土壤水分利用范围,其对作物根系生物量的影响明显大于氮素营养。
钾素缺乏根系变小,根部皮层早期脱落,输导组织退化。
4、温度与光照根系生长最低温度为1~2℃,最适宜为16~20℃,30℃以上地上部分生长过旺,不利于根系生长发育。根系与地上部干重随光强度提高而增加,光照不足引起地上徒长,根系形成受阻,在田间条件下,光合不足主要表现在种植密度过大或肥水过多,群体过旺或生育期多阴雨年份。
5、土壤溶液浓度一般土壤含盐量超过0.2%时,就会影响到根系生长,当达到0.5%时影响严重,其根量只相当于正常的40%。
§1—5 分蘖与成穗小麦从主茎上长出的侧枝及侧枝上的分枝均称为分蘖。分蘖是小麦重要的生物学特征。小麦在拔节和穗分化开始以前,植株可以分化出大量蘖芽原基。在适宜的条件下,相当数量的蘖芽长大成为分蘖。在适宜的田间条件下,一株幼苗可以出现数个甚至数十个分蘖,其中一部分,甚至半数以上可以成穗。
一、分蘖节小麦的分蘖是着生在分蘖节上的地下分枝。分蘖节并非一个节,而是由很多节、叶原始体、分蘖、腋芽及其生长点密集在一起,形成膨大的节群。通常一株小麦只有一个分蘖节,如果分蘖节基部的某一节间伸长,即构成两个以上分蘖节。分蘖节上节数的多少,与小麦感温性有关,一般冬性越强节数越多。据此可将品种分为分蘖优势型、主茎优势型和中间型。分蘖节在土层的深度受品种、播深、地温等因素的影响,春性品种、浅播、较高地温等条件下,分蘖节较浅。一般分蘖节适宜深度为2~3㎝。
二、分蘖的作用
1、分蘖的有无是麦苗好坏的标志,有分蘖的小麦个体,其器官发育也相对好。
2、分蘖是环境与群体的“缓冲者”,因为分蘖对外界条件变化的反应比主茎敏感。外界变化优越时(水肥和光照充足,空间大)对分蘖的促进有时优于主茎,反之,在不良条件下分蘖先受抑制。
3、分蘖是产量构成的重要因素,冬小麦分蘖成穗率为55~70%,春小麦分蘖成穗率为4~6%,以主穗为主。稀植可增加分蘖及成穗率。
4、分蘖可产生更多近根叶和次生根,成倍的增加光合作用和吸收能力。
5、分蘖具有再生功能,当主茎或其他分蘖受到意外伤害时,产生新的分蘖使植株生命延续。例如,遇冻害,看分蘖节细胞是否有冰晶。
6、分蘖是冬小麦越冬的条件,冬小麦越冬前在分蘖节中积累贮藏糖类等营养物质,保护麦苗安全越冬,分蘖节细胞液浓度高抗冻性强。
7、分蘖节内有复杂的输导组织,成为联系根系和地上各蘖位,进行水分和营养物质运输的枢纽。
三、分蘖的发生规律
1、分蘖的发生分蘖节数目多少与春化阶段发育特性有关,一般冬性类型分蘖节数比春性品种好。同一类型中则取决于主茎、总叶数多寡和生育期长短,如:晚熟品种分蘖多,早熟品种分蘖少。黑龙江省春小麦,主茎分蘖节数为2~4个。
小麦一株上不同蘖级和蘖位分蘖的发生,在位置与时间上有一定的规律,并与主茎各叶的出现有一定的同伸关系。小麦出苗后,地中茎伸长将第一片真叶及其以上的节推至近地表层,当主茎长出3片叶并在条件适宜时,便自胚芽鞘腋处出现分蘖芽,突破分蘖鞘露出地面形成胚芽鞘蘖。接着,主茎长出第四片叶时,自主茎节第一片叶的叶腋处长出第一节分蘖。当主茎长出第五片叶时,第二片叶的叶腋处即长出第二个分蘖,如此类推。
每一个分蘖长出第三片叶后,从其第一片叶的叶腋处又长出二级分蘖,其出现规律同于主茎分蘖。同理,二级分蘖长出3片叶后也可出现三级分蘖。某分蘖位若因外界环境不利使分蘖出现受阻时,将来即使又具备了适宜的环境条件,该分蘖位也不会再生长。
分蘖与主茎叶片的同伸关系并非完全绝对,影响分蘖过程的外界条件剧变时,往往打破这种规律。春小麦一生中有一次分蘖高峰(拔节前期),分蘖时间短,成穗率较低,冬小麦一生中有两次分蘖高峰(越冬前一次,返青后一次),分蘖时间长,成穗率较高。
2、春小麦分蘖少的原因内因:春化时间短,分化出的蘖芽原基少,分蘖自身进程短,营养物质迅速转化。外因:春麦区气温回升较快,光照时间逐渐增长,使拔节提前。另由于干旱所致。
3、小麦分蘖成穗的标志
① 分蘖要有自己的四片叶以上,要有四条根,有自己的下一级分蘖,穗分化进程与主穗分化过程同期或落后一个时期。
② 分蘖的茎高应该有30㎝以上,分蘖的叶面积应有50㎝2以上,分蘖的干物质重在250mg以上。
四、影响分蘖出现的因素
1、在幼苗阶段,不同生长状况的植株相比,体内同化产物含量较高的,外界供应矿物养分和水分充足的幼苗,分蘖出现的数量较多而且基本上按照同伸关系如期出现,甚至某些分蘖提早出现,分蘖数量达到或超过应该出现的数量。反之,植株光合效率较低,同化产物制造积累少、外界矿物质和水分供应不足时,有些分蘖迟出,甚至伸不出叶鞘分蘖出现的少于应出现的数量。
2、大粒饱满的种子含有较多的碳水化合物、蛋白质和氮、磷等有机和无机营养物质,由其长出的幼苗叶面积大,光合产物较多,在同样的外界条件下分蘖数明显地多于小粒种子。
3、温度与光照:在2~4℃低温,分蘖开始缓慢生长,随着温度升高生长加快,最适宜生长温度为13~18℃,13℃最佳,高于18℃分蘖生长又缓慢。有“高温叶,低温蘖”之说法;充足的光照有利于分蘖。
4、播种覆土较浅的幼苗,由于出土消耗种子养分较少,比覆土偏深的幼苗,不但叶、根生长健壮,分蘖数量也较多。
5、播种密度稀的麦田,植株平均营养面积大,光照条件好,吸收无机养分也较多,因而比密植的植株分蘖率高。
6、土壤肥力较高、施肥数量较多、土壤水分充足等条件也有利于分蘖生长,所以幼苗的分蘖数量明显的多于瘠薄土壤、施肥少和干旱麦田中的幼苗;覆土深度:播种2~3㎝有利于分蘖形成。
7、植株体内同化产物和矿物营养的分配不同,对分蘖的生长和出现也产生明显的影响。如浸矮壮素等生长调节物质,或采取碾压等抑制主茎和大分蘖生长的措施,都有利于提供更多的营养物质给较小的分蘖,以致采取这些措施的幼苗出现的分蘖数量较多。
8、从小麦的品种特性看,有分蘖能力强弱的差别。
五、分蘖消长及其调控在分蘖期,单株主茎与各蘖之间,穗发育期是一致的,生长锥均处于初生期。在生长锥开始伸长后,主茎与各级、位蘖之间,穗发育期开始呈现明显差别。晚生高位蘖,次级蘖的蘖龄小,穗发育开始晚,穗发育期落后于主茎。蘖位越高,分蘖出生越晚,蘖龄越小,与主茎穗发育期差距越大,这一差距是导致主茎及各茎间一系列生理差别和制约两极分化的根本原因。
一般当主茎进入二棱期后,落后主茎一个生育期的蘖易沦为无效蘖。主茎进入二棱期是主茎与分蘖间生长优势的转折点。二棱期前,主茎与各蘖的生长量都不大,植株处于分蘖期,主茎吸收及合成的无机、有机营养物质除供自身发育外,转运于分蘖,供各蘖出生和生长,分蘖具有较大的生长优势,对促进或控制措施反应敏感。肥水措施可促蘖多、蘖壮,培育壮苗,促进分蘖赶上主茎,缩小主茎及各级位蘖之间在生育上的差距,是促蘖的有效时期。
二棱期开始后,主茎及低位大蘖,节间开始伸长,营养物质向之转移,生长优势也逐渐向之转移,分蘖间物质交流向相对独立过渡,此时的肥水措施可以延迟分蘖的两极分化,减缓部分动摇蘖向无效蘖转化。若采取措施(镇压、喷洒生长调节剂多效唑等),可暂时控制主茎生长,调整主茎与分蘖之间生育和营养的不均衡,挽救动摇蘖成穗,并可争取穗齐。因此此时是保蘖的有效时期。但肥水不当易过分延长营养生长持续期,过分促进营养器官的增长,不利于创造合理群体结构和防止贪青倒伏,偏旺的苗尤其要慎重。
雌雄蕊分化和药隔期开始,各蘖间物质交流已呈现相对独立,主茎及有效蘖生长占优势,落后于主茎及低位大蘖的高位蘖,不能保证正常发育的营养物质,发育进一步受到阻滞,差距进一步增大,最后衰亡。此时的肥水措施可以促进有效分蘖生长及幼穗分化,防止小花退化,对无效蘖已无促进作用。
总之,二棱期(分蘖期)之前的肥水管理主要起促进蘖的作用,其后,随着单棱向二棱进展,促蘖作用逐渐降低,而保蘖的作用逐渐增强,从二棱期至药隔期保蘖作用也逐渐降低。
六、分蘖成穗
小麦的个体或群体中分蘖的成穗比例,因植株的生长发育状况、群体环境条件不同而产生很大差异。影响分蘖成穗率的因素主要有如下几个方面。
从植株内部看,光合产物的生产和分配,矿物营养和水分供应状况,以及这些营养物质供求关系的变化,都与分蘖成穗有密切关系。在植株幼穗开始分化以前,主茎和大分蘖本身的生长量小,能够以较多的养分供给其下一级的幼小分蘖生长。随着拔节、结实器官的分化,主茎和大分蘖本身的生长量加大,需要的养分增加,不再供应小分蘖养分。已出现的分蘖只能靠自身的小分蘖,因其光合面积小,光合产物量不足维持其生活所需,而较早的放慢生长速度,继而停止生长乃至枯死。稍大的一些分蘖,依其出现的早晚,绿色器官面积的大小,光合产物的多少,其生长的延续时间的长短和停止生长的日期也有所不同。只有哪些在幼穗分化和拔节时,有足够的光合面积和本根系,能够保证本身生长以致拔节、抽穗和结实的分蘖,才能长成为成穗的有效分蘖。因此,健壮的幼苗分蘖成穗率高,早出现的低位大蘖容易成穗。春小麦因幼穗开始分化时叶龄小,幼苗期短,不但分蘖的数量较少,而且成穗率也很低。
从外部环境看,凡是有利于植株增强光合作用,增加光合产物,有利于充分供应矿物营养和水分的环境,都有利于提高分蘖的成穗率。如群体密度较小比密度较大的分蘖成穗率高。同样群体密度麦田,早播比晚播的高,基本苗数少比多的高。分蘖两极分化期间,肥沃、墒情好的麦田以及施肥、浇水等措施,都有利于提高分蘖成穗。
分蘖成穗还与品种特性和大气候环境有密切关系。一般说,冬性品种比春性品种分蘖力强,蘖群中子蘖优势更强的品种,分蘖成穗率较高。从气候条件看,在分蘖两极分化期间,一般是气温较低,有利于延长两极分化进程,日照充足、有利于增强光合作用的地区,分蘖成穗率较高。
§1—6 小麦的茎一、茎的形态与来源
1、茎的形态小麦的茎秆为直立圆柱形,由节和节间组成,富有弹性。节处为实心,有一横隔,节间中空,基部为叶鞘所包被。
2、茎的来源在春化阶段生长点基部分化出茎叶原基,密集在一起,在进入拔节期后地上部节间才开始有规律的伸长,地下各节间密集在一起形成分蘖节,数目不固定,视播期早晚而定,早播则多,晚播则少。地上部伸长节间的节,数目比较稳定,一般为3~5个节,由于播期不同而引起单茎总节数的变化主要决定于地下节数的变动。冬小麦7~11节,春小麦8节左右(地上部5节)。
二、茎的功能
1、物质交流的通道根吸收的水分和养分,通过茎运输到地上部器官,地上部绿色器官合成的光合物质也通过茎运输到根系,不同部位的同名器官、异名器官均通过茎进行物质交流。
2、地上器官的支柱小麦茎是构成群体结构“支持层”的主要器官,其数量及其排列形式,影响群体通风透光状况,其高度及各节间的长度,支配群体中层叶片排列配置形式,影响群体株型,是调控合理群体结构的重要因素。
3、干物质积累的暂时贮存库第一,成熟的茎是临时贮存库,可以贮存蔗糖型或复杂的低聚糖型的碳化物,在花后灌浆期输入籽粒。第二,贮存性物质只有在低肥水条件下,对粒重形成才有一定贡献,在高肥水的高产水平下,贮存性物质不超过粒重的10%,粒重的形成主要依赖抽穗后绿色器官的光合产物,其中,暴露在叶鞘外的茎,其绿色部分可以进行光合作用。因其衰老晚于叶片,故对后期提高粒重有较重要的意义。
三、茎的生长早在幼穗开始分化以前与叶原基分化的同时,茎节已分化,但各节间尚未伸长。茎秆的生长包括节间的伸长、增粗(茎壁增厚)和充实(单位长度的增重)三个过程。
节间伸长开始于二棱始期(生理拔节),但伸长量甚小,伴随着穗发育的进程,伸长量渐增。每个节间基部有居间分生组织,其细胞分裂和体积的增大使节间不断伸长和加粗。其中侧分生组织的生长可使茎增大,而位于节间基部的居间分生组织可使节间伸长。每个茎节的生长都经历开始慢、中期快、末期又慢3个波浪起伏阶段。
伸长顺序由下而向上依次进行,在下一节间开始明显伸长同时,相邻上一节也有伸长动态,但不很明显,只有当下一节间接近定长时其伸长才加速,因而出现节间伸长活动的重叠现象,并以最上两节间最为明显。
N节间处于伸长期,其下位(N—1)节间已伸长,上位(N+1)节间开始伸长,即按(N—1)止,N盛,(N+1)始的规律进行。开花后节间伸长活动停止,株高固定。
小麦茎秆的生长速度,以抽穗至开花的增长量最大,拔节至抽穗次之,开花至灌浆最少。但在干重增长过程中,当抽穗后,随着茎秆贮藏性物质开始分解并向穗部转移时,茎秆重量开始下降。干物质从茎基部的输出率最高达30%以上,因此灌浆期茎秆下部机械组织变弱,极易造成倒伏。
春小麦的地上部节间数比较固定。绝大多数4~5节,通常情况下,不论株高和节间变化如何,均以基部第一个节间最短而细,向上依次增长,第二、三节间加粗,第四、五节间又逐渐变细加长,最后的穗下节间最细最长,几乎占全部节间的一半,茎壁厚度表现为基部1、2节间最厚,上部较薄,同一节间是基部壁厚,上部较薄。
不同品种株高也不同,最短的不足30㎝,最长的可超过140㎝。高产麦株高度以不超过1m,80~90cm为佳。各节间长度比例Ⅰ:Ⅱ:Ⅲ:Ⅳ:Ⅴ以1:2:3:4:6~8较为理想。
四、影响茎秆伸长的因素
1、温度最适温度是12~16℃,升高到24~25℃时伸长最快。
2、施肥氮肥促进节间伸长;磷肥促进茎秆加粗;钾肥促使秆壁加厚,还有抑制节间伸长的作用,所以为防止倒伏一般要增钾控氮。
3、水分水分对节间伸长的作用较氮肥更显著,在干旱的条件下,节间伸长受到抑制。受到倒伏威胁的高产麦田,应在(单棱—雌雄蕊分化期)控制水分,进行蹲苗以缩短节间长度,降低株高,预防倒伏。
五、茎秆特性与穗部生产力
1、茎秆与产量茎节的伸长过程与穗部分化过程几乎同时进行,穗部又是建立在茎秆的顶端,因此茎节伸长与穗发育的协调性、量比性、茎节的长度、茎节的粗度、茎壁的韧性等,是关系到产量负荷,是产量建成的重要因素。
2、基部茎秆特性研究表明,基部节间大维管束数与分化的小穗数呈正相关,穗下节维管束数与分化小穗数呈1:1的对应关系,穗重主要受基部组织面积和纤维素面积支配。由于节间伸长过程与幼穗分化同步,特别是挑旗前后穗下节处于伸长,内部正值四分体分化期,是水肥临界期。
3、穗下节特性多数品种的穗下节和穗粒数有显著正相关,在生产上往往用穗下节长度作为衡量拔节~抽穗期间,水肥供应水平和穗部性状发育状况的指标,此时肥水供应充足,能够同步促进穗下节间伸长和穗部器官发育,水肥供应不足会导致“卡脖旱”与“旗叶超顶”。穗下节很短,不育小穗小花增多,严重影响穗粒数的增加。
六、倒伏原因与危害
1、倒伏的危害倒伏植株茎秆输导组织损伤,严重影响养分、水肥的运转;植株铺地,叶片重叠,严重影响通风透光,光合削弱,呼吸增强,严重影响产量和品质;由于田间湿度大,通风透光不良,极易造成白粉病、条锈病、赤霉病、纹枯病大流行;给机械收割带来极大的困难,增加动力消耗和损失。
2、倒伏时期与减产程度倒伏一般在拔节之后,倒伏越早,减产越重。其减产的程度表现为:
时 期 拔节 孕穗 抽穗开花 灌浆 乳熟(后)
减产程度 80% 40~45% 30~40% 20% 5%(以下)
3、倒伏的判断根据经验判断倒伏的发生,70%植株第二叶长大于25㎝;叶色过深或过浅,常态下打两次卷。
4、发生倒伏的原因
① 株高越高,重心越高,越不抗倒伏。
② 基部第一节间长度大于10㎝,第二节间长度大于15㎝。
③ 群体过密,基部通风透光不良。
④ 茎秆基部机械组织发育不良,下表皮层薄,维管束少,横断面维管束总面积不大,导致茎秆弹性不佳。
⑤ 外力因素:风、雨、雹等灾害性天气。
七、倒伏后的措施在小麦灌浆期前发生的倒伏称为“早期倒伏”,由于“头轻”,一般都能不同程度地恢复直立。灌浆后期发生的倒伏称为“晚期倒伏”,由于“头重”,不易完全恢复直立,特别是全部匍匐于地的严重倒伏,往往只有穗和穗下茎可以抬起头来。
风雨而倒伏的,可在雨过天晴后,用竹竿轻轻抖落茎叶上的雨水珠,减轻压力,帮助其抬头,但切忌挑起而打乱倒向。
(2)喷洒磷酸二氢钾(每亩150~200克)溶液或16%的草木灰浸提液(每亩50~60千克),以促进生长和灌浆。
(3)加强病害的防治工作。因倒伏使病害加重而造成的损失,远远大于倒伏自身所造成的损失。如果倒伏后没有病害的发生,一般轻度倒伏对产量影响不大,重度倒伏也会有一定的收成。但如不能控制病害的流行蔓延,则会“雪上加霜”,严重减产。所以,及时防治倒伏以后的各种病虫害,是减轻倒伏损失的一项关键性措施。
当小麦在生育后期发生严重倒伏时,有的人用竹竿挑起或用手扶麦,或捆把,以为这样可以减轻倒伏造成的损失。但其结果却是劳而无功,甚至减产更多。因为小麦叶鞘和节间基部关节处存在分化能力很强的居间分生组织,这种组织在幼茎时期含有大量的趋光生长素。当小麦倒伏后,由于这种生长素的作用,茎秆就由最旺盛的居间分生组织处向上生长,就可以使倒伏后的小麦抬起头来,并转向直立。这种特性,称为“背地性曲折”。如果倒伏后采取扶麦或捆把的措施,就会搅乱其倒向,使“背地性曲折”特性无法发挥。同时,在操作过程中,即使非常小心,也难免会有折断植株和损伤。因而小麦倒伏后,千万不要进行人工扶起扫把,可顺其自然,让小麦慢慢抬起头来,恢复生长。
八、基部节间与倒伏前面已经讲过,基部第一节间长度大于10㎝,第二节间长度大于15㎝极易发生倒伏。一般第一节不超过5~8㎝,第二节间不超过10㎝,比较抗倒伏,但从统计数据来看,超过8.5㎝控制指标而不发生倒伏的几率占36%,说明基部节间长度并不是倒伏的唯一决定性因素。
基部节间单位长度的干重与倒伏的关系较基部节间长度更为密切。干重大抗倒伏,反之则不抗倒伏,因此,确定基部节间长度干重8mg/㎝为防止倒伏的控制指标。经测定证明,节间充实积累的干物质主要是单糖、双糖、多糖等碳水化合物,是建造茎秆纤维素及半纤维素的原料。可促使茎秆壁加厚,弹力加强,抗倒伏。
基部节间单位长度干重决定于光合物质的生产能力及其积累进程,特别是与节间对应的叶片的光合能力。基部节间干物质的积累开始于拔节,一直持续到孕穗和抽穗期(一般在该节间伸长基本固定时,干物质开始积累)。据测定,四分体~抽穗期间,基部第一节间干重尚增加15~20%。因此,不能认为当基部节间定长后已完全摆脱倒伏威胁,当然也未丧失最后调控防止倒伏的时机,药隔~四分体期间,能否建成合理群体结构,为冠层叶片创造良好的受光状况,增加光合强度,合成较多光合物质,是防止倒伏的关键。
九、防止倒伏的途径
① 根倒伏:根倒多发生在晚期。根倒主要是由于耕层过浅,整地、播种质量差等原因,导致根系发育不良,入土较浅,或因前期未浇水,后期浇水量过大,土层湿软,又遇风雨引起的倒伏。
② 茎倒伏:茎倒在早期和晚期均可发生。通常是因播量过大,肥水充足,特别是氮肥过多,管理不当,造成分蘖过多,群体过大,两极分化慢,田间郁蔽,光照不足,由于茎秆基部节间机械组织发育不良,株高过高,基部节间过长、细弱、缺少弹性,不能负荷穗部重量而引起茎基部节间弯曲而倒伏。所以,高肥水晚播麦田更易发生茎倒伏。
小麦倒伏多发生在孕穗以后,但造成倒伏的原因在前期,防止倒伏的有效措施在冬前和春季,应采取有效措施加以防止。
1、选用秆强抗倒的品种。特别是在高水肥麦田,应选用矮秆或半矮秆、茎秆粗壮韧性强,株型紧凑,叶片上举,根系发达的品种。
2、深耕细作,加深耕层。耕耙配套作业,提高整地质量,达到上虚下实,以利根系发育下扎。对于群体偏大、有倒伏可能的麦田采用深中耕(7~10厘米),可有效控制分蘖增长,加速无效分蘖消亡,抑制高位分蘖萌生,促进主茎和大分蘖生长,起到控上促下,加速两极分化和控旺转壮等作用,能有效防止小麦倒伏。
3、建立合理的群体结构,改善麦田通风透光条件。例如肥力较高,施肥水平较高,为晚熟品种,那么应降低保苗株数。
4、改变种植方式。如:由平作改为垄作。
5、在起身、拔节期进行碾压。缩短第一节间,降低株高,加强机械组织。
6、合理施肥。氮肥过多则贪青徒长,茎壁薄而软,适当增施钾肥,加强纤维素木质化,抑制节间伸长。
7、利用生长调节剂。例如:矮壮素(CCC)、多效唑(MET)等生长抑制剂。
§1—7 小麦的叶叶片是小麦对环境条件最敏感的部位。叶片生育过程中,其数量、质量、结构、形态、生理机能的变化,对小麦生理活性和产量形成具有重要意义,是小麦生产管理,调控决策的重要器官。
一、叶片的构造小麦的叶片包括普通叶(完全叶或营养叶)和变态叶(不完全叶:盾片、胚芽鞘、蘖芽鞘、稃片、颖片)。完全叶互生在茎节上,由叶鞘、叶耳、叶舌、叶枕和叶片组成(书78页图)。
叶片是生长锥基部的叶原基分化而成,呈长披针形,是制造养分的场所,叶片的上下表皮之间的叶肉细胞里有大量的叶绿素和胡萝卜素,可吸收光能,利用空气中的二氧化碳及吸收的水分进行光合作用,制造碳水化合物。
叶鞘包裹在茎秆上,保护着茎秆和茎节,加强茎秆的机械强度,另一方面,叶鞘中的叶绿素还有进行光合作用,制造养分并贮藏养分的功能。叶舌可以防止雨水和害虫侵入叶鞘。叶耳很小,颜色各异,可作为鉴定品种的标志。叶枕可调整叶片伸展角度。
二、叶片的生长规律叶片的分化形成分三个时期,即分化期、细胞分裂期和伸长期,叶原基在生长锥基部首先不断分化,分化出的原始叶细胞,不断进行细胞分裂。叶原基在7~8毫米之内为细胞分裂期,此后叶面积的增加有赖于细胞分裂和伸长两个过程。
1、叶片的伸长叶原基伸长形成叶片,伸长自叶片顶端开始,开始的生长进程是很慢的,当叶尖刚露出前一叶的叶鞘时,生长速度逐渐加快,此时叶鞘也在迅速生长。当叶基部叶舌、叶耳全部露出,此时叶片全部展开,达到定长。叶片在接近定长时,生长速度又慢下来。
叶片定长时,叶片的功能开始。在同一叶片上同时可以观察到两个建成期,顶端已完成细胞分裂,进入伸长期,但基部尚处在分裂期,当叶基部分裂和分化均结束时,细胞伸长尚在继续。
叶片长度的差异主要决定于轴间细胞数目,宽度主要决定于横向细胞数目,细胞大小基本一致。因此叶片长、宽(叶面积)的调控,应掌握在叶片建成前期——细胞分裂期,因为一旦基部细胞分裂结束后,组织分化也结束,只继续细胞伸长,失掉调控叶片细胞数目及排数的机会。此后的条件对叶厚尚有作用,对叶片长、宽已无影响。
2、叶片的厚度两条叶脉之间的厚度,主要决定叶肉细胞层数和细胞高度,叶肉细胞层数一致,均为四层,这样叶片厚度就主要取决于叶肉细胞的高度了。
3、叶形不同叶位的叶片大小不同,甚至性状也有所不同,主茎第一叶呈长条形,顶端呈圆钝状,以后产生的叶片顶端皆呈尖形,形成披针形叶片,只是长宽大小有所不同,除第一叶以外,其他叶片在其先端都有一个收缩区,称为叶痕(缢痕)。
4、叶面积春小麦一生中的8片叶中,近根叶3片平均面积4.3cm2,而5片茎生叶平均为22.5cm2,两者相差近5倍。茎生叶一般由低位向高位叶片面积递增,旗叶和旗下叶叶面积最大。叶面积系数的测定:
叶面积系数=单株叶面积cm2 ×每亩基本苗数/666.67㎡×1000
平均单株叶面积cm2 =∑(叶长×叶宽)/1.2×取样株数
(在需要测定的地块中取有代表性的植株5~10株)。
5、生长规律小麦不同叶位叶的分化和生长发育,有着明显的规律而且和其它器官存在着同伸关系。
⑴ 正伸长的第N叶与(N-1)叶鞘和(N-2)节间有同伸关系。
⑵ 一株上各叶出现的间隔一般变化为6~10天。
⑶ 相邻叶片间的生长是重叠的,当某叶片处在缓慢生长阶段,其前一叶正处在迅速伸长阶段,更前一叶已接近定长。依次类推。
⑷ 每个叶片都有发生、伸长、定型与衰老的过程。
叶片从发生到叶耳由上位叶鞘露出达到定型为伸长期,从定型到衰老枯黄为功能期,在此期内叶片的光合功能旺盛,有较多的光合产物输出,功能期的长短因品种、叶位、气候以及栽培条件而有所不同。
6、叶片的衰老叶色变化是叶片衰老过程最明显的诊断标志,叶片变黄的程度,是叶片衰老过程分期的依据,叶片衰枯的过程分作三个阶段:
缓慢衰枯阶段(缓衰期),叶色变化缓慢从始黄至1/4叶黄;
快速衰枯阶段(速衰期),1/4黄叶至全叶黄;
失水枯死阶段(枯衰期),叶片失水干枯至全叶黄干枯。
每叶寿命25~55天不等,多为25~45天,各层叶片中,旗叶和旗下叶寿命最长。试验证明,加强肥水管理可以推迟或缓减叶片的衰枯过程,但是一叶片一旦进入缓衰期(叶尖始黄),水肥管理虽能减缓叶绿素和蛋白质的降解速度,却不能使黄化“复绿”;叶片进入速衰期后,肥水管理延缓叶绿素降解的作用完全消失。
因此,要保持叶片较长的功能期,管理措施一定要作用于衰前,一旦缓衰开始,就无法阻止衰老的进一步发展。小麦高产栽培要求开花后保持合理的群体结构,较长时期的稳定最佳LAI,肥水管理应该提前到拔节期,加强拔节期肥水管理也是十分重要。
三、叶数小麦单株叶数是主茎叶数和分蘖叶数的总和。主茎叶片数,因品种类型、成熟期和环境条件而异。
1、品种特性与主茎叶数冬性小麦及晚熟品种一般13~15片,春性小麦及冬性早熟品种的叶片数8~12片,我省春小麦主茎叶片数多为6~8片,熟期偏晚者叶数较多。春小麦拔节前长到3~6片叶。
2、自然气候环境与主茎叶数不同地区的自然气候环境可引起主茎叶数的较大变异。春性强则主茎叶数少,受环境影响变幅小;冬性品种主茎叶数多,受环境影响大。
不同品种主茎叶数对自然环境的反应,从宏观上看,主要受不同纬度所造成的温光条件的影响。表现为随着纬度的增高叶数变少,随着纬度的降低而增多,而且越是冬性强的品种,这种趋势越为强烈。
主茎叶数变异的品种因素与环境因素,实质是由于小麦对温光反应的特性及其差异引起的。不同类型的品种在高温长日照下,主茎叶数的差异明显的表现出来,由春性到冬性到强冬性呈线性关系的增加。
品种类型(S春型、W冬型) SS S WS W SW USW
主茎总叶数 (平均数) 8 10.4 12.9 14.2 15.8 16.3
3、栽培技术与主茎叶数主茎叶数还受水肥条件与播种时期、播种密度等栽培因素的影响,其中特别是播种期及水肥条件影响更大。一般早播叶数多,晚播叶数少,因为每形成一叶片需要65~75℃的积温。同一品种、同一播期条件下,不同的肥水管理也可改变总叶片数。小麦的茎生叶数变幅较小,一般都是4~6片。
四、叶组与功能小麦叶片由于着生部位,出现、定型和衰亡的时间及功能盛期不同,可分三组:
A、近根叶 由基部节和分蘖节上长出,也叫基生叶;
B、中层叶 中部茎生长的,也叫穗叶组;
C、上层叶 主要是旗叶和旗下叶,也叫叶粒组。
叶片的光饱和点和补偿点随叶位不同而异,处于旗叶以下的诸叶位的叶片,具有较旗叶低的“两点”且与其形态结构、生理活性有关,这是叶片充分利用光能的适应性的表现,因为光能入射到群体深处是逐渐减弱的。下面是(春小麦)叶组的相关比较:
叶 组 近根叶 中层叶 上层叶数 量 2~4片(丛生) 3~5片 旗叶、旗下叶定 型 拔节前 拔节~挑旗、孕穗 抽穗前功 能 盛 期 拔节前 拔节~挑旗 定型后~灌浆光合产物去向 分蘖、根系,茎秆、顶部叶片,籽粒
地上茎叶 穗分化
1、旗叶的特殊功能小麦籽粒产量有2/3~4/5主要来源于抽穗后植株的光合产物,而后期植株主要的光合作用器官是上层叶片和穗下茎,尤其是旗叶(约占整个生育期光合产物总量的一半)。
旗叶光合作用效能如此高的原因,在于特殊的内部结构,即多环叶肉细胞的存在,四环以上的细胞占77%,并且向各个方向分枝。这种结构扩大了叶肉细胞中叶绿粒的数量和空间排列,有利于气体交换,扩大了光合面积,具有较发达的光合膜系统,多层片,大基粒,其数量是其他叶片的数倍,光合能力可以提高十倍、数十倍。
2、叶片的光合作用与产量的关系经济产量的高低与光合作用产物的生产、消耗、分配和积累有密切关系。可以表示如下:
经济学系数=经济学产量/生物学产量经济学产量=生物产量×经济系数=净光合生产率×经济系数净光合生产率=光合面积×光合能力×光合时间-呼吸消耗经济系数:大豆是25~35%,小麦、玉米是30~40%,水稻是50%。
上述关系表明当光合面积较大,光合能力较强,光合时间较长,光合产物消耗较少,而且光合产物的分配较多的用于经济形状时,产量较高。根据这一原理,在田间管理上应达到:
①合理加大叶面积,延长叶的功能期 在一定的范围内,叶面积及其功能期与产量是正相关。目前高产麦田的叶面积系数为5~6。叶面积系数过大造成群体郁蔽、茎叶徒长、呼吸消耗增大、净同化率降低。
②提高光合强度 春小麦的光合强度最高点一般是抽穗后急剧上升,开花乳熟期达到最高,以后急剧下降。温度增加时,光合作用强度增加,通常在25~30℃达到最高点。
③减少光合产物的消耗,协调光合作用和呼吸作用的关系 影响光合作用的主要是光照强度,影响呼吸作用的主要是温度,因此在一天之中,清晨和傍晚都要出现光合作用和呼吸作用的补偿点。植株体白天所形成的有机物质,在一昼夜间要平均呼吸消耗15~25%。一般情况下昼夜温差大可减少呼吸消耗。
五、影响叶片生长的因素
①温度 高温促进叶片伸长,在25~35℃为最佳。
②光照 强光可以加强组织分化,全日照的1/3~1/4就可达到光饱和点。
③二氧化碳 麦田内二氧化碳含量少于300ppm光合作用停止。
④水分 土壤水分是影响叶片分化和生长的主要因素,细胞分裂期是叶片建成的水分临界期,此时对水分最敏感。
叶片生长和组织分化有一定的平衡关系,水分状况可以改变这种平衡,形成不同的结构和叶型。如水分充足时,叶片生长快于分化,形成细长叶,抗逆性差。反之,生长慢于分化,形成厚的细胞壁,增大抗逆性。土壤中水分能够使叶片中的含水量饱和或差不多饱和,有游离水存在为佳。
⑤氮磷营养 氮磷营养可增大叶面积,延长叶片生活持续时间,增加叶绿体含量,增强叶绿体活性。
六、株型的调控
相同叶面积指数的群体,不同株型长相表现群体孔隙率不同,通风透光性能不同。在生产实践中,可以通过调控“株型长相”以改善群体受光姿势和气体湍流,从而改善群体受光状况和二氧化碳浓度的补充,提高光能利用率。现仅以群体受光状况分析诸截光因子的作用如下:
1、叶片倾角(叶片披散程度)
同样叶面积指数,倾斜叶群体的群体孔隙大于平铺叶群体,群体通风透光性能也优于平铺叶群体。因为:倾斜叶郁蔽程度小,群体叶片受光面可以增大;倾斜叶投影小,漏光多,可以使下层叶片得到较多光能;倾斜叶反射光不是向上,而是向旁侧,可以为其他叶片利用。
同一群体受光率随着株型的变化要求相应的叶面积指数。如壮苗群体要求群体受光率控制在90%,叶片倾斜度与叶面积指数的关系:
叶片倾斜度 15° 30° 45° 90°
叶面积指数 5 4 3 2.5
可见,在相同的群体受光率状况下,叶片倾斜度小的群体可容纳较大的叶面积指数,可容纳更多穗数而不致严重影响个体发育。
2、叶面积垂直分布
一般壮苗要求2/3以上高度冠层受光率控制在不超过总光量的65%为佳。
3、叶片间距(节间长度)
节间长度可以部分的反映群体叶片配置排列形式。同样叶面积指数的群体,叶片间距过大或过小都不是合理群体结构。间距过大的群体孔隙率高,透光虽好,但植株过高,易于倒伏。叶间距过小的群体虽抗倒伏,但叶片严重郁蔽重叠,孔隙率小,不利于通风透光。
4、叶片厚度
厚叶有较大的光能吸收率,透光较少。薄叶对光的反射率高,光能利用不经济。当叶面积指数较大时,倾斜叶和厚叶都能改善群体受光状况,但倾斜叶不改善受光和气体交换面积,厚叶则减少直射光和气体交换面积,因而会影响植株生长。特别在前期生长迅速、叶量不大的情况下,不宜采用厚叶调控群体结构。
5、叶片色泽
淡色叶明亮度大,对同化有效光的反射损失比浓绿色叶片大,在光强度减弱时,浓绿色叶同化量降低的程度比黄绿色叶轻微。因为,在光强濒于不足的情况下,色素含量对同化量和生长量有好的影响;在光照充足时,色素含量的影响较小。
七、小麦叶龄指标促控法
小麦叶龄指标促控法,是依据小麦器官的同伸关系,以及不同时期肥水的最大效应规律,以主茎出现的叶片数(叶龄)为指标,采取田间促控管理的一种“看叶管麦”的方法,是逐步实现麦田管理技术科学化、规范化、指标化的有效途径。
叶龄是指以小麦主茎上出现的叶片数来表示小麦生长发育的年龄,即主茎上出现了几片叶,就是几个叶龄。一般新叶露尖时,规定叶龄数为0.25,叶片半展,叶龄数为0,5,叶片全展,叶龄数为1。
叶龄一般用叶龄指数和叶龄余数两种方式表示。叶龄指数是指主茎已长出的叶片数占主茎总叶片数的百分比。由于小麦品种播期、栽培条件不同,主茎总叶片数差异很大。如强春性品种叶片总数一般为7~8片,而适期播种的冬性品种主茎总叶片数可达13~14片。因此,用叶龄指数来表示穗分化进程和节间伸长情况就难以准确。
用叶龄余数较切实可行,叶龄余数是指在小麦生长发育的某一时期,用主茎全生育期的叶片总数减去主茎上已出现的叶片数的差数(指未露出的主茎叶片数)。可用下式表明:
主茎已长出的叶片数
主茎总叶片数
叶龄余数 = 主茎总叶片数-主茎已长出叶片数
§1—8 结实器官的形成
产量因素在产量构成中的地位和作用产 量 因 素 穗数 穗粒数 千粒重产量构成中比重 47.5% 29.2% 23.2%
遗 传 控 制 力 4.6~7% 24~35.4% 52~81.7%
变 异 程 度 最大 居中 最小争 取 潜 力 最高 居中 最低一、穗的结构麦穗也就是生长发育成熟小麦的花序,为复穗状花序,由穗轴和小穗组成。穗轴由节片组成,每节上着生一枚小穗,穗轴节片数决定小穗数。品种不同穗轴节片的长度也不同,穗轴节片长则穗形疏松,穗轴节片短则穗形紧密。我省生产上推广的品种,小穗数一般在15~20个左右。
小穗由小穗轴、两枚护颖及若干小花组成,一般每小穗小花数为3~9朵,通常仅为2~3朵小花结实。护颖的形状、颜色和茸毛的有无,包裹籽粒的松紧度等是鉴别品种的依据。成熟时护颖包被籽粒紧(口紧)脱粒不净,增加脱粒困难,口松则落粒损失大,中度松紧为宜。
小花由外稃和内稃(各一枚)、鳞片(两枚)、雄蕊(三枚)、雌蕊(一枚)组成,由芒品种外稃着生芒,不同品种芒的性状、长短、颜色不同,由较多气孔,约占整个小穗气孔数的55~60%;芒的表面积可等于植株所占土地表面面积,并超过旗叶面积,有较高的蒸腾和光合能力,芒的光合量占全穗光合量的20.2~53.3%,向籽粒提供的同化产物约占全株提供总量的17%左右;芒还能影响细胞分裂素向籽粒转移;芒可以促使小麦后期植株水分转移,但有芒不利于机械脱粒。
二、穗的分化与形成小麦穗的各组成部分,是在穗分化过程中从无到有,有小到大逐渐分化发育而成,按照器官发生的先后顺序,小麦穗的分化形成过程,历经以下时期:
0、茎叶原基分化期茎生长锥未伸长,呈半圆形,基部宽大于高,在生长点基部不断形成新的叶原基,是纯营养生长时期,此时期的长短因品种冬春性、播期而不同。
1、穗生长锥形成期(伸长期)
茎生长点伸长,高大于宽,略呈锥形。此时茎叶原基分化停止,茎叶数量已定,开始性器官的分化发育。北方麦区强冬性品种一般在越冬前或早春,长江流域的弱冬性和春性品种在越冬前,东北和西北等地的春麦三叶期达到此期。
2、苞叶原基形成期(单棱期、穗轴分化期)
开始于苞叶原基出现,结束于顶端小穗形成,在生长锥基部,叶原基之上两侧,由下而上,分化出环状突起——苞叶原基,苞叶原基是叶的变态。虽然在形态上与叶原基相似,但叶原基能继续生长成叶,苞叶原基不再继续生长,逐渐消失。两个苞叶原基之间是小穗节片原基,分化形成穗轴节片的多少、持续时间的长短,因品种、气候、栽培条件而有所不同,此时分化时间越长将形成较大的麦穗,反之麦穗较小。
3、小穗原基形成期(二棱期)
开始于小穗原基出现,结束于顶端小穗形成。根据小穗原基形态的变化又可以分为三个时期:
①初期 生长锥顶部向上伸长,单棱数不断增加,在生长锥中部两个两邻的苞叶原基之间开始形成小穗原基。
②中期 小穗原基出现的数量逐渐增多,体积也不断增大,逐渐超过苞叶原基,苞叶原基被覆盖,从侧面看二列性明显可见,二棱形状明显,但同侧上下两个小穗原基还未重叠。
③末期 小穗原基体积进一步扩大,同侧相邻上下小穗原基部分重叠,下位小穗原基顶部盖住上位小穗原基上部。二棱形状不明显。
4、护颖原基形成期(小穗分化期)
在穗中部最先形成的小穗原基的基部两侧各分化出一线裂片状突起,由它形成护颖,位于两枚线裂片状突起中间组织进一步分化出小穗轴及各个小花。
5、小花原基形成期最先分化形成的小穗中,靠下位护颖原基内侧分化出第一小花的外稃原基,第二小花的外稃原基也紧接出现,至此,小穗原基上部两侧凹下,第一、二小花明显可辨。一个小穗的小花原基是由下向上向顶式出现,整个穗的小花分化从中部开始。
6、雌雄蕊分化期在外颖原基内侧组织上同时分化出内稃原基和雌雄蕊原基,从侧面看最初形成的内稃原基是顶端略尖的突起,内外颖原基间三个小球形突起是雌雄蕊原基,其中较大的突起是雌蕊原基。
7、药隔分化期雄蕊原基体积进一步增大,沿中部自顶向下出现微凹纵沟,进而分化出四个花粉囊,雌蕊原基顶部开始凹陷,逐渐分化出两枚柱头原基,生长形成羽状柱头。有芒的品种此期芒沿外稃中脉伸长形成芒原基。不久花粉囊内苞原组织分化,形成造苞组织,雌蕊子房发育成罐状,子房壁内侧胚珠原基分化出株被、株心,苞原细胞增大。植株基部节间伸长约4~6㎝,手摸感到基部茎节已伸长地面1.5~2㎝,达到农艺学概念“拔节”标准。
8、四分体形成期雄蕊形成花药,体积不断增大,在花药囊(小孢子囊)内形成花粉母细胞(小孢子母细胞)。此时雄蕊体积也增大,柱头可见。在胚囊(大孢子囊)内形成胚囊母细胞(大孢子母细胞)。花粉母细胞经过减数分裂形成二分体,再经有丝分裂成四分体。四分体散开为初生花粉粒,而后经单核、二核花粉粒而发育成为成熟的三核花粉粒。从四分体形成期到开花,是花粉粒及胚囊形成成熟期,即配子形成期。此时期防止小花退化及提高结实率增加粒数有重要意义。
从穗分化形成过程的规律可看出来:0~3期,是决定每穗小穗数过程;4期决定小花数和小穗结实率;5期与小花向两极分化密切相关。
三、小穗与产量当有效亩穗数趋向饱和时,进一步提高产量的潜力的重点应转移到提高穗粒数。穗粒数决定于小花分化和退化两个过程,用公式表示:
穗粒数=分化总花数×结实率结实率=结实花数×(分化总花数-退化小花数)/总花数生产实践中有三条途径可以选择:
A、促进提高分化总花数——促花途径;
B、减少退化小花数——保花途径;
C、既提高总花数,又减少退化小花数——促花、保花并重。
生产中最重视采取前促后保的途径,以达到争取小花数既多,结实率又高,最大限度提高穗粒数的目的。但是,实践中促花措施往往与促蘖、茎、叶等器官同步,处理不当易造成蘖多、株大,形成不良群体结构,导致贪青倒伏,结果事与愿违,在相近播期、不同肥水管理条件下每穗小穗数比较稳定,每穗不孕小穗数却反应敏感,对穗粒数有决定性作用。故在生产中争取穗粒数的途径不易过分强调增加小穗数,应着重考虑争取减少不孕小穗数。虽然单棱、二棱期肥水处理略有增加小穗数的趋势,但差异并不显著,在影响小穗数的诸多生育条件中,播期和密度有较明显的影响。偏早稀植的精播决策有利于争取增加小穗数,提高穗粒数。
四、小穗退化的规律
1、小穗和小花分化发育的差异及退化不是所有的小穗、小花都能结实。一般在幼穗基部和顶端,往往发生一些不结实小穗,称之“不孕小穗”,即全部小花退化的小穗。即使能够结实小穗除基部1~3小花结实外,大部的上位花也退化为不孕小花。其分化与退化的规律为:
① 一穗上,小穗分化:中下部—中部—上中部—基部—顶部。
② 同一小穗小花自基向顶分化,基部1~4花分化强度大,平均1~2天分化一朵,以后速度转慢,约为3~4天。
③ 不同小穗位的同位小花分化顺序为中部—上中部—中下部—顶部—基部。
④ 一穗上退化小穗和小花的发生位置颇为一定,退化小穗发生于穗的两端,并以基部小穗退化最为常见。同一小穗中小花,越居上位退化的程度越大。
2、决定退化的重要时期小麦小花分化数目远远多于结实成粒的数目,是小麦群体对环境适应性的一种自动调节的表现。其内在的原因是小花产生发育的不均衡性对生长中心转移造成的一种“过时不候现象”的结果,其中决定小穗小花结实率的重要限定时期有两个:
① 顶端小穗的形成是小穗分化的终期 小麦是以顶端小穗的形成构成穗的有限生长方式,决定着小穗原基形成的长短。在形态上顶端小穗和侧生小穗不同,是由幼穗生长先端一组苞叶和小穗原基转化而成的。其过程是,当中下部小穗上开始出现雄蕊突起时(基部第一节明显伸长),幼穗顶端两侧最后出现的两个侧小穗原始体停止发育,成为“停育小穗”。此时原苞叶原基由抑制状态转为活跃生长,体积增加,形成顶端小穗的护颖,其上方的小穗原基又分化出小穗原始体,当分化至3~5个小穗原始体时,由两枚护颖包裹,其中3~5个小穗各自发育成一朵小花,他们与两枚护颖共同组成一个顶端小穗。顶端小穗的小花是由上部两侧小穗原始体发育而成的,因此顶端小穗着生的方向与侧生小穗垂直。顶端小穗两枚护颖中的一枚下位护颖,是由停育小穗的2片护颖连生在一起而形成的。它保留着小穗2枚护颖的痕迹,具有两条主脉,前断分杈,这片护颖简称“分杈护颖”。顶端小穗的出现标志着小穗分化的结束,小穗数已成定局。
② 四分体时期是成花退化的转折点 穗分化越好退化小穗比率越低,甚至不发生退化,无论穗发育好坏,始终有一定比率的小花退化,冬小麦一般不育小花比例较春小麦高。一穗上发育最早的小花进入四分体期后,1~2天内凡能进入四分体期各小花都可进一步形成花粉粒,成为有效花。此时全穗已停止分化新的小花,凡未能进入四分体的小花则停止在原有的分化状态,不再进一步发育并转向退化。约在4~5天内,除已形成四分体、花粉粒充实的小花外,其他小花按期发育程度先后萎蔫,所以说四分体期是小花两极分化的转折期。
3、小花退化的原因
① 各个小花位置不同,分化时期不同,发育时期速度不一样。
② 植株体内蛋白质和碳水化合物供应不足,加剧小花间差异。
③ 最先发育的小花进入四分体时期不久,晚发育的小花停止发育,形成各小花发育速度的差异。
④ 在高温高湿情况下,空气中氧气分压过高,也不利小麦的发育。
综上所述,小花退化主要是由于小花发育的不均衡性,当生长中心转移以后,发育较晚的小花,未能完成各组成部分的分化,整个穗就过渡到下一个生育阶段而造成大量小花退化。
4、减少退化小花的措施
① 建立合理群体结构,增加中部通风透光阶段。
② 适期调控肥水,尤其是第三叶开始伸长时,增加肥水供应。药隔期施肥灌水可以显著减少小花退化,四分体期施肥灌水可以显著提高小花结实率,二者分别为拔节期和孕穗期肥水决策的重要生育指标。
③ 选用多花品种。
五、影响穗发育的生育条件在分析影响结实器官建成的生育条件时,应当把影响生长和发育两个过程的条件区别开来。在生育过程中,由于生长和发育条件不同的变化,可能发生如下的各种情况,对结实器官建成及产量形成产生不同影响。
1、生长和发育都有利。这时营养生长和生殖生长协调发展,结实器官建成的数量和质量均佳,可以提高成花和结实率,利于高产。
2、不利的发育条件,有利的生长条件。可以引起某一器官分化发育延迟,从而延长了前一器官分化发育过程,使之重复分化生长,增加数量。
3、有利的发育条件,不利的生长条件。小麦很快完成发育周期,缩短了各器官分化发育的持续时间,影响各器官分化的数量和质量,结果是穗子小、粒数少、产量低。
4、对生长发育都不利的条件。栽培措施极不适当或遇到自然灾害,影响器官分化数量和质量,产量降低。
六、影响穗发育的环境因素大量的研究表明:单棱期至雌雄蕊突起初期是决定小穗数的重要时期;雌雄蕊突起至四分体分化期是争取小花数的重要时期;药隔期至四分体时期是防治小花退化的关键时期。上述时期的自然条件与栽培条件直接影响各个时期的分化强度。
1、光照
在长日照条件下,加速各分化时期的进程,使分化时期变短,分化质量下降,不利于大穗分化形成。在短日照条件下,光照不足可延长穗分化的时间,尤其是延长了单棱~小花分化期,有利于形成库,有利于穗大粒多。
若能够保证器官分化生长优异条件,随着短日照作用的持续时间及程度不同,理论上能增加小穗数,但同时易引起穗部形状的异常变异,对产量不一定有利。光照强度在穗分化过程中也有重要作用,二棱期以前的阴天,有利于穗轴分化的加长和小穗的增多,但雌雄蕊分化至四分体时期,要求较强的光照。
2、温度一般认为幼穗分化过程中温度在10℃以下可延缓幼穗分化时间,加大某个分化阶段的时长,有利于增粒大穗。因此春季气温回升慢的年份,易形成多粒的产量结构。
其他条件相同,高温能增加分化强度,但加速发育,缩短了分化持续时间,最终形成较少的小穗、小花。一般认为较低的日均温度能延缓光照阶段的通过,从而延长穗分化持续的时间,能增加小穗、小花数,有利于形成大穗。在生产上,往往以早春低温回升早,但日均温度低并上升平稳的年份,预测为大穗之年。
但是,小穗、小花数目制约于分化持续时间和分化强度两个因素的对比关系,因低温作用强度和持续时间不同而异,只有因延长分化持续时间的有利作用大于因降低分化强度的不利作用时,才是有利的。特别是早春过低日均温度条件下,积温严重减少,同步影响生长与发育及穗分化持续时间和分化强度,一般不利于大穗。
3、水分幼穗分化是细胞组织急剧分化形成的过程,水分反应十分敏感,水分充足可以延长穗分化时间,气候干旱、土壤水分不足可以大大缩短分化时间和生长量,影响器官分化数量和质量。
不同时期的干旱对穗的影响不同:单棱期干旱穗长明显变小;小穗小花期干旱,使结实小穗数降低;性细胞形成期干旱,增加不孕小花比率。药隔至四分体分化期,是小麦一生中需水的“临界期”。
4、营养一般的肥力水平下,氮肥能够延长各器官分化持续时间及增加分化强度。相应发育时期施氮肥,能增加该器官的数目。药隔~四分体时期保证氮素营养可以延长穗分化时期,减少退化小花数,提高小花结实率。但大量的增施氮肥,会引起营养生长过旺,群体郁蔽,造成C/N的失调,碳素营养不足影响结实器官分化,同时,游离铵态氮过多,生理上的毒害作用也是增加退化小花的主要原因。
磷肥可以促进光合作用,改善C/N,提高小花结实率,增加穗粒数。因此,良好的氮磷比是促进幼穗分化,争取大穗的重要物质基础。土壤缺钾,严重影响氮、磷元素的吸收利用,从而影响穗部性状。因此生产上要强调氮、磷、钾平衡施肥。
§1—9 开花与结实一、开花
1、时间春小麦抽穗后4~5天开花,有的品种边抽穗边开花。每株小麦3~5天开完花,同一地块约一周内开完,昼夜都可开花,但80%是在白天开放。有两个开花高峰期:上午9~11时,下午3~6时。
2、条件开花的最低温度9~11℃,最适18~20℃,最高为30℃。最适的大气相对湿度 70~80%,低于20%影响正常授粉。
二、籽粒形成籽粒重是小麦植株最后形成的一个产量因素,是植株个体发育、栽培条件、环境条件的最终体现。据研究,尽管小麦产量三因素的遗传力排序是粒重>粒数>穗数,但是在生产上,同一品种在不同年际、不同栽培条件下,粒重波动仍然很大,特别是在高产条件下,当穗数已接近饱和粒数又受穗分化时期的限制,则产量高低变化在很大程度受粒重的影响。
籽粒形成过程是光合产物的形成、调运、聚积、固化的过程,我国大部分地区籽粒形成一般经历30~40天,少数地区长达60天以上。
1、胚的发育由开花到籽粒成熟要经过30~38天,卵受精后1~2天内分裂为二细胞的原胚,5天时,形成生长点,17天形成外胚叶,盾片约5天具雏形,胚形成12天左右开始出现胚根原基,而后在胚根上部形成两对侧根。受精后10天籽粒外形基本形成,胚具有发芽能力。
2、籽粒体积变化籽粒体积由长、宽、高决定,在籽粒发育过程中,构成体积的三要素的变化不同。开花受精后,籽粒发育首先长度增加的最快,开花后9~10天,长度达到最大值的3/4,此后,花后15天左右,宽、厚才依次显著增长。
籽粒长度首先达到最大值,花后22~24天,宽、厚才达到最大值,此时体积最大(顶满仓)。籽粒体积达到最大值后,由于缩水,体积开始缩减,这一过程之中长度缩减不明显,宽厚度缩减显著。外界条件变化对长度影响不大,宽度影响显著,厚度影响最大,所以在不利的条件下种子一般表现瘦长。
3、籽粒干重变化花后,籽粒干物质不断增长。但在籽粒长度达最大长度的3/4(多半仁)之前,干物质积累不多,籽粒中充满清水状液体。此时,主要是建成胚及胚乳,称之为籽粒形成期。
多半仁后,干物质显著增加,开始积累小淀粉粒,所以胚乳中物质从清水状转为浊浆状。继之,开始积累大淀粉粒,灌浆开始,胚乳中物质转为乳状(乳熟期)。
体积最大时,干物质增长量达高峰,此后,虽然干物质继续积累,但积累量锐减,胚乳中物质由乳状转为稠乳状,继而变成面筋状。由于缩水,胚乳中物质进一步浓缩为蜡状,蜡熟期开始,干物质基本停止增长。
4、籽粒含水量的变化籽粒发育过程中含水量变化明显的分三个阶段:
①坐脐~多半仁,含水量不断增长——水分增长阶段;
②多半仁~面筋期结束,含水量保持稳定水平——水分平衡阶段;
③面筋期以后,含水量急剧下降——水分缩减阶段。
5、营养器官衰老过程籽粒干重来源于营养器官的光合物质,一般认为营养器官中贮藏性光合物质向籽粒的转移量约占籽粒干重总量的5~10%,籽粒干重主要来源是抽穗后绿色体的光合产物。因此,各营养器官衰老的时间不同,对粒重的贡献也不同。
三、灌浆成熟小麦开始灌浆后,历经乳熟、蜡熟和完熟而结束整个个体发育。
1、乳熟乳熟也称绿熟,是继续灌浆的过程,一般12~19天左右,温度低时明显延长。初期籽粒呈绿色,胚乳中充满白的乳状汁液。汁液浓度随灌浆进展而变稠;籽粒体积与鲜重达最大值,粒色绿而有光泽,这一时期是植株各部分贮存物质和上层叶片光合产物向籽粒中输送累积最旺盛的时期。此期结束时,内容物乳胶状,干重达最大值90%左右,水分含量50%左右。乳熟期温度对籽粒灌浆速度影响很大,最适为20~22℃,高温加速灌浆进程。另外光照对灌浆成熟也有一定影响。
2、蜡熟蜡熟也称黄熟,进入此期植株各部分由绿转黄,籽粒逐渐变硬,内容物初期呈凝蜡状,可朔性较大,可用手挤破并搓成条,后期变硬,不易捏碎。
此期植株各部分可溶性物质仍不断向籽粒中运转积累,但数量远较前期缓慢。含氮物质和淀粉含量在蜡熟中末期达最大值,可溶性物质也在此期加速转化,成为贮存性状态。至此期末,籽粒干物质重提高。含水量由上期末的40%或此期初的30~40%进一步降为20%,此期一般历经6~15天。
蜡熟中末期由于干物质积累在此期达最高峰,生理上已正常成熟,是带秆收割的最适期,但对联合收割来说,则略早些,因含水量仍很大,易脱粒不净和造成机械损伤。
3、完熟植株全部枯黄,籽粒含水量下降至16%,籽粒完全变硬,形状和色泽呈品种固有特征,口松的品种开始自然落粒,无论采用何种收获方法,均不得晚于此期,否则增加损失,并因淋湿、外渗而降低粒重和品质。完熟期一般3~5天,籽粒仍继续脱水。有休眠期的种子,开始进入休眠过程。过此期后,植株进入枯死状态,秆脆,落粒和折穗损失增加。经雨淋后,籽粒色泽丧失,品质和产量均明显下降。
四、影响粒重的生育条件
1、温度灌浆的最适温度为日均温20~24℃,高于25℃或低于12℃都不利灌浆。在适宜的温度范围内,灌浆期长,粒重高。25℃以上可提高灌浆速度但缩短灌浆持续时间,减少光合物质的合成,促进茎叶早衰,干物质积累量降低,从而降低粒重。但高温增强了土壤的硝化过程,降低植株的C/N比值,有利于籽粒中蛋白质的积累,提高了品质。小于15~17℃的低温,虽能延长灌浆持续时间,但也降低了灌浆强度,可见粒重决定于灌浆持续时间与灌浆强度两者的比重关系。
一般认为中等灌浆强度,较长的灌浆持续时间有利于提高粒重。昼夜温差也是影响灌浆和粒重的重要因素。北方麦区灌浆期间,日照充足,白天温度偏高,往往达25℃以上,但夜间温度偏低,常可降至15℃左右,常年有利于灌浆。我国高海拔地区如西藏、青海、甘肃等,小麦灌浆期间气温偏低,无极端高温,灌浆期长,昼夜温差大,十分有利于提高粒重,是我国高粒重的气候生态区,也是创造我国小麦单产纪录最高的地区。
2、光照籽粒积累的光合物质合成和运转均要求在一定的光照条件下进行。实践中可以通过控制群体结构来调控。
3、土壤水分灌浆初期籽粒含水量达70%以上,直到灌浆停止前籽粒含水量仍在25%~30%,因此为了保证灌浆,茎叶含水量也必须保持70%以上,才能有较强的光合效率,以促进籽粒干物质的积累。所以在灌浆成粒过程中土壤含水量为田间持水量的60%~75%。但在灌浆后期维持土壤有效水分的下限,则可加速茎叶养分向籽粒运转,促进正常落黄,对提高粒重有利。
水分亏缺时上部叶片早衰,减少光合面积和降低光合强度;降低籽粒含水量,但加速缩水,缩短灌浆持续时间和强度,粒重降低。花后土壤湿度过大,也会导致贪青晚熟,诱发病虫害,降低粒重和品质。
4、土壤养分灌浆期植株氮积累在叶、茎中较多,在鞘、穗中积累量较少,籽粒中积累量介于叶、茎和鞘、穗之间,高产麦田植株对氮素吸收有两个高峰:第一个是拔节至挑旗,第二个是开花到成熟。
灌浆期土壤养分不足,会加速植株茎、叶、鞘中的氮素提早水解向籽粒输送,形成早衰。因此地力不足的麦田挑旗时适量追氮对灌浆仍有一定作用,但生产之中也发现,氮素水平过高,会延长叶片的合成作用,并降低与延缓向籽粒进行干物质的积累,造成贪青晚熟,或超量施拔节N肥,造成植株体内含N浓度过高,束缚营养体中光合物质向子粒输送,降低粒重。
磷大部积累在穗粒和茎秆中,叶片中较少,叶鞘中更少。钾主要积累在茎秆中,约占总量的2/3。近年来由于施肥水平的提高,有些地区后期补施锌、硼等微量元素对提高粒重也有明显作用。
第二章 小麦的品种与利用一、春小麦生产的气候生态条件黑龙江省地处高纬度(北纬43°22′~53°34′),由于受西伯利亚和蒙古高原的影响,大陆性气候很强,冬季漫长寒冷,夏季较短,年平均气温0~7℃。小麦播种到成熟期间积温为1600~1900℃,降水200~300㎜,但分布不均匀,多数集中于生育后期,降水相对变率为20~25%,太阳辐射总量约为193~209 kJ/㎝2,日照时数为910~1030 h。
小麦播种至出苗20~25天,积温110~140℃,降水10~25㎜;出苗至分蘖15~20天,积温200~250℃,降水15~25㎜;分蘖至拔节10~15天,积温150~200℃,降水10~25㎜;分蘖至拔节10~15天,积温150~200℃,降水10~25㎜;拔节至抽穗积温400~500℃,降水50~60㎜;抽穗至成熟30~40天,积温700~800℃,降水120~150㎜。
小麦出苗至成熟阶段的不利气候因素主要是小麦出苗后温度上升较快,加速了前期生长发育,使得小麦穗分化过程短,进程提前,不利于形成大穗;小麦生育期间降水分配不均,前期、中期降水不足,而后期过剩,造成前旱后涝,对产量制约很大。
二、黑龙江省小麦生态类型种类
从作物生态学看,品种是生态型存在的一种形式。品种生态型是经过长期自然选择和人工选择而形成的,它更全面、更深刻的反映了品种对自然生态条件,特别是气候条件和各种自然病虫害的适应能力。黑龙江省幅员辽阔、地貌多样,南北纬度跨度大,小麦播期南北两地可差一个月之久,东西麦区年降雨量可差200㎜,不同的环境条件必需要求不同生态品种与其相适应。我国著名的小麦育种专家肖步阳研究员根据40年生态育种经验,将黑龙江省小麦品种划分为抗旱、耐湿、旱肥和水肥四种生态类型。
三、小麦生态类型与光温反应型的关系
春小麦生态育种理论指出,气候因素决定小麦品种的分布范围,土壤因素决定小麦品种在这一范围内的分布密度。各小麦品种在一定生态环境中所形成的遗传适应性,首先是在一定的气候因素(光、温、水)作用下所形成的适应性。在这一基础上又形成了对土壤因素和耕作条件的适应性,小麦品种光温反应型是小麦品种为适应某种光温条件和不利自然条件的一种适应形式。
通过黑龙江省各麦区小麦同苗龄期(即同再三叶期或拔节期等)光温条件或不利自然条件分析,我省小麦品种可分为光钝温钝、光钝温敏、光敏温敏和光敏温钝四种光温反应型,黑龙江省品种虽历经春化阶段,但春化阶段低温效应很弱,在5~25℃条件下,5~15天均可通过春化阶段,春化阶段长短不是其阶段发育进程和产量的限制因子,小麦主要性状发育进程和产量高低,应主要取决于他们在光照阶段的感光性强弱和光照阶段通过后对温度高低的反应程度。
第三章 几项主要高产栽培技术措施
§3—1 合理轮作是小麦高产前提
1、轮作是合理利用地力的重要措施各种作物对土壤养分都有不同的要求,小麦是需要氮磷钾较多的作物,如果在同一地块上连续种植多年小麦,由于小麦对营养物质需求一致,根部分泌物质一致,养分供求和释放受到限制,势必导致土壤中氮磷钾养分的缺乏。
小麦是浅根作物,对耕层上部养分消耗较多,如与深松的玉米、大豆等进行轮作,他们的根系深浅分布不同,各自吸取不同层次土壤中的养分和水分,使土壤养分可以调节,达到用养结合的目的。
2、轮作可以防止和减轻病虫草危害各种作物都有不同病害和伴生杂草,实行合理轮作就可以防止和减轻其危害。野燕麦、毒麦等生态性状与小麦相似,在麦田发生不易消除,如与中耕作物实行轮作换茬,杂草就失去了滋长和伴生的条件,就可消除和减轻其危害。
3、合理轮作可以提高小麦产量小麦是苗期喜肥水作物,由于播期早,黑龙江省早春多干旱冷凉,土壤微生物活动弱,土壤有效养分分解释放缓慢,小麦生育期土壤供肥水能力差。因此,选用肥水条件好的茬口种小麦有尤为重要。大豆、玉米、马铃薯等茬口具有一定的深翻基础,施肥多,田间管理细,杂草少,耕层松软,肥水条件等特点,是小麦的良好前茬。据东北农业大学试验农场试验,大豆茬比重茬小麦增产37%,玉米茬增产24%,高粱茬增产23%,谷茬增产11%。
§3—2 提高整地质量是小麦高产的基础农民从长期的生产实践中认识到“土为本,肥是劲,水是命”,可见土壤的重要性。小麦种子为了正常的生长发育,需从土壤中获得足够的水分、养分、空气和温度。由于土壤的质地、酸碱度、耕作层厚度、有机质含量及土壤耕作的时期、方法等不同,其水、肥、气、热的含量及对小麦的供给等存在着很大的差异。
一、整地的目的从小麦的生长发育特性与土壤关系上看,它需要土壤有适宜的紧密度。最适宜小麦生长发育的土壤紧密度为容重1.14~1.27g/㎝3;土壤容重在0.95 g/㎝3以下或1.3 g/㎝3以上时,则不利于小麦的生长发育。如果土壤的容重过小,则土壤空隙度大,透水性强,不利于保肥保水,降雨后水分很快渗透,可溶性营养物质也随水下渗到土壤深层,使根系难以吸收利用;相反,如果土壤容重过大,土壤过于紧密,土壤中缺少空气和水分,养分分解差,还原性强,在降雨后水分不易深入耕层,多数从地面流失,既不抗旱,又不耐涝。
对于春季干旱的黑龙江省春小麦来说,整地的目的除协调耕层土壤中土粒、水分、空气三者之间的关系,为小麦顺利萌发、出苗和正常生长创造良好的土壤环境外,还在于有效的接纳和保存前一年的伏秋降水,做到伏秋雨春用。
二、春小麦整地的主要方法
1、耕翻整地主要是在麦茬和无深翻、深松基础的硬茬,以及杂草严重地块上进行,目的是在于疏松土壤,消灭杂草,掩埋残茬,覆盖肥料,防除病虫,为小麦出全苗打基础。
2、耙茬整地耙茬整地的最大优点在于蓄墒、保墒和提墒,效果在干旱年份比耕翻整地好,抗春旱能力强,土层上松下实,能较好的调节土壤水分。耙茬整地还有利于表层土壤的有效化,对改善小麦早期营养供应有利。耙茬整地主要用在大豆、玉米、马铃薯等茬口上,以秋耙茬整地最好。
3、深松整地主要是加深耕作层,打破犁底层,通过深松整地将耕层上部浅翻耙茬,使表层土壤疏松,耕层下部用深松铲,把连年平翻形成的坚硬犁底层进行深松。
平翻深松主要适用于高粱、谷子茬或草荒地块,耕层上部通过耕翻将作物根茬、杂草等翻压到耕层内,耕后地面平整干净,该种深松适宜黑土层较薄的白浆土和盐碱土地块,既能加深耕层,又可防止将下部生土翻上来。
耙茬深松主要适用于有深翻基础的大豆、玉米、马铃薯和小麦等茬,而草荒地块或耕层较硬地块不宜采用。
4、早春整地目的是为了提高整地质量和确保适时早播采取的一些辅助措施。主要有活雪耙地、早春耙耢等。活雪耙地的作用在于促进雪融化,确保适时播种,当田间积雪较多,融化慢,影响适时播种,可用圆盘耙、钉齿耙等进行活雪耙地,效果较好。早春耢地可将土块耢碎,并能耢平地面,弥合地裂子,提高整地和播种质量,有利于保墒保苗,秋翻秋耙的地块以早春耢地为好,早春耢地有良好保墒效果。
§3—3 科学施肥是小麦高产的关键一、小麦需要的营养元素小麦生长发育所必需的化学元素有C、H、O、N、P、K、Mg、Ca、S、Fe等和微量元素Mn、Cu、Zn、P、Mu,其中C、H、O三元素约占小麦干物重的95%左右。主要是从空气和水中吸收(作物根系也可以从土壤中吸收CO2),一般不缺乏。N、P、K、Ca、Mg、S几种元素含量占45%左右,主要是靠根系从土壤中吸收,含量虽然不多,但对小麦生长发育和产量形成有着不同的作用,不能互相代替,配合施用能收到较好的效果。
1、氮素营养氮是构成蛋白质、核酸、叶绿素、辅酶等组成元素,在小麦生活中有极重要的作用。氮能促进小麦根、茎、叶等营养器官的生长,增加绿色叶面积,加强光合作用和营养物质的积累。在分蘖期,氮可增加分蘖;在幼穗分化和生殖细胞形成时期,氮可以增加小穗小花数,提高结实率。在籽粒形成时期,氮可以提高千粒重,改进籽粒品质。
小麦缺氮,影响营养器官和生殖器官的生长,导致穗小粒少,提早成熟,品质差,产量水平低。氮肥施用过多,特别是N、P、K肥比例失调,会引起营养生长过旺,株间郁蔽,光照条件恶化,光照强度降低,生殖生长受抑制,产量降低,品质变差,且贪青晚熟甚至倒伏。
⑴ 硝酸根(NO3-) 土壤中的有机氮化物经微生物分解能释放氨,目前所施用的氮素化肥也多是铵态肥料,但由于土壤中存在大量硝化细菌,所以NH+4很容易被硝化成为NO3-,因此土壤中的NO3-是旱生作物的主要氮源。NO3-它作为植物氮源的优越性,在于这种离子能在细胞的液泡内大量积累而无害。而NH+4或NO3-则不同,如果细胞内糖源不足,不能合成氨基酸,它就会造成细胞的毒害。植株经常靠形成酰胺的办法贮存NH3。NO3-不仅在土壤中普遍存在,而且在小麦体内也易于运输,所以是最好的氮源。
⑵ 硝酸还原和硝酸还原酶 吸收进根内的NO3-有一部分被还原并参与氨基酸的合成。在根细胞内有硝酸还原酶存在于细胞质膜内侧和细胞质中。这种酶能使进入根内的NO3-还原成为亚硝酸根(NO2-),NO2-再进入质体中被亚硝酸还原酶还原成为NH3,然后同化成为氨基酸。由于亚硝酸是有毒的,所以在正常通气条件下很少在根内积累,形成后很快进入质体内。
与叶相比,根同化NO3-的贡献是较小的,根吸收的NO3-大部分运往叶子,并在光下进行还原和同化。硝酸还原酶(NR)是一含有钼(MO)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和细胞色素b557(cyt b557)的大分子酶。此酶的半衰期只有几小时,当吸收不到NO3-时,酶的活性就下降,有NO3-时,酶活性便提高,所以硝酸还原酶是一种适应酶。硝酸还原酶的活性能够被NH+4、某些氨基酸和酰胺完全抑制。土壤缺钼时,硝酸还原酶含量特别低。在叶内,硝酸还原常和光合二氧化碳还原发生竞争,因为两者都需要还原力。另外,小麦体内还存在NR钝化蛋白对NR活性有钝化作用。
硝酸还原酶活力与作物耐肥性有密切关系。在低氮水平下,NO3-被吸收进入细胞后首先用于还原,但如NO3-进入增多,过剩的NO3-便贮存于液泡内。当外界硝酸根供应不足时,液泡内的NO3-再流到细胞质中被还原。
⑶ 亚硝酸还原酶(NiR) 分子量较低,存在于叶绿体和原质体内。在叶绿体内,电子供体是还原的铁氧还蛋白。在光下此供体是光系统Ⅰ产生的,在暗处是经呼吸产生的。亚硝酸还原后的产物是NH3,低浓度的NH3,对植物便有毒害,所以吸收的或由NO3-还原来的NH3,很快就参于氨基酸或酰胺的合成中。
⑷ 氮化物的积累和转移 小麦幼苗生长初期主要依靠胚乳中的有机氮化物,一旦种子根伸出便从土壤溶液中吸收NO3-或NH+4,胚乳中贮存物的动用则较节省,这对形成壮苗极为有利。此时的光照也很重要,幼苗早见光便能早进行光合作用,为吸收和氮代谢提供碳骨架和能量。
根吸收的NO3-和NH+4,一部分被同化为蛋白质等,并留在根内,大部分则运往茎叶。生长中的茎叶有较旺盛的核酸、蛋白质和叶绿素合成能力,需要大量氮化物流入。一般叶片展开2/3时,开始想向根和新生叶提供光合产物和有机氮化物。此时也不断的由根再吸收NO3-或NH+4。由根吸收的氮运往茎叶被同化后,还有相当数量通过韧皮部回到根,一部分被根利用,大部分再进入木质部运往茎叶。这种循环的大小取决于植物生长的需要、吸收氮的能力和植株体内器官间氮的平衡状态。所以在植物体内氮素总是处于利用和再利用的动态循环之中。
在灌浆期,叶中的蛋白酶活性提高,贮存的蛋白质遭受降解并移向籽粒。也就是说,籽粒的氮供应主要来自于营养器官的氮化物(80%左右),只有少部分是开花以后吸收的,而且也要经过叶中的还原和同化过程。因此,小麦籽粒对氮的需要主要取决于开花前对氮的吸收。在小麦整个生育期氮的积累呈S型曲线,与干物质积累曲线类似。氮最快吸收期在拔节到抽穗期。干物质的最快的增长期在拔节到开花期。
2、磷素营养苗期促进根系发育和分蘖,后期能促进茎叶中贮藏的糖分和淀粉集中输送到籽粒,加速灌浆过程,有利提早成熟和增加千粒重,磷还能提高小麦的抗寒性、抗旱性和耐盐碱能力。磷与氮素代谢有着密切关系,在磷肥供应过多的情况下,如果磷肥不足,则含氮物质的代谢失调,植株呈现缺氮特征,故在缺磷土壤上单施磷肥效果并不好。
3、钾素营养钾能促进碳水化合物形成和转化,使小麦叶中的糖分能顺利运输到正在生长的器官中去。钾素供应充足时,植株的机械组织发达,茎秆坚硬,抗倒伏能力强。钾对细胞原生质胶体的理化特性有着良好的影响,所以能增加植株抗寒、抗旱和抵抗真菌病害的性能。土壤缺钾时,小麦茎秆矮小脆弱,机械组织和输导组织发育不良,植株易倒伏,而且叶色浓绿,叶片短宽。叶尖则易产生褐斑,逐渐向下蔓延,植株下部叶片提早枯黄,根系发育不良,籽粒不饱满,提早成熟,品质变劣,产量降低。
4、硫素营养硫是半胱氨酸和钾硫氨酸(蛋氨酸)的组分,也是蛋白质不可缺少的组分。此外,巯基(-SH)也参加许多代谢反应。在缺硫时蛋白质合成受阻,叶绿素含量降低,碳水化合物因不能被利用而积累。硫也是某些辅酶和辅基如铁氧还蛋白、铁硫中心、生物素和焦磷酸硫胺素等的结构成分。在氧化还原反应中,巯基经常起着关键作用。多肽链的两个相邻的半胱氨酸残基之间易形成二硫键,这对蛋白质维持三级结构和酶功能是必要的条件。在脱水时,蛋白质二硫键增加,导致蛋白质凝聚或变性,因此保护巯基避免二硫键形成,在防止细胞免受干旱和霜冻上有重要的意义。
植物缺硫易患缺绿病,这种缺绿病既发生在老叶上,也发生在幼叶上。缺硫植物合成的蛋白质中甲硫氨酸和半胱氨酸的比例降低,精氨酸和天冬氨酸的比例增高。低硫含量的蛋白质营养价值低,因为甲硫氨酸是人体和动物的必需氨基酸。小麦蛋白质中半胱氨酸含量低将影响面粉的烘烤品质。
二、小麦需肥特点黑龙江省春小麦具有需肥早、集中、量大的特点。小麦生育期短,播种至成熟,一般为110~120天,出苗至成熟只有80~90天。小麦出苗后半个月左右就进入三叶期,此期小麦已脱离胚乳营养,需要不断的从土壤中吸收大量营养物质,通过光合作用生产的光合产物,促进小麦植株的生长发育,而这一时期气候冷凉,土壤微生物活动较弱,土壤中非可给态营养物质转化为可给态营养物质的过程非常缓慢,此时光靠土壤中提供的养分很难满足小麦生长发育的要求。
特别是黑龙江省春小麦纯营养生长过程很短,穗分化开始早,前期生长发育的好坏,直接左右着最后产量的形成。这说明小麦出苗后不久,就需要大量的养分供应。因此,必需施用一定数量的化肥,才能满足其生长发育的需要。
春小麦吸收氮的一般规律是前期少,中期多,后期下降,但它在不同生育期吸收土壤氮和肥料氮也有所不同。由于根系的伸长和肥料分布的局限性,导致根系吸收土壤氮逐渐增多。小麦在三叶期到抽穗期大约45天左右的时间里,对氮的吸收达到吸收总量的50%以上,对磷钾的吸收达到吸收总量60~70%。说明春小麦的需肥是比较集中的。
由于黑龙江省春小麦绝大多数是旱地栽培,小麦生育期间降雨量很少,追施化肥不易发挥作用。所以,在大面积生产条件下,应提倡上一年封冻前秋施肥或播种前、播种时一次施入小麦目标产量所需的氮、磷肥做基肥或种肥,使土壤供肥与小麦需肥之间得到平衡。
小麦需肥量大主要表现在每生产100㎏籽粒,植株从土壤之中吸收氮、磷、钾的数量比其他谷类作物高。由于各地自然条件、产量水平、使用品种、栽培技术条件的不同而存在一定的差异。根据各地试验研究结果,一般认为需吸纯氮3~4㎏,磷素1.0~1.4㎏,钾素3~4㎏。
三、春小麦的施肥方法
1、基肥和种肥春小麦在早春播种,这时土壤仅表层解冻6~7㎝,地温很低,因此特别重视基肥的应用。基肥施用要注意有机肥和无机肥相配合,较单施化肥可增产22%。为了适时早播,基肥应于冬前结合秋耕施入。春施基肥,时间短,易保墒,不能及时发挥肥效。如果冬前施肥有困难必需在春季施肥的,可将腐熟的有机肥掺上碳酸氢铵,于早春撒施,用圆盘耙切入,或用施耕犁施入。据黑龙江农科院调查,春小麦施肥以秋翻、春耙两次施肥效果最好,秋翻施一次基肥次之,春耙前施肥最差。
种肥一般于春季采用开沟集中施肥法。在土地平整作成畦以后,按预定行距开沟,在于沟内撒肥,播种,覆土,镇压;如果地干,可先播种,踩实,然后再撒肥,覆土,镇压。由于肥料集中在种子附近,小麦发芽长根后即可利用,故东北地区称此种施肥法为“口肥”。
沟施肥用量通常为碳酸氢铵10㎏,过磷酸钙15~25㎏与100~150㎏优质有机肥混合后施用。近年春小麦产区常采用一次施肥法,全部肥料用做基肥和种肥,一般在施足有机肥基础上,用氨水40~50㎏或碳酸氢铵40㎏左右,再配合过磷酸钙50㎏左右做基肥,播种时施少量种肥,以后不再追肥,这对旱地是很适用的。
2、追肥春小麦发育较早,多数品种三叶期前后生长锥就开始伸长并进行穗轴分化,在营养上三叶期胚乳养分用尽,而四叶期的分蘖的同时,开始幼穗分化,要求较多养分。
第一次追肥应在三叶到三叶一心时进行,追肥量要大,可用总追肥量的60~70%;第二次追肥应在小蘖心叶不再伸长,茎部第一节间接近定长,雄蕊形成至药隔期,旺长型及高秆品种可迟一些。第二次追肥后一般不再追肥,因后期温度高,有机肥发挥肥效,追氮肥过多过晚易后期贪青晚熟而减产。若地瘦,土壤肥力差,可留少量化肥在挑旗时补施,以防后期脱肥早衰。
总之,春小麦追肥要重施分蘖肥,提高分蘖成穗率,促壮苗早发,为穗大粒多奠定基础,拔节期再轻施追肥。未追分蘖肥的,要早追施,重追施拔节肥。孕穗期要酌量施追肥,有保花增粒的效果。
§3—4 合理密植是小麦高产的保证为了获得小麦高产,除了选用优良品种和创造良好的土壤环境和肥水条件以外,还必须为小麦创造一个个体生长健壮,群体适宜的群体结构。
一、合理密植增产的依据小麦产量的获得是通过绿色叶片的光合作用。光合产物形成的多少,受下列因素制约:
⑴ 光合面积的大小,主要指绿色叶面积的大小,用叶面积指数表示;⑵ 光合生产率的高低,又称净同化率,单位用干重g/㎡/日表示;
⑶ 光合时间的长短,主要决定于小麦生长期的长短、叶片寿命的长短和光照时数的多少;
⑷ 光合产物的分配、利用和积累。
二、合理密植的原则合理密植与品种特性、土壤肥力、生产条件、栽培措施等有密切关系。只有按照自然条件、生产条件以及品种特性,确定适宜的品种密度,才能使小麦充分有效的利用水、肥、光、热等外界环境条件,获得更高的小麦产量。
1、合理密植与品种特性的关系小麦的合理密植幅度因品种特性而异,不同类型品种之间有较大差异。就每一个品种来讲,都有一个合理密植的范围。
2、密植与肥水条件关系在小麦大田生产上,一般是瘦地易密,肥地易稀。肥水条件好的地块应稀些,肥水条件差的地块应密些。如黑龙江省北部黑土区的土壤肥力比东部白浆土高,因而同一品种的种植密度应该是北部比东部稀一些好。
3、密植与栽培条件关系一般来讲窄行平播宜稀;粗放经营宜密,精细管理宜稀。因窄行密植属群体密,个体稀,植株分布均匀,能充分利用阳光、空气和地力,使个体发育健壮,群体结构好,利于增产。宽行平播属个体密,群体稀,行间麦苗拥挤,个体发育易不良,成穗率低,而行间宽,未能充分利用地力和光能,增产潜力小。粗放经营的麦田不如精细管理的环境条件好,小麦长势差。因此,种植密度前者可大些,后者应小些。
4、密植与生产水平的关系在低产向中产发展的产量阶段,密度可适当增大。这是因为在此阶段小麦产量低、光能利用率不高的原因,一方面是生产条件差,种植粗放,另一方面也是由于密度不够,群体不足,加上依靠主穗增产的特点,在增加肥料投入和改善管理的同时,增粒—增苗—增穗收到明显的增产效果。
在收获穗数不足的情况下,加大密度这一增产途径是应该肯定的,因为单位面积产量取决于单位面积穗数、每穗粒数和千粒重,三者在不同产量发展阶段和不同栽培水平条件下,发挥作用的程度不同。在低产阶段群体不足、个数数量不够时,在一定范围内加大密度,对增加单位面积粒数来提高单产和增加个体扩大叶面积,来提高光能利用率均有显著效果。
密度加大到超出合理的密度范围,增产的作用就不明显,乃至减产。其原因是密度过大后,过多的削弱个体生长和生产能力,导致降低群体产量。因此,在中产向高产发展阶段,要想提高产量,重点应放在挖掘个体的增产潜力上,依靠每穗粒数的提高和提高粒重来提高产量,而不是靠加大密度。
5、密植与分蘖的关系黑龙江省小麦分蘖过程很短,一般只有10~20天,多数为10~15天。晚熟品种分蘖过程一般经历3~4个叶龄,早熟只经过1~2个叶龄。分蘖成穗的可能性虽也存在,但很不稳定。
分蘖成穗要求具有充足的肥水条件,品种还应具备分蘖能力强,成穗率和整齐度高的特点。当肥水措施得当,群体结构合理时,分蘖穗在单位面积穗数构成中起着重要作用。但由于分蘖过程短的限制,一般也只限于最早发生的1~2个分蘖的作用。
非灌溉栽培条件下的麦田主要依靠主穗结实,而将分蘖的有无,只作为壮苗与否的标志。由于黑龙江省春小麦分蘖过程短,分蘖利用不稳定,所以在生产上,一般计算播种量时,都不把分蘖计算在内,而是以籽定苗,以苗保穗,以穗保产。
第四章 小麦品质
§4—1 小麦籽粒品质及提高品质的意义
小麦食品在味道、营养和易消化方面超过其他谷物。它们不仅给人类提供了许多热量,也供应大量的蛋白质。在一些国家,小麦也越来越多的用作饲料,并且是商业淀粉和面筋的原料。其淀粉用于食品、造纸、洗衣、制釉、油井钻探等工业。其面筋可做肉食品的延展剂、糖果的包膜、药品的包衣、玩具食品的包装物等。小麦也用做药用。无论做何用途,人们都提出品质上的要求。
一、小麦品质的基本概念小麦品质是由多因素构成的综合概念,是指其对某种特定最终用途的适合性,可分为营养品质和加工品质两方面内容。
1、营养品质小麦的籽粒营养品质主要指蛋白质含量及其氨基酸组成的平衡程度。小麦籽粒中含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质及维生素等,是人类食物中的重要成分和营养来源。在几种粮食作物中小麦比较富含蛋白质,普通小麦籽粒的蛋白质的平均含量在13%左右,并含有各种必需氨基酸,是完全蛋白质。
评价一个小麦营养品质的好坏,通常以含蛋白质和氨基酸的组成要平衡作为衡量营养品质的标准。其第一限制性必需氨基酸是赖氨酸,其次是苏氨酸、异亮氨酸等。麦粒主要由胚乳、胚和麸皮三部分组成。
胚乳是面粉的主体,内含大量淀粉及面筋性蛋白。后者由决定面团弹性大小的麦谷蛋白和决定面团延伸性强弱的醇溶蛋白组成,两者组成比例大小则决定于面团的性质。
胚中贮藏了面粉中脂肪及类脂物的大部分以及脂肪酶等酶类,易于使面粉在贮藏期间变质。糊粉层中灰分含量较高,所以面粉中麸皮含量可以用灰分含量来表示。小麦籽粒各部分的蛋白质含量占籽粒总蛋白含量为:胚中占3.5%,胚乳中占72%,子叶盘中占4.5%,糊粉层中占16%,其余占4%。
小麦蛋白质的好坏是由其各种氨基酸的含量比例所决定的。如蛋白质的两大成分醇溶蛋白含谷氨酸和脯氨酸,赖氨酸和色氨酸含量较低,而麦谷蛋白则含谷氨酸和脯氨酸较少,精氨酸、赖氨酸和色氨酸较多。蛋白质及氨基酸组成,除品种本身遗传特性所决定,同时受环境影响较大,为数量性状,同一品种年限间、地区间以及不同肥力等能使蛋白质含量波动在2~4个百分点,湿面筋、干面筋的含量分别波动在2~4及1~2个百分点。沉降值的高低是综合评价蛋白质和面筋含量多寡和面筋质量的重要指标。
2、加工品质小麦从籽粒状态经过碾磨、筛理变成面粉的过程,人们通常称之为第一次加工;而由面粉制成各类食品的过程,称之为第二次加工。第一次加工品质,也称磨粉品质,要求出粉率高,碾磨次数少,筛理容易,动力消耗少,面粉色泽好,灰分少。这些品质性状与小麦籽粒大小和整齐度、籽粒的性状和颜色、皮层的厚度,胚乳的质地和籽粒的容量有关。第二次加工品质,亦称食品加工品质。主要是烘烤品质,其次是蒸煮以及饼干等加工品质。各类加工品质对其蛋白质、干湿面筋、沉降值、流变学特性等都有严格的测试指标。
二、小麦籽粒产量与品质提高产量有降低蛋白质含量的趋势,但这并不是绝对的。通过生理育种能够打破二者的负相关,提高蛋白质含量而不降低子粒品质。据报道,二者之间的关系随小麦各个发育时期供氮情况的不同而转移。如果在整个生育期间供氮都很充足,不但产量高,蛋白质含量也高;如生育前期供氮足,抽穗至成熟期间不足,则高产而低蛋白;相反如前期不足后期足,则低产蛋白高;如果整个生育期间都供氮不足,则两者皆低。通常是在引起生长受阻的条件下才能观察到两者的负相关。如在干旱条件下会出现低产而高蛋白;如果限制生长的因素不是水分,而是氮肥,那么这两者的关系通常不是负的,而是正的。
氮肥对产量和蛋白质含量的效应也取决于施用量。增加蛋白质所需的氮肥量比增产所需的氮肥量要多,因施氮过多产量不在增加反而下降,蛋白质含量则继续增加,单位面积生产的蛋白质仍继续增加。由此可见,随着氮肥施用量的增加,会经常出现产量与蛋白含量之间的负相关,为此,应该研究最经济的施肥方法。此外,产量与蛋白质含量之间的关系还与土壤中有氮量、深层含氮量,施肥时期、方法、天气等因素有关。
§4—2 栽培技术与小麦品质合理的运用先进的栽培技术,不仅能获得较高产量,而且也能改善其品质:在整个小麦生产过程中,任何一项栽培技术都会直接或间接影响其品质。
一、品种与品质品种优与劣乃是一个品种重要遗传特性。品种之间的品质差异十分明显。一个品种的品质是其在长期自然选择和人工选择逐渐形成的。生育期长的品种接触外界不良的雨、涝、病、灾等条件几率多,对其品质的形成不利。
二、播期与品质小麦是种在冰上的庄稼。一般说,小麦播种期有两个概念。一是生物学播种期,即土壤化冻了3㎝时就可以播种,另一是经济学播种期,是指获得最高产量和最佳产品质量的播种期。各地应以土壤化冻4~5㎝时为适宜播种期,确保小麦在高产期上,为生产奠定了良好的物质基础。
三、密度与品质小麦单位面积产量,取决于单位面积穗数,每穗粒数和粒重。确定合理密度就在于合理安排麦田个体和群体间的关系,能充分利用光能和地力,使单位面积内既要有足够的基本苗数、穗数,又要使个体能够得到正常的良好的生长和发育,从而达到穗多、穗大、粒多、粒大和高产优质的目的。品种间合理密度有较大差异。每个品种应根据本身株型结构和生物学特性合理确定适宜密度。
四、前作与品质合理轮作是提高小麦单位面积产量有效措施之一。不同前茬不仅对小麦产量有影响,而且也影响其籽粒品质。黑色休闲地种小麦为最佳,无论产量,还是有关品质各项指标均高,其次分别是多年生牧草、豌豆、饲用玉米,最差为重茬小麦。
五、施肥、耕作与品质不同施肥种类、方法、数量以及不同翻耕方法不仅对其产量有影响,而且对其改善品质的质量也是至关重要的。N、P、K肥三要素缺一不可,而且氮肥对种子蛋白质含量及硬度以及茎秆高度、强度具有非常重要的作用。
六、倒伏、杂草、病虫害与品质小麦倒伏不仅影响产量,也降低其品质;杂草滋生夺取土壤中的水分、养分,地上部分影响叶片的光合作用,自然导致品质变劣;病虫害发生的越早,对其品质危害越重。
七、收获期、收割方法与品质在麦产区,种植面积大,收获集中,如不注意掌握收获时期和方法,将会造成大量田间损失。麦收过早,影响籽粒灌浆,大幅度降低粒重;麦收过迟,因种子呼吸消耗,粒重降低。尤其遇雨籽粒反复膨胀,籽粒内贮存物质产生变化,明显降低粒重和种子质量以及加工品质。严重时发生穗发芽,丧失种子利用价值和降低商品品质。在正常的情况下,小麦进入蜡熟中后期是籽粒含营养成分的高峰期,此时也是小麦的适宜收获期。
八、烘干与品质在多雨年或雨季提前抢收回来得小麦,由于缺乏配套设备,大量堆积在麦场上,容易造成霉害或赤霉病二次侵染,影响产品的品质。
第五章 小麦病虫草害的防治在小麦生产过程中,控制小麦病、虫、草的危害是小麦栽培技术的重要环节之一。目前我国的植保方针是“预防为主,综合防治”,强调从生态学的观点出发,因地因时因病虫协调运用农业的、化学的、生物和物理的各种手段,经济安全,有效地将病、虫、草害控制在经济允许水平之下。
一、小麦主要害虫的防治小麦蚜虫
蚜虫也叫腻虫、蜜虫,属同翅目蚜虫科。危害小麦的蚜虫主要有麦长管蚜、麦二叉蚜和禾缢管蚜。
1.为害及生活习性 蚜虫是多型性昆虫,在其生活史过程中,需经历卵、干母、干雌、有翅胎生雌蚜、无翅胎生雌蚜、性蚜等不同蚜型,无翅和有翅胎生雌蚜发生最多。蚜虫以若蚜、成蚜吸食小麦叶片、茎秆和嫩穗的汁液,严重时生长受阻、枯黄。另外蚜虫可以传播黄矮病毒等。
麦长管蚜多分布在上部叶片正面,喜光照、潮湿,较耐氮素肥料,在肥沃田中发生多,小麦抽穗前自下而上地蔓延,抽穗时穗部布满了蚜虫,小麦灌浆期集中为害穗部,受害麦粒不饱满。麦二叉蚜在瘠薄麦田中,分布在植株下部叶背,喜干旱,怕光照,二叉蚜虫为害能力最强,刺吸植株同时分泌毒汁,破坏叶绿素,造成黄斑,使叶枯死。禾缢管蚜喜温怕光,多在植株下部叶鞘中,嗜为害茎秆。除禾缢管蚜在苹果属植物上产卵外,其他二种蚜虫均在禾本科杂草上产卵。早春越冬卵孵化后先在杂草上生活繁殖,小麦出土后陆续转入麦田危害再繁殖。
一年有一个蚜量高峰,一般在小麦抽穗期蚜量剧增,灌浆乳熟时达到高峰。
2.发生与环境因素关系
(1)气候 温湿度对麦蚜发生的消长起主导作用。蚜虫要求气温偏高,湿度偏低。6月中旬~7月下旬,旬均温24~28℃,雨量少于20mm,降雨次数多,雾大,相对湿度55~75%适于蚜虫发生,但暴风雨的冲击可以使蚜量下降。
天敌 蚜虫的天敌主要有瓢虫、草青蛉、食蚜蝇和蚜霉菌,在蚜虫发生后,天敌才大量出现。
地势 低洼背风地和通风透光差地发生多。
栽培条件 与大豆间作发生少,因通风透光,大豆地蚜虫发生早,为麦地蚜虫繁殖了天敌。
3.防治措施 采取消除麦田内外杂草等越冬寄主、生物防治和药剂防治是控制蚜虫发生的有效措施。当10个麦穗有蚜80头以上时进行药剂防治,用40%乐果(氧化乐果)乳油975~1 500ml/hm2,或50%杀螟松乳油450ml/hm2,或1.5%乐果粉剂22.5~30kg/hm2、或50%灭蚜松1000倍喷雾。或40%甲基异硫磷、75%“3911”乳油0.1kg,加水4~5kg,拌麦种50kg,堆闷8~12h后播种。
(二)小麦粘虫
粘虫又叫夜盗虫、五色虫、剃枝虫、行军虫,粘虫以幼虫期为害,具有暴食性和迁飞性。粘虫食性杂,最喜欢吃禾本科植物。低龄幼虫先吃叶肉、留下麦皮,以后咬成小圆孔,3龄以后咬成缺刻,龄期较大时可吃叶子,还能为害茎及穗,形成光秆,黑龙江省粘虫在小麦灌浆时为害,使千粒重下降,一般减产10~20%。
1.生活史和生活习性 粘虫在黑龙江省一年发生1~2代。 4月份出现越冬成虫,5月末~6月上旬为盛期,小麦拔节后期产第一代卵,第一代幼虫5月下旬~6月上旬出现,6月中、下旬小麦抽穗扬花期是第一代幼虫为害盛期。7月末第一代幼虫化蛹,7月末8月初第一代成虫羽化,第二代有些年份在作物上少见。粘虫在黑龙江省不能越冬,春天的越冬成虫是从南方迁飞来的。
成虫有昼伏夜出性和迁飞性,喜酸甜食物,成虫产卵特别喜欢在枯黄的麦叶尖端或叶鞘上,成行或重叠排列,一只雌蛾产卵1 000粒左右,最多者可达2 000多粒。幼虫初孵化时怕见光,在叶背、心叶等处为害,三龄以后白天在土中,早、晚或阴天到麦株上为害,遇到惊动即卷曲假死落地。
2.发生与环境因素关系
(1)气候 气候因子对粘虫发生代数、发生时期和发生数量影响很大。粘虫不耐低温也不耐高温,比较喜潮湿而怕高温干旱,成虫发育产卵适温为19~22℃,湿度大利于粘虫发育,相对温度在75%以上利于产卵,低龄幼虫不耐干旱,80~100%为低龄幼虫最适湿度。阴雨天气粘虫特别容易发生,年降雨700mm以上多发生,400mm以下发生少。特别是5~6月间降雨较多(80mm)且温度偏高(6月中旬气温18.50C以上)易大发生。
(2)栽培技术 密植、多肥灌溉条件好的生长茂密或荒地草多的地块粘虫发生量多,因为有利于粘虫产卵。
(3)海拔和植被 海拔50m以下,200m以上发生少。粘虫发生区多为临近草地,以小叶樟为主的杂草群附近的麦地。
(4)营养 5月中旬~6月中旬是黑龙江省粘虫发蛾盛期,此时蜜源植物开花茂盛和蜜源丰富,有利于成虫正常发育和产卵繁殖,粘虫发生较重。
(5)天敌 寄生卵的有黑卵蜂,寄生幼虫的有小茧蜂和姬蜂,寄生蛹的有多种姬蜂和多种寄生蝇,捕食幼虫的有步行虫、青蛙和鸟类,幼虫期还有病毒和寄生菌类。
3.防治措施 做好预测预报,掌握防治适期。一般在2~3龄时集中防治一次。
(1)喷粉 50%敌百虫乳粉,0.75~0.90kg/hm2;2.5%敌百虫粉,2%杀螟松粉或0.06除虫精粉30kg/hm2。
(2)喷雾 50~75%辛硫磷3 000~5 000倍;50%杀螟松乳油1 000~2 000倍;80%DDV2 000~3 000倍,900~1 125kg/hm2;40%乐果乳油300倍可兼治蚜虫。防治高龄幼虫用90%敌百虫晶体0.975~1.5kg/hm2、20%杀灭菊酯375~600ml/hm2,2.5%溴氰菊酯300~375ml/hm2。
(3)毒土法 每公顷用5%DDT或2.5%敌百虫粉7.5kg兑过筛细土或细砂300~375kg扬撒。
(4)飞机防治 喷粉:10%DDT粉1份加2.5%敌百虫2份;2.5%敌百虫粉剂7.5~11.25kg/hm2。喷雾:80%DDV140倍,90%敌百虫140倍。
二、小麦病害的防治
(一)小麦根腐病
黑龙江省根腐病经常严重发生。小麦根腐病为害幼苗、根、茎、叶片和小穗,以成株期发病最重,造成叶片早枯,千粒重下降,一般减产10~30%。
1.症状及危害 根腐病从苗期到成株期均可发生。带病严重的种子不能发芽;或发芽后幼苗未出土便死亡,轻者病苗茎基部、叶鞘以及根部产生褐色斑、苗弱、叶黄绿。土壤潮湿时病情加重,常引起烂根死苗。
叶片上初期为梭形病斑,外缘深褐色,中部色淡,潮湿时病斑椭圆形或不规则黄褐色大斑,重时病斑连片,使叶早枯。叶鞘上病斑黄褐色,潮湿时病部产生黑褐色霉状物。颖壳上病斑初期呈褐色,不规则形,后期扩展到全部小穗使之变褐而枯死,病小穗不能结实或结实而种子皱缩干瘪。
种子上有两种病斑:胚部变黑和长条形或梭形以及不规则形病斑、边缘黑褐色、中部淡褐色。
植株茎部和根部感病后变褐而腐烂至死,有时穗部变为黄白色而成白穗。
2.发病条件
(1)气候 如幼苗期气温过低,特别是遇到寒流,易造成苗枯。小麦抽穗后如多雨、温湿度增高有利于叶部和穗部发病,造成叶斑和穗腐。
(2)品种抗病性 不同品种间抗病力有差异,有的品种黑胚率高但叶部病害较轻,有的根部易受病害造成死株、死穗。
(3)栽培耕作措施 播种时如地力瘠薄,土质板结,地势低洼,潮湿,土壤过干或覆土较深造成出苗慢和发育不良,易发生苗枯。生育中、后期肥水不足易发生叶枯和穗病。连作使根腐病严重。
3.防治
(1)种子处理,加强栽培管理 清选后的种子进行药剂处理,50%代森锌、50%福美双、70%扑海因、17%百坦、70%多福合剂,25%粉锈宁可湿性粉剂等按种子重量的0.2~0.3%拌种。
麦地播前整平耙碎,施足基肥、种肥,抓紧墒情播种,播种浓度适宜使幼苗健壮。
(2)选用抗(耐)病品种 克76~369、克全、克旱等抗根腐病。
(3)药剂防治 小麦抽穗、扬花期喷药,用50%福美双、25%粉锈宁可湿性粉剂1.5kg/hm2,25%敌力脱乳油600ml/hm2。
齐穗后用25%氧环三唑乳剂喷雾,0.30~0.39kg/hm2加水349.5kg。
(二)小麦赤霉病
该病主要危害穗部,严重影响产量和品质,易造成人、畜中毒现象。
1.症状及危害 赤霉病从幼苗到抽穗均可发生,引起苗枯、穗腐、基腐或秆腐,以穗腐发生最普遍,且危害性最大。
苗枯:由种子或土壤残体带菌引起,幼苗受害后芽鞘与根变褐枯死。
秆腐:叶鞘和茎秆受感染而使病部呈黄褐色、其上生有红霉,病株易被风吹断。
穗腐:发生在小麦开花后,初期在小穗和颖上出现水浸状褐色斑,逐渐蔓延使全部小穗枯死,之后在颖壳处和小穗基部出现粉红色霉层,后期霉层处产生蓝黑色颗粒(子囊壳)。严重时病穗籽粒干秕、皱缩。
2.发病条件 小麦赤霉病的发生与流行受气候、菌量、品种抗病性、作物生育期以及栽培管理等多种因素的影响。
(1)气候 小麦抽穗后如气温偏高、连续阴雨、有充足菌源,就会造成病害流行。
(2)品种抗病性 抽穗迅速、整齐、扬花后花药易脱落,残花少,小麦颖壳张开角度小,小穗稀疏的品种较抗病。
(3)作物生育期及栽培条件 播种过迟,抽穗成熟期晚,往往发病严重。沿江低洼地,粘重、潮湿土壤中发生严重;氮肥施用过多或过晚可使病害加重。
综上所述,在小麦抽穗扬花期如有足够的菌源,遇到适合的气候条件,赤霉病就会流行,这三个条件的综合作用决定着病害的流行程度。
3.防治 以农业防治为主,搞好测报、药剂保护穗部为重点,结合控制菌源等综合防治。
(1)农业防治 ①选育和利用较耐病品种;②麦收后及时翻地,减少越冬菌源;③开沟排水,降低地下水位;④增施磷、钾肥,使植株抗倒伏,适时早播。
(2)药剂保护 在小麦扬花期用50%多菌灵(或70%甲基托布津)可湿性粉剂1.5kg/hm2,或80%多菌灵微粉剂0.9~1.05kg/hm2喷雾。如果小麦灌浆乳熟期仍有阴雨高温天气,可在灌浆期喷第二次药。
(三)小麦白粉病
小麦白粉病主要危害小麦叶部,造成叶片光合效能降低,呼吸作用增强,正常生长发育受阻,叶片早枯,千粒重下降,对产量影响很大。
1.病症及危害 小麦整个生育期内植株地上各部分均可受病菌侵染,但主要侵染叶片,叶正面病斑多于背面。下部比上部叶面发生重。叶片病部有一层白粉状霉层,初期病斑小而分散,后期逐渐扩大合并成长椭圆形的大霉斑,后期病斑变成灰白至淡褐色,上面散生黑色颗粒(闭囊壳),最后病叶逐渐变黄而枯死。
2.发病条件
(1)气候 适温范围内(15~20℃)如遇天气多雨,此病会迅速发展而致流行。
(2)栽培措施 肥水过大时植株过茂,通风透光差,提高田间小气候湿度,降低植株抗病性,白粉病就严重。施肥不足或土壤过于干旱,减弱抗病力,有利于病害发生。
3.防治
(1)选用抗病品种 小麦品种对白粉病的抗性有显著差别。
(2)加强栽培管理 合理密植和灌溉,氮磷合理搭配使用,减少倒伏,促进通风,降低湿度,使作物生长健壮,提高抗病能力。
(3)药剂防治 施药次数和时间可根据发病早晚,病情轻重和药剂种类而定。一般在拔节至抽穗或孕穗至齐穗时开始用药,药剂有25%多菌灵(或50%托布津)可湿性粉剂1.5L/hm2,或70%甲基托布津1.2L/hm2喷雾2次效果最好,并可兼防赤霉病。
(四)小麦散黑穗病
俗称黑疸、桅秆。该病种胚带菌,抽穗后呈症最明显。
1.病症及危害 受害病株比健株略矮,主要为害穗部,初期病穗外面包有一层灰白色薄膜,成熟后破裂,散失黑粉,黑粉被风吹散,只剩下裸露的穗轴。
2.发病条件 小麦扬花期间微风有利于病菌孢子的传播,温暖多湿,多露或小雨利于孢子萌发和侵入,当年种子带菌率就高,次年发生就重。大雨减少病菌孢子在麦穗上的着生率,从而减少种子带菌率,次年发病轻。
3.防治 防治小麦散黑穗病的关键是选择内吸性杀菌剂消灭种子内的病菌。最有效的防治措施是药剂拌种。用25%萎锈灵粉剂按种子量0.3%;50%多菌灵用种子量0.3%;或25%粉锈宁、5%禾穗胺,40%拌种双可湿性粉剂和70%多福合剂,用量均为种子量的0.2%。或0.2%(有效成份)萎锈灵乳状液30℃下浸泡6h。可湿性粉剂湿拌闷种防病效果明显好于干拌,多菌灵湿拌闷种5~8天比干拌防效提高10%以上。
(五)小麦锈病
小麦锈病包括秆锈、叶锈和条锈三种。黑龙江省主要有秆锈和叶锈。
1.病症 小麦受锈病危害后生长发育受影响,早期发病使植株高度、麦穗长度及穗粒数也会减少。麦叶或麦秆发病初期出现褪绿斑点,后期又长出黑色冬孢子堆。(见表2—22)
2.发病条件 结露、降雨、降雾都有利于锈病发生。
3.防治
(1)选用抗锈丰产品种 抗锈品种合理布局,对于小麦锈病这是主要的防治措施。重点要选育具有水平抗性的品种。兼抗条锈、叶锈和秆锈的品种有查平戈、洛夫林10号,洛夫林13号,反修4号、烟农685—4。抗秆锈的品种有克丰1号、克刚、辽春6号、辽春8号、新曙光1号、克全、克旱2号、克旱6号。在黑龙江省选育早熟避病品种也可减轻秆锈为害。避免大面积单一种植有垂直抗性的品种。
(2)药剂防治 缺乏抗病品种的地区,根据测报锈病有可能流行,应及时喷药保护。
表2-22 三种锈病区别
种 类项 目
秆 锈
叶 锈
条 锈
发生时期
晚
较 晚
最 早
发生部位
地上部均能发生,以秆为主。
叶片为主,极少数在叶鞘上。
叶片为主,叶鞘、茎和穗上都有。
症状(夏孢子堆)
最大、短条形,
锈褐色,排列散乱,
被害部大片撕裂。
中等大小,近圆形,
桔红色,排列散乱,
被害部撕列一圈。
最小,卵圆形,黄色,列排成行,呈虚线状,被害部撕裂不明显。
主要药剂有:敌锈钠、敌锈病酸和20~25%萎锈灵200~500倍液,65%代森锌可湿性粉剂500~600倍,石硫合剂波美0.5~0.8度。
三、小麦的化学除草
(一)麦田杂草及危害
小麦田中杂草种类比较多,一年生禾本科杂草主要有野燕麦、稗草、狗尾草、毒麦等;一年生阔叶杂草有藜、蓼、荞麦蔓、萎陵菜、草木栖、苋菜、篇竹牙、苍耳、鸭跖草、野薄荷等;多年生杂草有刺菜、苣卖菜、问荆等。
杂草与小麦争光、争肥、争水,抑制小麦生长,影响产量,降低品质;有的杂草对人、家畜直接产生毒害,如毒麦、醉马草等。另外杂草作为病虫的中间寄主,加快其发生、危害。禾本科杂草中野燕麦危害最大,幼苗与小麦相似,分蘖多、繁殖快、适应性强,是检疫性杂草,每平方米野燕麦在250株以下时,千粒重下降3.7%。
(二)化学除草方法
1.防除禾本科杂草的除草剂有燕麦畏、禾草灵、野燕枯、绿麦隆等。
①燕麦畏是防除野燕麦的选择性除草剂,可用做土壤处理。40%燕麦畏乳油0.2kg,加水10~15kg喷撒在土壤表面,随施药随混土。干旱、少雨地区可采用此方法。
②野燕枯是一种具有高度选择性的苗后施用的防除野燕麦的除草剂,从野燕麦3叶期到分蘖期均可施药。春季干旱,野燕麦出苗较少,可在野燕麦4叶期到分蘖前每公顷用64%野燕枯粉1.575kg;春季湿润多雨,可在野燕麦3~4叶期,每公顷用药0.114kg;叶面喷雾每公顷药液8~10kg。按喷药量0.5%加入助剂Agro160或表面活性剂(即每公顷0.05~0.067kg)。野燕枯也可与2,4—D混合使用,每公顷用64%野燕枯粉1.575kg,72% 2,4—D丁酯乳油1.005kg;使用方法同野燕枯单独使用。
③禾草灵是高效选择性除草剂,不仅防除野燕麦还可防除稗草、毒麦、狗尾草、看麦娘、马唐等禾本科杂草。在杂草2~4叶时每公顷用28%或36%乳剂2.25~3.00kg;机引喷雾每公顷加水112.5~150kg;手动喷雾每公顷加水300~375kg。不能与2,4—D,2甲4氯等混用。
2.防除阔叶杂草常用药剂为2,4—D、2甲4氯,麦草畏、扑草净等。
①2,4—D是内吸传导型的选择性除草剂,做茎叶喷洒,加工型有丁酯、钠盐、胺盐等。在小麦分蘖盛期至拔节期每公顷用72% 2,4—D丁酯0.75~1.5kg,人工喷雾加水225~300kg,机引喷雾加水112.5~150kg。杂草2~5叶期,每公顷72% 2,4—D丁酯乳剂0.75kg同扑草净50%可湿性粉剂0.525kg混用,可防麦田恶性杂草乔麦蔓及灰菜,苋菜等阔叶杂草。
②2甲4氯加工剂型有70%2甲4氯和20%胺盐水剂。70%钠盐11.25kg/hm2,20%胺盐3.75kg/hm2。使用方法同2,4—D。
③麦草畏是内吸传导剂,主要用于茎、叶喷洒,也可用于土壤处理。在小麦分蘖至拔节期,每公顷用40%麦草畏二甲胺水溶液375ml,也可每公顷用上述药195ml加72% 2,4—D丁酯555ml混合使用,兑水喷洒,每公顷兑水量:人工喷雾兑水225~300kg,机械喷雾112.5~150kg。