黑龙江省小麦种植区划的限制因素分析.pdf

黑龙江省小麦种植区划的限制因素分析薛盈文,李玉春,叶永柏,郭伟(黑龙江八一农垦大学,黑龙江 大庆 ;呼玛县气象局;黑河市气象局)摘要:为了明确黑龙江省春小麦生育期内的温度变幅和降雨分布特点、小麦产量和品质波动状况,以 年黑龙江省东部(密山市)和北部(五大连池市)的气象数据作为研究基础,明确不同地域内的气温变幅和降水分布特点;同时以复种区域内早熟品种、北部主产区内晚熟品种作为研究对象,比较不同熟期小麦品种在其对应种植区域内的产量构成因素变化幅度、品质指标的波动范围.结果表明,月份平均气温低于 的年份比例低于,月份集中降水占小麦生育期内比例的平均值达到 ,月份持续升温、月份集中降雨是黑龙江省不同生态区域内小麦实现多花大穗、稳产优质的主要限制因素.适时播种的早熟品种(龙辐麦号),要注重苗期水分管理,即可实现高产优质;晚熟小麦品种(龙麦)在不同年份和不同地区内的产量变幅较大、品质稳定性差,应注重栽培管理、延长叶片功能期,才能实现稳产提质.关键词:小麦;温度;降雨量;产量;品质引言黑龙江省曾是我国小麦种植大省,年小麦种植面积 万h m;近 年来,小麦在全省粮食作物中的种植面积和产量规模已降至低谷.年,全省小麦种植面积 万h m,仅是 年小麦种植面积的.年,小麦在粮食作物种植面积中占比由 降至,小麦产量占粮食作物总产的比例由 降至 .在小麦种植区划过程中,要综合考虑地理环境、气象条件、耕作制度、品种类型、生产水平等因素来制定适宜不同区域农业发展需要的种植规划,按照已有的小麦品种区划,黑龙江省北部高寒区以中强筋晚熟小麦为主,南部“麦菜”复种区域以早熟小麦品种为主.由于适应范围广、生育期短,小麦在农作物优质品种布局、农业产业结构调整和提高资源利用效率等方面具有重要作用,小麦在“麦菜”复种和“麦玉豆”轮作模式中具有良好的应用前景.在我国春小麦种植区划的相关研究中,根据温度和降水量将黑龙江省大致分为“东部湿润区”“西部干旱区”和“北部冷凉区”,近年来因受不利气候因素和比较效益降低的影响,黑龙江省小麦主产区被压缩到大兴安岭沿麓和黑河市的部分地区.“西部干旱区”内的“麦菜”复种区域,因分布零散、熟期较短、喷灌设施配套齐全,前茬小麦的产量水平较为稳定;而东部湿润区、北部冷凉区因受不利气候因素的影响,小麦产量和品质在不同年度间差异较大.为了明确黑龙江省小麦生育期内的温度变幅和降雨分布情况、不同生态区域内小麦产量和品质波动状况,本研究以 年黑龙江省东部(密山市)和北部(五大连池市)的气象数据为研究基础,分析不同生态区域内的温度变幅、降水分布特征及可能对小麦生长发育带来的不利影响;另外,选取 年不同生态区域内小麦子粒样品的产量构成因素、加工品质数据作为研究对象,分析不同区域内小麦产量构成因素变化差异、主栽小麦品种的品质状况,以期为黑龙江省小麦种植区划工作中的品种选择、栽培管理、品质监测等工作提供理论参考.试验材料与方法 试验材料本研究以 年黑龙江省东部(密山市)和北部(五大连池市)的温度和降雨数据为研究对象,分析小麦生育期内各月份的温度变化范围和降雨分布规律及其可能带来的不利影响.收稿日期:基金项目:黑龙江省现代农业产业技术小麦协同创新推广体系作者简介:薛盈文(),男,博士,副研究员,主要从事春小麦栽培生理和品质分析工作.通讯作者:郭伟(),男,博士,教授,主要从事作物生理生态和植物营养研究工作.现代化农业 年第期(总第 期)田间试验于 年进行,选择龙辐麦号为试验材料,在黑龙江省大庆市和密山市、吉林省农安县进行异地种植,施肥量为N、P、K纯量之和 k g/h m(N P K ),年小麦播种时间分别为月日、月 日和月 日,每个处理次重复,收获期进行实收测产,调查收获穗数、穗粒数、千粒重等指标.在黑龙江省北部小麦种植区域取样,完成产量构成因素的调查,抽取不同区域地块内的子粒样品,清选润麦、制粉静置后进行面粉加工品质指标测定.年,在黑龙江省北部冷凉区和内蒙古东北部毗邻地域,以龙麦 为研究对象,在黑龙江省建边农场、内蒙古海拉尔农垦局各农场选取不同地块进行取样,样点总数 个,清选润麦、制粉静置后进行品质指标测定.测定指标和方法所有子粒样品经清选润麦至 ,使用德国B r a b e n d e r公司J u n i o r试验磨制粉,充分混匀静置周后开始测定面粉的品质指标.湿面筋含量采用瑞典P e r t e n公司生产的 型面筋仪,参照G B/T 方法测定.面团稳定时间使用德国B r a b e n d e r公司的E型粉质仪,按G B/T 方法测定.拉伸面积、延伸度和最大拉伸阻力采用德国B r a b e n d e r公司拉伸仪,按AA C C 方法测定.数据处理不同生态区域的气象数据、产量数据、品质指标变异系数均使用E x c e l进行整理和计算,使用D P S数据处理系统进行方差分析和多重比较.试验结果与分析 不同生态区域内的平均气温变幅黑龙江省东部地区(年)月份平均气温低于 的年份仅有年,低于 的年份占比约,最低值(年)为 ;长日照伴随着温度持续上升会使苗期至穗分化“单棱期”的持续时间相应缩短.月份适逢春小麦“拔节至孕穗”阶段,月份平均气温超过 的年份占,平均气温变幅在小麦生育期内最大,极差(R)达到;少数年份的平均气温接近或超过月,平均气温最高值(年)达到 .月份平均气温 的年份仅有年,平均气温 的年份占比达到、平均气温最高值达到 ,小麦生育后期的间歇性高温可能会导致小麦叶片气孔开度降低、减弱光合作用、增加生育后期的呼吸消耗,进而影响子粒充实度.黑龙江省北部地区(年)月平均气温低于 的年份占比,相对于东部地区而言,小麦苗期历经低温环境的概率较高,苗期平均温度低,相对延长穗分化过程“单棱期至二棱期”的发育时间,有利于形成大穗多花的春小麦群体.但是,月份平均气温波动性较大,极差达到;尤其是自 年以后,气温上升趋势明显,月份平均气温高于 的比例达到,其中,年的月平均气温达到 ;温度上升快,小麦生长以营养生长为主,相对缩短穗分化进程,尤其对“小花分化”和“雌雄蕊分化”过程带来不利影响,间歇性高温会导致小花败育数量增加、穗粒数减少.月份进入开花灌浆期,温度变幅小、年度间极差为,平均气温 的年份仅有年;平均气温 的年份占比为 ,最高平均气温达到 ,本阶段子粒数量已经固定,持续高温会造成植株叶片气孔关闭,子粒会因高温逆境引起植株呼吸消耗增大,造成粒重下降,千粒重变幅会增大.不同生态区域内的降水量分布黑龙江省东部地区(年)小麦生育期内降雨量数据中,降水总量超过 mm的年份占比;月份降水量占月期间降水量比例超过 的仅有年,月份正值小麦穗分化的关键时期,如果小麦“苗期至拔节期”需水量占总耗水量的比例按 计算,黑龙江省东部地区在“苗期至拔节期”发生干旱年份的比例接近,这个阶段温度持续上升并伴随干旱缺水,会缩短小麦穗分化过程,更不利于春小麦形成多花大穗的高产群体.月份降水量在小麦生育期内占比的平均值为 ,波动范围在 .东部地区在月上旬开始进入灌浆期,这个阶段集中降水会引起小麦群体早衰、影响小麦的灌浆速率和千粒重,同时也会增大病害、倒伏和穗发芽等自然灾害的发生概率.现代化农业 年第期(总第 期)黑龙江省北部地区(年)小麦生育期内降水量平均值为 mm,年度间降雨量变幅为 mm,超过 mm的年份占比达到 左右,小麦生育期内的降雨量较东部地区充盈.春小麦“幼苗 至 拔 节”阶 段 主 要 集 中 在月 份,月 份 降 雨 量 占 小 麦 生 育 期 降 雨 总 量 比 例 的 平 均 值 为 ,月份降雨量在小麦生育期内降雨总量比例的波动范围为 ;整体上看,北部地区月份降雨量偏少、单月降水量在小麦生育期内的占比较低且在不同年度间的波动较大,伴随着升温过程的土壤干旱,同样会缩短春小麦苗期的穗分化进程,不具体形成大穗多花外部环境;另外,降雨量主要集中在小麦生育后期,月份至月上旬的降水量占小麦生育期内降水量的 ,最高占比达到 .小麦生育后期的集中降雨会造成短时间内的土壤水分饱和,抑制根系的生长发育,可能增加小麦群体中的倒伏面积和穗发芽风险,同时增加了机械收获和晒场晾晒的工作压力,可能给小麦产量和加工品质的稳定性带来不利影响.不同生态区域内的产量构成因素表不同生态区域内早熟品种(龙辐麦号)的产量构成因素试验区域播种期月日收获期月日收获穗数万穗/h m穗粒数千粒重g理论产量k g/h m实测产量k g/h m减产农安 a a a a大庆 a b a b b 密山 a c b c 在“麦菜”或“麦豆”复种区域,早熟小麦品种的生育期并未因播期推迟而明显延后(见表),但播期推迟使小麦穗粒数显著下降,晚播处理(月 日)的穗粒数仅有 粒,降幅接近;与早期播种处理(月 日)相比,小麦产量仅为 k g/h m,降幅达到 ,晚播处理的穗粒数显著降低,说明适时早播有利于小麦的穗分化、利于形成多花大穗的群体、增加单株穗粒数.表黑龙江省北部地区()小麦产量构成因素比较统计指标 年收获穗数万穗/h m穗粒数千粒重g实测产量k g/h m 年收获穗数万穗/h m穗粒数千粒重g实测产量k g/h m平均值 变幅 变异系数 北部小麦产区产量构成因素的比较中(见表),两个年度间的收获穗数变异系数分别为 和 .其中,年样点内收获穗数变幅为 万 万穗/h m,这说明晚播小麦地块间的播种质量相差较大,田间播种量呈现疏密不一、斑块分布的现象较为普遍;穗粒数的变幅为 粒,穗粒数变异系数大于其它两项指标,穗粒数变异系数大(C V )是造成 年不同样点产量差异的主要原因,产量波动范围在 k g/h m.在穗粒数变异系数增加的情况下,小麦子粒千粒重变异系数增加也会扩大产量的波动范围.年,穗粒变异系数 、千粒重变异系数达到 ,产量范围 k g/h m,产量极差达到 k g/h m.在规模种植的北部小麦产区,同一年度内、不同地块间的千粒重变异系数增大,这是小麦生育后期群体早衰造成的,而月份的集中降雨和持续高温是造成小麦群体早衰的主要原因.不同生态区域内的小麦品质指标 年不同生态区域内主栽小麦品种的主要品质指标波动范围和变异系数如表所示,与晚熟品种(龙麦)相比,龙辐麦号加工品质数据在年度间的变异系数低、同一年度内不同种植区域内品质指标相对稳定,湿面筋含量最低值分别为 和 ,变异系数(C V)介于 ,稳定时间最低值为 m i n,年的湿面筋含量和面团稳定时间达到强筋小麦的质量标准.现代化农业 年第期(总第 期)表不同区域内()主栽品种的品质指标和变异系数测定指标龙辐麦号(年)指标范围变异系数龙辐麦号(年)指标范围变异系数龙麦(年)指标范围变异系数龙麦(年)指标范围变异系数湿面筋含量 稳定时间m i n 拉伸曲线面积c m 延伸度mm 最大拉伸阻力B U 龙麦 的稳定时间在不同年度间、同一年度不同地域内的变异系数远超过龙辐麦号,湿面筋含量的变异系数波动范围为 ,两个年度内的面团稳定时间最低值分别为 m i n和 m i n,并未达到强筋小麦的标准,变异系数达到 ,说明龙麦 在年际间、同一年度内不同区域内的品质指标波动范围较大.拉伸参数比较中,龙辐麦号的拉伸曲线面积变异系数为 ,龙麦 的拉伸曲线面积变异系数 ;延伸度范围和变异系数在年度间的变幅较小.面团最大拉伸阻力比较中,龙辐麦号最大拉伸阻力的变异系数 ,龙麦 的最大拉伸阻力范围为 B U、变异系数最高达到.总体来看,北部小麦主产区主推的晚熟品种(龙麦)在不同种植区域内的面团加工指标变化范围过大,对应加工品质的稳定性多数不及早熟小麦品种(龙辐麦号).结论与讨论黑龙江省南北纬度跨度大,受温带大陆性气候影响,春季升温快、气候干旱,夏季温度高、雨热同季,且降雨主要集中在月份,小麦产量在不同年度间差异较大;在规模种植条件下,不同种植区域的小麦产量高低和品质优劣表现主要因品种类型、栽培管理措施、栽培制度和不利气象条件等因素的影响而呈现较大的波动性,即使在同一区域、相同品种的不同地块间也会产生较大的波动性,产量变幅和品质稳定性对种植管理者的经济收益、面粉加工企业的经济效益和小麦制品加工品质稳定性等方面带来诸多不利影响.已有研究表明,小麦幼穗分化过程中,温度在 以下可延缓幼穗分化时间,有利于形成大穗粒多的小麦群体.黑龙江省北部地区(年)月平均气温低于 的年份占比仅为,两个区域内月份平均气温在不同年份间的变幅较大,不同年度间月份平均气温极差(R)达到.少数年份甚至接近或高于月份的平均气温,两个地区 年月份的月平均气温分别为 和 .民谚中常说“有收无收在于水”,全省月份降雨量在小麦生育期内的占比过低,其中,北部地区月份降水量最低值(年)仅为 mm,仅占小麦生育期内降水量的.这个阶段的日照时数增长、升温迅速,月份的水分不足、升温过快是春小麦穗分化顺利进行的最大障碍.相关研究表明,平均气温和日照时数会显著影响产量,在未构成干旱胁迫的条件下,生育后期降雨量和降水天数减少会提高小麦的子粒品质,而黑龙江省北部小麦主产区的降雨特点恰好相反,月份集中在小麦整个生育期的最高占比达到 ,这是北部地区主推小麦品质波动性的主要原因.有研究指出,在小麦成熟阶段,气温高于 的天气 d,降雨 mm且伴随着雨后高温,小麦品质明显下降.黑龙江省南部地区种植早熟品种(龙辐麦号),月 日之前已全部完成收获,恰好与“七下八上、雨热同季”的降雨升温阶段错开,这是适时播种的早熟小麦品种产量变幅小、多项品质指标稳定性好的主要原因.而在黑龙江省北部小麦主产区的强筋小麦推广实践中,呈现品质指标波动性过大的原因众多,即使在标准化、规模化种植的北部国有农场,现有推广强筋小麦品种的波动性较大,主要是由于生育后期间歇性高温和持续降雨造成的,并未达到品种区域布局的强筋小麦标准,这不同于以往关于强筋小麦品种更替和推广的相关报道.综上所述,月份持续升温、月份集中降雨是影响黑龙江省不同生态区域小麦形成多花大穗、实现稳产优质个主要限制因素.按照现有小麦优势品种布局原则,黑龙江省南部地区适宜“麦菜”或“麦豆”的区域中,应推广苗期温光感应迟钝的早熟优质品种,提倡适时早播、注重苗期水分供应就可以实现优质高产;而对于黑龙江省北部小麦主产区,应注重选择推广苗期抗旱耐密、灌浆期抗逆耐涝的晚熟材料,加强栽培管理、延长小麦生育后期的叶片功能期,采取分段收获和机械收获相结合的方式,才能实现稳产提质.参考文献(略)()现代化农业 年第期(总第 期)