全 文 ：中国生态农业学报 2011年 9月 第 19卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2011, 19(5): 1220−1228 育种科学与技术


* 中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KSCX3-EW-N-02)和国家小麦产业技术体系建设专项(CARS-03-05B)资助
** 通讯作者: 李俊明(1964~), 男, 研究员, 主要从事小麦遗传育种研究。E-mail: ljm@sjziam.ac.cn
赵慧(1979~), 女, 博士研究生, 主要从事小麦遗传育种研究。E-mail: applecong@126.com
收稿日期: 2011-05-15 接受日期: 2011-06-13
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.01220
冬小麦新品种“科农 199”高产稳产特征分析*
赵 慧1,3 张 玮1,2 王 静1 纪 军1,2 王志国1 李俊明1,2**
(1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050022; 2. 植物细胞与染色体工程国家重点实验室
北京 100101; 3. 河北科技大学生物科学与工程学院 石家庄 050018)
摘 要 “科农 199”是利用染色体工程技术培育的高产稳产小麦新品种, 其抗寒、耐旱、抗干热风, 根系发达,
生育中后期能够高效吸收深层土壤的水分养分。本文研究了氮肥、磷肥、水分运筹等对“科农 199”产量潜力的
影响, 为“科农 199”的栽培推广提供参考。试验从 2008年开始, 在冬小麦各主要生育期收集数据、取样并进行
相关处理; 在收获后进行室内考种, 考查千粒重、穗粒数、单株穗数、产量等重要性状指标。通过田间试验发
现, “科农 199”小麦无论低氮或高氮供给条件下都比其他品种积累更多的干物质并向籽粒中分配, 从而形成较
高的经济产量; 大田节肥试验中施纯氮 120 kg·hm−2时单产 6 532.5 kg·hm−2, 氮肥偏生产力达 54.4 kg·kg−1; 施
纯氮 180 kg·hm−2时单产 7 312.5 kg·hm−2, 氮肥偏生产力达 40.6 kg·kg−1。在低磷定位试验中, “科农 199”表现出
分蘖力强、成穗率高、收获群体大的特点。在冬前底墒水充足的条件下, 春季灌水 1~2 次可满足亩产千斤的
水分需求。现阶段冻害干旱等极端气候高发频发, 推广“科农 199”这类抗逆稳产品种, 可提高我国小麦生产可
持续性, 有助于保障粮食安全。
关键词 科农 199 冬小麦 氮肥利用效率 磷肥利用效率 产量潜力
中图分类号: S322.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)05-1220-09
Analysis of high and stable yield characteristics of “Kn199” winter wheat cultivar
ZHAO Hui1,3, ZHANG Wei1,2, WANG Jing1, JI Jun1,2, WANG Zhi-Guo1, LI Jun-Ming1,2
(1. Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences,
Shijiazhuang 050022, China; 2. State Key Laboratory of Plant Cell and Chromosome Engineering, Beijing 100101, China; 3. Col-
lege of Biological Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)
Abstract “Kn199” winter wheat cultivar is 1RS/1BL translocation line and derivative of octoploid synthetic Triticum aestivum and
Elytrigia elongata species. It has excellent frost hardiness, winter survival, drought tolerance, hot/dry wind resistance, onsite adapta-
bility and yield stability. Its robust root system facilitates high water absorption and nutrient uptake at the depth of soils especially
under drought stress conditions. In this study, nitrogen and phosphorus use efficiency (NUE, PUE) of “Kn199” under reduced and
optimum nutrient supplies were investigated in relation to yield potential under limited irrigation conditions. A field experiment was
set up in 2008 where wheat yield traits such as pre-winter tiller number, post greening plant number, filling spike number were inves-
tigated. Wheat plant tissues were also taken at different growth stages and the 1000-grain weight, per spike grain, per plant spike,
yield index and sterile spikelet measured after harvest. The results showed that “Kn199” accumulated more dry matter with a greater
distribution in kernels than the other genotypes under both low [120 kg(N)·hm−2] and normal [180 kg(N)·hm−2] nitrogen inputs. Par-
tial factor productivity of applied N (PFPN) in the nitrogen-saving trial was 54.4 kg·kg−1 for “Kn199”, yielding 6 532.5 kg·hm−2 un-
der 120 kg·hm−2 N supply. It was 40.6 kg·kg−1, yielding 7 312.5 kg·hm−2 under 180 kg·hm−2 N supply. Under lower phosphorous
input of 60 kg(P2O5)·hm−2 in long-term nurseries, “Kn199” exhibited the most desirable PUE attributes such as high tillering capacity,
spike formation and harvest population. With sufficient soil water prior to winter, one or two times of irrigation in spring was enough
for “Kn199” to yield 7 500 kg·hm−2 in North Huang-Huai winter wheat cultivation region. Under the adverse and severe climatic
conditions such as extreme frosts, droughts and hot winds, “Kn199” cultivation benefits stable grain yield and food security in the
第 5期 赵 慧等: 冬小麦新品种“科农 199”高产稳产特征分析 1221


region.
Key words Kn199, Winter wheat, Nitrogen use efficiency, Phosphorous use efficiency, Yield potential
(Received May 15, 2011; accepted Jun. 13, 2011)
黄淮麦区在我国小麦生产中占有重要地位, 该
区域小麦生长过程中常遇到灾害性天气, 如冻害、
低温冷害、干旱和干热风等诸多不利因素, 严重影
响着小麦的大面积高产稳产。随着高产、高效、优
质农业的发展, 化肥在我国农业中的地位愈来愈重
要。然而我国的化肥利用率由于受单施肥、施肥量
和施肥方法不当等因素影响, 导致化肥中养分的当
季利用率很低 , 其中氮肥为 30%~35%, 磷肥为
10%~25%, 钾肥为 35%~65%, 均仅为发达国家的
60%左右[1], 不仅造成直接经济损失, 而且部分地区
因施肥过量已引起地表富营养化、地下水和蔬菜硝
态氮含量超标、氧化亚氮排放量增加等环境问题[2]。
因此, 提高化肥利用率、灌水生产效率和水肥耦合
增产效率、减少因施肥引起的环境问题, 已成为全
球关注的课题。
近年来黄淮麦区培育出一批优质、高产、节水、
省肥新品种, 在生产上发挥了节水、节肥和增产的
重要作用。利用染色体工程技术培育的小麦新品种
“科农 199”[3]以其高产、稳产和广适性表现突出而成
为黄淮冬麦区主栽品种之一。本文以该品种的氮肥、
磷肥、水分运筹及品种产量潜力为研究对象, 进行
了 2年的田间试验示范, 旨在探讨“科农 199”小麦的
高产稳产特征, 为节水、节肥、高产栽培和进一步
挖掘新品种的高产潜力提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于 2008~2010 年在中国科学院栾城农业生
态系统试验站进行。该站位于北纬 37°53′, 东经
114°41′, 海拔高度 50.1 m, 属暖温带半湿润半干旱季
风气候, 光热资源较丰富, 年总辐射量 5 433 kJ·cm−2,
年日照时数 2 608 h, 年平均气温 12.3 ℃。多年平均
降水量 480.7 mm, 且主要集中在 7~9 月份, 雨热同
期。冬小麦生长季的降雨量平均为 100~150 mm, 远
不能满足小麦生长的水分需求(450 mm)。该站地处
太行山山前平原 , 地势平坦 , 土层深厚 , 土壤类型
为褐土, 质地为壤土。土壤较肥沃, 耕层(0~30 cm)
有机质含量 12.0~13.0 g·kg−1, 全氮 0.7~0.8 g·kg−1, 碱
解氮 60~80 mg·kg−1, 速效磷 15~20 mg·kg−1, 速效钾
150~170 mg·kg−1。0~30 cm土体的平均容重 1.47 g·cm−3,
平均田间持水量(容积)34%。
2008 年小麦收获前, 河北省中北部地区遇到了
连阴雨天气, 多数小麦品种存在不同程度的穗发芽
情况, 致使种子发芽率降低。2008 年秋播, 全区均
加大了播量, 加之冬前气温偏高, 造成越冬前群体
偏大。在冬春少雨雪的情况下, 根据土壤墒情的实
际情况, 春季通过适时灌溉调控群体, 防止倒伏发
生。在小麦灌浆中后期(5月 26~29日), 连续 4 d最
高温度 38~42 , ℃ 长时间风力大于 3 m·s−1, 瞬间风
力达 83 m·s−1, 干热风对本区小麦生产造成了严重
影响, 绝大多数品种比常年减产。
2009~2010 年度, 河北省冀中南麦区小麦生产
经历了冬前降温早、积温少, 越冬期温度低、冻害
重, 春季持续低温、生育期延迟等不利条件, 石家庄
周边地区(包括本试验站服务的 5 个示范县)更是遭
遇前所未见的秋冻、暴雪等自然灾害, 部分示范县
小麦冻害严重, 一些品种近乎绝收, 多数品种单产
降低 5%~10%, 在一定程度上影响了本试验站工作
的开展。
1.2 氮肥控制试验
1.2.1 小区定位试验
试验材料为“科农199”、“石4185”、“京411”、“小
偃54”和“科农9204”5个品种。设置N1和N2两个施氮
量处理, 氮肥用量分别为60 kg·hm−2和180 kg·hm−2。
播种前两个处理0~20 cm土壤养分状况为: 有机质
含量为10 g·kg−1, 碱解氮分别为25 mg·kg−1(N1)和
61 mg·kg−1(N2), 速效磷分别为48 mg·kg−1(N1)和
52 mg·kg−1(N2), 速效钾分别为79 mg·kg−1(N1)和
83 mg·kg−1(N2)。
播种日期为 2008年 10月 12日。试验小区面积
为 1.25 m×4.00 m, 行距 25 cm, 株距 5 cm, 每小区 5
行, 重复 4 次, 裂区设计, 施氮量为主区, 品种为副
区。磷肥用磷酸钙, 用量为 105 kg(P2O5)·hm−2; 钾肥
用硫酸钾, 用量为 135 kg(K2O)·hm−2; 氮肥用普通尿
素。播前全部磷、钾肥和 2/3氮肥作为底肥施入, 1/3
氮肥在拔节期追肥。四叶期定苗 , 基本苗为 100
株·m2。其余管理同一般高产田, 做到足墒播种, 春
季浇起身、开花和灌浆水。
在小麦拔节期、挑旗期、开花期和成熟期分别
取 10株小麦, 分器官称取鲜重, 然后在 105 ℃杀青
30 min, 再在 80 ℃烘干至恒重, 称干重。在收获时,
每小区取 10 株(去除边行)进行室内考种, 用传统方
法调查单株穗数、每穗粒数、单株产量和千粒重等
农艺性状, 并计算出收获指数[4]。
1222 中国生态农业学报 2011 第 19卷


1.2.2 大田生产试验
试验材料为小麦品种“科农 199”。试验田为高产
地块, 耕作层土壤有机质含量 12 g·kg−1, 碱解氮 68
mg·kg−1, 速效磷 53 mg·kg−1, 速效钾 86 mg·kg−1。试
验设 6个氮肥水平: N0[0 kg(N)·hm−2, 不施氮肥]; 节肥
处理 N1[60 kg(N)·hm−2], N2[120 kg(N)·hm−2], N3[180
kg(N)·hm−2]; 普通种植试验 N4[225 kg(N)·hm−2]; 高产
处理 N5[270 kg(N)·hm−2](表 1)。

表 1 大田生产试验不同氮肥处理的施肥量
Table 1 Application rates of different fertilizers of nitrogen
input treatments of the production test kg·hm−2
底肥
Basic fertilizer
追肥
Top dressing fertilizer处理
Treatment 尿素
(NH2)2CO
磷酸二铵
(NH4)2HPO4
尿素
(NH2)2CO
N0 — — —
N1 — 300.0 —
N2 150.0 300.0 —
N3 150.0 300.0 130.5
N4 150.0 300.0 228.0
N5 150.0 300.0 325.5

播种日期为 2008年 10月 6日。播种方式 4密
1 稀 , 平均行距 15 cm, 基本苗密度为 255~270
万株·hm−2。其余管理同一般高产田, 做到足墒播种,
春季起身~拔节、开花~灌浆期间浇灌 2 水。产量性
状测定采用田间之字形取样, 5 个样点, 每样点取 1
m2 穂统计 数, 收获后每个样点 10 株进行室内考种,
传统方法调查单株穗数、每穗粒数、千粒重等农艺
性状。测产采用收割机收获, 收获面积 33×10−3 hm2。
并按如下公式计算氮肥偏生产力[5]:
氮肥偏生产力(kg·kg−1)=施氮处理产量(kg·hm−2)/
施氮量(kg·hm−2) (1)
1.3 磷肥控制试验
试验材料为“科农 199”和“石 4185”。设置 4 个磷
(P2O5)处理: P0(0), P1(60 kg·hm−2), P2(180 kg·hm−2), P3
(360 kg·hm−2)。试验在养分池中进行, 养分池四周水
泥墙隔离, 面积为 2 m×2 m。每池播种 8行, 行距 25
cm, 基本苗密度为 180 万株·hm−2, 每个品种 4 行。
2008年 10月 13日播种。在小麦的各个生长时期进
行喷药、浇水等田间精细管理, 确保不同处理除磷
外其他生长条件一致。
施入的磷肥为磷酸二铵, 钾肥为氯化钾, 全部
作为基肥施入。氮肥为尿素, 分基肥和追肥两次等
量施入。试验小区随机区组排列, 重复 3 次。养分
池内不同肥料具体施用量如表 2。
在小麦越冬前和灌浆期用传统方法数养分池内
分蘖数和穗数, 并在收获后测产。
表 2 磷肥试验不同处理的肥料施用量
Table 2 Application rates of different fertilizers of phosphorous
input treatments of nutrition-pool test kg·hm−2
处理
Treatment
磷酸二铵
(NH4)2HPO4
尿素
(NH2)2CO
氯化钾
KCl
P0 0 130.4 72.0
P1 53.0 121.0 72.0
P2 169.0 102.2 72.0
P3 267.0 83.4 72.0

1.4 水分控制试验
供试品种为“科农 199”、“衡 4399”、“邯 6172”、
“石麦 18”、“石麦 15”和“石 4185”, 其中“石 4185”为
生产对照种。
2009年 10月 5日足墒播种。小区为 12行区, 面
积 10 m×1.8 m。行长 10 m, 行距 15 cm, 等行距播种,
基本苗密度为 300万株·hm−2, 随机区组设计, 重复 3
次。播种后统一浇底墒水。采用 1 m双行的方法, 在
小麦出苗 1 周后调查全部试验小区的出苗情况, 在
越冬前调查株数和分蘖数, 在返青后调查存活株数,
在返青期、起身期、拔节期调查分蘖数; 在灌浆期
调查穗数, 统计 10 穂个主茎 的小穗数、不育小穗数
和穗粒数。机械收获测产, 测千粒重。
相关指标数据按如下公式计算：
冬前平均分蘖率(%)=4个水处理的冬前分蘖数之和/
(基本苗密度×4) (2)
越冬存活率(%)=返青单株数/出苗数×100% (3)
返青期分蘖率(%)=返青期总蘖数/返青单株数 (4)
采用底肥和追肥相结合的施肥方式, 两项折合
纯氮 225 kg·hm−2。底肥用量: 磷酸二铵 300 kg·hm−2,
尿素 225 kg·hm−2, 硫酸锌 22.5 kg·hm−2。追肥: 尿素
150 kg·hm−2, 春季第 1次浇灌时(3月 22日)施用。
采用返青水(3月 22日)+孕穗水(5月 2日)+灌浆
水(6 月 2 日)的灌溉模式, 每次灌溉 50 m3。具体灌
溉时间见表 3。

表 3 水分控制试验不同处理的灌溉日期
Table 3 Dates of irrigation of different treatments of water test
灌溉日期(月-日) Irrigation date (month-day)
处理
Treatment 返青期
Re-greening stage
孕穗期
Booting stage
灌浆期
Filling stage
W0 — — —
W1 03-22 — —
W2 03-22 05-02 —
W3 03-22 05-02 06-02

1.5 产量潜力试验
1.5.1 2008~2009年度
试验材料为“石 4185”、“邯 6172”、“冀 5265”、
“石新 828”和“科农 199”5 个主栽品种。播种日期为
第 5期 赵 慧等: 冬小麦新品种“科农 199”高产稳产特征分析 1223


10月 5日。试验采用随机区组设计, 小区面积 1 m×
12 m, 等行距播种, 6行区, 行距 16 cm, 基本苗密度
为 240~270万株·hm−2。重复 3次。整个小区机械收
获, 测产。
水肥运筹 : 高产地块耕作层土壤有机质含量
12.5 g·kg−1, 全氮含量 0.9 g·kg−1, 碱解氮 75 mg·kg−1,
速效磷 58 mg·kg−1, 速效钾 92 mg·kg−1。播前造足底
墒, 施足底肥(施肥量: 尿素 187.5 kg·hm−2, 磷酸二
铵 375 kg·hm−2, 硫酸锌 22.5 kg·hm−2)。出苗后加强
生产管理 , 春季浇灌拔节水 (追施尿素 187.5
kg·hm−2)、开花水和灌浆水。
1.5.2 2009~2010年度
试验材料为“石 4185”、“邯 6172”、“石新 828”
和“科农 199”4个主栽品种。播种日期为 10月 6日。
试验小区设计及田间管理基本同上年。
特殊管理: 2009年 11月 2日寒流过后近半数品
种受到冻害。在冬季死苗死茎较多、越冬群体偏小
的情况下, 特别加强早春管理, 春季第 1 水提早到
返青期(3月 23日)。
1.6 数据统计分析方法
试验数据基于Microsoft Excel 2003进行计算分析。
2 结果与分析
2.1 氮肥对“科农 199”生长及产量的影响
2.1.1 对干物质积累的影响
由表4可知, 随生育进程进行, 小麦植株干物质
积累量逐渐增加。在低氮(N1)条件下, 品种间比较,
拔节期 : “小偃 54”>“石 4185”>“京 411”>“科农
199”>“科农9204”; 挑旗期 : “小偃54”>“科农199”>
“石 4185”>“京 411”>“科农 9204”; 开花期 : “小偃
54”>“科农199”>“京411”>“石4185”>“科农9204”; 成
熟期 : “科农199”>“石4185”>“科农9204”>“京411”>
“小偃54”。
施纯氮180 kg·hm−2(N2)条件下 , 品种间比较 ,
拔节期 : “小偃 54”>“科农 199”>“石 4185”>“京
411”>“科农9204”; 挑旗期: “小偃54”>“京411”>“科
农 199”>“石 4185”>“科农 9204”; 开花期 : “科农
199”>“石4185”>“小偃54”>“科农9204”>“京411”; 成
熟期 : “科农 199”>“石 4185”>“科农 9204”>“小偃
54”>“京411”。
以上结果表明, 低氮水平下, “科农 199”的干物
质积累速度迅速提高, 特别在成熟期, 干物质积累
量升至第 1; 在施纯氮 180 kg·hm−2条件下, 从开花
期到成熟期, “科农 199”都表现出最高的干物质积累
量。开花到成熟是干物质积累关键期, 这一时期确
保充足的肥水供应, 是提高籽粒产量的基础。两个
施氮量处理比较, 增加施氮量, 干物质积累量增加,
表明增施氮肥是获得较高生物产量的基础。高产、
氮高效品种如“科农 199”在这一时期吸收养分和积
累干物质较多, 在一定程度上保证了该品种有较高
的产量。
2.1.2 对成熟期干物质分配的影响
由表5可以看出, 低氮条件(施氮量为60 kg·hm−2)
下 , 成熟期植株干物质主要分配在籽粒中。“科农
199”籽粒分配量最高 , 达6.71 g·株−1, 分配比例为
54.29%。高氮条件(施氮量180 kg·hm−2)下, “科农199”
也能获得较高的籽粒分配量(8.40 g·株−1)。
同一施氮水平, 不同品种间比较, 无论施纯氮
为180 kg·hm−2还是60 kg·hm−2, “科农199”、“科农
9204”、“石4185”3个品种的籽粒中干物质分配比例
较大。两个施氮量处理间比较, 增施氮肥植株干物
质积累量增加, 有利于获得较高籽粒产量, 同时“科
农199”在两个处理中均表现出很高的籽粒分配量和
单株积累量。

表4 不同氮肥水平下不同小麦品种的干物质积累动态
Table 4 Dynamic changes of dry matter accumulation of different wheat varieties under two nitrogen levels g·m−2
氮肥水平 Nitrogen level
[kg(N)·hm−2]
品种
Variety
拔节期
Jointing stage
挑旗期
Flagging stage
开花期
Flowering stage
成熟期
Mature stage
科农 199 Kn199 217.85 648.72 884.59 1 847.86
石 4185 Shi4185 223.35 633.58 863.27 1 836.26
京 411 Jing411 218.83 612.56 880.36 1 522.83
小偃 54 Xiaoyan54 237.66 684.42 892.48 1 482.60
60
(N1)

科农 9204 Kn9204 208.91 596.73 845.64 1 773.69
科农 199 Kn199 371.75 980.62 1 384.83 3 206.95
石 4185 Shi4185 368.06 975.68 1 360.55 3 187.60
京 411 Jing411 328.44 984.38 1 280.75 2 841.87
小偃 54 Xiaoyan54 373.27 991.35 1 332.88 2 952.16
180
(N2)

科农 9204 Kn9204 308.94 946.73 1 320.46 3 046.50

1224 中国生态农业学报 2011 第 19卷


2.1.3 对产量及产量构成因素的影响
小区试验结果(表 6)表明, 品种间单株产量相
比较 , 低氮 (施氮量为 60 kg·hm−2)水平下 : “科农
9204”> “科农 199”>“石 4185”>“京 411”>“小偃 54”,
高氮(施氮量为 180 kg·hm−2)水平下: “科农 9204”>
“石 4185”> “科农 199”>“小偃 54”>“京 411”, 表明
无论高氮处理或低氮处理, “科农 199”均可获得较
高籽粒产量。
一般说来, 高产高效品种具有高的收获指数[6]。
由表 6亦可知, 施氮量为 60 kg·hm−2水平下, 各品种
收获指数比较 : “科农 9204”>“京 411”>“科农
199”>“石 4185”>“小偃 54”; 施氮量为 180 kg·hm−2
水平下: “科农 9204”>“石 4185”>“科农 199”>“京 411”>
“小偃 54”。以上结果表明, 不同施氮量条件下“科农
199”均可获得较高的收获指数, 且低氮(60 kg·hm−2)
水平下, 各品种收获指数均高于高氮(180 kg·hm−2)
水平。
大田试验结果表明(表 7), “科农 199”在一年不
施用氮肥情况下(N0)的产量为 6 390 kg·hm−2, 仅施
用底肥(N1 和 N2)与不施肥处理(N0)相比增产效果
不明显。春季追施少量尿素(N3)可显著增大收获群
体, 提高单产。增加氮肥施用量(N4和 N5)也能增大
群体和提高小麦产量[7]。田间节肥处理(N2)“科农 199”
单产 6 532.5 kg·hm−2, 氮肥偏生产力达 54.4 kg·kg−1;
田间节肥处理(N3)“科农 199”单产 7 312.5 kg·hm−2,
氮肥偏生产力达 40.6 kg·kg−1。施纯氮超过 225
kg·hm−2(N4和N5)时, 增产效果不显著, 氮肥偏生产
力大大降低。
2.2 磷肥对“科农 199”生长及产量的影响
由表 8可知, 不同施磷处理下, “科农 199”和“石
4185”的冬前分蘖数均随施磷量的增加而增加 , 但
施磷量达到 180 kg·hm−2(P2)后, 两个小麦品种的冬
前分蘖数增加幅度变小。不同施磷量下, “科农 199”
的冬前分蘖数均比对照品种“石 4185”多, 施磷量为
60 kg·hm−2(P1)、180 kg·hm−2(P2)和 360 kg·hm−2(P3)
时, 分别高 59.49%、36.86%和 31.41%。

表5 不同氮肥水平下不同品种成熟期单株干物质分配状况
Table 5 Dry matter accumulation and distribution of different wheat varieties during maturity stage under two nitrogen levels
茎叶 Stem and leaf 颖壳 Glume 籽粒 Grain
氮肥水平
Nitrogen level
[kg(N)·hm−2]
品种
Variety
分配量
Distribution
amount (g·plant−1)
分配比例
Distribution
ratio (%)
分配量
Distribution amount
(g·plant−1)
分配比例
Distribution
ratio (%)
分配量
Distribution amount
(g·plant−1)
分配比例
Distribution
ratio (%)
单株积累量
Accumulation
per plant
(g)
科农 199 Kn199 4.37 35.36 1.28 10.35 6.71 54.29 12.36
石 4185 Shi4185 4.56 37.44 1.30 10.67 6.32 51.88 12.18
京 411 Jing411 3.65 35.61 1.44 14.05 5.16 50.34 10.25
小偃 54 Xiaoyan54 3.46 35.97 1.18 12.27 4.98 51.76 9.62
60
(N1)

科农 9204 Kn9204 4.17 35.19 1.15 9.70 6.53 55.11 11.85
科农 199 Kn199 10.15 46.43 3.31 15.14 8.40 38.43 21.86
石 4185 Shi4185 10.11 45.79 3.58 16.21 8.39 38.00 22.08
京 411 Jing411 9.07 46.87 2.92 15.09 7.36 38.04 19.35
小偃 54 Xiaoyan54 8.90 43.76 3.54 17.40 7.90 38.84 20.34
180
(N2)

科农 9204 Kn9204 10.03 46.24 3.18 14.66 8.48 39.10 21.69

表6 不同氮肥水平下不同品种单株产量及产量构成因素
Table 6 Yield and yield components of different wheat varieties under different nitrogen levels
氮肥水平
Nitrogen level
[kg(N)·hm−2]
品种
Variety
千粒重
1000-grain weight (g)
穗粒数
Grains per spike
单株穗数
Spikes per plant
单株产量
Grain weight per plant (g)
收获指数
Harvest index (%)
科农 199 Kn199 38.00 34.28 4.00 5.20 49.38
石 4185 Shi4185 37.88 32.05 4.10 4.96 48.78
京 411 Jing411 38.66 32.37 3.20 4.46 50.05
小偃 54 Xiaoyan54 35.60 31.22 3.70 4.12 48.38
60
(N1)

科农 9204 Kn9204 38.34 34.45 4.00 5.25 50.60
科农 199 Kn199 38.65 30.60 6.60 7.85 39.43
石 4185 Shi4185 38.80 30.85 6.40 7.90 39.67
京 411 Jing411 38.90 30.80 5.80 6.70 38.74
小偃 54 Xiaoyan54 36.55 28.40 7.20 6.95 38.67
180
(N2)

科农 9204 Kn9204 38.70 30.80 6.70 8.10 40.50

第 5期 赵 慧等: 冬小麦新品种“科农 199”高产稳产特征分析 1225


在灌浆期统计穗数, “科农 199”和“石 4185”两品
种的穗数均随施磷量增加而增加 , 但施磷量达到
180 kg·hm−2(P2)后成穗数增加变缓。两品种间在不
同施磷量下穗数无明显差异。
收获后测产, 随着施磷量的不断增加, 产量也
不断提高 , 其中 “科农 199”的增产幅度分别为
131.6%(从 P0到 P1)、42.5%(从 P1到 P2)、12.0%(从
P2到 P3),“石 4185”的增产幅度分别为 114.4%(从 P0
到 P1)、50.1%(从 P1 到 P2)、11.8%(从 P2 到 P3)。
从不施磷肥到施磷肥 180 kg·hm−2, 小麦产量都有较
大的增长空间, 但超过 180 kg·hm−2(P2)后, 产量增
幅明显降低, 再结合肥料的经济投入成本, 本研究
认为小麦高产的最佳磷肥施用量为 180 kg·hm−2。
2.3 水分对“科农 199”生长及产量的影响
2.3.1 出苗情况
在小麦播种后 , 统一浇底墒水。出苗 1 周后
(2009年 10月 18日)调查各试验小区的出苗情况, 各
品种平均出苗数表现为: “衡 4399”>“石麦 15”>“石麦
18”>“石 4185”>“科农 199”>“邯 6172”(表 9)。
2.3.2 冬前生长情况
至 2009 年 11 月 2 日, 各水分处理不同品种的
群体为 915~1 020 万茎·hm−2, 单株分蘖率 3.08%~
3.39%(表 10), 小麦长势良好。且在只浇底墒水的情
况下 (W0), “科农 199”的冬前分蘖数达 1 018.5×
104·hm−2, 结合表 9中该品种的出苗情况, “科农 199”
显示了极强的分蘖能力 , 且在各水分处理中“科农
199”的冬前分蘖数均位于 6个品种之首。
2.3.3 越冬能力
2010年 3月 25日, 统计返青后存活的单株数量,
发现越冬后基本群体仅为 163.5~241.5 万茎·hm−2。
不同品种的越冬能力存在显著差异, 不浇返青水的
情况下 (W0)越冬存活率分别为 55.3%~77.2%(表
11)。由表 11还看出, 早期灌溉显著提高了返青期存
活的单株数量 , 越冬存活率 (W1)提高到 64.0%~
80.9%。“石麦 15”和“科农 199”都表现出较强的抗寒
能力。

表 7 大田试验中氮肥用量对“科农 199”产量的影响
Table 7 Effects of nitrogen input on yield and yield components of “Kn199” in the production test
氮肥用量
Nitrogen level
[kg(N)·hm−2]
穗数
Spikes
(×104·hm−2)
穗粒数
Grains per spike
千粒重
1000-grain weight
(g)
产量
Yield
(kg·hm−2)
氮肥偏生产力
Partial factor productivity from applied N
(kg·kg−1)
0 (N0) 609.0 33.2 38.8 6 390.0 —
60 (N1) 621.0 33.5 38.5 6 487.5 —
120 (N2) 618.0 33.7 38.5 6 532.5 54.4
180 (N3) 657.0 34.4 39.0 7 312.5 40.6
225 (N4) 678.0 34.8 39.1 7 725.0 34.3
270 (N5) 697.5 34.5 39.0 7 837.5 29.6

表8 不同磷肥水平对“科农199”产量性状的影响
Table 8 Yield traits of “Kn199” under different phosphorus levels
磷肥用量
Phosphorus level [kg(P2O5)·hm−2]
品种
Variety
冬前分蘖数
Tillers before winter (×104 ·hm−2)
穗数
Spikes (×104 ·hm−2)
产量
Yield (kg·hm−2)
科农 199 Kn199 0 100.7 2 417.5 0 (P0)
石 4185 Shi4185 0 97.0 2 530.0
科农 199 Kn199 126.0 161.3 5 600.0 60 (P1)
石 4185 Shi4185 79.0 167.7 5 425.0
科农 199 Kn199 177.0 228.3 7 982.5 180 (P2)
石 4185 Shi4185 129.3 238.3 8 145.0
科农 199 Kn199 189.7 256.7 8 942.5 360 (P3)
石 4185 Shi4185 144.3 254.7 9 105.0

表 9 不同水分处理不同品种的出苗情况
Table 9 Number of emerged seedlings of different wheat varieties under different irrigation treatments 104·hm−2
品种 Variety W0 W1 W2 W3 平均 Average
石 4185 Shi4185 295.5 295.5 297.0 297.0 296.3
石麦 15 Shimai15 295.5 298.5 298.5 298.5 297.8
科农 199 Kn199 295.5 295.5 295.5 295.5 295.5
石麦 18 Shimai18 295.5 297.0 298.5 297.0 296.6
衡 4399 Heng4399 295.5 301.5 300.0 298.5 298.9
邯 6172 Han6172 294.0 295.5 295.5 295.5 295.1

1226 中国生态农业学报 2011 第 19卷


2.3.4 返青期群体动态
2010 年 3 月 27 日, 调查返青期总茎数。由表
12 可知, 不灌溉处理不同品种的返青群体为 376.5~
676.5 万茎 ·hm−2, 灌溉后群体扩大到 499.5~730.5
万茎·hm−2。受冻害较重的品种“石 4185”灌溉后群体
增加 32.6%, 而抗寒性好的“石麦 15”和“科农 199”群
体仅增加不到 8%, 且这两个品种分蘖率最高。另外,
早春灌溉对返青期单株分蘖率未产生影响, 灌溉小
区总蘖数较多, 但群体增大是由于灌溉小区的有效
单株增多造成的, 表明早春灌溉能使一些濒临死亡
的单株成活下来。
2.3.5 成穗情况
由于冬春季温度低, 2009~2010 年度小麦生长
发育较常年推迟, 灌浆期灌溉推迟到 6月 2日。2010
年 6月 8日, 进行田间产量性状调查。由表 13看到,
灌溉处理比不灌溉处理的穗数多、穗大(小穗数多)、
穗部发育好(不育小穗少)、穗粒数多。2次(W2)和 3
次(W3)灌溉处理比 1 次灌溉(W1)显著增加穗数, 减
少不育小穗数, 增加穗粒数; 但对小穗数没有明显
的影响。从穗部发育指标来看, 从 W0 到 W2 处理,
“科农 199”的不育小穗最少, W3处理后“石 4185”和
“科农 199”有较少的不育小穗; 同时 4种水分处理下,
“石麦 15”和“科农 199”都保持较多穗数, 这些优良
性状都有利于获得较高的生物学产量。
本年度小麦收获群体较常年偏小 30%~40%。本
试验不灌溉小区收获群体 286.5~457.5 万穗·hm−2, 1
次灌溉(W1)小区收获群体 316.5~525.0万穗·hm−2, 2
次(W2)和 3 次(W3)灌溉小区收获群体 390.0~529.5
万穗·hm−2。6 个品种 1 次灌溉(W1)后收获群体增加
10%以上, 2次灌溉(W2)也能增加部分品种的收获群
体, 说明春季灌溉对小麦成穗效果显著。
由于群体偏小 , 本年度小麦穗粒数较常年多
10%左右, 本试验 6 个品种穗粒数都较往年明显增
加[8]。6 个品种灌溉处理比不灌溉处理穗粒数增加

表 10 不同水分处理不同品种的冬前分蘖情况
Table 10 Tiller number before winter of different wheat varieties under different irrigation treatments
冬前分蘖数 Tiller number before winter (104·hm−2) 品种
Variety W0 W1 W2 W3
平均分蘖率
Average tillering rate (%)
石 4185 Shi4185 1 015.5 1 008.0 982.5 987.0 3.33
石麦 15 Shimai15 958.5 961.5 979.5 967.5 3.22
科农 199 Kn199 1 018.5 1 021.5 1 009.5 1 015.5 3.39
石麦 18 Shimai18 940.5 967.5 955.5 946.5 3.18
衡 4399 Heng4399 937.5 951.0 940.5 958.5 3.16
邯 6172 Han6172 924.0 921.0 916.5 937.5 3.08

表 11 返青水对不同小麦品种抗寒性的影响
Table 11 Effect of spring irrigation on winter survival of different wheat varieties
W0 W1
品种
Variety
返青单株数
Plant number after re-greening
(×104·hm−2)
越冬存活率
Winter survival rate
(%)
返青单株数
Plant number after re-greening
(×104·hm−2)
越冬存活率
Winter survival rate
(%)
石 4185 Shi4185 163.5 55.3 189.0 64.0
石麦 15 Shimai15 228.0 77.2 241.5 80.9
科农 199 Kn199 198.0 67.0 216.0 73.1
石麦 18 Shimai18 187.5 63.5 210.0 70.7
衡 4399 Heng4399 199.5 67.5 214.5 71.4
邯 6172 Han6172 199.5 67.9 210.0 71.1

表 12 返青水对不同小麦品种返青期生长的影响
Table 12 Effect of spring irrigation on tiller number of different wheat varieties during re-greening stage
W0 W1
品种
Variety 总蘖数
Tiller number (×104·hm−2)
分蘖率
Tillering rate (%)
总蘖数
Tiller number (×104·hm−2)
分蘖率
Tillering rate (%)
石 4185 Shi4185 376.5 2.30 499.5 2.64
石麦 15 Shimai15 676.5 2.97 730.5 3.03
科农 199 Kn199 598.5 3.02 645.0 2.99
石麦 18 Shimai18 481.5 2.57 597.0 2.84
衡 4399 Heng4399 580.5 2.91 631.5 2.94
邯 6172 Han6172 541.5 2.71 603.0 2.87
第 5期 赵 慧等: 冬小麦新品种“科农 199”高产稳产特征分析 1227


3%左右, 春季 1 次灌溉和多次灌溉之间穗粒数差异
不显著。
2.3.6 千粒重和产量情况
试验结果(表 14)表明, 灌溉 1 水(W1)平均提高
产量 39%。对于抗寒性好、越冬群体较大的品种如
“石麦 15”、“科农 199”来说, 春季灌溉 1水即可满足
高产对水分的需求。“衡 4399”、“邯 6172”、“石麦
18”等抗寒性中等的品种春季灌溉 2 水(W2)也可保
障足够群体, 从而确保产量。冻害较重的“石 4185”
灌溉 3 水(W3)可促进籽粒发育, 增加千粒重, 减少
产量损失。
2.4 产量潜力试验结果
表 15给出了 2008~2010年度参试品种的产量潜
力试验结果。“冀 5265”和“科农 199”比对照品种增
产 3%左右, 大粒品种“石新 828”受干热风影响粒重
大幅度下降, 比对照减产 11.3%。

表 13 不同水分处理对小麦产量构成的影响
Table 13 Effect of different water treatments on the yield components of different wheat varieties
产量构成
Yield component
水分处理
Irrigation treatment
石 4185
Shi4185
石麦 15
Shimai15
科农 199
Kn199
石麦 18
Shimai18
衡 4399
Heng4399
邯 6172
Han6172
W0 286.5 457.5 414.0 331.5 351.0 343.5
W1 316.5 525.0 474.0 385.5 409.5 402.0
W2 390.0 529.5 490.5 438.0 463.5 456.0
穗数
Spikes
(×104 ·hm−2)
W3 393.0 526.5 478.5 445.5 468.0 457.5
W0 19.4 18.9 19.0 19.8 19.2 19.3
W1 20.5 19.9 19.3 20.3 19.5 19.5
W2 20.4 20.1 19.2 20.4 19.5 19.6
单株小穗数
Spikelets per plant
W3 20.7 20.0 19.6 20.6 19.3 19.9
W0 2.9 4.1 2.8 3.6 2.8 3.1
W1 2.2 3.7 2.2 3.1 2.4 2.8
W2 1.9 3.8 1.8 2.7 2.1 2.5
单株不育小穗数
Sterile spikelets per
plant
W3 1.8 3.5 1.9 2.4 2.1 2.5
W0 36.2 35.5 35.8 36.1 35.7 35.8
W1 37.2 36.5 37.2 37.4 37.3 37.2
W2 37.5 36.6 37.2 37.9 37.6 37.4
穗粒数
Grains per spike
W3 37.8 36.5 37.3 38.1 37.7 37.5

表 14 不同水分处理对不同小麦品种籽粒发育和产量的影响
Table 14 Effect of different water treatments on grain weight and yield of different wheat varieties
项目
Item
水分处理
Irrigation treatment
石 4185
Shi4185
石麦 15
Shimai15
科农 199
Kn199
石麦 18
Shimai18
衡 4399
Heng4399
邯 6172
Han6172
W0 38.0 37.1 37.2 37.5 37.2 37.3
W1 39.6 39.2 39.4 39.5 39.4 39.5
W2 41.0 40.1 40.2 40.9 40.4 40.5
千粒重
1000-grain
weight (g)
W3 42.3 40.5 40.8 42.4 40.9 41.2
W0 3 432.0 5 539.5 4 815.0 3 792.0 3 930.0 3 766.5
W1 4 429.5 7 506.0 6 751.5 5 338.5 5 658.0 5 448.0
W2 5 416.5 7 647.0 7 153.5 6 649.5 6 667.5 6 573.0
产量
Yield
(kg·hm−2)
W3 6 094.5 7 654.5 7 152.0 6 880.5 6 993.0 6 766.5

表 15 2008~2010年度不同小麦品种的产量潜力
Table 15 Yield potentials of different wheat varieties in different years
2008~2009 2009~2010
品种
Variety 产量潜力
Yield potential (kg·hm−2)
增幅
Increase rate (%)
产量潜力
Yield potential (kg·hm−2)
增幅
Increase rate (%)
石 4185 Shi4185 (CK) 8 397.0 — 6 153.0 —
邯 6172 Han6172 8 517.0 1.4 6 705.0 9.0
冀 5265 Ji5265 8 646.0 3.0 — —
石新 828 Shixin828 7 449.0 −11.3 6 904.5 12.2
科农 199 Kn199 8 628.0 2.8 7 069.5 14.9

1228 中国生态农业学报 2011 第 19卷


在 2008 年氮肥控制大田生产试验中, 施纯氮
270 kg·hm−2下“科农 199”的产量为 7 837.5 kg·hm−2,
与此相比, “科农 199”小麦在同年度产量潜力试验中
单产 8 628 kg·hm−2, 比大田生产高出 10.1%。说明通
过栽培措施配套, 小麦生产有 10%以上的增产潜力。
2009~2010年度, 冻害发生严重。参试的两个主
栽品种“石新 828”和“科农 199”抗寒性好, 大灾之年
稳产性好, 尤其是“科农 199”比对照品种“石 4185”
增产 14.9%, 大大减轻灾害带来的损失。
3 讨论
选育氮、磷高效小麦品种有利于达到“少投入、
多产出、保护环境”的目的, 其关键是提高小麦从低
肥土壤中吸收氮、磷的效率。氮肥偏生产力(PFPN)
是指单位投入的肥料氮所能生产的作物籽粒产量 ,
适合我国目前土壤和环境养分供应量大、化肥增产
效益下降的现实, 被国际农学界认为是评价肥料效
应的适宜指标[9]。Dobermann[10]指出粮食作物氮肥效
率比较适宜的目标值 , 其中氮肥偏生产力为40~70
kg·kg−1。通过本研究表明, “科农199”小麦氮肥利用
效率高: 田间节肥环保处理(施纯氮120 kg·hm−2)中
单产6 532.5 kg·hm−2, 氮肥偏生产力高达54.4 kg·kg−1;
田间节肥处理 (施纯氮180 kg·hm−2)中单产7 312.5
kg·hm−2, 氮肥偏生产力达40.6 kg·kg−1。叶优良等[11]
的研究结果表明 , 优化施氮处理氮肥施用量在
125.1~164.4 kg·hm−2之间 , 比农民传统施肥减少
38.61%~53.29%, 但小麦产量提高 0.87%~10.44%,
同时提高了氮素利用效率。
我国的磷肥消费量居世界首位, 约占世界磷肥
消费量的25%[12], 磷肥能显著增加作物产量 [13−14],
但肥料投入过高不仅造成资源浪费, 还会给生态环
境带来一定的破坏。结合本试验的研究结果，从生
产应用推广角度来看, 小麦高产对磷肥的要求是施
纯磷180 kg·hm−2。针对黄淮麦区土壤氮磷大量累积
的情况, 生产上必须坚持“稳氮、控磷、补钾”的施肥
原则, 氮、磷、钾合理使用。一般底施纯氮180~225
kg·hm−2, 五氧化二磷105 kg·hm−2, 缺钾麦田施氧化
钾75~105 kg·hm−2, 即可保障亩产千斤的养分需求。
水分是作物生长的必要条件, 同时也是提高作
物产量的重要因素[15−17]。姚艳荣等[18]发现“科农199”
在不同灌溉水平下水分利用效率比其他节水品种都
高出4%以上, 达到显著水平。本研究表明, “科农199”
在冀中南冬麦区高产麦田底墒水充足的条件下, 春
季灌水1~2次可满足亩产千斤的水分需求。在冬春寒
冷干旱造成越冬群体偏小的情况下, 春季灌水2次可
增加穗粒数和千粒重, 并获得6 000 kg·hm−2的产量。
从 2 年品种生产潜力试验结果和多年生产实践
经验来看, 黄淮麦区品种选择要把抗逆性和稳产性
放到突出位置, 必须加强生产用种抗寒(包括冰冻和
倒春寒)、抗干热风、抗穗发芽、抗倒伏等关键性状
的把握。特别是现阶段极端气候高发频发, 导致小
麦生产中的各种灾害也有频率增加、偏重发生的趋
势。因此, 推广“科农 199”这类抗逆稳产品种, 在灾
害发生时比普通品种减轻损失 5%~10%, 可提高我
国小麦生产可持续性, 有助于保障国家粮食安全。
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