不同小麥新品種干物質(zhì)積累、分配及產(chǎn)量分析

薛志偉，楊春玲，韓勇

（安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南安陽455000）

小麥?zhǔn)且环N適應(yīng)性強(qiáng)、分布廣泛的世界性糧食作物。新中國(guó)成立以來，國(guó)內(nèi)小麥生產(chǎn)取得了舉世矚目的成就，在新形勢(shì)下，小麥育種目標(biāo)已經(jīng)從單一追求高產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒏弋a(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗逆廣適育種作為目前及未來的重點(diǎn)工作[1]。黃淮麥區(qū)是我國(guó)冬小麥的主產(chǎn)區(qū)和高產(chǎn)區(qū)，播種面積和總產(chǎn)分別約占全國(guó)的55%、60%，對(duì)我國(guó)小麥生產(chǎn)以及國(guó)家糧食安全起著至關(guān)重要的作用[2]。

根據(jù)形態(tài)特征和生理特征等方面發(fā)生的一系列變化，小麥的整個(gè)生育期分為若干個(gè)生育時(shí)期。在栽培管理學(xué)上，人們根據(jù)所形成器官類型的不同和生育特點(diǎn)的不同，將小麥從種子萌發(fā)到產(chǎn)生新的種子的過程劃分為3大生育階段。其中一生中最后一個(gè)階段即小麥從抽穗到成熟的階段，也稱為籽粒形成和灌漿成熟的生殖階段[3]。大量研究表明，小麥從拔節(jié)期到成熟期是地上部干物質(zhì)積累的關(guān)鍵時(shí)期。小麥地上部干物質(zhì)生產(chǎn)是產(chǎn)量形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是光合作用產(chǎn)物積累和轉(zhuǎn)移的最高形式[4-6]。周羊梅等的研究表明，作物產(chǎn)量的高低與光合產(chǎn)物的積累和轉(zhuǎn)移密不可分，與其在生殖器官和營(yíng)養(yǎng)器官（葉片、莖鞘等）的分配息息相關(guān)[7-8]。小麥營(yíng)養(yǎng)器官在開花前和花后均充當(dāng)臨時(shí)儲(chǔ)存場(chǎng)所，營(yíng)養(yǎng)器官花前貯存物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和花后光合產(chǎn)物的積累、轉(zhuǎn)移及分配構(gòu)成了冬小麥籽粒產(chǎn)量[9-10]。姜東等使用14C標(biāo)記對(duì)小麥植株干質(zhì)量變化的研究指出，高產(chǎn)小麥開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯存物質(zhì)對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率低于30%，開花后生產(chǎn)的干物質(zhì)質(zhì)量對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最低20%[10]。郭天財(cái)?shù)鹊难芯勘砻?，小麥籽粒產(chǎn)量主要來源于生育后期的物質(zhì)生產(chǎn)，花后干物質(zhì)積累對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率達(dá)到60%以上[11-12]。葉片是小麥光合作物的主要器官，花后綠葉影響著籽粒的灌漿速率，其光合產(chǎn)物的積累對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量有著非常重要的影響[13]。灌漿速率是我國(guó)北部冬麥區(qū)小麥品種粒質(zhì)量的重要參數(shù)[14]。苗永杰等的研究表明，黃淮冬麥區(qū)小麥灌漿期經(jīng)常遇到的高溫、干旱和干熱風(fēng)等災(zāi)害天氣均會(huì)影響小麥籽粒的灌漿速率，使籽粒飽滿度下降，粒質(zhì)量減輕，造成一定的產(chǎn)量損失[15-16]。周麥系列品種是黃淮冬麥區(qū)小麥的優(yōu)秀品種，其中周麥18更是被省內(nèi)外專家認(rèn)為既高產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)的領(lǐng)頭品種，作為對(duì)照品種被廣泛應(yīng)用于河南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)。漯麥906和昌麥18分別是漯河市和許昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所經(jīng)過多年研究精選的新品種，且在河南省小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟品種試驗(yàn)聯(lián)合體中表現(xiàn)優(yōu)異。為了在較大面積上驗(yàn)證其豐產(chǎn)性，本研究以周麥18作為對(duì)照，探求漯麥906和昌麥18干物質(zhì)積累、分配以及產(chǎn)量3要素變化，為在河南省麥區(qū)的推廣栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)基本情況

試驗(yàn)于2017—2018年在河南省安陽市安陽縣柏莊鎮(zhèn)棉花原種場(chǎng)（114°21′E、36°12′N）進(jìn)行，供試材料昌麥18（省審編號(hào)：豫審麥20190063）和漯麥906（省審編號(hào)：豫審麥20190064）分別由許昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)院和漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供；以周麥18為對(duì)照品種，由安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。試驗(yàn)田地勢(shì)平坦，地力均勻，前茬為夏玉米，土質(zhì)黏壤（潮褐土），有機(jī)質(zhì)含量16.4 g/kg，全氮含量1.00 g/kg，硝態(tài)氮含量5.7 mg/kg，銨態(tài)氮含量3.5 mg/kg，速效磷含量15.4 mg/kg，速效鉀含量199.5 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)長(zhǎng)方形，面積300 m2（長(zhǎng)125 m，寬2.4 m），小麥行距17 cm。重復(fù)間留走道1 m，試驗(yàn)周圍設(shè)置小麥保護(hù)行。底施腐植酸螯合復(fù)合肥750 kg/hm2，其質(zhì)量比：N∶P2O5∶K2O=18∶18∶18，深耕深度30 cm，圓盤耙耙1次，玉米秸稈粉碎還田，同時(shí)撒施辛硫磷（防治地下害蟲）；拔節(jié)期追施尿素250 kg/hm2。地面平整，隨后統(tǒng)一規(guī)劃播種，田間墑情較好，苗齊、苗勻、苗壯，田間栽培管理同大田。

在整個(gè)生育期內(nèi)，2017年10月14日播種，播前墑情好，11月20日澆水，2018年3月3日澆返青水，5月16日澆水促進(jìn)灌漿。整個(gè)生育期澆水3次。3月3日噴灑除草劑，防治田間雜草。4月25日噴灑聯(lián)苯菊酯3%和啶蟲脒3%微乳劑，使用30 g/667 m2對(duì)水20 L均勻噴霧防治蚜蟲。在整個(gè)生育期間田間無雜草和病蟲危害。2018年6月6日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 干物質(zhì)積累與分配測(cè)定。于小麥拔節(jié)后主要生育時(shí)期，選取有代表性的植株10株，把植株地下部剪掉，按照葉片、莖鞘、穗軸+穎殼、籽粒等器官分樣，置于105℃烘箱中殺青30 min后，將溫度調(diào)至80℃烘干至恒質(zhì)量，冷卻后稱質(zhì)量，換算成單株干物質(zhì)量。

1.3.2 灌漿期籽粒干質(zhì)量變化測(cè)定。于小麥開花灌漿期每小區(qū)選擇花期一致，長(zhǎng)相、長(zhǎng)勢(shì)、穗子大小基本相同，無病蟲危害的單莖掛牌標(biāo)記，從2018年5月9日開始取樣10穗，以后每隔一定時(shí)間取樣1次，直到小麥籽粒成熟。小區(qū)每次取樣帶回室內(nèi)，置于105℃烘箱殺青30 mim后，80℃烘干至恒質(zhì)量，冷卻后剝除穗軸和外殼，用天平稱量籽粒干質(zhì)量。

1.3.3 產(chǎn)量性狀測(cè)定。收獲前調(diào)查各小區(qū)1 m雙行固定樣點(diǎn)的穗數(shù)，計(jì)算單位穗數(shù)（以667 m2收獲的穗數(shù)計(jì)）。將各樣點(diǎn)小麥整株連根收獲進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查測(cè)定總小穗數(shù)、不孕小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量等指標(biāo)。成熟期各小區(qū)收獲50 m2，脫粒自然風(fēng)干，測(cè)定籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 19.0和Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 昌麥18和漯麥906的干物質(zhì)積累量比較分析

由圖1可知，各品種的單株干物質(zhì)質(zhì)量均隨著生育進(jìn)程而增加，抽穗期之后增加迅速，成熟期達(dá)到最大值。拔節(jié)期和成熟期漯麥906和昌麥18的單株干物質(zhì)質(zhì)量顯著低于周麥18（P＜0.05），漯麥906和昌麥18的單株干物質(zhì)質(zhì)量無顯著差異。拔節(jié)期漯麥906和昌麥18的單株干物質(zhì)質(zhì)量比周麥18分別降低8.94%、10.58%；成熟期漯麥906和昌麥18的單株干物質(zhì)質(zhì)量比周麥18分別降低5.31%、6.11%。灌漿期漯麥906和周麥18的單株干物質(zhì)質(zhì)量高于昌麥18，漯麥906和周麥18的單株干物質(zhì)質(zhì)量無顯著差異；漯麥906和昌麥18的單株干物質(zhì)質(zhì)量比周麥18分別降低5.47%、10.16%。抽穗期和開花期3個(gè)品種的單株干物質(zhì)質(zhì)量無顯著差異。

2.2 昌麥18和漯麥906單株干物質(zhì)器官分配的比較分析

由表1可知，拔節(jié)期周麥18的葉片干質(zhì)量顯著高于漯麥906和昌麥18（P＜0.05），漯麥906和昌麥18的葉片干質(zhì)量分別比周麥18低11.05%、14.36%。3個(gè)品種的莖鞘干質(zhì)量無顯著差異，漯麥906和昌麥18莖鞘干質(zhì)量均比周麥18低6.63%。抽穗期3個(gè)品種的葉片和莖鞘干質(zhì)量均無顯著差異。漯麥906和昌麥18的葉片干質(zhì)量與周麥18相比變幅分別為1.38%、-8.76%，漯麥906和昌麥18莖鞘干質(zhì)量與周麥18相比變幅分別為-2.02%、1.21%。開花期漯麥906和周麥18的葉片干質(zhì)量顯著高于昌麥18（P＜0.05），漯麥906和周麥18的葉片干質(zhì)量分別比昌麥18高40.24%、51.22%；昌麥18的莖鞘干質(zhì)量顯著高于漯麥906和周麥18（P＜0.05），漯麥906和周麥18無顯著差異；漯麥906和昌麥18的莖鞘干質(zhì)量分別比周麥18高2.41%、20.00%。3個(gè)品種穗軸+莖鞘干質(zhì)量無顯著差異。灌漿期昌麥18和周麥18的葉片干質(zhì)量顯著高于漯麥906（P＜0.05），昌麥18和周麥18無顯著差異；漯麥906和周麥18的穗軸+穎殼干質(zhì)量顯著高于昌麥18，漯麥906和周麥18無顯著差異；漯麥906和昌麥18穗軸+穎殼干質(zhì)量分別比周麥18低11.75%、30.50%。3個(gè)品種莖鞘和籽粒干質(zhì)量均無顯著差異。成熟期昌麥18和周麥18的葉片干質(zhì)量顯著高于漯麥906（P＜0.05），昌麥18和周麥18無顯著差異；漯麥906和昌麥18的葉片干質(zhì)量與周麥18相比變幅分別為-20.00%、10.00%。漯麥906和昌麥18的莖鞘干質(zhì)量顯著低于周麥18（P＜0.05），漯麥906和昌麥18無顯著差異；漯麥906和昌麥18的莖鞘干質(zhì)量分別比周麥18低22.15%、20.55%。漯麥906和周麥18的籽粒干質(zhì)量顯著高于昌麥18（P＜0.05），漯麥906和周麥18無顯著差異；漯麥906和昌麥18的籽粒干質(zhì)量與周麥18相比變幅分別為3.13%、-3.13%。3個(gè)品種的穗軸+穎殼干質(zhì)量無顯著差異。

表1 不同生育時(shí)期的小麥單株干物質(zhì)各器官分配情況

2.3 昌麥18和漯麥906單株干物質(zhì)器官分配比例的比較分析

由圖2可知，拔節(jié)期干物質(zhì)在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現(xiàn)為葉片>莖鞘。葉片的分配比例為50.11%～52.28%，莖鞘的分配比例為47.74%～49.89%。抽穗期干物質(zhì)在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現(xiàn)為莖鞘>葉片。葉片的分配比例為44.12%～47.50%，莖鞘的分配比例為52.50%～55.88%。開花期干物質(zhì)在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現(xiàn)為莖鞘>葉片>穗軸+穎殼。葉片的分配比例為20.38%～29.90%，莖鞘的分配比例為50.16%～61.93%，穗軸+穎殼的分配比例為17.69%～19.94%。灌漿期干物質(zhì)在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現(xiàn)為莖鞘>穗軸+穎殼>籽粒>葉片。葉片的分配比例為14.05%～17.45%，莖鞘的分配比例為33.33%～40.29%，穗軸+穎殼的分配比例為24.06%～31.25%，籽粒的分配比例為17.97%～19.56%。成熟期干物質(zhì)在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現(xiàn)為籽粒>莖鞘>穗軸+穎殼>葉片。葉片的分配比例為3.96%～5.50%，莖鞘的分配比例為24.16%～29.37%，穗軸+穎殼的分配比例為16.65%～18.79%，籽粒的分配比例為49.30%～53.70%。

2.4 昌麥18和漯麥906花后籽粒干質(zhì)量變化分析

由圖3可知，不同品種小麥灌漿期籽粒干質(zhì)量隨著生育進(jìn)程呈現(xiàn)曲線增長(zhǎng)的趨勢(shì)。5月上旬進(jìn)入灌漿中期后干物質(zhì)積累速度快，積累量大，這一階段粒質(zhì)量急劇增長(zhǎng)。5月9日至6月1日3個(gè)品種籽粒干質(zhì)量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，日均增長(zhǎng)量表現(xiàn)為漯麥906>昌麥18>周麥18。其中，5月9—18日漯麥906和昌麥18籽粒干質(zhì)量增加速率低于周麥18，漯麥906增加速率高于昌麥18。5月18—25日漯麥906和昌麥18籽粒干質(zhì)量增加速率均高于周麥18，漯麥906增加速率低于昌麥18。5月25日至6月1日漯麥906和昌麥18籽粒干質(zhì)量增加速率高于周麥18，漯麥906增加速率高于昌麥18。

2.5 昌麥18和漯麥906的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的比較分析

由表2可知，漯麥906和昌麥18的產(chǎn)量顯著高于周麥18（P＜0.05），增幅分別為4.26%、4.18%；漯麥906和昌麥18的產(chǎn)量無顯著差異。漯麥906和昌麥18的千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)高于周麥18，千粒質(zhì)量增幅分別為4.57%、1.49%，穗粒數(shù)增幅分別為6.87%、7.92%；漯麥906和昌麥18之間穗粒數(shù)無顯著差異。周麥18的穗數(shù)顯著高于漯麥906（P＜0.05），漯麥906的穗數(shù)顯著高于昌麥18（P＜0.05）；漯麥906和昌麥18與周麥18相比穗數(shù)降幅分別為11.39%、16.46%。周麥18和漯麥906的總小穗數(shù)高于昌麥18，漯麥906和昌麥18與周麥18相比總小穗數(shù)降幅分別為5.34%、8.25%；漯麥906和周麥18之間的總小穗數(shù)無顯著差異。漯麥906和昌麥18的不孕小穗數(shù)高于周麥18，增幅分別為22.22%、40.74%；漯麥906和周麥18之間的不孕小穗數(shù)無顯著差異。

表2 不同品種小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素情況

3 討論與結(jié)論

干物質(zhì)生產(chǎn)作為產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，是光合作用的最終產(chǎn)物，因而干物質(zhì)的積累、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配與作物產(chǎn)量密切相關(guān)[17-18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，拔節(jié)期漯麥906和昌麥18葉片干質(zhì)量和莖鞘干質(zhì)量均低于周麥18。抽穗期漯麥906葉片干物質(zhì)質(zhì)量高于周麥18，昌麥18則低于周麥18；昌麥18莖鞘干質(zhì)量高于周麥18，漯麥906則低于周麥18。拔節(jié)期葉片干質(zhì)量占比大于莖鞘干質(zhì)量，抽穗期則相反。漯麥906和昌麥18與周麥18葉片干質(zhì)量和莖鞘干質(zhì)量的差值比較，抽穗期均低于拔節(jié)期。這表明花前與周麥18相比，漯麥906和昌麥18植株干質(zhì)量積累速率逐步提高，且干物質(zhì)逐步從葉片轉(zhuǎn)移至莖鞘積累。通常認(rèn)為，小麥籽粒產(chǎn)量是花前和花后干物質(zhì)生產(chǎn)共同作用的結(jié)果[19]。本試驗(yàn)花后干物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)移至生殖器官，穗軸+穎殼與籽粒的質(zhì)量大于葉片和莖鞘的干質(zhì)量，籽粒作為最終產(chǎn)量的儲(chǔ)藏器官，質(zhì)量逐漸增加。與抽穗期和開花期相同，灌漿期和成熟期莖鞘干質(zhì)量大于葉片干質(zhì)量。灌漿期和成熟期漯麥906籽粒質(zhì)量大于周麥18，分別提高3.04%、3.13%；昌麥18籽粒質(zhì)量低于周麥18，分別降低8.70%、3.13%。

穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量是小麥產(chǎn)量形成的關(guān)鍵要素。楊春玲等的研究表明，黃淮冬麥區(qū)小麥高產(chǎn)育種策略應(yīng)在保證足穗基礎(chǔ)上，主攻粒數(shù)和粒質(zhì)量，挖掘穗粒數(shù)的潛力，使穗、粒、質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展[20]。本研究中，5月9—18日漯麥906和昌麥18籽粒干質(zhì)量日均增加速率低于周麥18，5月18日至6月1日籽粒干質(zhì)量日均增加速率高于周麥18。產(chǎn)量三要素表現(xiàn)：漯麥906和昌麥18的穗數(shù)顯著低于周麥18，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均高于周麥18。

綜合來看，與對(duì)照周麥18相比，灌漿后期籽粒質(zhì)量高，籽粒干質(zhì)量增加快，容重高，穗粒數(shù)多，千粒質(zhì)量高，是漯麥906和昌麥18體現(xiàn)高產(chǎn)的特點(diǎn)。

2018年4月上旬，河南省安陽部分地區(qū)遭遇了強(qiáng)降溫天氣，此時(shí)小麥正處于拔節(jié)孕穗期。春季低溫凍害和小麥?zhǔn)焓斋@期陰雨等災(zāi)害性天氣對(duì)本試驗(yàn)的結(jié)果造成一定的影響，因而小麥產(chǎn)量普遍低于常年。