小麥新品種漯麥76籽粒灌漿特性及產(chǎn)量分析

甄士聰，趙永濤，袁謙，張中州，望俊森

(漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 漯河 462300)

小麥產(chǎn)量的高低與穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重這三者之間有很大的聯(lián)系[1]，穗數(shù)與穗粒數(shù)在單位面積內(nèi)逐步趨于穩(wěn)定時(shí)，小麥增產(chǎn)潛力在于進(jìn)一步提高千粒重[2-3]。而灌漿特性與粒重關(guān)系密切，進(jìn)而影響產(chǎn)量。有關(guān)小麥籽粒灌漿參數(shù)和粒重的研究較多，結(jié)論不統(tǒng)一。張曉龍[4]認(rèn)為，不同品種之間的千粒重差異主要由灌漿速率大小和持續(xù)期長(zhǎng)短所決定，且灌漿速率與粒重在函數(shù)關(guān)系上呈現(xiàn)正相關(guān)。蔡慶生等[5]表示，小麥籽粒生長(zhǎng)過(guò)程中，干物質(zhì)積累量的決定因素并不是灌漿持續(xù)時(shí)間，而是籽粒灌漿速率。李秀君等[6]認(rèn)為，千粒重的影響要素主要有2個(gè)，一個(gè)是籽粒平均灌漿速率，另一個(gè)是最大灌漿速率，并且這兩者之間也是呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。劉豐明等[7]認(rèn)為，河南省高產(chǎn)小麥粒重影響因素有2個(gè)，一是籽粒灌漿速率，還有就是持續(xù)時(shí)間，其中速率的影響要遠(yuǎn)大于持續(xù)時(shí)間的影響。周竹青等[8]認(rèn)為，小麥籽粒重量受到多個(gè)因素的影響，對(duì)粒重具有顯著影響的因素包括平均速率、快增期速率與時(shí)間、持續(xù)期、緩增期速率及時(shí)間。苗永杰等[9]認(rèn)為，粒重與灌漿速率呈顯著正相關(guān)。不同研究選用品種不同，且環(huán)境條件與栽培管理也有差異，導(dǎo)致了結(jié)果的不同。

黃淮麥區(qū)是我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量提高對(duì)我國(guó)糧食安全意義重大。該地區(qū)小麥在灌漿期常常會(huì)受到陰雨大風(fēng)、干熱風(fēng)和干旱等不利氣候的影響，同時(shí)還會(huì)遭受病蟲(chóng)害的侵襲，這些因素的共同作用導(dǎo)致小麥的灌漿不充分，籽粒干癟，從而導(dǎo)致小麥產(chǎn)量下降。生產(chǎn)上更需要灌漿速度快的高產(chǎn)品種。漯麥76是漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院采用系譜法選育而成的多穗大粒小麥新品種，審定編號(hào)為豫審麥20220031。親本組合為S1045/鄭麥366//周麥16。產(chǎn)量三要素協(xié)調(diào)，千粒重突出，667 m2穗數(shù)在37.4萬(wàn)～41.6萬(wàn)，穗粒數(shù)在34.5～35.5，而千粒量在47.7～49.1 g。產(chǎn)量達(dá)到繼續(xù)區(qū)域試驗(yàn)同步生產(chǎn)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。千粒重在2022年河南省審定的13個(gè)春性小麥品種中居第二。本文旨在通過(guò)分析漯麥76籽粒灌漿特性以及成產(chǎn)因素與產(chǎn)量效應(yīng)，以期明確該品種的特性，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)，并推廣應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

對(duì)3個(gè)小麥品種進(jìn)行籽粒灌漿速率測(cè)定，小麥品種選用漯麥76、鄭麥113、偃展4110。其中，鄭麥113、偃展4110為對(duì)照品種，品種來(lái)源于漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院。漯麥76產(chǎn)量相關(guān)數(shù)據(jù)為2017—2020年河南省春水組小麥品種試驗(yàn)結(jié)果，由44個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)匯總。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 籽粒灌漿速率測(cè)定試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021—2022年在漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土質(zhì)為砂壤土，深翻與旋耕整地?；蕿閺?fù)合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)，750 kg·hm-2撒施。3個(gè)待測(cè)小麥品種于2021年10月27日以小區(qū)點(diǎn)播種植，行距為27.3 cm，株距為7.14 cm，采用隨機(jī)區(qū)組排列的方式進(jìn)行試驗(yàn)，并設(shè)置3次重復(fù)。小區(qū)面積為2.5 m×3.0 m，基本苗225萬(wàn)·hm-2。田間管理同常規(guī)大田。

1.2.2 籽粒灌漿速率指標(biāo)測(cè)定

籽粒灌漿速率參照《作物學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)》[10]測(cè)定。每個(gè)小區(qū)于揚(yáng)花期選取花期一致的麥穗，選50個(gè)麥穗進(jìn)行標(biāo)記以備取樣。取樣時(shí)間定在小麥揚(yáng)花后5 d，隨后每隔5 d取樣1次，每小區(qū)選取5穗，一直持續(xù)至小麥成熟。取樣后，樣品被置于烘箱中，首先在105 ℃下殺青30 min，然后在80 ℃下烘烤24 h，達(dá)到恒重，手工脫粒后對(duì)籽粒稱干重、計(jì)數(shù)，計(jì)算千粒重。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 26.0和Excel對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理、分析和制作圖表。然后依據(jù)Logistic方程[11]對(duì)籽粒灌漿過(guò)程進(jìn)行擬合，灌漿參數(shù)計(jì)算則是采用韓占江等[12-13]的計(jì)算方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒灌漿特性分析

2.1.1 籽粒灌漿過(guò)程中千粒重變化

根據(jù)圖1，3個(gè)小麥品種的千粒重在籽粒灌漿過(guò)程中呈現(xiàn)出“S”形曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)，并且其灌漿速率表現(xiàn)出“慢-快-慢”的變化趨勢(shì)。漯麥76在前10 d與2個(gè)對(duì)照品種灌漿速率相當(dāng)，在10～25 d較對(duì)照品種灌漿速率增快，在25 d后較對(duì)照品種灌漿速率放緩不明顯。因此，漯麥76在灌漿中后期灌漿速率高是其千粒重高于對(duì)照品種的主要原因。

圖1 3個(gè)小麥品種千粒重變化Fig.1 Changes in 1 000-grain weight of three wheat varieties

2.1.2 籽粒灌漿模型分析

采用Logistic方程對(duì)小麥灌漿進(jìn)程進(jìn)一步擬合，R2值大于0.95，F(xiàn)測(cè)驗(yàn)表明，方程擬合達(dá)到極顯著水平(表1)，可以有效地反映小麥籽粒灌漿規(guī)律。Logistic方程中的參數(shù)k值越大，說(shuō)明生長(zhǎng)越好，漯麥76的k值達(dá)到56.25 g，表明其生長(zhǎng)情況最好，鄭麥113的k值為44.58 g，偃展4110的k值為43.88 g，漯麥76的k值最大。

表1 3個(gè)小麥品種籽粒灌漿Logistic方程參數(shù)Table 1 Parameters of Logistic equations for grain filling of three wheat varieties

2.1.3 籽粒灌漿參數(shù)分析

根據(jù)表2可知，灌漿速率在快增期加快，緩增期和漸增期都相對(duì)緩慢。這3個(gè)階段中，快增期灌漿速率最高，其次是漸增期，最低的階段為緩增期。這個(gè)結(jié)果又與干質(zhì)量“S”形曲線變化趨勢(shì)保持了一致。漯麥76最大灌漿速率和平均灌漿速率都最大。漯麥76、鄭麥113和偃展4110的最大灌漿速率分別為2.42、2.05和2.11 g·d-1。漯麥76、鄭麥113和偃展4110的平均灌漿速率分別為1.37、1.15和1.14 g·d-1。籽粒灌漿的3個(gè)階段T1、T2、T3和灌漿速率R1、R2、R3表現(xiàn)不同。在這些指標(biāo)中，漯麥76的灌漿過(guò)程與鄭麥113和偃展4110差異較大，T1最短、T2最長(zhǎng)、R2最大、T3最短、R3最大，說(shuō)明漯麥76中后期灌漿快、積累量大。

表2 3個(gè)小麥品種籽粒灌漿參數(shù)Table 2 Grain filling parameters of three wheat varieties

2.1.4 籽粒灌漿參數(shù)的相關(guān)性分析

對(duì)灌漿參數(shù)與千粒重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)分析，逐步多元回歸后得到最優(yōu)回歸方程Y=-28.88+59.48R+0.53T3。據(jù)表3中所示，千粒重與R呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為1。因此，平均灌漿速率在籽粒灌漿中對(duì)于提高粒質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)具有決定性的作用。

表3 籽粒灌漿參數(shù)與千粒重的相關(guān)性Table 3 Correlation between grain filling parameters and 1 000-grain weight

2.2 漯麥76成產(chǎn)因素與產(chǎn)量的效應(yīng)分析

采用通徑分析法分析穗數(shù)(X1)、穗粒數(shù)(X2)、千粒重(X3)與產(chǎn)量的效應(yīng)[14]。從表4看出，穗數(shù)相對(duì)應(yīng)的直接通徑系數(shù)為0.664，從X1→X2，以及X1→X3的通徑組合可知，X1→X2間接效應(yīng)雖然為-0.045，但是整體的負(fù)值較小。依照穗數(shù)總和效應(yīng)的0.667可以分析得出，穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大。X2在產(chǎn)量的直接效應(yīng)系數(shù)為-0.587，總效應(yīng)為-0.194，但是間接通徑系數(shù)X2→X1以及X2→X3分別為0.214和0.179，都是正值[15]。千粒重對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)排第二，直接通徑系數(shù)為0.658，僅比穗數(shù)產(chǎn)生的直接效應(yīng)低了0.006。再分析總和效應(yīng)為0.698，說(shuō)明千粒重對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)貢獻(xiàn)最大[16]。

表4 產(chǎn)量三要素與產(chǎn)量的通徑分析Table 4 Path analysis of the three factors of yield and yield

3 討論與結(jié)論

研究[17-19]表明，小麥籽粒的灌漿速率主要受到遺傳因素的控制。通過(guò)分析不同穗型小麥籽粒灌漿過(guò)程、干物質(zhì)積累以及與產(chǎn)量的關(guān)系，丁位華等[20]發(fā)現(xiàn)，對(duì)產(chǎn)量影響最大的因素是干物質(zhì)積累的平均速率。本研究發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種的籽粒灌漿過(guò)程中，平均灌漿速率對(duì)于實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)具有決定性的作用，可進(jìn)一步采用平均灌漿速率對(duì)相關(guān)性狀進(jìn)行基因定位，進(jìn)一步明確其遺傳基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)育種價(jià)值。

本研究發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種都符合Logistic生長(zhǎng)曲線。漯麥76的千粒重最大生長(zhǎng)量上限k值最大，為56.25。在23.67 d達(dá)到最大灌漿速率，最大灌漿速率和平均灌漿速率都最大，中后期灌漿快、積累量大，可以保障籽粒灌漿充分的同時(shí)避免后期干熱風(fēng)危害[21]。因此，漯麥76具有灌漿速率快、籽粒質(zhì)量高的特點(diǎn)。漯麥76平均灌漿速率與千粒重呈極顯著正相關(guān)。段國(guó)輝等[22]在分析黃淮麥區(qū)不同生態(tài)型小麥籽粒灌漿特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，水地品種中，平均灌漿速率對(duì)粒重的影響達(dá)極顯著水平。這與本研究結(jié)果相一致。

單位面積產(chǎn)量的提高決定于其構(gòu)成因素的協(xié)調(diào)提高[3]。對(duì)漯麥76的研究結(jié)果顯示，影響產(chǎn)量的構(gòu)成三要素中，穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大，而千粒重對(duì)小麥產(chǎn)量的總效應(yīng)貢獻(xiàn)最大。漯麥76屬于穗數(shù)、千粒重并重型大粒小麥品種，并非穗粒數(shù)越多產(chǎn)量越高。因此，生產(chǎn)上適期播種，適時(shí)追肥，灌漿期間澆好灌漿水，前期管理保證有效穗數(shù)，中后期壯根護(hù)葉保障灌漿充分來(lái)確保高產(chǎn)。在保證有效穗數(shù)的基礎(chǔ)上，穩(wěn)定穗粒數(shù)，提高千粒重，是高產(chǎn)的關(guān)鍵。