不同小麥新品種干物質積累、分配及產量分析

薛志偉，楊春玲，韓勇

（安陽市農業科學院，河南安陽455000）

小麥是一種適應性強、分布廣泛的世界性糧食作物。新中國成立以來，國內小麥生產取得了舉世矚目的成就，在新形勢下，小麥育種目標已經從單一追求高產轉變為將高產穩產、抗逆廣適育種作為目前及未來的重點工作[1]。黃淮麥區是我國冬小麥的主產區和高產區，播種面積和總產分別約占全國的55%、60%，對我國小麥生產以及國家糧食安全起著至關重要的作用[2]。

根據形態特征和生理特征等方面發生的一系列變化，小麥的整個生育期分為若干個生育時期。在栽培管理學上，人們根據所形成器官類型的不同和生育特點的不同，將小麥從種子萌發到產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，小麥從拔節期到成熟期是地上部干物質積累的關鍵時期。小麥地上部干物質生產是產量形成的重要物質基礎，也是光合作用產物積累和轉移的最高形式[4-6]。周羊梅等的研究表明，作物產量的高低與光合產物的積累和轉移密不可分，與其在生殖器官和營養器官（葉片、莖鞘等）的分配息息相關[7-8]。小麥營養器官在開花前和花后均充當臨時儲存場所，營養器官花前貯存物質的轉運和花后光合產物的積累、轉移及分配構成了冬小麥籽粒產量[9-10]。姜東等使用14C標記對小麥植株干質量變化的研究指出，高產小麥開花前營養器官貯存物質對籽粒產量的貢獻率低于30%，開花后生產的干物質質量對籽粒產量的貢獻率最低20%[10]。郭天財等的研究表明，小麥籽粒產量主要來源于生育后期的物質生產，花后干物質積累對籽粒貢獻率達到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，其光合產物的積累對小麥籽粒產量有著非常重要的影響[13]。灌漿速率是我國北部冬麥區小麥品種粒質量的重要參數[14]。苗永杰等的研究表明，黃淮冬麥區小麥灌漿期經常遇到的高溫、干旱和干熱風等災害天氣均會影響小麥籽粒的灌漿速率，使籽粒飽滿度下降，粒質量減輕，造成一定的產量損失[15-16]。周麥系列品種是黃淮冬麥區小麥的優秀品種，其中周麥18更是被省內外專家認為既高產又穩產的領頭品種，作為對照品種被廣泛應用于河南省農業生產試驗。漯麥906和昌麥18分別是漯河市和許昌市農業科學院小麥研究所經過多年研究精選的新品種，且在河南省小麥產業技術創新聯盟品種試驗聯合體中表現優異。為了在較大面積上驗證其豐產性，本研究以周麥18作為對照，探求漯麥906和昌麥18干物質積累、分配以及產量3要素變化，為在河南省麥區的推廣栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗基本情況

試驗于2017—2018年在河南省安陽市安陽縣柏莊鎮棉花原種場（114°21′E、36°12′N）進行，供試材料昌麥18（省審編號：豫審麥20190063）和漯麥906（省審編號：豫審麥20190064）分別由許昌市農業科學院和漯河市農業科學院提供；以周麥18為對照品種，由安陽市農業科學院提供。試驗田地勢平坦，地力均勻，前茬為夏玉米，土質黏壤（潮褐土），有機質含量16.4 g/kg，全氮含量1.00 g/kg，硝態氮含量5.7 mg/kg，銨態氮含量3.5 mg/kg，速效磷含量15.4 mg/kg，速效鉀含量199.5 mg/kg。

1.2 試驗設計

隨機區組排列，重復3次，小區長方形，面積300 m2（長125 m，寬2.4 m），小麥行距17 cm。重復間留走道1 m，試驗周圍設置小麥保護行。底施腐植酸螯合復合肥750 kg/hm2，其質量比：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，同時撒施辛硫磷（防治地下害蟲）；拔節期追施尿素250 kg/hm2。地面平整，隨后統一規劃播種，田間墑情較好，苗齊、苗勻、苗壯，田間栽培管理同大田。

在整個生育期內，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日澆水促進灌漿。整個生育期澆水3次。3月3日噴灑除草劑，防治田間雜草。4月25日噴灑聯苯菊酯3%和啶蟲脒3%微乳劑，使用30 g/667 m2對水20 L均勻噴霧防治蚜蟲。在整個生育期間田間無雜草和病蟲危害。2018年6月6日收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 干物質積累與分配測定。于小麥拔節后主要生育時期，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，將溫度調至80℃烘干至恒質量，冷卻后稱質量，換算成單株干物質量。

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

1.3.3 產量性狀測定。收獲前調查各小區1 m雙行固定樣點的穗數，計算單位穗數（以667 m2收獲的穗數計）。將各樣點小麥整株連根收獲進行室內考種，調查測定總小穗數、不孕小穗數、穗粒數、千粒質量等指標。成熟期各小區收獲50 m2，脫粒自然風干，測定籽粒產量。

1.4 數據處理與分析

使用SPSS 19.0和Excel 2007進行數據整理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 昌麥18和漯麥906的干物質積累量比較分析

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

2.2 昌麥18和漯麥906單株干物質器官分配的比較分析

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

表1 不同生育時期的小麥單株干物質各器官分配情況

2.3 昌麥18和漯麥906單株干物質器官分配比例的比較分析

由圖2可知，拔節期干物質在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現為葉片>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%。抽穗期干物質在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現為莖鞘>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%。開花期干物質在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現為莖鞘>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%。灌漿期干物質在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現為莖鞘>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%。成熟期干物質在植株不同器官中的積累量和分配比例基本上表現為籽粒>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花后籽粒干質量變化分析

由圖3可知，不同品種小麥灌漿期籽粒干質量隨著生育進程呈現曲線增長的趨勢。5月上旬進入灌漿中期后干物質積累速度快，積累量大，這一階段粒質量急劇增長。5月9日至6月1日3個品種籽粒干質量均呈現增加趨勢，日均增長量表現為漯麥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的產量及其構成因素的比較分析

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

表2 不同品種小麥籽粒產量及其構成因素情況

3 討論與結論

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

穗數、穗粒數、千粒質量是小麥產量形成的關鍵要素。楊春玲等的研究表明，黃淮冬麥區小麥高產育種策略應在保證足穗基礎上，主攻粒數和粒質量，挖掘穗粒數的潛力，使穗、粒、質量協調發展[20]。本研究中，5月9—18日漯麥906和昌麥18籽粒干質量日均增加速率低于周麥18，5月18日至6月1日籽粒干質量日均增加速率高于周麥18。產量三要素表現：漯麥906和昌麥18的穗數顯著低于周麥18，穗粒數和千粒質量均高于周麥18。

綜合來看，與對照周麥18相比，灌漿后期籽粒質量高，籽粒干質量增加快，容重高，穗粒數多，千粒質量高，是漯麥906和昌麥18體現高產的特點。

2018年4月上旬，河南省安陽部分地區遭遇了強降溫天氣，此時小麥正處于拔節孕穗期。春季低溫凍害和小麥熟收獲期陰雨等災害性天氣對本試驗的結果造成一定的影響，因而小麥產量普遍低于常年。