9个品种(系)冬小麦籽粒灌浆特性分析

孙金英，曹宏鑫，焦玉光，王 进

(1.轮台县农业技术推广中心，新疆轮台841600；2.江苏省农业科学院农业经济与信息研究所/数字农业工程技术研究中心，江苏南京210014；3.呼伦贝尔市农业技术推广服务中心，内蒙古呼伦贝尔021000)

9个品种(系)冬小麦籽粒灌浆特性分析

孙金英1，曹宏鑫2，焦玉光3，王 进1

(1.轮台县农业技术推广中心，新疆轮台841600；2.江苏省农业科学院农业经济与信息研究所/数字农业工程技术研究中心，江苏南京210014；3.呼伦贝尔市农业技术推广服务中心，内蒙古呼伦贝尔021000)

以9个冬小麦品种(系)为材料，用Logistic方程拟合籽粒质量增加过程，并推导出次级参数，同时对千粒质量与不同参数进行相关性分析。结果表明：小麦籽粒质量增加过程呈“S”型曲线, 籽粒灌浆期可分为渐增期、快增期、缓增期3个阶段。相关分析表明：平均灌浆速率、最大灌浆速率与千粒质量呈极显著正相关(P< 0.01)；快增期灌浆速率与平均灌浆速率、最大灌浆速率呈极显著正相关(P< 0.01)；快增期灌浆速率对籽粒质量的作用显著。通过科学合理的栽培措施可以使千粒质量接近或达到最大值。

冬小麦；灌浆特性；灌浆速率；籽粒质量；Logistic曲线

小麦的产量由单位面积穗数、穗粒数和粒质量3个因素构成。研究发现，随着生产水平的提高和育种技术及方法的改进，单位面积的穗数和穗粒数趋于相对稳定，在此基础上提高其千粒质量是进一步提高产量的关键[1]。粒质量的增加与籽粒灌浆特性有密切的关系[2]。关于小麦籽粒质量与其灌浆特性的关系，迄今已有较多报道[2-6]。作为小麦主产区的新疆，冬小麦播种面积占全区小麦总面积的70%以上[7]，但从近几年来看，籽粒质量很不稳定。因此，本试验选取9个冬小麦品种(系)进行籽粒灌浆特性研究，用Logistic方程拟合籽粒质量增加过程，分析一系列籽粒灌浆参数与粒质量的关系及其对粒质量的作用，为实现冬小麦高产稳产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验在新疆轮台县群巴克镇阿勒塞村的实验基地进行。前茬玉米，地力均匀，中上等肥力水平。试验采用随机区组排列，参试品种为方头绿、紫晶、0011、0012、M优一号、中普6号、石冬8号、新冬33号、新冬22号，每个品种(系)设为1个大区，大区面积 955.6 m2，不设重复。2012年10月1日播种，2013年6月21日收获，播种量为25 kg/667 m2，行距为15 cm，田间管理与一般大田基本一致。

1.2 测定项目和分析方法

1.2.1 粒质量测定。小麦开花后选取花期一致，长相、长势、穗长基本相同，无病虫害的植株进行标记。开花后第7天开始取样，每7 d取1次，直至成熟。每个品种(系)每次随机取10个穗，每穗采集中部5个小穗上的第1小花籽粒，共50粒，105 ℃杀青30 min，后降至80 ℃烘至恒质量，称籽粒干质量，折算千粒质量。

1.2.2 分析方法。根据莫惠栋[8]并参照赵洪亮等[4]的方法用Logistic方程Y=W/(1+Ae-Kt)拟合籽粒质量增加过程，式中W为最大千粒质量，t为开花后天数，A、K为常数，对Logistic方程求一阶导数，得灌浆速率方程：

R(t)=WAKe-Kt/(1+Ae-Kt)2

由Logistic方程和灌浆速率方程推导出一些灌浆参数与次级参数：灌浆速率达到最大值的时间Tmax(d)：

最大灌浆速率Rmax(g/千粒·d)：

灌浆速率方程上的2个拐点t1、t2(d)：

假定籽粒达到W96%时，籽粒灌浆已经结束，此时为灌浆结束的时间t3(d)：

T1(t0～t1)、T2(t1～t2)、T3(t2～t3)分别为灌浆渐增期、快增期、缓增期时间(d)；R1、R2、R3分别为渐增期、快增期、缓增期灌浆速率(g/(千粒·d))；W1、W2、W3分别为渐增期、快增期、缓增期干物质积累量(g)；T(t0～t3)为整个灌浆持续时间(d)；Rmean为整个灌浆过程的平均速率[g/(千粒·d)]。

利用Excel2003和DPS2006软件对数据进行计算分析。

2 结果与分析

2.1 9个品种(系)冬小麦籽粒质量增加和籽粒灌浆速率模型

从图1可以看出，9个参试品种(系)籽粒质量增加过程均呈“S”型曲线，即“慢—快—慢”增长态势，符合Logistic方程。方程拟合参数见表1，相关性达到极显著水平(r均在0.99以上)，符合度较高。不同品种(系)籽粒灌浆速率均呈单峰曲线变化，前期灌浆速度较慢，中期灌浆速度加快，后期灌浆速度又减慢，这与籽粒增长态势相一致。从籽粒灌浆速率峰值出现的时间来看，紫晶较其它品种(系)晚，这表明紫晶的灌浆持续时间较长(图2)。

图1 9个参试小麦品种(系)籽粒质量增加过程模型 图2 9个参试小麦品种(系)籽粒灌浆速率模型

表1 9个参试小麦品种(系)籽粒灌浆的Logistic方程参数

注：表中“**”表示极显著水平(P<0.01)

2.2 9个品种(系)冬小麦籽粒灌浆速率参数与次级参数

从表2可以看出，紫晶灌浆持续时间长，最大灌浆速率出现的时间晚，平均灌浆速率和最大灌浆速率较小，缓增期持续时间短；渐增期和快增期干物质积累较为缓慢，后期营养不足、高温等可能引起早衰，干物质积累量小。中普6号和新冬33号上述性状均表现较好，千粒质量较高。

2.3 9个品种(系)冬小麦籽粒灌浆参数、次级参数与千粒质量的相关性

冬小麦籽粒灌浆参数、次级参数与千粒质量的相关分析表明(表3)，平均灌浆速率(Rmean)和最大灌浆速率(Rmax)与千粒质量呈极显著正相关(P<0.01)；快增期灌浆速率(R2)与平均灌浆速率(Rmean)和最大灌浆速率(Rmax)呈极显著正相关(P<0.01)；渐增期、快增期、缓增期干物质积累量(W1、W2、W3)与千粒质量呈极显著正相关(P<0.01)；快增期灌浆速率(R2)与千粒质量呈显著正相关(P<0.05)；快增期时间(T2)和缓增期时间(T3)与千粒质量呈显著负相关(P<0.05)。

表2 9个参试小麦品种(系)籽粒灌浆参数与次级参数

表3 9个参试小麦品种(系)籽粒灌浆参数、次级参数与千粒质量的相关性

注：表中“*”和“**”分别表示在0.05和0.01水平上显著相关。

3 结论与讨论

本试验9个冬小麦品种(系)籽粒质量增加过程符合Logistic生长曲线，呈正态分布。研究表明，平均灌浆速率(Rmean)、最大灌浆速率(Rmax)与千粒质量呈极显著正相关(P<0.01)，其中快增期灌浆速率(R2)对籽粒质量的作用显著，快增期灌浆速度越快，持续时间越长，在一定时间内干物质积累越多，千粒质量越大；而整个灌浆持续时间(T)与千粒质量无显著相关，也就是说，延长整个灌浆持续天数并不能增加千粒质量，这与赵洪亮等的研究结果一致。快增期时间(T2)和缓增期时间(T3)与千粒质量呈显著负相关(P<0.05)，这种现象的发生是由于籽粒灌浆期间可能受低温或高温等不利气象因素的影响，造成一些品种灌浆期延长，灌浆强度低所致[9-10]。

有研究报道，温度和日照是影响小麦籽粒灌浆的主要因素[9-12]，19～22 ℃的日平均气温，充足的日照对小麦籽粒灌浆有利,千粒质量较高[9-10]。本试验冬小麦灌浆期间温度在15.6～28.6 ℃，灌浆盛期遇到了连续3d的高温天气(6月3、4、5日)，日平均气温高达27.1～28.6 ℃，并伴有强度干热风，对冬小麦充分灌浆和提高籽粒质量不利。千粒质量是小麦的遗传特性，在选择具有较高千粒质量品种的条件下，通过适期播种，可合理避开不良天气对籽粒灌浆造成的影响。轮台县冬小麦适播期为9月下旬—10月中旬，灌浆持续时间长的品种应适期早播，如紫晶；小麦灌浆期时，通过浇好灌浆水，叶面喷施磷酸二氢钾或尿素混合液，可显著提高快增期灌浆速率，使千粒质量接近或达到最大值，进而实现冬小麦高产稳产。

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Analysis on Grain Filling Characteristics of Nine Winter Wheat Varieties (Lines)

SUN Jin-ying, CAO Hong-xin, JIAO Yu-guang, WANG jin

(1.Luntai Agro-Technology Extension Center , Luntai 841600,China;2.Institute of Agricultural Economy and Information,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China;3.Hulunbeir Agro-Technology Extension Service Center,Hulunbeir 021000,China)

The present study analyzed the characteristics of grain filling of nine winter wheat varieties (lines). Logistic curve regression equation was used to simulate the process of grain quality increasing, resulting in a series of second parameters, and the relationship between 1000-grain quality of these varieties and their parameters was determined. The result indicated that the process of grain quality increasing showed an "S"-shaped curve. The grain filling stage of wheat can be divided into three periods: the gradually increasing period, the rapidly increasing period, and the slowly increasing period. Correlation analysis showed that the mean grain filling rate and the maximum grain filling rate were positively correlated with 1000-grain quality; their correlation reached a very significant level (P<0.01). The filling rate in the rapidly increasing period was positively correlated with the mean grain filling rate and the maximum grain filling rate; their correlation was at a very significant level (P<0.01). Therefore, through taking scientific and reasonable cultivating measures, the 1000-grain quality of the tested varieties may approximate to or reach the maximum value.

Winter wheat;Grain filling characteristics;The grain filling rate;The grain quality;Logistic curve

2016-06-07

国家863子课题(2013AA102305)；江苏省农业科技自主创新资金项目[CX(13)3054]。

孙金英(1982—)，女，硕士，农艺师，主要从事作物栽培与植物营养研究。E-mail:sunjinying240@sina.com。

*通讯作者：曹宏鑫(1963—)，男，博士，研究员，主要从事作物品质生理生态、“数字农业”关键技术等研究。E-mail:caohongxin@hotmail.com。

S512.1+1

A

1673-6486-20160206

孙金英,曹宏鑫,焦玉光,王进.9个品种(系)冬小麦籽粒灌浆特性分析[J/OL].大麦与谷类科学,2016,33(4):19-22[2016-12-19].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20161219.1806.016.html