小麦高产群体茎蘖特征及产量构成因素分析

王新其，李国梁，施圣高，石建福，左 军，陈小倩，曹伟召，曹黎明*，赵志鹏，3*

(1 上海市农科院作物育种栽培研究所，上海 201403； 2 上海上实现代农业开发有限公司，上海 202183； 3 上海市农业科技服务中心，上海 200335)

小麦高产群体茎蘖特征及产量构成因素分析

王新其1，李国梁2，施圣高2，石建福2，左 军2，陈小倩2，曹伟召2，曹黎明1*，赵志鹏1，3*

(1 上海市农科院作物育种栽培研究所，上海 201403； 2 上海上实现代农业开发有限公司，上海 202183； 3 上海市农业科技服务中心，上海 200335)

为探明小麦品种‘扬麦11’在崇明东滩盐碱地栽培的高产群体茎蘖特征和产量结构，收集整理了2012～2014年的试验资料，分析不同产量类型的群体建成茎蘖特征和产量构成因素。结果表明，崇明盐碱地区‘扬麦11’小麦高产(≥6000 kg/hm2)群体适宜基本苗和最高茎蘖数为预期有效穗数的0.40～0.46倍和2.4～2.7倍为宜，小麦群体成穗率40%以上；不同产量类型的产量构成因素对产量的贡献大小依次为：有效穗数>实粒数>结实率>千粒重。高产小麦群体应在稳定适宜穗数基础上，提高结实率，以争取粒数为主攻目标。对不同产量类型中产量与产量构成因素进行统计分析，明确了产量与产量构成因素间的相关性存在明显的差异，这对获得不同产量类型目标的产量构成因素调控具有重要指导意义。

小麦；栽培；群体特征；产量；产量构成

小麦(TriticumaestivumL.)是我国重要粮食作物之一，其种植面积、产量仅次于水稻，在粮食作物生产中占有举足轻重的地位[1～4]。小麦因具有抗旱、耐寒、耐盐碱、适应性广、丰产性好和增产潜力大等优势[1，4，5]，在上海冬季仍有一定的种植面积，也是本市两熟制(水旱轮作)重要的主栽作物。近年来，随着沪郊种植业结构进一步调整，粮食作物种植面积逐年减少，要保障本地区粮食安全，必须提高小麦产量。随着优质高产小麦新品种的更新换代和配套高效栽培技术集成推广，沪郊小麦单产稳步提高，测产高产记录也频见报道[5～7]。为实现小麦高产，国内众多学者对其高产栽培技术及其调控措施开展了大量研究，探索了耕播方式[8～11]、氮肥运筹[7，11～15]、水肥耦合[16，17]、群体密度[18，19]、光能利用[20]以及高产群体的构建[4，5，21，22]等各个方面，为小麦高产育种与栽培指明了方向。崇明东滩位于崇明岛最东端，属盐碱地区，受气候及盐碱土质的影响，小麦单产水平常年偏低于上海其它地区。合理群体结构建成是提高小麦产量重要的关键技术，也是实现小麦高产的重要指标。因小麦品种自身遗传背景和生态区域及栽培技术的差异，不同产量水平的群体结构建成存在明显的差异。为探明崇明东滩地区优质高产小麦群体茎蘖特征和产量结构特点，通过该区域2012～2014年小麦小区高产和示范试验，针对不同类型群体样本数据分析，以提出高产群体茎蘖特征和产量结构性状的参考值，对本地区小麦品种‘扬麦11’选择合理的群体生长和发挥高产潜力栽培措施的调控具有一定参考意义。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验及示范点位于崇明东滩上海上实现代农业园区稻麦粮作区域，土壤质地为盐渍沙质壤土，地势平坦，地下水位偏高。土壤地力偏低，耕层有机质含量13.4～21.2 g/kg，碱解氮33.8～51.7 mg/kg，有效P、速效K分别为20.5～24.1、145.8～154.5 mg/kg。土壤偏碱性，pH变幅范围7.82～8.81，含盐量1.2～1.6 g/kg。

1.2 种植条件

数据来源于2012～2014年期间实施的小麦品种播密、肥量肥法、尿素与缓释肥配伍、穗肥配比小区及示范试验。试验田前茬均为水稻，播前选择适宜土壤墒情施好基肥后浅耕灭茬、平整。试验田块畦宽1.5 m，沟宽20 cm、深30～35 cm，并间隔开好横沟。小区试验采用人工模拟机械条直播，等行距15 cm，播深3～5 cm，播量控制在8～10 kg/hm2。高产示范为机械条直播，选择晴好或多云天气播种。年度播期范围在11月10日～15日。试验田播后管理及病虫草防除同常规生产。试验材料由江苏里下河地区农业科学研究所与南京农业大学细胞遗传所共同培育的抗病、高产、优质中筋小麦品种‘扬麦11’。上海地区引进试种后于2008年通过农作物品种审定委员会审定，该品种表现为春性较强，熟期早，抗白粉病，中抗赤霉病，抗逆性强，品质优，后期熟相好，丰产、稳产性较好，目前仍为沪郊小麦主推品种之一。

1.3 测定内容及方法

1.3.1 茎蘖动态

齐苗后，在苗期(3叶)定点观察1 m长双行长势均匀样段，调查群体茎蘖动态及单株茎蘖数量。间隔15 d调查1次，至齐穗结束。折算成每公顷群体茎蘖数。

1.3.2 产量及产量结构

成熟期调查有效穗数，并取有代表性植株10株，重复3次进行室内穗粒结构考查。收割后单独脱粒晒干并风选干净后折合标准含水量计算产量。

1.4 数据整理分析

样本数据整理汇总后采用DPS v7.05软件统计分析，在Office 2003/2007 Excel上输入数据进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 不同产量类型群体的茎蘖特征

2.1.1 群体茎蘖特征

统计了不同类型产量群体茎蘖数据样本共93个(表1)，结果表明，在产量6000 kg/hm2以上的基本苗数平均为200.32±32.21×104/hm2，最高茎蘖数为1181.58±109.89×104/hm2，有效穗数471.44±23.97×104/hm2，分蘖力4.99±0.64，单株有效分蘖数为1.41±0.33株，成穗率在40.20±3.09%。而产量低于6000 kg/hm2水平的，除了5250～6000 kg/hm2产量水平其群体最高茎蘖数比较高外，其余产量水平类型的群体在基本苗、有效穗、分蘖力、株有效分蘖数及成穗率方面均低于高产(>6000 kg/hm2)群体的茎蘖指标。

表1 不同产量类型群体的茎蘖特征

2.1.2 群体茎蘖结构指标与产量的关系

以小麦不同产量类型群体的基本苗数(x1)、最高茎蘖数(x2)、有效穗数(x3)、基本苗为有效穗数的倍数(x4)、最高茎蘖数为基本苗(x5)和有效穗的倍数(x6)分别为自变量，Y为产量性状进行回归分析(表2)。结果表明，在本试验范围内，基本苗数与各产量类型呈现负向趋势，x1-Y拟合方程随基本苗增加产量呈单边下降；群体最高茎蘖数和有效穗数与产量关系趋势相同，二者并非越高产量就越高。依据x2-Y和x3-Y拟合方程，高产群体(>6000 kg/hm2)最高茎蘖数适宜值为1187.53×104/hm2，有效穗数(x3)为581.17×104/hm2时，获得最高理论产量为8340.51 kg/hm2。由此表明，单位面积内有效穗数增加可有效提高小麦单产；不同产量类型由低到高，群体基本苗数为有效穗数的倍数(x4)和最高茎蘖数为有效穗数的倍数(x6)均表现递减趋势，而群体最高茎蘖数为基本苗数的倍数(x5)与产量关系呈现递增趋势，倍数越高产量增加趋缓。

综上所述，获得>6000 kg/hm2产量的群体，其基本苗数不超过200×104/hm2，最高茎蘖数一般为基本苗数的5.5～6.0倍，最高茎蘖数为有效穗数的2.4～2.7倍，基本苗数为预期有效穗数的0.40～0.46倍，保证成穗率在40%以上。

表2 群体茎蘖与产量的拟合方程

注：拟合方程的p值小于0.05或0.01为达到显著或极显著水平。

2.2 群体穗粒结构

依据小麦不同产量水平的穗粒性状分析(表3)，不同产量类型由低到高小麦群体表现为：穗粒数和结实率随产量增加呈递增趋势，相关系数分别为0.9344**和0.9253**。不同产量类型产量结构性状中，每穗总粒数、实粒数、结实率和千粒重的变异系数(C.V)分别为11.41%、13.14%、2.72%和1.45%，其中变异系数最大的为每穗实粒数，变幅范围23.95±0.73 ～ 35.14±1.34。由此表明，小麦获得>6000 kg/hm2产量，在有效穗数447.98±32.14×104/hm2基础上，主攻目标为每穗总粒数和每穗实粒数两个产量结构性状。

表3 不同产量类型群体的穗粒性状

2.3 群体成穗率和颖花量

成穗率是作物基本苗、穗粒发展的群体综合性状的一个重要指标，单位面积颖花量则是反映群体库容大小的一个重要指标。分析表明，小麦群体成穗率与产量之间显示正向效应，拟合方程呈二次曲线(图1)，Y=-7.86x2+714.80x-9288.75(R2=0.3640*)，随着成穗率提高，其产量明显增加，但增加逐渐趋缓。经计算成穗率为45.47%时，理论产量有望达到更高产水平(7000 kg/hm2)。单位面积颖花量与产量呈二次曲线(R2=0.8921**)，表明在群体结实率差异较小的前提下，群体单位面积颖花量增加，其产量也随之增加(图2)。分析群体成穗率与颖花量关系同样呈二次曲线，表明群体成穗率提高有利于颖花量增加，但成穗率越高颖花量增加同样趋缓。因此，从本试验统计的样本来看，小麦群体成穗率在38%以上，群体单位面积的颖花总量在2.0×108/hm2，就可望获得>6000 kg/hm2的产量。

图1 小麦群体成穗率与产量的关系Fig.1 Relationship between the percentage of earbearing tillers and yield of wheat population

图2 小麦群体颖花量与产量的关系Fig.2 Relationship between total amount of spikelets and yield of wheat population

2.4 不同类型产量结构及影响因素分析

2.4.1 产量结构分析

以x1～x4分别代表有效穗数、穗总粒数、结实率和千粒重性状，Y为产量性状进行相关分析，结果显示，小麦不同产量类型群体产量结构性状与产量的相关趋势不一(表4)。产量在5265～7500 kg/hm2范围内，群体产量结构性状与产量均无显著相关，但有效穗数均与每穗总粒数存在显著或极显著负相关。表明在该产量水平范围内，单一增加某个产量结构因子对产量的增加作用不明显，且在增加有效穗数的同时会降低每穗总粒数。在产量7500 kg/hm2以上群体中每穗总粒数与结实率存在显著负相关(-0.9267*)，表明在该产量水平下，如增加每穗总粒数将会降低结实率。产量在6765～7500 kg/hm2范围内，总粒数与结实率和千粒重均呈现显著负相关(-0.4674*、-0.4633*)，表明单位面积内有效穗数的增加将会降低穗总粒数，同时总粒数的增加会显著降低结实率和千粒重两个性状；在产量6015～6750 kg/hm2范围内，结实率与粒重存在显著负相关(-0.4969*)，表明结实率的提高将会降低粒重。产量在4515～5250 kg/hm2范围内，除总粒数与千粒重存在显著负相关外(-0.8278*)，其余均无显著相关。但产量低于4500 kg/hm2的群体有效穗数和粒重与产量存在极显著的正相关和负相关(0.9892**、-0.9220**)，同时有效穗数与粒重也存在显著负相关，穗总粒数与结实率存在显著负相关(-0.9139*、-0.8701*)，表明在低产小麦群体中，只要增加有效穗数，适当降低粒重将有效提高产量，同时增加穗总粒数也将会降低结实率的提高。

表4 小麦群体产量结构相关性分析

2.4.2 产量贡献因素分析

对小麦不同类型产量的构成因素贡献分析，结果表明，不同产量类型的产量构成因素对产量的贡献大小依次为：有效穗数>穗总粒数>结实率>千粒重，表明小麦群体的产量主要来源于有效穗数，其次为穗总粒数，而结实率和粒重对产量的贡献份额相对较小(表5)。但不同产量类型间各构成因素对产量贡献份额存在明显的差异，群体有效穗数对产量贡献份额与产量水平呈现正向趋势，而千粒重则呈反向趋势。依据产量结构性状对产量贡献份额变幅的极差，在不同产量类型中，贡献份额变化大小依次为有效穗数(38.18%)、结实率(20.13%)、千粒重(12.46%)和穗总粒数(9.9%)。由此表明，依据不同产量类型的产量各构成因素中有效穗数贡献份额和极差值最大，获取小麦高产主攻目标为有效穗数，其次为穗粒数。

表5 小麦产量构成因素对产量贡献的份额

3 结论与讨论

(1)群体茎蘖构成及其动态是反映小麦群体质量的最重要指标，掌握群体茎蘖结构变化有助于有效地调控群体生长。本文分析小麦‘扬麦11’获得高产的基本苗数变幅较大，在适宜的播期范围内，基本苗数在150～250×104/hm2范围内，均能获得高产。小麦群体最高茎蘖数为其预期有效穗数的倍数在2.4～2.7倍范围能获得>6000 kg/hm2的产量。该研究结果与王红光等[21]报道超高产小麦(>10000 kg/hm2)提出的2.2～2.9倍结果接近，但明显高于张国江[5]和朱冬梅等[22]报道小麦>8000 kg/hm2的2.0倍结果。这与不同类型小麦品种实现高产和超高产的产量结构存在差异有一定的关系。但超过3倍后，产量表现明显下降，其主要原因在于群体高峰苗偏高后，其群体成穗率下降，且有效穗数中分蘖穗比例增加，降低了粒重。

(2)小麦产量高低主要取决于产量构成因子协调的结果。本研究结果显示，不同产量类型的产量构成因素对产量贡献大小依次为：有效穗数>穗总粒数>结实率>千粒重，表明群体产量主要来源于有效穗数，其次为总粒数，而结实率和粒重对产量的贡献份额相对较小。因此，高产小麦群体在确定适宜穗数基础上，提高总粒数和结实率为主攻目标。同时，本文通过对不同产量类型中产量与产量因素间的统计分析，明确了不同产量类型其产量与产量因素的相关性，这对获得不同产量类型目标的产量构成因素调控具有重要指导意义。

(3)成穗率是作物群体合理穗粒发展的一个重要综合性状指标，既要保证足够的有效穗数，又不能因群体偏大而大量降低穗粒数，降低粒重，使产量构成因素协调发展。本文分析大穗型小麦品种‘扬麦11’群体大部分的产量在6000～7500 kg/hm2之间，已属高产群体[1，23]，但要使其更高产难度较大。分析其原因是最高茎蘖数偏高，单株有效分蘖数偏少，致使成穗率比较低，高产田块也仅在40%左右，而小麦超高产的成穗率均在45%～50%[24，25]。因此，崇明东滩地区乃至沪郊小麦的高产更高产必须要在保证获得单位面积适宜穗数条件下，努力提高茎蘖成穗率，同时提高每穗结实粒数和粒重，才有望较大面积突破7500 kg/hm2产量大关。

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Analysis about the Population Stem Tiller Traits of High-yielding Wheat and Its Yield Components

WANG Xinqi1，LI Guoliang2，SHI Shengao2，SHI Jianfu2，ZUO Jun2，CHEN Xiaoqian2，CAO Weizhao2，CAO Liming1*，ZHAO Zhipeng1*

(1 Crop Breeding and Cultivation Research Institute，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China； 2 Shanghai SIIC Modern Agriculture Development Co.，LTD，Shanghai 202183，China；3 Shanghai Municipal Agricultural Science & Technology Service Centre，Shanghai 200335，China)

To explore the high yield population stem tiller traits and yield structure of wheat variety ‘Yangmai 11’，the filed experimental data were collected from saline-alkali land of Chongming Dongtan during 2012 to 2014，and analyzed the high-yielding population stem tiller traits and yield components.Results showed that the suitable number of basic seedlings and maximum stem tillers of wheat yield of ‘Yangmai 11’ variety population (≥6000 kg/hm2) were 0.40-0.46 times and 2.4-2.7 times for the expected effective panicles，and the effective panicles rate of wheat group were more than 40%.The contribution of yield component factors to yield in different yield types are in the proper order： effective panicle number > filled grain number per spike > setting rate >1000-grain weight.For the high-yielding wheat population，on the basis of stable suitable panicles，the main targets are improving the seed setting rate and increasing the grain number.Statistical analysis showed clearly that there were obvious differences for the relationship of yield and yield components in different yield types，which has important guiding significance for regulating the yield components in different target yield types.

wheat； cultivation； population tiller trait； yield； yield component

2016-08-17

王新其(1963-)，男，副研究员，从事水稻遗传育种及稻麦高产栽培研究，Email：wxqsaas@163.com。*通信作者，Email：clm067@163.com；zzp_4398@163.com。

上海市农业科技成果转化项目(沪农科转字(2012)第1-2号)。

S512.101

A

1001-5280(2016)06-0688-06

10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2016.06.21