不同小麦新品种干物质积累、分配及产量分析

薛志伟，杨春玲，韩勇

（安阳市农业科学院，河南安阳455000）

小麦是一种适应性强、分布广泛的世界性粮食作物。新中国成立以来，国内小麦生产取得了举世瞩目的成就，在新形势下，小麦育种目标已经从单一追求高产转变为将高产稳产、抗逆广适育种作为目前及未来的重点工作[1]。黄淮麦区是我国冬小麦的主产区和高产区，播种面积和总产分别约占全国的55%、60%，对我国小麦生产以及国家粮食安全起着至关重要的作用[2]。

根据形态特征和生理特征等方面发生的一系列变化，小麦的整个生育期分为若干个生育时期。在栽培管理学上，人们根据所形成器官类型的不同和生育特点的不同，将小麦从种子萌发到产生新的种子的过程划分为3大生育阶段。其中一生中最后一个阶段即小麦从抽穗到成熟的阶段，也称为籽粒形成和灌浆成熟的生殖阶段[3]。大量研究表明，小麦从拔节期到成熟期是地上部干物质积累的关键时期。小麦地上部干物质生产是产量形成的重要物质基础，也是光合作用产物积累和转移的最高形式[4-6]。周羊梅等的研究表明，作物产量的高低与光合产物的积累和转移密不可分，与其在生殖器官和营养器官（叶片、茎鞘等）的分配息息相关[7-8]。小麦营养器官在开花前和花后均充当临时储存场所，营养器官花前贮存物质的转运和花后光合产物的积累、转移及分配构成了冬小麦籽粒产量[9-10]。姜东等使用14C标记对小麦植株干质量变化的研究指出，高产小麦开花前营养器官贮存物质对籽粒产量的贡献率低于30%，开花后生产的干物质质量对籽粒产量的贡献率最低20%[10]。郭天财等的研究表明，小麦籽粒产量主要来源于生育后期的物质生产，花后干物质积累对籽粒贡献率达到60%以上[11-12]。叶片是小麦光合作物的主要器官，花后绿叶影响着籽粒的灌浆速率，其光合产物的积累对小麦籽粒产量有着非常重要的影响[13]。灌浆速率是我国北部冬麦区小麦品种粒质量的重要参数[14]。苗永杰等的研究表明，黄淮冬麦区小麦灌浆期经常遇到的高温、干旱和干热风等灾害天气均会影响小麦籽粒的灌浆速率，使籽粒饱满度下降，粒质量减轻，造成一定的产量损失[15-16]。周麦系列品种是黄淮冬麦区小麦的优秀品种，其中周麦18更是被省内外专家认为既高产又稳产的领头品种，作为对照品种被广泛应用于河南省农业生产试验。漯麦906和昌麦18分别是漯河市和许昌市农业科学院小麦研究所经过多年研究精选的新品种，且在河南省小麦产业技术创新联盟品种试验联合体中表现优异。为了在较大面积上验证其丰产性，本研究以周麦18作为对照，探求漯麦906和昌麦18干物质积累、分配以及产量3要素变化，为在河南省麦区的推广栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验基本情况

试验于2017—2018年在河南省安阳市安阳县柏庄镇棉花原种场（114°21′E、36°12′N）进行，供试材料昌麦18（省审编号：豫审麦20190063）和漯麦906（省审编号：豫审麦20190064）分别由许昌市农业科学院和漯河市农业科学院提供；以周麦18为对照品种，由安阳市农业科学院提供。试验田地势平坦，地力均匀，前茬为夏玉米，土质黏壤（潮褐土），有机质含量16.4 g/kg，全氮含量1.00 g/kg，硝态氮含量5.7 mg/kg，铵态氮含量3.5 mg/kg，速效磷含量15.4 mg/kg，速效钾含量199.5 mg/kg。

1.2 试验设计

随机区组排列，重复3次，小区长方形，面积300 m2（长125 m，宽2.4 m），小麦行距17 cm。重复间留走道1 m，试验周围设置小麦保护行。底施腐植酸螯合复合肥750 kg/hm2，其质量比：N∶P2O5∶K2O=18∶18∶18，深耕深度30 cm，圆盘耙耙1次，玉米秸秆粉碎还田，同时撒施辛硫磷（防治地下害虫）；拔节期追施尿素250 kg/hm2。地面平整，随后统一规划播种，田间墒情较好，苗齐、苗匀、苗壮，田间栽培管理同大田。

在整个生育期内，2017年10月14日播种，播前墒情好，11月20日浇水，2018年3月3日浇返青水，5月16日浇水促进灌浆。整个生育期浇水3次。3月3日喷洒除草剂，防治田间杂草。4月25日喷洒联苯菊酯3%和啶虫脒3%微乳剂，使用30 g/667 m2对水20 L均匀喷雾防治蚜虫。在整个生育期间田间无杂草和病虫危害。2018年6月6日收获。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质积累与分配测定。于小麦拔节后主要生育时期，选取有代表性的植株10株，把植株地下部剪掉，按照叶片、茎鞘、穗轴+颖壳、籽粒等器官分样，置于105℃烘箱中杀青30 min后，将温度调至80℃烘干至恒质量，冷却后称质量，换算成单株干物质量。

1.3.2 灌浆期籽粒干质量变化测定。于小麦开花灌浆期每小区选择花期一致，长相、长势、穗子大小基本相同，无病虫危害的单茎挂牌标记，从2018年5月9日开始取样10穗，以后每隔一定时间取样1次，直到小麦籽粒成熟。小区每次取样带回室内，置于105℃烘箱杀青30 mim后，80℃烘干至恒质量，冷却后剥除穗轴和外壳，用天平称量籽粒干质量。

1.3.3 产量性状测定。收获前调查各小区1 m双行固定样点的穗数，计算单位穗数（以667 m2收获的穗数计）。将各样点小麦整株连根收获进行室内考种，调查测定总小穗数、不孕小穗数、穗粒数、千粒质量等指标。成熟期各小区收获50 m2，脱粒自然风干，测定籽粒产量。

1.4 数据处理与分析

使用SPSS 19.0和Excel 2007进行数据整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 昌麦18和漯麦906的干物质积累量比较分析

由图1可知，各品种的单株干物质质量均随着生育进程而增加，抽穗期之后增加迅速，成熟期达到最大值。拔节期和成熟期漯麦906和昌麦18的单株干物质质量显著低于周麦18（P＜0.05），漯麦906和昌麦18的单株干物质质量无显著差异。拔节期漯麦906和昌麦18的单株干物质质量比周麦18分别降低8.94%、10.58%；成熟期漯麦906和昌麦18的单株干物质质量比周麦18分别降低5.31%、6.11%。灌浆期漯麦906和周麦18的单株干物质质量高于昌麦18，漯麦906和周麦18的单株干物质质量无显著差异；漯麦906和昌麦18的单株干物质质量比周麦18分别降低5.47%、10.16%。抽穗期和开花期3个品种的单株干物质质量无显著差异。

2.2 昌麦18和漯麦906单株干物质器官分配的比较分析

由表1可知，拔节期周麦18的叶片干质量显著高于漯麦906和昌麦18（P＜0.05），漯麦906和昌麦18的叶片干质量分别比周麦18低11.05%、14.36%。3个品种的茎鞘干质量无显著差异，漯麦906和昌麦18茎鞘干质量均比周麦18低6.63%。抽穗期3个品种的叶片和茎鞘干质量均无显著差异。漯麦906和昌麦18的叶片干质量与周麦18相比变幅分别为1.38%、-8.76%，漯麦906和昌麦18茎鞘干质量与周麦18相比变幅分别为-2.02%、1.21%。开花期漯麦906和周麦18的叶片干质量显著高于昌麦18（P＜0.05），漯麦906和周麦18的叶片干质量分别比昌麦18高40.24%、51.22%；昌麦18的茎鞘干质量显著高于漯麦906和周麦18（P＜0.05），漯麦906和周麦18无显著差异；漯麦906和昌麦18的茎鞘干质量分别比周麦18高2.41%、20.00%。3个品种穗轴+茎鞘干质量无显著差异。灌浆期昌麦18和周麦18的叶片干质量显著高于漯麦906（P＜0.05），昌麦18和周麦18无显著差异；漯麦906和周麦18的穗轴+颖壳干质量显著高于昌麦18，漯麦906和周麦18无显著差异；漯麦906和昌麦18穗轴+颖壳干质量分别比周麦18低11.75%、30.50%。3个品种茎鞘和籽粒干质量均无显著差异。成熟期昌麦18和周麦18的叶片干质量显著高于漯麦906（P＜0.05），昌麦18和周麦18无显著差异；漯麦906和昌麦18的叶片干质量与周麦18相比变幅分别为-20.00%、10.00%。漯麦906和昌麦18的茎鞘干质量显著低于周麦18（P＜0.05），漯麦906和昌麦18无显著差异；漯麦906和昌麦18的茎鞘干质量分别比周麦18低22.15%、20.55%。漯麦906和周麦18的籽粒干质量显著高于昌麦18（P＜0.05），漯麦906和周麦18无显著差异；漯麦906和昌麦18的籽粒干质量与周麦18相比变幅分别为3.13%、-3.13%。3个品种的穗轴+颖壳干质量无显著差异。

表1 不同生育时期的小麦单株干物质各器官分配情况

2.3 昌麦18和漯麦906单株干物质器官分配比例的比较分析

由图2可知，拔节期干物质在植株不同器官中的积累量和分配比例基本上表现为叶片>茎鞘。叶片的分配比例为50.11%～52.28%，茎鞘的分配比例为47.74%～49.89%。抽穗期干物质在植株不同器官中的积累量和分配比例基本上表现为茎鞘>叶片。叶片的分配比例为44.12%～47.50%，茎鞘的分配比例为52.50%～55.88%。开花期干物质在植株不同器官中的积累量和分配比例基本上表现为茎鞘>叶片>穗轴+颖壳。叶片的分配比例为20.38%～29.90%，茎鞘的分配比例为50.16%～61.93%，穗轴+颖壳的分配比例为17.69%～19.94%。灌浆期干物质在植株不同器官中的积累量和分配比例基本上表现为茎鞘>穗轴+颖壳>籽粒>叶片。叶片的分配比例为14.05%～17.45%，茎鞘的分配比例为33.33%～40.29%，穗轴+颖壳的分配比例为24.06%～31.25%，籽粒的分配比例为17.97%～19.56%。成熟期干物质在植株不同器官中的积累量和分配比例基本上表现为籽粒>茎鞘>穗轴+颖壳>叶片。叶片的分配比例为3.96%～5.50%，茎鞘的分配比例为24.16%～29.37%，穗轴+颖壳的分配比例为16.65%～18.79%，籽粒的分配比例为49.30%～53.70%。

2.4 昌麦18和漯麦906花后籽粒干质量变化分析

由图3可知，不同品种小麦灌浆期籽粒干质量随着生育进程呈现曲线增长的趋势。5月上旬进入灌浆中期后干物质积累速度快，积累量大，这一阶段粒质量急剧增长。5月9日至6月1日3个品种籽粒干质量均呈现增加趋势，日均增长量表现为漯麦906>昌麦18>周麦18。其中，5月9—18日漯麦906和昌麦18籽粒干质量增加速率低于周麦18，漯麦906增加速率高于昌麦18。5月18—25日漯麦906和昌麦18籽粒干质量增加速率均高于周麦18，漯麦906增加速率低于昌麦18。5月25日至6月1日漯麦906和昌麦18籽粒干质量增加速率高于周麦18，漯麦906增加速率高于昌麦18。

2.5 昌麦18和漯麦906的产量及其构成因素的比较分析

由表2可知，漯麦906和昌麦18的产量显著高于周麦18（P＜0.05），增幅分别为4.26%、4.18%；漯麦906和昌麦18的产量无显著差异。漯麦906和昌麦18的千粒质量和穗粒数高于周麦18，千粒质量增幅分别为4.57%、1.49%，穗粒数增幅分别为6.87%、7.92%；漯麦906和昌麦18之间穗粒数无显著差异。周麦18的穗数显著高于漯麦906（P＜0.05），漯麦906的穗数显著高于昌麦18（P＜0.05）；漯麦906和昌麦18与周麦18相比穗数降幅分别为11.39%、16.46%。周麦18和漯麦906的总小穗数高于昌麦18，漯麦906和昌麦18与周麦18相比总小穗数降幅分别为5.34%、8.25%；漯麦906和周麦18之间的总小穗数无显著差异。漯麦906和昌麦18的不孕小穗数高于周麦18，增幅分别为22.22%、40.74%；漯麦906和周麦18之间的不孕小穗数无显著差异。

表2 不同品种小麦籽粒产量及其构成因素情况

3 讨论与结论

干物质生产作为产量形成的基础，是光合作用的最终产物，因而干物质的积累、转运及分配与作物产量密切相关[17-18]。本试验结果表明，拔节期漯麦906和昌麦18叶片干质量和茎鞘干质量均低于周麦18。抽穗期漯麦906叶片干物质质量高于周麦18，昌麦18则低于周麦18；昌麦18茎鞘干质量高于周麦18，漯麦906则低于周麦18。拔节期叶片干质量占比大于茎鞘干质量，抽穗期则相反。漯麦906和昌麦18与周麦18叶片干质量和茎鞘干质量的差值比较，抽穗期均低于拔节期。这表明花前与周麦18相比，漯麦906和昌麦18植株干质量积累速率逐步提高，且干物质逐步从叶片转移至茎鞘积累。通常认为，小麦籽粒产量是花前和花后干物质生产共同作用的结果[19]。本试验花后干物质逐渐转移至生殖器官，穗轴+颖壳与籽粒的质量大于叶片和茎鞘的干质量，籽粒作为最终产量的储藏器官，质量逐渐增加。与抽穗期和开花期相同，灌浆期和成熟期茎鞘干质量大于叶片干质量。灌浆期和成熟期漯麦906籽粒质量大于周麦18，分别提高3.04%、3.13%；昌麦18籽粒质量低于周麦18，分别降低8.70%、3.13%。

穗数、穗粒数、千粒质量是小麦产量形成的关键要素。杨春玲等的研究表明，黄淮冬麦区小麦高产育种策略应在保证足穗基础上，主攻粒数和粒质量，挖掘穗粒数的潜力，使穗、粒、质量协调发展[20]。本研究中，5月9—18日漯麦906和昌麦18籽粒干质量日均增加速率低于周麦18，5月18日至6月1日籽粒干质量日均增加速率高于周麦18。产量三要素表现：漯麦906和昌麦18的穗数显著低于周麦18，穗粒数和千粒质量均高于周麦18。

综合来看，与对照周麦18相比，灌浆后期籽粒质量高，籽粒干质量增加快，容重高，穗粒数多，千粒质量高，是漯麦906和昌麦18体现高产的特点。

2018年4月上旬，河南省安阳部分地区遭遇了强降温天气，此时小麦正处于拔节孕穗期。春季低温冻害和小麦熟收获期阴雨等灾害性天气对本试验的结果造成一定的影响，因而小麦产量普遍低于常年。