不同播种期对小麦籽粒灌浆特性的影响

赵 莉，何贤芳，都斌斌，刘 泽，汪建来

（1.安徽省农业科学院 作物研究所，安徽 合肥 230031；2.六安市农业科学研究院，安徽 六安 237000）

小麦籽粒灌浆是影响其粒重和品质关键且复杂的生理过程，同时与籽粒大小、饱满指数及商品性密切相关，对小麦的产量有着重要影响[1-2]。小麦产量主要由单位面积穗数、穗粒数和千粒重决定，随着田间耕作栽培技术的不断完善和育种水平的提高，单位面积穗数和穗粒数趋于稳定，而千粒重的变化较大，因此，如何增加小麦的千粒重是增产的关键[3-4]。小麦籽粒的灌浆进程在很大程度上影响着千粒重[5]，探究不同小麦品种的籽粒灌浆特性，对品种选择、育种改良以及指导生产有着非常重要的意义。前人对小麦籽粒灌浆进程的研究认为，千粒重主要受籽粒灌浆速率和灌浆持续时间两个因素的影响，但其中主导因素仍存在异议[6-7]。众多研究表明，籽粒灌浆速率主要受遗传因素调控[8-10]，比灌浆持续时间更能揭示小麦千粒重上的差异。冯素伟等[11]通过对9个小麦品种籽粒灌浆特性的研究，认为籽粒灌浆速率对千粒重的影响较大，而灌浆持续时间与千粒重无明显相关。刘红杰等[12]利用2个弱春性和6个半冬性小麦品种，对籽粒灌浆特性和千粒重的关系进行研究，发现籽粒灌浆速率高的小麦品种千粒重较高，而灌浆持续时间与千粒重相关性不明显。灌浆持续时间易受环境的影响，特别是逆境条件下[13-14]，与千粒重的关系无统一定论，有研究报道，灌浆持续时间与千粒重显著相关[15-16]，亦有学者认为二者无明显关系[17-18]。

长江中下游和黄淮南部沿淮区域是稻麦轮作主栽区[19-20]。由于种植业结构调整、迟熟粳稻种植面积扩大、水稻机插和直播技术的应用以及秋播期连阴雨造成土壤过湿推迟耕种等因素的影响，该地区的小麦播种日期由2018年10月底至11月初推迟至11月下旬[21]。晚播缩短小麦生长期，影响小麦冬前分蘖和籽粒灌浆进程，导致籽粒饱满度较差[22-24]。郭明明等[25]通过研究播种期对不同筋力小麦旗叶光合及籽粒灌浆特性的影响，发现适期播种有利于改善小麦光合特性和籽粒灌浆进程。高德荣等[21]在适播和迟播条件下对不同小麦品种的冬前及越冬期单株叶片数和茎蘖数以及灌浆期的籽粒灌浆特性、生物量及产量进行调查，研究耐迟播早熟高产小麦的生长特点，认为冬前生长发育快、灌浆持续时间长、籽粒灌浆速率大的品种在晚播条件下仍能获得高产。前人在研究播种期对小麦籽粒灌浆特性的影响中大多选择单一或几个不同类型的小麦品种为研究材料，无法全面解析某一区域播种期对小麦籽粒灌浆特性的影响。为了探究沿淮稻茬麦区不同播种期的小麦籽粒灌浆规律，试验选用安徽省大面积生产推广或新审定的21个小麦品种为材料，2018年10月底开始每间隔15 d 播种1期，测定3个播种期各品种的籽粒灌浆速率，定量解析播种期间、品种间的籽粒灌浆特性以及与千粒重的相关性，旨在揭示不同小麦品种籽粒灌浆对播种期的响应规律，为沿淮地区晚播稻茬小麦品种选育及技术创新提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验设计与材料

试验于2018—2019年小麦生长期间在安徽省怀远县龙亢农场（32°23′N、117°08′E）进行。试验地前茬作物为粳稻，10月25日收获，秸秆粉碎。土壤为砂姜黑土，0～30 cm 耕层有机质含量23.30 g/kg、全氮含量1.44 g/kg、全磷含量0.65 g/kg、速效磷含量15.80 mg/kg、全钾含量11.50 g/kg、速效钾含量222.00 mg/kg，pH值6.1。试验采用裂区设计，播种期为主区，品种为副区。小区面积10.0 m（26.7 m×1.5 m），3次重复。播种期设置3个处理，每个播种期间隔15 d，播种时间分别为2018年10月30日（SD1）、11月14日（SD2）、11月29日（SD3）。供试品种为安徽省生产上大面积推广或新审定的21个品种，分别为：安科157、安农0711、涡麦9号、宿553、未来0818、荃麦725、新麦26、连麦2号、烟农19、郑麦7698、紫麦19、扬麦25、皖西麦0638、镇麦11、宁麦13、浩麦1号、苏隆128、扬麦20、华麦7号、宁麦21、苏麦188。基本苗为2.5×105株/hm2，根据千粒重、发芽率、小区面积计算小区用种量，采用播种机条播。施肥量为纯N 270 kg/hm2、P2O5112.5 kg/hm2、K2O 112.5 kg/hm2，磷钾肥全部基施，氮肥70%基施、30%拔节期追施。冬前化学除草1次，小麦开花初期防治赤霉病1次。

1.2 测定项目与方法

每个小区于2019年5月7日开始取样，选择无明显病虫害的麦穗20穗，之后每隔5 d 取样1次，每次取20穗，6月1日为最后取样时期，此时籽粒基本完熟，共取样6次，取回后于105℃杀青20 min，80℃烘干24 h 至恒重，人工脱粒称重并换算成千粒重，记录每次取样的千粒重。籽粒灌浆速率为一个时间段籽粒平均日增加的重量。

籽粒灌浆速率（GFR）/（g/d）=相邻取样时期千粒重之差/5

1.3 数据分析及处理

利用Microsoft Excel 2016 进行数据处理，采用SPSS 22 软件进行显著性检验及相关性分析，使用Graphpad Prism 8.0 软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同播种期各取样时期小麦千粒重差异性分析

由图1可知，不同播种期各取样时期小麦千粒重除最后一期（6月1日）无明显差异，其他时期千粒重均有显著差异（P＜0.05）。各播种期处理小麦千粒重从取样第1期（5月7日）至最后1期（6月1日）不断增加，前期千粒重增速较快，后期增速逐渐减缓。各取样时期的千粒重随着播种期处理的推迟逐渐下降且存在显著差异（P＜0.05），SD2和SD3 处理小麦千粒重在取样第3期（5月17日）增幅超过SD1 处理的千粒重，不同播种期小麦千粒重在取样最后1期无显著差异（P＞0.05）。

由图2可知，不同品种各取样时期千粒重在3个播种期中的表现有所差异，大多数品种在取样前4期千粒重随着播种期的推迟呈逐渐下降的趋势，取样后2期多数品种随播种期推迟千粒重趋于稳定。在不同播种期宁麦21 在各取样时期千粒重均显著高于其他大多数品种；新麦26 各取样时期的千粒重在不同播种期表现比较稳定，且高于其他大多数品种；华麦7号除了在SD1 处理中取样第1期的千粒重较低，其他播种期各取样时期的千粒重均高于其他大多数品种；不同播种期处理郑麦7698 在取样第3期前千粒重约处于中间水平，取样第4期（5月22日）之后千粒重增幅较大，高于其他多数品种；未来0818 灌浆各时期千粒重在不同播种期的表现低于其他大多数品种；安科157 随着籽粒灌浆进程，千粒重增幅逐渐降低，成熟期千粒重较低。

2.2 不同播种期各取样时期小麦籽粒灌浆速率差异性分析

由图3可知，各取样时期小麦籽粒灌浆速率不同播种期处理均呈先升后降的单峰曲线，SD1 处理籽粒灌浆速率峰值出现在取样第2期（5月12日），SD2和SD3 处理籽粒灌浆速率峰值均出现在取样第3期（5月17日）。除取样第3期外，不同播种期其他各取样时期的籽粒灌浆速率均存在显著差异（P＜0.05），SD1 处理在取样第2期之前小麦籽粒灌浆速率均显著高于SD2、SD3 处理，取样第3期之后，SD2和SD3 处理小麦籽粒灌浆速率显著高于SD1 处理（P＜0.05）。该结果表明，随着小麦灌浆的进行，各取样时期籽粒灌浆速率随播种期的推迟呈先下降后逐渐增加的趋势，从而使收获时千粒重并未受播种期的显著影响。

由图4可知，不同品种各取样时期籽粒灌浆速率在3个处理间存在一定差异，在取样第2期之前，大多数品种的籽粒灌浆速率随着播种期的推迟不断降低，取样第3期之后，多数品种的籽粒灌浆速率随着播种期推迟逐渐增加。取样第3期之前，宁麦21在各个播种期处理籽粒灌浆速率均高于其他大多数品种，之后籽粒灌浆速率不断下降，低于其他多数品种；在取样第3期之前，不同处理新麦26 的籽粒灌浆速率略有波动，但仍高于其他大多数品种，取样第4期后籽粒灌浆速率逐渐下降；未来0818 在取样第2期之前的籽粒灌浆速率低于大多数品种，之后略有增加；烟农19和宿553 在灌浆后期，籽粒灌浆速率增幅较大。

2.3 不同播种期小麦千粒重与各取样时期籽粒灌浆速率的相关性分析

从不同播种期各取样时期的籽粒灌浆速率与千粒重的相关性分析结果可以看出（图5），各取样时期的籽粒灌浆速率在不同播种期处理与千粒重的相关性有所不同，取样第1期的籽粒灌浆速率与SD1和SD2 处理小麦千粒重呈极显著正相关（P<0.01），而与SD3 处理的千粒重无显著相关（P＞0.05）；取样第2期的籽粒灌浆速率仅与SD3 处理的小麦千粒重显著正相关（P<0.05），与SD1和SD2 处理的千粒重相关性不显著（P＞0.05）；取样第3期的籽粒灌浆速率与不同播种期处理的小麦千粒重均呈显著正相关（P<0.05）；取样第4期的籽粒灌浆速率除与SD1 处理的小麦千粒重不相关外，与SD2和SD3 处理的千粒重呈显著正相关（P<0.05）；取样第5期和第6期的籽粒灌浆速率与不同播种期处理的小麦千粒重均无显著相关（P＞0.05）。因此，小麦在灌浆过程中，相比灌浆后期，灌浆前期与中期的籽粒灌浆速率对千粒重的影响更大，适当提高小麦灌浆前期、中期的籽粒灌浆速率能更有效地增加千粒重。

3 讨论与结论

籽粒灌浆是小麦生长发育的重要生理进程，对千粒重和产量有着至关重要的影响[26-27]。前人关于小麦籽粒灌浆的研究已有诸多报道，认为籽粒灌浆主要受籽粒灌浆速率和籽粒灌浆持续时间两个因素的影响[6-7]。

本试验通过对21个小麦品种不同灌浆时期籽粒灌浆进程的分析，千粒重符合“慢-快-慢”式的S形增长曲线。相关性分析结果表明，取样第1期（5月7日）的籽粒灌浆速率与千粒重基本呈显著正相关（P<0.05），取样第3期（5月17日）的籽粒灌浆速率与千粒重呈显著正相关（P<0.05），取样第4期（5月22日）的籽粒灌浆速率与千粒重基本呈显著正相关（P<0.05），而灌浆后期[取样第5期、第6期（5月27日、6月1日）]的籽粒灌浆速率与千粒重无显著相关（P＞0.05）。宁麦21和新麦26 收获时千粒重高于其他大多数品种，这2个品种在灌浆前期、中期（取样第3期之前）拥有较高的籽粒灌浆速率，灌浆后期的籽粒灌浆速率相对较低；未来0818 在灌浆前期、中期的籽粒灌浆速率较低，后期略有增加，但其千粒重低于其他大多数品种，说明增加灌浆前期、中期的籽粒灌浆速率能提高小麦的千粒重，而增加灌浆后期的籽粒灌浆速率对千粒重的提升并没有明显效果，这与王文文等[28]研究结果略有不同。王文文等[28]利用包含187个株系的小麦重组自交系群体，分析小麦不同灌浆时期对千粒重相关性发现，取样第4期的灌浆速率对千粒重的影响更大，除第2期外其他时期灌浆速率同样对提高千粒重有着重要作用。张玉娟[29]通过对包含150份硬粒小麦品种的自然群体进行3年籽粒灌浆特性的研究，认为千粒重与各取样时期的籽粒灌浆速率显著正相关，且灌浆中期的籽粒灌浆速率与千粒重相关性更高，与本试验结果相似。WANG 等[30]利用包含142个株系的重组自交系群体在4个环境下对小麦籽粒灌浆进行分析，发现千粒重主要受籽粒灌浆速率和灌浆持续时间决定，籽粒灌浆速率受遗传因素控制为主，而灌浆持续时间易受到环境影响，遗传力较低。此外，通过相关性分析，千粒重与平均籽粒灌浆速率、最大籽粒灌浆速率和灌浆持续期显著相关。

小麦籽粒灌浆除了受遗传因素影响，环境因素（温度、水分、光照及养分）、地区以及播种期的改变也有一定的影响[31-36]。郭明明等[25]研究表明，播种期的推迟不利于小麦籽粒灌浆，适期播种可以使小麦光合性能和灌浆特性达到最优，有利于产量提高。本试验中，随着播种期的推迟，各取样时期小麦千粒重降低且播种期处理间差异显著，在5月12日以后SD1 处理小麦灌浆速率开始下降，而SD2、SD3 处理下小麦籽粒灌浆速率持续上升，导致成熟期不同播种期处理间的千粒重差异不明显，保证了收获时千粒重未受播种期的明显影响，说明小麦在灌浆进程中有一定的自我调节能力。

综上所述，小麦籽粒灌浆期间可以通过栽培方式的改进和品种的选择提高灌浆前期、中期的籽粒灌浆速率，以增加千粒重。此外，播种期同样影响小麦的籽粒灌浆进程，灌浆前期、中期的籽粒灌浆速率随播种期的推迟不断下降，灌浆后期籽粒灌浆速率随播种期的推迟有所增加，从而保证了晚播条件下稳定的千粒重。选择适宜的播种期可以协调有效穗数、穗粒数和千粒重三者的关系，在保证籽粒灌浆质量的同时取得较好的产量。