高产冬小麦品种群体动态及干物质积累、分配的差异

张宏芝，高永红，王立红，孔德鹏，张跃强，李剑峰，王 重，高 新，时 佳，赵 奇，樊哲儒

(1.新疆农业科学院核技术生物技术研究所/农业农村部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091；3.新疆维吾尔自治区农业技术推广总站, 乌鲁木齐 830000)

0 引 言

【研究意义】近年来，小麦需求量逐渐增加，提高单产水平是实现小麦总产量稳步提高，以满足需求量目标的关键因素[1]。小麦新品种对我国小麦产量提升的贡献最大，达到30.9%，平均年贡献率约1%[2]。干物质生产是小麦产量形成的基础，其产量的95%以上源于光合所用，而小麦开花后同化物的积累，及花前营养器官积累的同化物向籽粒中的转运是影响小麦增产的关键所在[3-4]。研究小麦不同品种干物质生产特性，对于高产超高产品种选择及小麦栽培管理具有重要的意义[5]。【前人研究进展】小麦籽粒产量形成的过程实质是其光合产物生产、运转及向籽粒分配的过程[5]。研究发现，不同基因型小麦的光合产物积累与转运特性存在明显的差异，并且可以通过改变其遗传体系进行改良选育[6-8]。贺明荣等[9]研究发现，不同小麦品种的源库在调控同化物分配上的作用有一定的差异。Fang等[10]认为小麦品种间产量与抽穗后干物质积累量呈显著正相关，而与抽穗前干物质积累无明显差异。田中伟等[11]指出，提高小麦拔节前及花后干物质积累量和生长速率是品种改良的一个重要特征。【本研究切入点】前人对不同小麦品种干物质积累特性差异已有较多研究，但对新疆南疆不同高产小麦品种的干物质积累特性的研究还鲜见报道。研究选用新疆南疆的4个高产冬小麦品种为材料，研究不同高产冬小麦品种干物质积累特性及产量的差异，为新疆南疆高产冬小麦品种的选择、高产高效栽培提供理论依据。【拟解决的关键问题】研究新疆南疆4个高产小麦品种群体动态、干物质积累、转运、分配及产量的差异，分析不同高产小麦品种的群体动态、干物质积累特性的差异，为小麦高产高效品种的选育、不同品种栽培管理措施的制定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2016～2017年度在新疆泽普县种子公司脱绒厂进行，试验点地处 E 77°16'，N 38°10', 海拔高度1 266 m，土壤类型为沙壤土。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

供试品种为新冬20号、新冬40号、新冬57号和新冬60号。试验设置为大区试验，4个品种在同一块地种植，每个品种880.44 m2(1.32亩)，品种间间隔1 m。播种前基施磷酸二铵375 kg/hm2，返青期追施尿素150 kg/hm2，拔节期追施尿素300 kg/hm2，孕穗期追施尿素150 kg/hm2，播种量300 kg/hm2，行距15 cm。返青后灌水6次，灌水量270 m3/667m2，灌水采用滴灌，追肥随水滴施。其他管理措施同一般高产田。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 群体动态

于出苗期每个品种确定5个点调查群体动态，每个点调查1 m×5 m，于越冬期、返青期、拔节期、扬花期和成熟期，分别调查定点位置群体总茎数变化。茎蘖成穗率(%)=成熟期群体总茎数/拔节期群体总茎数×100[12]。

1.2.2.2 植物干物质积累与分配

与拔节期、扬花期和成熟期取植株样品，每个处理取10株将植株分成茎杆、叶片、穗等器官，烘干后称重，测定干物质积累量。按公式计算相应指标[13]：

花前营养物质转运量=开花期营养器官干物质积累量-成熟期营养器官干物质积累量；

花前营养物质转运效率=花前营养物质转运量/开花期营养器官干物质积累量×100%；

花前营养物质对籽粒的贡献率=花前营养物质转运量/成熟期籽粒干重×100%；

花后干物质积累量=成熟期籽粒干重-花前营养物质转运量；

花后干物质积累量对籽粒的贡献率=花后干物质积累量/成熟期籽粒干重×100%。

1.2.2.3 产量和产量构成因素

收获期进行田间测产，每处理取2 m2样方，每处理5次重复，取平均值；另外每处理取定点1 m行长进行室内考种，调查667m2穗数、穗粒数和千粒重。

1.3 数据处理

数据采用DPS软件，Duncan多重比较法进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同小麦品种群体动态及茎蘖成穗率

研究表明，越冬期总茎数表现为新冬20号>新冬40号>新冬57号和新冬60号，返青期总茎数新冬40号>新冬20号>新冬57号和新冬60号，拔节-成熟期总茎数新冬20号和新冬40号间差异不明显，但显著高于新冬57号和新冬60号。茎蘖成穗率新冬60号>新冬57号>新冬20号和新冬40号。新冬60号茎蘖成穗率高，个体健壮，有利于形成大穗。表1

表1 不同品种各生育期群体总茎数及茎蘖成穗率差异Table 1 The difference of total stem number and tiller ear formation rate of different cultivars in each growth period

2.2 不同小麦品种各生育期的干物质积累量

研究表明，拔节期和扬花期干物质积累量新冬40号显著高于其它处理，成熟期干物质积累量新冬40号和新冬60号无明显差异，但显著高于新冬20号和新冬57号。表2

2.3 不同小麦品种成熟期干物质在各个器官中的分配

研究表明，不同冬小麦品种成熟期干物质在不同器官中的分配量和比例依次为籽粒>茎秆+叶片>颖壳+穗轴。成熟期干物质在茎秆+叶片中分配量和比例新冬40号和新冬20号显著高于新冬60号和新冬57号，在颖壳+穗轴中分配量和比例处理间差异不明显，在籽粒中的分配比例新冬60号显著高于其它处理。新冬60号成熟期干物质在籽粒中分配量和比例均较高。表3

表2 不同品种各生育期的干物质积累量Table 2 The different of dry matter accumulationof different cultivars in each growth period

表3 不同小麦品种成熟期干物质在各个器官中的分配Table 3 Distribution of dry matter in various organs of different wheat varieties at maturity stage

2.4 不同小麦品种花前花后干物质的分配及对籽粒的贡献率

研究表明，开花前营养器官贮藏干物质的转运量、转运率及花前干物质对籽粒的贡献率均表现为新冬20号和新冬57号高于新冬40号和新冬60号。而花后干物质转运量和对籽粒的贡献率表现为新冬60号>新冬40号>新冬57号>新冬20号。新冬60号花后干物质在籽粒中的分配量和对籽粒的贡献率较高，有利于提高穗粒重，获得较高的产量。表4

表4 不同小麦品种花前花后干物质的再分配Table 4 Redistribution of dry matter before and after flowers in different wheat varieties

2.5 不同小麦品种产量及产量构成因素

研究表明，不同品种的产量新冬60号和新冬57号>新冬40号>新冬20号，容重新冬60号显著高于其它品种。收获穗数新冬40号和新冬20号>新冬60号和新冬57号，穗粒数新冬60号显著高于其它品种，千粒重新冬57号显著高于其它品种。新冬57号产量较高是由于有较高的千粒重，但新冬57号库容过大，籽粒很难灌饱，容重较低，从而影响其品质。新冬60号产量三要素较协调，穗粒数高，获得较高的产量。表5

表5 不同小麦品种的产量及产量构成因素Table 5 Yield and yield components of different wheat varieties

3 讨 论

小麦合理的群体结构是获得高产的基础，合理调控高产群体质量，可促进单位面积穗数、粒数和千粒重的协调发展[14]。有研究表明，小麦生长前期过大的群体造成后期的小麦生长相互遮阴、有效分蘖降低，而且开花期推迟，最终导致产量降低[15]。也有研究表明，在生育前期形成较大群体和有效分蘖，在此基础上增加穗粒数和千粒重，达到产量构成三要素协调发展，以实现高产[16]。研究表明，新冬40号和新冬20号生育期总茎数较高，但茎蘖成穗率较低；新冬60号茎蘖成穗率高，个体健壮，有利于形成大穗。唐兴旺等[1]研究也表明，产量潜力较高的品种拔节前群体总茎数较少，无效茎蘖少，单株生产力强，群体内光照条件好，穗粒数和千粒重高，获得高产。群体的协调发展是小麦产量提高的关键[1,17]。

干物质是小麦光合产物的最终形态，在小麦整个生育期的各个阶段，植株光合产能不同，干物质积累量及积累比例也就不同[18]。小麦花后光合同化物的积累及花前营养器官贮存的同化产物向籽粒的转运对小麦籽粒产量的提高起着关键作用[19]。有研究表明，花前累积干物质对小麦产量有一定贡献，但产量高低主要取决于花后干物质的积累和转移，花后转移干物质贡献率可达65%以上[20]。烟农1212开花期和成熟期干物质积累量和在籽粒中的干物质分配量高于其它品种，且开花后营养器官贮藏干物质向籽粒的转运量及对籽粒的贡献率均显著高于其它品种，开花后干物质对籽粒的贡献率为72.56%，为产量的提高奠定了生理基础[1]。花前和花后物质生产对小麦产量建成都很重要，至于二者对产量的贡献大小则取决于特定生态条件和品种产量水平[21]。在干旱、贫瘠等不利生产条件下, 转移干物质对籽粒灌浆和产量的贡献率更高[20,22], 而在良好生产条件下, 花后干物质的贡献率更大[23]。研究表明，新冬60号成熟期干物质积累量较高，向籽粒的分配率显著高于其它品种；新冬60号开花后营养器官贮藏干物质向籽粒的转运量及对籽粒的贡献率较高，开花后干物质对籽粒的贡献率为79%。

4 结 论

新冬60号生育期群体总茎数低于新冬20号和新冬40号，但茎蘖成穗率显著高于其他品种，较其他品种高3.2%～8.7%，有利于形成大穗。新冬60号花后干物质积累量及对籽粒贡献率显著高于其它品种，成熟期干物质积累量新冬60和新冬40号无明显差异，但显著高于其他品种，新冬60号在籽粒中分配比例显著高于其它品种。

冬小麦品种新冬60号茎蘖成穗率高，开花后营养器官贮藏干物质向籽粒的转运量及对籽粒的贡献率较大，成熟期干物质积累量及向籽粒的分配率较高，获得较高的穗粒数，产量构成因素较协调，获得高产。选择高产品种，采取合理的栽培措施，特别是通过养分调控保持花后较高的干物质积累量及干物质向籽粒的转移，是提高新疆南疆冬小麦产量的重要途径。