新疆春小麦籽粒灌浆动态差异

李剑峰，樊哲儒，张跃强，王 重，高 新，时 佳，张宏芝，王立红，赵 奇

(新疆农业科学院核技术生物技术研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】小麦籽粒灌浆干物质量的动态积累，直接影响小麦产量的形成[1-3]，受不同环境因素影响[4-6]，籽粒干物质量动态变化及反映灌浆过程相关参数都存在差异[7-9]。研究不同区域内、不同小麦品种间籽粒灌浆动态过程的差异，对不同小麦品种与不同生态区间的协调统一即小麦品种区域性合理化布局具有重要指导意义。【前人研究进展】小麦籽粒灌浆过程呈“慢-快-慢”的“S”型曲线趋势[10、11]，小麦籽粒灌浆速度是受遗传控制,灌浆速度与籽粒积累呈显著正相关[12-14]，影响千粒重的主要因素是平均灌浆速率[15],灌浆参数中最大灌浆速率出现时间、灌浆持续期和平均灌浆速率与粒重均呈极显著正相关[16]。粒重由籽粒灌浆速率和灌浆持续时间共同决定[17-19],籽粒灌浆速率受基因型控制, 灌浆持续时间由特定地区的气候和耕作栽培制度决定[20、21]。【本研究切入点】有关新疆春小麦品种在不同生态区籽粒灌浆动态差异的研究未见文献报道。研究不同生态条件下新疆主栽春小麦品种籽粒灌浆动态表现差异。【拟解决的关键问题】在4个不同生态区域，以新疆8个不同筋力春小麦品种为研究对象，基于籽粒灌浆期干物质量动态变化，利用Logistic方程拟合，计算出一系列籽粒灌浆特征参数。

1 材料与方法

1.1 材 料

参试材料为新疆不同筋力、不同时期审定8份主栽春小麦品种，其中强筋品种4份：新春26号、新春37号、新春38号、新春46号，中筋品种4份：新春6号、新春11号、新春40号、新春46号。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验设置昌吉军户、焉耆县、阿勒泰红墩镇、额敏县4个不同生态区种植，小区随机区组设计，3次重复。小区行长4 m，5行，行距0.2 m，小区面积4 m2(播量为41×104粒/667m2)。播种前测定土壤N、P、K含量，确保参试点土壤肥力均一。

1.2.2 籽粒干物质量

小麦初花期后选择状态一致的主穗90穗标记，从小麦初花期后7 d为第1次取样点，以后每隔5 d取样10穗直至完全成熟，每次取样剥出籽粒计数并称鲜重，立即置于105℃烘箱内杀青20 min，转置75℃烘至恒重后计干重。

1.2.3 灌浆特征参数

2 结果与分析

2.1 参试品种穗粒数

研究表明，8个参试品种穗粒数整体表现(48.18±3.36)粒/穗；8个参试品种穗粒数整体平均46.70粒/穗；其中新春11号穗粒数最高(52.54粒/穗)，新春40号穗粒数最低(43.82粒/穗)；其余参试品种穗粒数低至高依次为新春6号、新春46号、新春38号、新春44号、新春26号和新春37号，穗粒数为44.12～48.26粒/穗。图1

图1 穗粒数Fig.1 Grain number per spike

2.2 K值与籽粒终干物质量

依据8个参试品种在4个生态区的灌浆速率方程，测算K值(理论最高籽粒干物质量)，8个参试品种K值整体表现为(2.861±0.365)g/穗。K值居首位的参试品种新春38号理论最高籽粒干物质量3.227 g/穗；K值最低的参试品种新春11号理论最高籽粒干物质量2.496 g/穗；其余参试品种K值由低到高依次为新春26号、新春40号、新春6号、新春44号、新春46号和新春37号，理论最高籽粒干物质量2.671～2.824 g/穗。图2

图2 理论最高籽粒干物质量Fig.2 Theoretical maximum grain dry matter mass

理论最高籽粒干物质量(K值)与籽粒灌浆干物质量比较，参试品种籽粒灌浆干物质量都低于理论最高籽粒干物质量(K值)，整体降幅13.37%～25.26%，8个参试品种K值整体平均值为2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的参试品种新春38号、新春6号、新春40号、新春44号，4个品种有高穗粒重潜力，籽粒终干物质量与K值之比降幅分别为25.26%、13.37%、14.61%和17.35%。籽粒终干物质量与K值比降幅由低到高的前三位参试品种新春6号、新春40号和新春44号，这3个品种也属高穗粒重潜力品种，属于强势灌浆品种。图3

图3 K值与籽粒终干物质量Fig.3 K value and grain dry matter quality

2.3 不同参试品种灌浆参数

2.3.1 快速灌浆起始期(T1)

研究表明，快速灌浆起始期整体表现(14.20±0.97)d，快速灌浆起始期的平均表现为14.38 d；参试品种新春11号(14.66±0.4)d在4个生态区快速灌浆起始期性状表现最稳定，新春40号(13.64±3.40)d稳定性最低；快速灌浆起始期的平均表现中，新春40号初花期后13.24 d最早进入快速灌浆起始期，新春46号初花期后15.17 d最晚进入快速灌浆起始期；其余参试品种进入快速灌浆起始期先后依次为新春38号、新春6号、新春37号、新春11号、新春44号和新春26号，快速灌浆起始期介于初花期后13.75～14.99 d。图4

图4 快速灌浆起始期Fig.4 Initial stage of rapid grouting

2.3.2 快速灌浆终止期(T2)

研究表明，8个参试品种快速灌浆终止期整体表现为(27.16±1.91)d，快速灌浆终止期的平均表现为27.20 d；参试品种新春38号(26.86±0.48)d在4个生态区快速灌浆终止期性状表现最稳定，新春40号(26.57±3.80)d稳定性最低；8个参试品种快速灌浆终止期的平均表现中，新春6号初花期后25.25 d最快到达快速灌浆终止期，新春26号初花期后29.07 d最晚到达快速灌浆终止期；其余参试品种进入快速灌浆终止期先后依次为新春40号、新春37号、新春38号、新春44号、新春46号和新春11号，速灌浆终止期介于初花期后(27.31～28.09)d。图5

SLA制定过程体现了用户的意图，能否根据现有的决策过程理论对云计算提供商采取的决策进行评估，判断是否恶意违反SLA，从而造成数据泄漏是一个研究方向。

图5 快速灌浆终止期Fig.5 End of rapid grouting

2.3.3 快速灌浆持续期(T2- T1)

研究表明，快速灌浆期整体表现为(12.58±1.48)d，快速灌浆期的平均表现为(12.82)d；参试品种新春40号(12.97±0.45)d在4个生态区快速灌浆期性状表现最稳定，新春38号(13.11±2.29)d稳定性最低；快速灌浆期平均表现中，新春6号快速灌浆期最短为11.10 d，新春26号快速灌浆期最长为14.08 d；其余参试品种快速灌浆期由短至长依次为新春37号、新春44号、新春46号、新春40号、新春38号和新春11号，快速灌浆期介于(12.44～13.38)d。图6

图6 快速灌浆期Fig.6 Quick filling stage

2.3.3 最大灌浆速率(Vm)及出现时间(Tm)

研究表明，8个参试品种4个生态区最大相对灌浆速率(Vm)的平均表现为新春6号最大相对灌浆速率最高0.17 g/(穗·d)，出现时间在初花期后19.51 d；新春11号最大相对灌浆速率最低为0.12 g/(穗·d)，出现时间在花后18.27 d；其余参试品种最大相对灌浆速率由低到高依次为新春26号、新春40号、新春37号、新春46号、新春38号和新春44号，最大相对灌浆速率0.12～0.15 g/(穗·d)，时间出现在初花期花后19.76～22.10 d。图7

图7 最大灌浆速率Fig.7 Maximum grouting rate

2.4 4个生态区灌浆特征值

2.4.1 快速灌浆起始期(T1)

研究表明，阿勒泰点快速灌浆起始期初花期后(16.09±0.96)d；额敏点快速灌浆起始期初花期后(14.88±1.24)d；军户点快速灌浆起始期初花期后(12.59±1.61)d；焉耆点快速灌浆起始期初花期后(13.07±2.83)d。4个生态区快速灌浆起始期(T1)的平均表现为军户点初花期后12.45 d最早进入快速灌浆起始期；阿勒泰点初花期后16.46 d最晚进入快速灌浆起始期；焉耆点、额敏点进入快速灌浆起始期时间点分别是初花期后13.57和15.02 d。图8

图8 快速灌浆起始期(4个生态区)Fig.8 Initial stage of rapid grouting (four ecological regions)

8个参试品种间快速灌浆起始期(T1)差异达显著水平，4个生态区间快速灌浆起始期(T1)差异达显著水平；快速灌浆起始期(T1)性状地点效应最大，其次是地点×品种、品种和年份。

2.4.2 快速灌浆终止期(T2)

研究表明，阿勒泰点快速灌浆终止期初花期后(28.72±1.65)d；额敏点快速灌浆终止期初花期后(27.08±1.86)d；军户点快速灌浆终止期初花期后(26.37±3.08)d；焉耆点快速灌浆终止期初花期后(25.95±3.19)d。4个生态区快速灌浆终止期(T2)的平均表现为军户点初花期后26.16 d最早到达快速灌浆终止期；阿勒泰点初花期后28.74 d最晚到达快速灌浆终止期；焉耆点、额敏点到达快速灌浆终止期时间点分别是初花期后26.43和27.46 d。图9

图9 快速灌浆终止期(4个生态区)Fig.9 End of rapid grouting (four ecological regions)

8个参试品种间快速灌浆终止期差异达显著水平，4个生态区间快速灌浆终止期差异达显著水平；快速灌浆终止期(T2)性状地点×品种效应最大，其次是地点、品种和年份。

2.4.3 快速灌浆持续期(T2- T1)

研究表明，阿勒泰点快速灌浆持续期(12.25±1.43)d；额敏点快速灌浆持续期(11.92±1.68)d；军户点快速灌浆持续期(13.55±1.94)d；焉耆点快速灌浆持续期(12.69±1.85)d。4个生态区快速灌浆持续期(T2- T1)的平均表现：阿勒泰点快速灌浆持续期最短12.28 d；军户点快速灌浆持续期最长13.71 d；额敏点、焉耆点快速灌浆持续期分别是12.44和12.85 d。

2.4.4 最大灌浆速率(Vm)及出现时间(Tm)

研究表明，阿勒泰点最大灌浆速率0.18±0.02 g/(穗·d)；额敏点最大灌浆速率0.16±0.02 g/(穗·d)；军户点最大灌浆速率0.13±0.04 g/(穗·d)；焉耆点最大灌浆速率0.12±0.02 g/(穗·d)。4个生态区最大灌浆速率(Vm)的平均表现：阿勒泰点最大灌浆速率最大0.17 g/(穗·d)，出现在初花期后22.61 d；焉耆点最大灌浆速率最低0.11 g/(穗·d)，出现在初花期后19.22 d；额敏点和军户点最大灌浆速率分别是0.15和0.13 g/(穗·d)，出现时间分别是初花期后20.74和18.88 d。4个生态区最大灌浆速率(Vm)的方差分析表明，4个生态区间最大灌浆速率差异达显著水平；最大灌浆速率(Vm)性状地点效应最大，其次是品种、年份。

3 讨 论

依据灌浆速率方程，测算8个参试品种K值，K值是参试品种的理论籽粒最高干物质量，K值实际也反映了理论最高穗粒重，K值高表明该品种具有较高穗粒重潜力。实际籽粒灌浆干物质积累量越接近K值，该品种具有较强的灌浆能力。研究中参试品种K值整体表现为(2.86±0.36)g/穗，K值平均值为2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的参试品种：新春38号、新春6号、新春40号、新春44号，这4个品种具有高穗粒重潜力，新春38号K值最高，同时也是穗粒重潜力最大的品种，在4个生态区平均表现中，新春38号籽粒终干物质量与K值比降幅较大，该品种仅在适宜的地区可以获得较高的穗粒重。在4个生态区平均表现中，籽粒终干物质量与K值比降幅较低的前3位参试品种新春6号、新春40号和新春44号也属高穗粒重潜力品种，3个品种属于强势灌浆品种，这3个品种在4个不同生态区有较好的适应性。

8个参试品种新春40号初花期后13.24 d最早进入快速灌浆起始期，新春46号初花期后15.17 d最晚进入快速灌浆起始期；快速灌浆持续期的平均表现为新春6号快速灌浆期最短为11.10 d，新春26号快速灌浆期最长为14.08 d；最大相对灌浆速率(Vm)的平均表现：新春6号最大相对灌浆速率最高0.17 g/(穗·d)，出现时间在初花期后19.51 d；新春11号最大相对灌浆速率最低：0.12 g/(穗·d)，出现时间在花后18.27 d。研究中更多关注能较快进入快速灌浆起始期、快速灌浆持续期短、相对灌浆速率较高的参试品种，不同参试品种在同一籽粒灌浆特征值的表现及稳定性上存在差异，同一参试品种在不同籽粒灌浆特征值的表现及稳定性上也存在一定的差异，这些优异性状存在怎样的遗传基础、以及这些优异性状如何协调统一需要进一步研究探讨。

不同灌浆特征参数变量效应分析表明，快速灌浆起始期(T1)性状地点效应最大，其次是地点×品种、品种和年份；快速灌浆终止期(T2)性状地点×品种效应最大，其次是地点、品种和年份；最大灌浆速率(Vm)性状地点效应最大，其次是品种、年份。研究中主要灌浆参数量效应分析显示出地点效应的重要性，进一步体现春小麦种植过程中区域性这突出特点。籽粒灌浆动态变化过程中，籽粒干物质量的增长呈现“S”曲线，籽粒灌浆缓增期阶段，籽粒干物质量达到最高后会出现下降趋势直至完熟，不同参试品种在这一性状上表现存在差异。小麦蜡熟末期籽粒灌浆停止，根、茎秆、叶等营养体仍需养分进行呼吸、消耗能量导致养分倒流，籽粒千粒重下降。

4 结 论

8个参试品种灌浆过程整体分为3个阶段：初花期后0～14.38 d为籽粒灌浆渐增期，初花期后14.38～27.20 d为籽粒灌浆快增期，初花期后27.20 d至自然成熟为籽粒灌浆缓增期。参试品种K值整体表现为(2.86±0.36)g/穗，K值平均值为2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的参试品种为新春38号、新春6号、新春40号和新春44号，这4个品种具有高穗粒重潜力；籽粒终干物质量与K值比降幅较低的前3位参试品种新春6号、新春40号和新春44号也属高穗粒重潜力品种，这3个品种属于强势灌浆品种。

8个参试品种籽粒灌浆特征值快速灌浆起始期：新春40号初花期后13.24 d最早进入快速灌浆起始期，新春46号初花期后15.17 d最晚进入快速灌浆起始期，参试品种新春11号(14.66±0.4)d在4个生态区快速灌浆起始期性状表现最稳定；快速灌浆终止期的平均表现：新春6号初花期后25.25 d最快到达快速灌浆终止期，新春26号初花期后29.07 d最晚到达快速灌浆终止期，参试品种新春38号(26.86±0.48 )d在4个生态区快速灌浆终止期性状表现最稳定；快速灌浆持续期的平均表现：新春6号快速灌浆期最短为11.10 d，新春26号快速灌浆期最长为14.08 d，参试品种新春40号(12.97±0.45)d在4个生态区快速灌浆持续期性状表现最稳定。不同参试品种在不同籽粒灌浆特征值的表现及稳定性上存在差异，同一参试品种在不同籽粒灌浆特征值的表现及稳定性上也存在一定的差异。

4个生态区快速灌浆起始期与快速灌浆终止期平均表现(初花期后天数)：军户<焉耆<额敏<阿勒泰；4个生态区快速灌浆持续期的平均表现(天数)：阿勒泰<额敏<焉耆<军户；4个生态区最大灌浆速率(Vm)的平均表现：焉耆(0.11 g/(穗·d))<军户(0.13 g/(穗·d))<额敏(0.15 g/(穗·d))<阿勒泰(0.17 g/(穗·d))。快速灌浆起始期(T1)、快速灌浆终止期(T2)、最大灌浆速率(Vm)的方差分析表明，8个参试品种间差异达显著水平，4个生态区间差异达显著水平；快速灌浆起始期(T1)性状地点效应最大，其次是地点×品种、品种和年份；快速灌浆终止期(T2)性状地点×品种效应最大，其次是地点、品种和年份；最大灌浆速率(Vm)性状地点效应最大，其次是品种、年份。