旱地条件下不同地理来源小麦品种的产量与氮磷钾积累利用差异

李淑靖,吴金芝,黄 明,王春平,李友军,汪洪涛,赵雯馨,黄修利,李文娜,李 爽

(河南科技大学 农学院,河南 洛阳 471023)

小麦(TriticumaestivumL.)是我国三大粮食作物之一,其种植面积和产量分别占我国粮食作物总量的20.0%,20.1%[1-2],在保障国家粮食安全中具有重要作用[3]。小麦氮磷钾积累利用特征与其产量形成关系密切,因而备受人们关注[4-14]。李瑞珂等[4]研究发现,高产小麦品种的氮素积累量显著高于低产品种。王峥[5]的研究表明,小麦品种改良进程中产量的可塑性增加,收获指数降低,单位面积粒数增加,籽粒质量先降低后增加。对黄土高原不同年代品种的研究表明[6],现代品种比20世纪80年代品种产量提高39.7%,磷生理效率提高33.1%,单位产量的需磷量降低22.8%。多数研究表明,随小麦产量的增加,百千克籽粒需氮、磷量增加[7-8],籽粒含氮量[9]、含磷量[10-11]和含钾量[12]降低。然而,黄倩楠等[13]却发现,不同麦区的百千克籽粒需氮、磷、钾量均随产量的增加呈降低趋势;李莎莎等[14]研究表明,高产小麦品种间籽粒氮含量存在显著差异,高籽粒氮含量品种的籽粒含磷量高但含钾量低。综合来看,品种和产量水平对小麦氮磷钾养分积累利用特征及其籽粒养分含量均会产生影响,但其影响效应尚无定论。不同地理来源小麦品种具有不同的基因背景,研究其特征可为种质资源的保护和新品种的选育提供参考。前人围绕不同地理来源小麦品种的遗传变异[15-16],HMW-GS组成[17],小麦面粉香气成分[18]、品质和形态性状[19-20],产量及其构成因素[21],镉积累[22],叶绿素荧光参数[23]差异等进行了探讨。同时,对小麦产量和氮磷钾积累利用的品种差异已经进行了大量研究,但多是围绕区域内或者是国内的品种间差异展开,有关国内与国外品种(品系)间的研究较少,且有关不同地理来源品种的产量和氮磷钾养分吸收利用差异的研究尚未见报道。因此,以58个中国品种、42个CIMMYT品种、65个国外其他地区品种(品系)为材料,在旱地条件下研究不同地理来源品种及同一地理来源高产与低产品种的产量、产量构成因素差异,以及氮磷钾积累、分配、利用及需求特征,旨在为旱地小麦育种和栽培提供理论依据和技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2020年9月—2021年6月在河南省洛阳市河南科技大学开元校区农场(112.25°E,34.36°N)进行,试验地位于典型的半湿润易旱区,海拔为150 m,年平均气温14.6 ℃,年降水量为400～800 mm,且主要集中在6—9月。试验开始前0～20 cm和20～40 cm土层土壤基础肥力见表1。

表1 试验开始前土壤基础肥力

1.2 试验设计与田间管理

试验采用随机区组设计。供试小麦品种(品系)共165个,按照引种来源分成中国、CIMMYT和国外其他品种3类,其中,中国品种58个,CIMMYT品种42个,国外其他品种65个。参照李莎莎等[14]描述的方法,将同一地理来源不同品种按产量从高到低排序,排在前10位的为高产品种,排在后10位的为低产品种,具体信息见表2。2020年10月12日播种,每个品种播种2行,行长1.0 m,行距20 cm,每行均匀点播40粒,株距2.5 cm,3次重复。所用肥料为N∶P2O5∶K2O=23∶10∶5的复合肥,全部基施,用量为750 kg/hm2,折合172.5 kg/hm2N、75 kg/hm2P2O5和37.5 kg/hm2K2O。全生育期无灌溉,病虫草防治等其他管理同常规大田。

表2 供试小麦品种名称及分类

1.3 测定项目与方法

1.3.1 植株干物质积累量及氮磷钾含量的测定 在成熟期,抽取具有代表性的植株10个,统计穗数后,将地上部分分成茎叶、籽粒和颖壳+穗轴(简称颖壳)三部分并自然风干,称质量后,将风干茎叶剪碎至1 cm左右小段,然后分别取籽粒、茎叶和颖壳各20 g左右,65 ℃烘至恒质量,称质量并计算风干样品含水量,进而计算单位面积籽粒、茎叶和颖壳的干物质积累量。将烘干后的上述样品分别粉碎,密封于自封袋,用于测定氮磷钾含量。采用H2SO4-H2O2法消解,连续流动分析仪(AA3,SEAL,德国)测定消解液中的氮、磷浓度,火焰光度计(M410,SHERWOOD,英国)测定钾浓度[14]。氮磷钾含量均以烘干质量表示,某一器官的氮(磷、钾)积累量为该器官烘干质量与其养分含量的乘积。地上部氮(磷、钾)积累量为各器官氮(磷、钾)积累量之和[24]。

1.3.2 籽粒产量及其构成因素的测定 在成熟期,将每个小区抽样后余下的全部小麦收获、风干,脱粒后称取籽粒风干质量并测定含水量,折算出籽粒烘干质量,加上抽取的10株小麦的籽粒质量,计算单位面积籽粒产量(g/m2)。利用抽样的植株测定穗粒数和千粒质量,并计算穗粒质量。小麦产量、千粒质量和穗粒质量均用烘干质量表示。

1.3.3 相关指标计算 氮(磷、钾)吸收效率(g/g)=地上部氮(磷、钾)积累量(g/m2)/施氮(磷、钾)量(g/m2)[25],氮(磷、钾)生理效率(g/g)=籽粒产量(g/m2)/地上部氮(磷、钾)积累量(g/m2)[24]。

籽粒养分含量形成的养分需求量,指作物每生成1 g/kg的籽粒养分含量所要求地上部吸收该养分的数量,反映作物籽粒某一养分含量形成对该养分吸收的需求情况。计算公式如下:

籽粒氮(磷、钾)含量形成的氮(磷、钾)需求量(g/m2)=地上部氮(磷、钾)积累量(g/m2)/籽粒氮(磷、钾) 含量(g/kg)×1 000[24]。

百千克籽粒产量形成的养分需求量,指小麦生产100 kg 籽粒产量需要的地上部养分吸收量,反映作物形成籽粒产量对养分的需求情况。计算公式如下:

百千克籽粒需氮(磷、钾)量(kg/kg)=地上部氮(磷、钾)积累量(g/m2)/产量(g/m2)×100[24]。

百千克籽粒产量形成的干物质需求量,指小麦生产100 kg 籽粒产量需要的地上部干物质量,反映作物形成籽粒产量对干物质的需求情况。计算公式如下:

百千克籽粒需干物质量(kg/kg)=地上部生物量(g/m2)/籽粒产量(g/m2)×100[26]。

1.4 数据处理

采用Excel 2019软件进行数据分析,利用SPSS 23.0统计分析软件进行差异显著性检验(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 旱地条件下不同地理来源小麦品种的产量和养分积累利用特征描述

由表3可以看出,不同测定性状的标准差不同,其中百千克籽粒需干物质量标准差最大,为698.0,其次是生物量,为253.3,籽粒磷积累量、磷吸收效率、百千克籽粒需磷量标准差较小,说明供试品种的百千克籽粒需干物质量和生物量等性状的差异较大,评价时需要进一步的划分。不同测定性状的变异系数为16.0%～51.4%,变异系数最大的是营养器官磷积累量,其次是营养器官氮积累量、籽粒磷积累量、百千克籽粒需钾量;变异系数较小的是磷生理效率、百千克籽粒需磷量、千粒质量。表明供试小麦品种的产量和养分积累利用具有明显的差异,并且供试小麦品种具有丰富的遗传背景和代表性。

表3 供试小麦品种的产量和氮磷钾积累利用特征

2.2 旱地条件下不同地理来源小麦品种的产量及其构成因素差异

由表4可以看出,旱地条件下不同地理来源的小麦品种对小麦的产量、产量构成因素、生物量、收获指数均具有显著的调控作用,且同一地理来源的高低产品种之间,以及不同地理来源的高产品种之间、低产品种之间也多表现出了显著差异。对于全部品种而言,与国外其他品种相比,CIMMYT和中国小麦品种的籽粒产量、穗粒数、千粒质量别提高21.3%和10.5%,39.1%和18.1%,26.4%和24.3%;收获指数提高9.8,9.0百分点;生物量、穗数分别降低11.6%和19.9%,23.3%和20.5%。对于高产品种而言,与国外其他品种相比,CIMMYT和中国小麦品种的籽粒产量、穗粒数分别提高11.4%和5.4%,20.4%和16.6%,生物量和穗数分别降低16.3%和15.7%,17.7%和17.7%,CIMMYT的千粒质量增幅不显著,而中国品种显著降低25.3%。对于低产品种而言,与国外其他品种相比,CIMMYT和中国品种的籽粒产量、穗粒数、千粒质量分别提高44.9%和21.9%,58.7%和20.2%,40.3%和22.3%,生物量、穗数分别降低13.9%和24.2%,34.9%和21.0%。与同一地理来源低产品种相比,中国高产品种的产量、穗数、穗粒数和生物量分别提高122.4%,38.7%,39.3%,96.1%和12.8%;CIMMYT高产品种的产量、穗数和生物量分别显著提高97.6%,68.2%和71.7%;国外其他高产品种的产量、穗数、穗粒数、千粒质量、生物量分别显著提高157.2%,33.0%,43.6%,35.9%,76.4%。

表4 旱地条件下不同地理来源小麦品种的产量、产量构成因素、生物量和收获指数差异

2.3 旱地条件下不同地理来源小麦品种的地上部氮磷钾养分积累量的差异

由表5可知,旱地条件下不同地理来源全部品种及高产品种和低产品种的地上氮磷钾积累量均以国外其他品种最高。与国外其他品种相比,对全部品种而言,CIMMYT和中国小麦品种的地上部氮、钾积累量均显著降低,降幅分别为12.8%和17.0%,16.1%和16.8%,而地上部磷积累量无显著差异;对高产品种而言,与国外其他品种相比,地上部氮积累量分别显著降低17.1%和13.9%,CIMMYT品种的地上部磷钾积累量显著降低10.9%和21.6%;对低产品种而言,地上部氮、钾积累量分别显著降低17.7%和28.3%,29.1%和31.3%,但磷积累量的降幅未达显著水平。与同一地理来源低产品种相比,高产品种的地上部氮、磷、钾积累量均显著提高,其中,中国品种分别提高98.8%,101.0%和83.7%,CIMMYT品种提高66.7%,65.1%和56.8%,国外其他品种提高65.5%,71.2%和41.8%。

表5 旱地条件下不同地理来源小麦品种的地上部氮磷钾积累量差异

2.4 旱地条件下不同地理来源小麦品种的不同器官氮磷钾积累和分配特性的差异

如表6所示,在旱地条件下,除不同地理来源品种间籽粒钾积累量和同一地理来源高低产品种间颖壳氮磷积累量无显著差异外,不同地理来源全部品种、高产品种、低产品种间以及同一地理来源高产与低产品种间的差异均达到显著水平。与国外其他品种相比,对全部品种而言,CIMMYT和中国品种的茎叶氮、磷、钾积累量分别降低44.2%和32.0%,39.0%和16.0%,24.3%和22.2%,CIMMYT和中国品种的颖壳氮、磷积累量降低37.4%和47.4%,47.0%和54.7%,中国品种的颖壳钾积累量和籽粒氮积累量降低16.7%和6.4%,CIMMYT品种的籽粒氮积累量、中国品种的籽粒磷积累量提高6.0%,36.2%;对高产品种而言,CIMMYT和中国品种的茎叶氮、钾积累量,颖壳氮、磷积累量分别降低33.9%和21.2%,22.4%和20.6%,50.9%和53.6%,49.7%和55.7%,CIMMYT品种的茎叶磷积累量降低28.9%,中国品种的籽粒磷积累量显著提高61.9%;对低产品种而言,CIMMYT和中国品种的茎叶氮、钾积累量分别显著降低58.3%和47.7%,37.5%和33.7%,颖壳的氮、磷积累量显著降低45.5%和50.4%,55.8%和60.3%,CIMMYT品种的籽粒氮、钾积累量显著提高19.8%和17.9%,籽粒磷积累量及中国品种的籽粒氮磷钾积累量无显著变化。同一地理来源高产与低产品种相比,中国品种的茎叶和籽粒的氮、磷、钾积累量分别显著提高65.0%,49.0%,57.0%和118.8%,104.7%,131.2%,CIMMYT品种显著提高73.7%,49.1%,62.7%和72.4%,80.5%,63.5%,国外其他品种的茎叶钾积累量、颖壳钾积累量和籽粒氮、磷、钾积累量提高31.1%,64.2%和115.7%,66.4%,115.6%。

表6 旱地条件下不同地理来源小麦品种的不同器官氮磷钾积累量差异

由表7可以看出,氮磷钾在小麦不同器官中的分配比例因品种地理来源和产量水平高低而异,且多数条件下差异达到了显著水平。与国外其他品种相比,对全部品种而言,CIMMYT和中国品种的茎叶氮、钾分配比例分别显著降低10.9和5.2,4.1和3.1百分点,颖壳氮、磷分配比例显著降低2.7和3.8,5.6和13.9百分点,CIMMYT品种的茎叶磷和颖壳钾分配比例显著降低5.1和3.9百分点,CIMMYT和中国品种的籽粒氮、磷、钾分配比例显著提高13.6和8.9,10.9和13.3,4.5和3.1百分点;对高产品种而言,CIMMYT和中国品种的颖壳氮、磷分配比例显著降低4.7和5.3,10.7和18.4百分点,籽粒氮、磷分配比例显著提高9.4和7.1,11.8和16.1百分点,而茎叶磷,茎叶、颖壳和籽粒钾分配比例无显著差异;对低产品种而言,CIMMYT和中国品种的茎叶氮,颖壳氮分配比例分别显著降低17.7和9.5,4.3和4.0百分点,籽粒氮、磷、钾分配比例显著提高22.0和13.5,13.4和14.7,6.4和3.3百分点,CIMMYT品种的茎叶磷、钾分配比例显著降低8.5和8.0百分点。与同一地理来源低产品种相比,中国高产品种的籽粒氮、磷、钾分配比例分别显著提高7.6,8.1和4.4百分点,茎叶钾和颖壳氮分配比例显著降低5.7和3.4百分点;CIMMYT高产品种的颖壳氮分配比例显著降低2.5百分点,籽粒氮、磷、钾分配比例无显著变化;国外其他高产品种的茎叶氮、钾分配比例分别显著降低11.9和6.7百分点,籽粒氮、磷、钾分配比例显著提高14.0,6.7和5.0百分点。

表7 旱地条件下不同地理来源小麦品种的不同器官氮磷钾分配差异

2.5 旱地条件下不同地理来源小麦品种的氮磷钾利用效率的差异

旱地条件下不同地理来源品种及同一地理来源高低产品种对小麦氮磷钾养分利用效率均有显著的调控作用(表8)。与国外其他品种相比,对全部品种而言,CIMMYT和中国品种的氮、钾吸收效率显著降低了11.1%和17.3%,16.7%和18.2%,磷吸收效率无显著差异,CIMMYT和中国品种的氮、磷、钾生理效率显著提高33.2%和29.4%,22.6%和12.1%,36.1%和24.3%;对高产品种而言,CIMMYT和中国品种的氮、钾吸收效率显著降低16.5%和16.5%,20.4%和17.5%,而磷吸收效率无显著差异,CIMMYT和中国品种的氮生理效率显著提高24.3%和21.3%,CIMMYT品种的磷和钾生理效率显著提高17.6%和27.5%,而中国品种增幅不显著;对低产品种而言,CIMMYT和中国品种的氮、钾吸收效率显著降低18.2%和28.8%,31.1%和31.4%,而磷吸收效率无显著差异,CIMMYT和中国品种的氮、磷、钾生理效率显著提高50.3%和47.7%,36.4%和25.2%,77.1%和52.4%。与同一地理来源低产品种相比,中国高产品种的氮、磷、钾吸收效率和钾生理效率显著提高93.6%,84.6%,70.3%和20.1%;CIMMYT品种的氮、磷、钾吸收效率,氮、磷生理效率显著提高68.5%,71.4%,63.6%,11.4%和12.2%;国外其他品种的氮、磷、钾吸收效率和生理效率显著提高65.2%,68.8%,41.6%和34.7%,30.2%,60.6%。说明CIMMYT品种的养分生理效率高于中国品种,二者均高于国外其他品种,且在全部品种、高产和低产品种中均表现出相同的规律。

表8 旱地条件下不同地理来源小麦品种的氮磷钾利用效率的差异

2.6 旱地条件下不同地理来源小麦品种的氮磷钾及干物质需求量的差异

由表9可知,旱地条件下不同地理来源的小麦品种籽粒的氮磷钾养分和干物质需求量差异显著,而籽粒氮含量形成的需氮量和籽粒磷含量形成的需磷量无显著差异。与国外其他品种相比,对全部品种而言,CIMMYT和中国的籽粒钾含量形成的需钾量,百千克籽粒需氮、磷、钾、干物质量分别显著降低12.2%和14.1%,27.8%和25.6%,21.3%和12.8%,32.7%和26.7%,25.1%和23.3%;对高产品种而言,CIMMYT和中国的百千克籽粒需氮、钾、干物质量分别显著降低22.0%和19.6%,26.7%和17.6%,21.5%和21.2%,CIMMYT品种的百千克籽粒需磷量显著降低16.7%,而中国品种的降幅不显著;对低产品种而言,CIMMYT和中国品种的籽粒钾含量形成的需钾量,百千克籽粒需氮、磷、钾、干物质量分别显著降低22.6%和21.8%,36.0%和34.7%,29.1%和21.8%,45.1%和37.4%,36.0%和33.3%。与同一地理来源低产品种相比,中国高产品种籽粒氮含量形成的需氮量、籽粒磷含量形成的需磷量和籽粒钾含量形成的需钾量分别显著提高102.8%,109.5%和75.9%,CIMMYT品种提高79.2%,81.7%和76.5%,国外其他品种提高73.0%,110.8%和52.1%;但中国品种百千克籽粒需钾、干物质量显著降低16.8%和11.1%;CIMMYT品种百千克籽粒需氮、磷量显著降低10.7%和10.3%;国外其他品种百千克籽粒需氮、磷、钾、干物质量分别显著降低26.7%,23.6%,36.8%和24.7%。

3 结论与讨论

3.1 旱地条件下不同地理来源小麦品种的籽粒产量及其构成因素差异

小麦产量不仅是穗数、穗粒数、籽粒质量相互协调的结果,也与干物质向籽粒的分配能力(收获指数)关系密切[27-28]。本研究表明,CIMMYT籽粒产量略高于中国品种,二者均高于国外其他品种,主要是因为CIMMYT品种具有较高的穗粒数、千粒质量和收获指数,且穗粒数较中国品种显著提高,而国外其他品种虽然具有较高的生物量和穗数,但其穗粒数和千粒质量较低,且收获指数仅为31.9%,说明旱地条件下小麦高产不仅需要产量要素协调,还需要较高的收获指数。进一步分析发现,不同地理来源的高产品种间产量无显著差异,但获得高产的调控因素并不相同,CIMMYT品种具有较高的穗粒数和千粒质量,国外其他品种具有较高的生物量和穗数,中国品种的产量构成因素较为协调,介于二者之间。同一地理来源高产品种较低产品种,穗数、生物量均显著提高,且中国和国外其他品种的穗粒数和收获指数也显著提高,说明较高的产量三要素和生物量是旱地条件下小麦高产的基础。在渭北旱塬的研究结果也表明,高产品种较低产品种增产主要是因为生物量、穗数分别增加14.8%和13.3%[29-30]。综合来看,不同地理来源小麦品种的产量不同,且影响产量的因素也不相同,可以通过选用不同地理来源的品种,针对性地改良小麦产量构成因素及干物质积累能力,从而提高旱地小麦产量潜力。

3.2 旱地条件下不同地理来源小麦品种的氮磷钾积累与分配差异

良好的氮磷钾积累、分配能力是小麦高产的基础。前人研究表明,高产品种的养分再分配到籽粒中的能力显著高于低产品种[7-8,31-32]。本研究中同一地理来源的高产品种籽粒氮、磷、钾积累量均显著高于低产品种也证实了这个论点。本研究还发现,CIMMYT品种具有较高的籽粒氮钾积累量,且低产品种更突出,而中国品种具有较高的籽粒磷积累量,且高产品种更突出。CIMMYT和中国品种与国外其他品种相比,无论是全部品种、高产品种,还是低产品种,地上部氮磷钾积累量均较低,与产量表现呈相反规律,但其籽粒养分分配比例高,与产量表现趋势一致,说明较高的籽粒养分分配比例可能是实现旱地小麦高产的关键,与党红凯等[33]的研究结果不一致,其原因可能与供试品种和栽培环境存在较大差异有关。

3.3 旱地条件下不同地理来源小麦品种的氮磷钾利用效率的差异

小麦氮磷钾养分利用效率高低与品种和产量水平有关[34]。阳显斌等[35]研究发现,磷素利用效率高的品种具有较高的籽粒生产能力,且其磷素再利用能力也高于低效品种。本研究表明,不同地理来源品种的氮磷钾生理效率与产量规律一致,氮磷钾吸收效率与产量规律相反,但同一地理来源高产品种的氮磷钾吸收效率显著高于低产品种。这意味着提高品种氮磷钾养分生理效率有利于提高旱地条件下小麦产量,但高养分吸收效率的品种并不一定能获得高产。前人关于小麦生理效率与产量水平的关系研究结果也并不一致。如Yue 等[36]和 Zhan等[31]研究认为生理效率随产量的增加而增加,而车升国等[7-8]却认为小麦氮磷生理效率随产量的提高而降低。因此,需要在合理选择利用高生理效率品种的基础上,优化栽培条件以进一步提高养分生理效率,最终使单位地上部养分生产更多的籽粒产量。

3.4 旱地条件下不同地理来源小麦品种的氮磷钾和干物质需求量的差异

Barraclough等[37]对39个小麦品种的研究表明,小麦百千克籽粒需氮量差异较大,为1.30～3.70 kg/kg。党红凯等[33]对6个超高产小麦品种的研究发现,每生产100 kg籽粒,需吸收氮2.63～3.13 kg、磷1.25～1.66 kg、钾2.0～2.6 kg,且随着产量的增加呈现降低趋势。本研究表明,同一地理来源高产品种的百千克籽粒养分需求量小于低产品种,与前人的研究规律基本一致,且均表现为国外其他品种>中国品种>CIMMYT品种。说明CIMMYT品种每生产百千克籽粒的氮磷钾养分需求较少,其获得同等产量需要的氮磷钾养分投入量也较少,具有良好的节肥减肥潜力。

百千克籽粒需干物质量表征着生产单位籽粒产量所需的地上部干物质积累量,其值低意味着小麦利用干物质形成籽粒产量的能力高,反之亦然。前人关于小麦百千克籽粒需干物质量的研究较少。刘璐等[26]研究发现,高产小麦品种的百千克籽粒需干物质量小,低产品种呈相反规律。本研究表明,同一来源下高产品种的百千克籽粒需干物质量低于低产品种,与前人的研究结果相似。CIMMYT和中国品种的百千克籽粒需干物质量低于国外其他品种,说明CIMMYT和中国品种干物质生产籽粒的能力强。

提高小麦籽粒养分含量不仅可改善小麦品质,而且可使人们在摄入等量面点时获得更多的氮磷钾营养供应。籽粒养分含量形成的养分需求量是籽粒中形成单位养分含量所需要的养分积累量[7],可用在以提高籽粒养分含量为目标的小麦生产中指导养分投入。然而,目前关于籽粒养分含量形成的养分需求量的研究尚不多见。何刚等[24]研究发现,可以通过地表管理调节籽粒氮含量形成的需氮量,但对籽粒磷钾含量形成的养分需求量无显著影响。本研究表明,在旱地条件下,除低产品种和全部品种的籽粒钾含量形成的需钾量表现为CIMMYT和中国品种显著低于国外其他品种外,不同地理来源小麦品种籽粒氮磷钾含量形成的养分需求量均无显著差异。这些结果意味着小麦籽粒养分含量形成的养分需求量在不同地理来源品种间差异不大。然而,同一来源下,高产品种的籽粒氮磷钾含量形成的养分需求量较低产品种显著提高,且增幅超过50%,说明高产品种形成单位氮磷钾含量所需的养分积累量高,也就是说需要在地上部累积较多的氮磷钾才能实现高产高养分含量协同,这给当前小麦高产高养分含量和减肥协同提出了挑战,其机理还有待进一步探讨。

综上,旱地小麦的产量与氮磷钾积累利用特性因品种地理来源、产量水平而异。与中国品种相比,CIMMYT品种具有较高产量、千粒质量、穗粒数、收获指数、籽粒氮积累量、磷钾生理效率,国外其他品种具有较高的穗数、百千克籽粒需干物质和氮磷钾量、氮钾吸收效率、茎叶氮磷钾积累量、地上部氮钾积累量。与同一地理来源低产品种相比,高产品种的穗数、穗粒数、千粒质量、收获指数、地上部和籽粒氮磷钾积累量、养分吸收效率、养分生理效率均显著提高,百千克籽粒需氮磷钾和干物质量显著降低,但其籽粒养分含量形成的氮磷钾需求量却会提高,因而在以高产高养分含量为目标的生产中应适当增加养分投入量。