不同产量潜力品种小麦群体动态和干物质积累特性的差异

来源:用户上传      作者:唐兴旺　骆兰平　于振文　石玉

　　 摘要：为明确不同潜力小麦品种干物质积累特性与产量的差异，本试验在大田条件下以烟农1212、济麦22和济麦229为材料，研究3个品种群体动态变化和干物质积累、转运、分配以及籽粒产量的差异。结果表明：①越冬期至拔节期小麦群体总茎数表现为济麦22、济麦229>烟农1212，开花期和成熟期群体总茎数3个品种间无显著差异;分蘖成穗率表现为烟农1212>济麦22、济麦229。②越冬期至拔节期烟农1212和济麦22干物质积累量无显著差异，均显著高于济麦229;开花期和成熟期为烟农1212>济麦22>济麦229。③开花后干物质在籽粒中的分配量为烟农1212>济麦22>济麦229;开花后干物质对籽粒的贡献率为烟农1212>济麦22、济麦229。④品种间单位面积穗数无显著差异，穗粒数表现为烟农1212>济麦22、济麦229，千粒重为烟农1212、济麦22>济麦229;烟农1212的籽粒产量最高，达到10 893.44 kg· hm-2。烟农1212品种无效分蘖少，生育后期干物质积累能力强，收获指数高，获得最高产量。
　　關键词：小麦;品种;群体;干物质积累特性;籽粒产量
　　中图分类号：S512.101 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2020）03-0029-05
　　Abstract In order to clarify the characteristics of dry matter accumulation and yield differences among wheat varieties with different yield potential， the differences of population dynamics， dry matter accumulation，transport and distribution， and grain yield among Yannong 1212，Jimai 22 and Jimai 229 were studied under field conditions. The results showed that： ①The total number of stems of different wheat population from wintering stage to jointing stage showed as Jimai 22 and Jimai 229>Yannong 1212， and that at flowering stage and mature stage were not significantly different. The spike forming rate of tillers was in the order of Yannong 1212>Jimai 22 and Jimai 229. ②There was no significant difference in the accumulation amount of dry matter between Yannong 1212 and Jimai 22 from wintering stage to jointing stage，but they were significantly higher compared with Jimai 229;while that at flowering stage and maturity stage was Yannong 1212>Jimai 22>Jimai 229.③ The distribution amount of dry matter in grains after flowering was Yannong 1212>Jimai 22>Jimai 229. The contribution rate of dry matter to grains after flowering was Yannong 1212>Jimai 22 and Jimai 229.④There was no significant difference in ear number per unit area among the three varieties. The grain number per spike showed as Yannong 1212>Jimai 22 and Jimai 229，and the 1 000-grain weight showed as Yannong 1212 and Jimai 22>Jimai 229. The grain yield of Yannong 1212 was the highest as 10 893.44 kg·hm-2. Yannong 1212 were considered as having few ineffective tillers，strong dry matter accumulation ability at late growth stage and high harvest index in the study， so it had the highest grain yield.
　　Keywords Wheat; Varieties; Population;Dry matter accumulation characteristic; Grain yield
　　 黄淮海平原是我国小麦的主产区，其小麦播种面积和总产量占全国的55.6%和61.6%[1]。近年来，在人口增长和粮食安全的共同影响下，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。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]。小麦从中产到高产、高产到超高产之间的产量差距，首先表现在生物产量上[3]。小麦籽粒产量与开花后同化物在籽粒中的积累量及其对籽粒的贡献率呈显著正相关[4]。因此，明确不同产量潜力小麦品种干物质特性和产量的差异，对小麦高产栽培研究具有重要意义。 　　前人研究表明，耐旱型小麦品种山农20的花后光合积累量显著高于水分敏感品种辐287[5]。同一水分条件下，不同品种间干物质积累存在差异，且不同水分条件下，对小麦不同营养器官干物质积累影响不同[6]。亦有研究表明，正常供氮条件下，人工合成小麦衍生品种产量比非人工合成小麦衍生品种高14.4%;而氮胁迫条件下的前者产量比后者高15.9%，且生物产量和单位面积粒数也是后者较高[7]。由此可见，前人对不同小麦品种产量及干物质积累特性差异的研究，多集中于水肥调控条件下。本试验选用3个产量潜力不同的小麦品种为供试材料，在大田条件下，研究不同小麦品种群体动态、干物质积累分配转运及产量的差异，以期明确高产小麦品种的群体动态和干物质积累特性，为小麦高产高效品种的选育、推广和栽培技术创新提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　试验于2018—2019年小麦季在山东省济宁市兖州区小孟镇史王村进行。试验田为壤土，前茬作物为玉米，收获后秸秆还田。小麦播种前0～20 cm土层养分含量为有机质14.89 g·kg-1、全氮1.15 g·kg-1、碱解氮118.07 mg·kg-1、速效磷36.60 mg·kg-1和速效钾113.55 mg·kg-1。
　　1.2 试验设计
　　供试品种为烟农1212、济麦22和济麦229。
　　试验设置3个小麦品种种植处理，随机区组排列，重复3次。小区面积为20 m×2 m=40 m2，不同品种间设置2 m隔离区。播种前基施N 105 kg·hm-2、P2O5 150 kg·hm-2、K2O 150 kg·hm-2，拔节期追施N 135 kg·hm-2。氮、磷、钾肥分别为尿素、磷酸二铵和硫酸钾。2018年10月9日播种，四叶期定苗，密度为每公顷180万株。2019年6月14日收获。
　　1.3 测定项目与方法
　　1.3.1 群体动态调查及分蘖成穗率 于越冬期、返青期、拔节期、开花期和成熟期，分别在每个小区调查群体总茎数变化。分蘖成穗率（%）=成熟期群体总茎数/返青期群体总茎数×100[8]。
　　1.3.2 植株干物质积累与分配的测定 于越冬期、返青期、拔节期、开花期和成熟期取植株样品，其中成熟期按籽粒、茎鞘+叶片和穗轴+颖壳取样，置于70℃烘箱中，烘干称重，并按下列公式[9]计算相应指标：
　　开花前营养器官贮藏干物质转运量=开花期干重-成熟期干重;
　　开花前营养器官贮藏干物质对籽粒的贡献率（%）=（开花期干重-成熟期干重）/成熟期籽粒干重×100;
　　开花后干物质在籽粒中的分配量=成熟期籽粒干重-开花前营养器官贮藏干物质转运量;
　　开花后干物质对籽粒产量的贡献率（%）=开花后干物质在籽粒中的分配量/成熟期籽粒干重×100
　　1.3.3 籽粒产量 于成熟期收获，自然风干并测产，按公顷产量计数，每处理重复3次。
　　1.4 数据处理与分析
　　采用Microsoft Excel和SPSS软件进行数据整理和统计分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同小麦品种各生育期群体总茎数及分蘖成穗率
　　由表1可知，越冬至拔节期小麦群体总茎数表现为济麦22、济麦229>烟农1212，开花期和成熟期群体总茎数3个品种间无显著差异;分蘖成穗率表现為烟农1212>济麦22、济麦229。表明，烟农1212的群体总茎数拔节前较低，无效分蘖少，分蘖成穗率高，个体健壮，有利于形成大穗。
　　2.2 不同小麦品种各生育期的干物质积累量
　　由表2可知，越冬期至拔节期烟农1212和济麦22的干物质积累量无显著差异，均显著高于济麦229;开花期和成熟期为烟农1212>济麦22>济麦229。表明，烟农1212开花后干物质积累量较高，为获得高产打下基础。
　　2.3 不同小麦品种成熟期干物质在不同器官中的分配
　　由表3可知，各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>茎鞘+叶片>穗轴+颖壳。[JP]成熟期干物质在籽粒和穗轴+颖壳中的分配量均表现为烟农1212>济麦22>济麦229，分配比例在籽粒中的表现为烟农1212>济麦22、济麦229，在穗轴+颖壳中表现为济麦22>烟农1212、济麦229;干物质在茎鞘+叶片中的分配量表现为烟农1212>济麦22、济麦229，分配比例为济麦229>济麦22、烟农1212。表明，烟农1212成熟期籽粒干物质积累量和分配比例均较高，收获指数高，是其获得高产的主要原因。
　　
　　2.4 不同小麦品种花前花后干物质的再分配及其对籽粒的贡献率
　　由表4可知，开花前营养器官贮藏同化物的转运量表现为济麦22>烟农1212、济麦229，对籽粒的贡献率为济麦229、济麦22>烟农1212;开花后干物质在籽粒中的分配量为烟农1212>济麦22>济麦229，对籽粒的贡献率为烟农1212>济麦22、济麦229。[JP]表明，烟农1212开花后干物质在籽粒中的分配量和对籽粒的贡献率均较高，有利于提高穗粒重，进而获得较高的籽粒产量。
　　2.5 不同小麦品种的产量及其构成因素
　　由表5可知，品种间单位面积穗数无显著差异，穗粒数表现为烟农1212>济麦229、济麦22，千粒重为烟农1212、济麦22>济麦229，籽粒产量表现为烟农1212>济麦22>济麦229。看出，烟农1212穗粒数显著高于其它品种，千粒重与济麦22差异不显著，但显著高于济麦229，穗粒数和千粒重较高是其获得高产的重要因素。
　　3 讨论与结论
　　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、穗粒数和千粒重的协调发展[10]。有研究表明，施入过量的氮肥导致小麦前期分蘖多，造成小麦冬前群体过大，返青后无效分蘖迅速增加，成穗率减少[11]。亦有研究表明，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[12]。可见，通过施肥、种植密度等栽培技术可以调控小麦的群体结构，实现高产。本试验结果表明，3个品种中产量潜力最高的烟农1212拔节前群体总茎数较少，无效分蘖少，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。可见，品种具有较适宜的群体结构，产量三因素协调，才能实现高产。 　　小麦产量取决于光合产物的积累及向籽粒的转运和分配。有研究表明，不同小麦品种的籽粒产量与干物质积累、收获指数均呈显著正相关[13]。黄明等[14]对不同产量水平小麦品种的研究发现，高产组的籽粒产量分别较低产、中产组高75%～93%和17%～37%，高产组小麦成熟期干物质积累量分别较低产、中产组高57%和17%。Zhang等[15]对冬小麦成熟期不同器官干物质分配的研究得出，该期籽粒、茎叶、穗轴+颖壳和旗叶的13C分布所占比例分别为40.89%、31.09%、450%和2.19%。亦有研究表明，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[16]。本研究结果表明，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。
　　不同品种小麦产量及其构成因素存在差异[17]。Ding等[18]研究指出，产量构成的协同改善有助于建立高产和稳定的品种。有研究表明，超高产品种比一般高产品种产量高约24.2%，其单位面积穗数、穗粒数和千粒重分别比一般高产品种高8.2%、10.7%和0.6%[19]。亦有研究表明，漯麦6010的单位面积穗数和千粒重分别比鄂麦580高4.04%和18.52%[20]。可见，不同小麦品种获得高产的产量构成三因素存在差异。本试验选用3个穗型一致、产量潜力不同的小麦品种进行研究，表明超高产品种烟农1212的单位面积穗数与其它两个品种无显著差异，但具有较高的穗粒数和千粒重，因而获得最高产量。
　　综上所述，烟农1212无效分蘖少，成穗率高，干物质积累量高，成熟期干物质在籽粒中的分配量及分配比例大，产量构成因素较协调，最终获得高产。
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