9個品種(系)冬小麥籽粒灌漿特性分析

孫金英，曹宏鑫，焦玉光，王 進

(1.輪臺縣農業技術推廣中心，新疆輪臺841600；2.江蘇省農業科學院農業經濟與信息研究所/數字農業工程技術研究中心，江蘇南京210014；3.呼倫貝爾市農業技術推廣服務中心，內蒙古呼倫貝爾021000)

9個品種(系)冬小麥籽粒灌漿特性分析

孫金英1，曹宏鑫2，焦玉光3，王 進1

(1.輪臺縣農業技術推廣中心，新疆輪臺841600；2.江蘇省農業科學院農業經濟與信息研究所/數字農業工程技術研究中心，江蘇南京210014；3.呼倫貝爾市農業技術推廣服務中心，內蒙古呼倫貝爾021000)

以9個冬小麥品種(系)為材料，用Logistic方程擬合籽粒質量增加過程，并推導出次級參數，同時對千粒質量與不同參數進行相關性分析。結果表明：小麥籽粒質量增加過程呈“S”型曲線, 籽粒灌漿期可分為漸增期、快增期、緩增期3個階段。相關分析表明：平均灌漿速率、最大灌漿速率與千粒質量呈極顯著正相關(P< 0.01)；快增期灌漿速率與平均灌漿速率、最大灌漿速率呈極顯著正相關(P< 0.01)；快增期灌漿速率對籽粒質量的作用顯著。通過科學合理的栽培措施可以使千粒質量接近或達到最大值。

冬小麥；灌漿特性；灌漿速率；籽粒質量；Logistic曲線

小麥的產量由單位面積穗數、穗粒數和粒質量3個因素構成。研究發現，隨著生產水平的提高和育種技術及方法的改進，單位面積的穗數和穗粒數趨于相對穩定，在此基礎上提高其千粒質量是進一步提高產量的關鍵[1]。粒質量的增加與籽粒灌漿特性有密切的關系[2]。關于小麥籽粒質量與其灌漿特性的關系，迄今已有較多報道[2-6]。作為小麥主產區的新疆，冬小麥播種面積占全區小麥總面積的70%以上[7]，但從近幾年來看，籽粒質量很不穩定。因此，本試驗選取9個冬小麥品種(系)進行籽粒灌漿特性研究，用Logistic方程擬合籽粒質量增加過程，分析一系列籽粒灌漿參數與粒質量的關系及其對粒質量的作用，為實現冬小麥高產穩產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

本試驗在新疆輪臺縣群巴克鎮阿勒塞村的實驗基地進行。前茬玉米，地力均勻，中上等肥力水平。試驗采用隨機區組排列，參試品種為方頭綠、紫晶、0011、0012、M優一號、中普6號、石冬8號、新冬33號、新冬22號，每個品種(系)設為1個大區，大區面積 955.6 m2，不設重復。2012年10月1日播種，2013年6月21日收獲，播種量為25 kg/667 m2，行距為15 cm，田間管理與一般大田基本一致。

1.2 測定項目和分析方法

1.2.1 粒質量測定。小麥開花后選取花期一致，長相、長勢、穗長基本相同，無病蟲害的植株進行標記。開花后第7天開始取樣，每7 d取1次，直至成熟。每個品種(系)每次隨機取10個穗，每穗采集中部5個小穗上的第1小花籽粒，共50粒，105 ℃殺青30 min，后降至80 ℃烘至恒質量，稱籽粒干質量，折算千粒質量。

1.2.2 分析方法。根據莫惠棟[8]并參照趙洪亮等[4]的方法用Logistic方程Y=W/(1+Ae-Kt)擬合籽粒質量增加過程，式中W為最大千粒質量，t為開花后天數，A、K為常數，對Logistic方程求一階導數，得灌漿速率方程：

R(t)=WAKe-Kt/(1+Ae-Kt)2

由Logistic方程和灌漿速率方程推導出一些灌漿參數與次級參數：灌漿速率達到最大值的時間Tmax(d)：

最大灌漿速率Rmax(g/千粒·d)：

灌漿速率方程上的2個拐點t1、t2(d)：

假定籽粒達到W96%時，籽粒灌漿已經結束，此時為灌漿結束的時間t3(d)：

T1(t0～t1)、T2(t1～t2)、T3(t2～t3)分別為灌漿漸增期、快增期、緩增期時間(d)；R1、R2、R3分別為漸增期、快增期、緩增期灌漿速率(g/(千粒·d))；W1、W2、W3分別為漸增期、快增期、緩增期干物質積累量(g)；T(t0～t3)為整個灌漿持續時間(d)；Rmean為整個灌漿過程的平均速率[g/(千粒·d)]。

利用Excel2003和DPS2006軟件對數據進行計算分析。

2 結果與分析

2.1 9個品種(系)冬小麥籽粒質量增加和籽粒灌漿速率模型

從圖1可以看出，9個參試品種(系)籽粒質量增加過程均呈“S”型曲線，即“慢—快—慢”增長態勢，符合Logistic方程。方程擬合參數見表1，相關性達到極顯著水平(r均在0.99以上)，符合度較高。不同品種(系)籽粒灌漿速率均呈單峰曲線變化，前期灌漿速度較慢，中期灌漿速度加快，后期灌漿速度又減慢，這與籽粒增長態勢相一致。從籽粒灌漿速率峰值出現的時間來看，紫晶較其它品種(系)晚，這表明紫晶的灌漿持續時間較長(圖2)。

圖1 9個參試小麥品種(系)籽粒質量增加過程模型 圖2 9個參試小麥品種(系)籽粒灌漿速率模型

表1 9個參試小麥品種(系)籽粒灌漿的Logistic方程參數

注：表中“**”表示極顯著水平(P<0.01)

2.2 9個品種(系)冬小麥籽粒灌漿速率參數與次級參數

從表2可以看出，紫晶灌漿持續時間長，最大灌漿速率出現的時間晚，平均灌漿速率和最大灌漿速率較小，緩增期持續時間短；漸增期和快增期干物質積累較為緩慢，后期營養不足、高溫等可能引起早衰，干物質積累量小。中普6號和新冬33號上述性狀均表現較好，千粒質量較高。

2.3 9個品種(系)冬小麥籽粒灌漿參數、次級參數與千粒質量的相關性

冬小麥籽粒灌漿參數、次級參數與千粒質量的相關分析表明(表3)，平均灌漿速率(Rmean)和最大灌漿速率(Rmax)與千粒質量呈極顯著正相關(P<0.01)；快增期灌漿速率(R2)與平均灌漿速率(Rmean)和最大灌漿速率(Rmax)呈極顯著正相關(P<0.01)；漸增期、快增期、緩增期干物質積累量(W1、W2、W3)與千粒質量呈極顯著正相關(P<0.01)；快增期灌漿速率(R2)與千粒質量呈顯著正相關(P<0.05)；快增期時間(T2)和緩增期時間(T3)與千粒質量呈顯著負相關(P<0.05)。

表2 9個參試小麥品種(系)籽粒灌漿參數與次級參數

表3 9個參試小麥品種(系)籽粒灌漿參數、次級參數與千粒質量的相關性

注：表中“*”和“**”分別表示在0.05和0.01水平上顯著相關。

3 結論與討論

本試驗9個冬小麥品種(系)籽粒質量增加過程符合Logistic生長曲線，呈正態分布。研究表明，平均灌漿速率(Rmean)、最大灌漿速率(Rmax)與千粒質量呈極顯著正相關(P<0.01)，其中快增期灌漿速率(R2)對籽粒質量的作用顯著，快增期灌漿速度越快，持續時間越長，在一定時間內干物質積累越多，千粒質量越大；而整個灌漿持續時間(T)與千粒質量無顯著相關，也就是說，延長整個灌漿持續天數并不能增加千粒質量，這與趙洪亮等的研究結果一致。快增期時間(T2)和緩增期時間(T3)與千粒質量呈顯著負相關(P<0.05)，這種現象的發生是由于籽粒灌漿期間可能受低溫或高溫等不利氣象因素的影響，造成一些品種灌漿期延長，灌漿強度低所致[9-10]。

有研究報道，溫度和日照是影響小麥籽粒灌漿的主要因素[9-12]，19～22 ℃的日平均氣溫，充足的日照對小麥籽粒灌漿有利,千粒質量較高[9-10]。本試驗冬小麥灌漿期間溫度在15.6～28.6 ℃，灌漿盛期遇到了連續3d的高溫天氣(6月3、4、5日)，日平均氣溫高達27.1～28.6 ℃，并伴有強度干熱風，對冬小麥充分灌漿和提高籽粒質量不利。千粒質量是小麥的遺傳特性，在選擇具有較高千粒質量品種的條件下，通過適期播種，可合理避開不良天氣對籽粒灌漿造成的影響。輪臺縣冬小麥適播期為9月下旬—10月中旬，灌漿持續時間長的品種應適期早播，如紫晶；小麥灌漿期時，通過澆好灌漿水，葉面噴施磷酸二氫鉀或尿素混合液，可顯著提高快增期灌漿速率，使千粒質量接近或達到最大值，進而實現冬小麥高產穩產。

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Analysis on Grain Filling Characteristics of Nine Winter Wheat Varieties (Lines)

SUN Jin-ying, CAO Hong-xin, JIAO Yu-guang, WANG jin

(1.Luntai Agro-Technology Extension Center , Luntai 841600,China;2.Institute of Agricultural Economy and Information,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China;3.Hulunbeir Agro-Technology Extension Service Center,Hulunbeir 021000,China)

The present study analyzed the characteristics of grain filling of nine winter wheat varieties (lines). Logistic curve regression equation was used to simulate the process of grain quality increasing, resulting in a series of second parameters, and the relationship between 1000-grain quality of these varieties and their parameters was determined. The result indicated that the process of grain quality increasing showed an "S"-shaped curve. The grain filling stage of wheat can be divided into three periods: the gradually increasing period, the rapidly increasing period, and the slowly increasing period. Correlation analysis showed that the mean grain filling rate and the maximum grain filling rate were positively correlated with 1000-grain quality; their correlation reached a very significant level (P<0.01). The filling rate in the rapidly increasing period was positively correlated with the mean grain filling rate and the maximum grain filling rate; their correlation was at a very significant level (P<0.01). Therefore, through taking scientific and reasonable cultivating measures, the 1000-grain quality of the tested varieties may approximate to or reach the maximum value.

Winter wheat;Grain filling characteristics;The grain filling rate;The grain quality;Logistic curve

2016-06-07

國家863子課題(2013AA102305)；江蘇省農業科技自主創新資金項目[CX(13)3054]。

孫金英(1982—)，女，碩士，農藝師，主要從事作物栽培與植物營養研究。E-mail:sunjinying240@sina.com。

*通訊作者：曹宏鑫(1963—)，男，博士，研究員，主要從事作物品質生理生態、“數字農業”關鍵技術等研究。E-mail:caohongxin@hotmail.com。

S512.1+1

A

1673-6486-20160206

孫金英,曹宏鑫,焦玉光,王進.9個品種(系)冬小麥籽粒灌漿特性分析[J/OL].大麥與谷類科學,2016,33(4):19-22[2016-12-19].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20161219.1806.016.html