高產冬小麥品種群體動態及干物質積累、分配的差異

張宏芝，高永紅，王立紅，孔德鵬，張躍強，李劍峰，王 重，高 新，時 佳，趙 奇，樊哲儒

(1.新疆農業科學院核技術生物技術研究所/農業農村部荒漠綠洲作物生理生態與耕作重點實驗室，烏魯木齊 830091；2.新疆農業科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；3.新疆維吾爾自治區農業技術推廣總站, 烏魯木齊 830000)

0 引 言

【研究意義】近年來，小麥需求量逐漸增加，提高單產水平是實現小麥總產量穩步提高，以滿足需求量目標的關鍵因素[1]。小麥新品種對我國小麥產量提升的貢獻最大，達到30.9%，平均年貢獻率約1%[2]。干物質生產是小麥產量形成的基礎，其產量的95%以上源于光合所用，而小麥開花后同化物的積累，及花前營養器官積累的同化物向籽粒中的轉運是影響小麥增產的關鍵所在[3-4]。研究小麥不同品種干物質生產特性，對于高產超高產品種選擇及小麥栽培管理具有重要的意義[5]。【前人研究進展】小麥籽粒產量形成的過程實質是其光合產物生產、運轉及向籽粒分配的過程[5]。研究發現，不同基因型小麥的光合產物積累與轉運特性存在明顯的差異，并且可以通過改變其遺傳體系進行改良選育[6-8]。賀明榮等[9]研究發現，不同小麥品種的源庫在調控同化物分配上的作用有一定的差異。Fang等[10]認為小麥品種間產量與抽穗后干物質積累量呈顯著正相關，而與抽穗前干物質積累無明顯差異。田中偉等[11]指出，提高小麥拔節前及花后干物質積累量和生長速率是品種改良的一個重要特征。【本研究切入點】前人對不同小麥品種干物質積累特性差異已有較多研究，但對新疆南疆不同高產小麥品種的干物質積累特性的研究還鮮見報道。研究選用新疆南疆的4個高產冬小麥品種為材料，研究不同高產冬小麥品種干物質積累特性及產量的差異，為新疆南疆高產冬小麥品種的選擇、高產高效栽培提供理論依據。【擬解決的關鍵問題】研究新疆南疆4個高產小麥品種群體動態、干物質積累、轉運、分配及產量的差異，分析不同高產小麥品種的群體動態、干物質積累特性的差異，為小麥高產高效品種的選育、不同品種栽培管理措施的制定提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2016～2017年度在新疆澤普縣種子公司脫絨廠進行，試驗點地處 E 77°16'，N 38°10', 海拔高度1 266 m，土壤類型為沙壤土。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

供試品種為新冬20號、新冬40號、新冬57號和新冬60號。試驗設置為大區試驗，4個品種在同一塊地種植，每個品種880.44 m2(1.32畝)，品種間間隔1 m。播種前基施磷酸二銨375 kg/hm2，返青期追施尿素150 kg/hm2，拔節期追施尿素300 kg/hm2，孕穗期追施尿素150 kg/hm2，播種量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，追肥隨水滴施。其他管理措施同一般高產田。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 群體動態

于出苗期每個品種確定5個點調查群體動態，每個點調查1 m×5 m，于越冬期、返青期、拔節期、揚花期和成熟期，分別調查定點位置群體總莖數變化。莖蘗成穗率(%)=成熟期群體總莖數/拔節期群體總莖數×100[12]。

1.2.2.2 植物干物質積累與分配

與拔節期、揚花期和成熟期取植株樣品，每個處理取10株將植株分成莖桿、葉片、穗等器官，烘干后稱重，測定干物質積累量。按公式計算相應指標[13]：

花前營養物質轉運量=開花期營養器官干物質積累量-成熟期營養器官干物質積累量；

花前營養物質轉運效率=花前營養物質轉運量/開花期營養器官干物質積累量×100%；

花前營養物質對籽粒的貢獻率=花前營養物質轉運量/成熟期籽粒干重×100%；

花后干物質積累量=成熟期籽粒干重-花前營養物質轉運量；

花后干物質積累量對籽粒的貢獻率=花后干物質積累量/成熟期籽粒干重×100%。

1.2.2.3 產量和產量構成因素

收獲期進行田間測產，每處理取2 m2樣方，每處理5次重復，取平均值；另外每處理取定點1 m行長進行室內考種，調查667m2穗數、穗粒數和千粒重。

1.3 數據處理

數據采用DPS軟件，Duncan多重比較法進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同小麥品種群體動態及莖蘗成穗率

研究表明，越冬期總莖數表現為新冬20號>新冬40號>新冬57號和新冬60號，返青期總莖數新冬40號>新冬20號>新冬57號和新冬60號，拔節-成熟期總莖數新冬20號和新冬40號間差異不明顯，但顯著高于新冬57號和新冬60號。莖蘗成穗率新冬60號>新冬57號>新冬20號和新冬40號。新冬60號莖蘗成穗率高，個體健壯，有利于形成大穗。表1

表1 不同品種各生育期群體總莖數及莖蘗成穗率差異Table 1 The difference of total stem number and tiller ear formation rate of different cultivars in each growth period

2.2 不同小麥品種各生育期的干物質積累量

研究表明，拔節期和揚花期干物質積累量新冬40號顯著高于其它處理，成熟期干物質積累量新冬40號和新冬60號無明顯差異，但顯著高于新冬20號和新冬57號。表2

2.3 不同小麥品種成熟期干物質在各個器官中的分配

研究表明，不同冬小麥品種成熟期干物質在不同器官中的分配量和比例依次為籽粒>莖稈+葉片>穎殼+穗軸。成熟期干物質在莖稈+葉片中分配量和比例新冬40號和新冬20號顯著高于新冬60號和新冬57號，在穎殼+穗軸中分配量和比例處理間差異不明顯，在籽粒中的分配比例新冬60號顯著高于其它處理。新冬60號成熟期干物質在籽粒中分配量和比例均較高。表3

表2 不同品種各生育期的干物質積累量Table 2 The different of dry matter accumulationof different cultivars in each growth period

表3 不同小麥品種成熟期干物質在各個器官中的分配Table 3 Distribution of dry matter in various organs of different wheat varieties at maturity stage

2.4 不同小麥品種花前花后干物質的分配及對籽粒的貢獻率

研究表明，開花前營養器官貯藏干物質的轉運量、轉運率及花前干物質對籽粒的貢獻率均表現為新冬20號和新冬57號高于新冬40號和新冬60號。而花后干物質轉運量和對籽粒的貢獻率表現為新冬60號>新冬40號>新冬57號>新冬20號。新冬60號花后干物質在籽粒中的分配量和對籽粒的貢獻率較高，有利于提高穗粒重，獲得較高的產量。表4

表4 不同小麥品種花前花后干物質的再分配Table 4 Redistribution of dry matter before and after flowers in different wheat varieties

2.5 不同小麥品種產量及產量構成因素

研究表明，不同品種的產量新冬60號和新冬57號>新冬40號>新冬20號，容重新冬60號顯著高于其它品種。收獲穗數新冬40號和新冬20號>新冬60號和新冬57號，穗粒數新冬60號顯著高于其它品種，千粒重新冬57號顯著高于其它品種。新冬57號產量較高是由于有較高的千粒重，但新冬57號庫容過大，籽粒很難灌飽，容重較低，從而影響其品質。新冬60號產量三要素較協調，穗粒數高，獲得較高的產量。表5

表5 不同小麥品種的產量及產量構成因素Table 5 Yield and yield components of different wheat varieties

3 討 論

小麥合理的群體結構是獲得高產的基礎，合理調控高產群體質量，可促進單位面積穗數、粒數和千粒重的協調發展[14]。有研究表明，小麥生長前期過大的群體造成后期的小麥生長相互遮陰、有效分蘗降低，而且開花期推遲，最終導致產量降低[15]。也有研究表明，在生育前期形成較大群體和有效分蘗，在此基礎上增加穗粒數和千粒重，達到產量構成三要素協調發展，以實現高產[16]。研究表明，新冬40號和新冬20號生育期總莖數較高，但莖蘗成穗率較低；新冬60號莖蘗成穗率高，個體健壯，有利于形成大穗。唐興旺等[1]研究也表明，產量潛力較高的品種拔節前群體總莖數較少，無效莖蘗少，單株生產力強，群體內光照條件好，穗粒數和千粒重高，獲得高產。群體的協調發展是小麥產量提高的關鍵[1,17]。

干物質是小麥光合產物的最終形態，在小麥整個生育期的各個階段，植株光合產能不同，干物質積累量及積累比例也就不同[18]。小麥花后光合同化物的積累及花前營養器官貯存的同化產物向籽粒的轉運對小麥籽粒產量的提高起著關鍵作用[19]。有研究表明，花前累積干物質對小麥產量有一定貢獻，但產量高低主要取決于花后干物質的積累和轉移，花后轉移干物質貢獻率可達65%以上[20]。煙農1212開花期和成熟期干物質積累量和在籽粒中的干物質分配量高于其它品種，且開花后營養器官貯藏干物質向籽粒的轉運量及對籽粒的貢獻率均顯著高于其它品種，開花后干物質對籽粒的貢獻率為72.56%，為產量的提高奠定了生理基礎[1]。花前和花后物質生產對小麥產量建成都很重要，至于二者對產量的貢獻大小則取決于特定生態條件和品種產量水平[21]。在干旱、貧瘠等不利生產條件下, 轉移干物質對籽粒灌漿和產量的貢獻率更高[20,22], 而在良好生產條件下, 花后干物質的貢獻率更大[23]。研究表明，新冬60號成熟期干物質積累量較高，向籽粒的分配率顯著高于其它品種；新冬60號開花后營養器官貯藏干物質向籽粒的轉運量及對籽粒的貢獻率較高，開花后干物質對籽粒的貢獻率為79%。

4 結 論

新冬60號生育期群體總莖數低于新冬20號和新冬40號，但莖蘗成穗率顯著高于其他品種，較其他品種高3.2%～8.7%，有利于形成大穗。新冬60號花后干物質積累量及對籽粒貢獻率顯著高于其它品種，成熟期干物質積累量新冬60和新冬40號無明顯差異，但顯著高于其他品種，新冬60號在籽粒中分配比例顯著高于其它品種。

冬小麥品種新冬60號莖蘗成穗率高，開花后營養器官貯藏干物質向籽粒的轉運量及對籽粒的貢獻率較大，成熟期干物質積累量及向籽粒的分配率較高，獲得較高的穗粒數，產量構成因素較協調，獲得高產。選擇高產品種，采取合理的栽培措施，特別是通過養分調控保持花后較高的干物質積累量及干物質向籽粒的轉移，是提高新疆南疆冬小麥產量的重要途徑。