新疆春小麥籽粒灌漿動(dòng)態(tài)差異

李劍峰，樊哲儒，張躍強(qiáng)，王 重，高 新，時(shí) 佳，張宏芝，王立紅，趙 奇

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】小麥籽粒灌漿干物質(zhì)量的動(dòng)態(tài)積累，直接影響小麥產(chǎn)量的形成[1-3]，受不同環(huán)境因素影響[4-6]，籽粒干物質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化及反映灌漿過程相關(guān)參數(shù)都存在差異[7-9]。研究不同區(qū)域內(nèi)、不同小麥品種間籽粒灌漿動(dòng)態(tài)過程的差異，對(duì)不同小麥品種與不同生態(tài)區(qū)間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一即小麥品種區(qū)域性合理化布局具有重要指導(dǎo)意義。【前人研究進(jìn)展】小麥籽粒灌漿過程呈“慢-快-慢”的“S”型曲線趨勢(shì)[10、11]，小麥籽粒灌漿速度是受遺傳控制,灌漿速度與籽粒積累呈顯著正相關(guān)[12-14]，影響千粒重的主要因素是平均灌漿速率[15],灌漿參數(shù)中最大灌漿速率出現(xiàn)時(shí)間、灌漿持續(xù)期和平均灌漿速率與粒重均呈極顯著正相關(guān)[16]。粒重由籽粒灌漿速率和灌漿持續(xù)時(shí)間共同決定[17-19],籽粒灌漿速率受基因型控制, 灌漿持續(xù)時(shí)間由特定地區(qū)的氣候和耕作栽培制度決定[20、21]。【本研究切入點(diǎn)】有關(guān)新疆春小麥品種在不同生態(tài)區(qū)籽粒灌漿動(dòng)態(tài)差異的研究未見文獻(xiàn)報(bào)道。研究不同生態(tài)條件下新疆主栽春小麥品種籽粒灌漿動(dòng)態(tài)表現(xiàn)差異。【擬解決的關(guān)鍵問題】在4個(gè)不同生態(tài)區(qū)域，以新疆8個(gè)不同筋力春小麥品種為研究對(duì)象，基于籽粒灌漿期干物質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化，利用Logistic方程擬合，計(jì)算出一系列籽粒灌漿特征參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

參試材料為新疆不同筋力、不同時(shí)期審定8份主栽春小麥品種，其中強(qiáng)筋品種4份：新春26號(hào)、新春37號(hào)、新春38號(hào)、新春46號(hào)，中筋品種4份：新春6號(hào)、新春11號(hào)、新春40號(hào)、新春46號(hào)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置昌吉軍戶、焉耆縣、阿勒泰紅墩鎮(zhèn)、額敏縣4個(gè)不同生態(tài)區(qū)種植，小區(qū)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。小區(qū)行長4 m，5行，行距0.2 m，小區(qū)面積4 m2(播量為41×104粒/667m2)。播種前測定土壤N、P、K含量，確保參試點(diǎn)土壤肥力均一。

1.2.2 籽粒干物質(zhì)量

小麥初花期后選擇狀態(tài)一致的主穗90穗標(biāo)記，從小麥初花期后7 d為第1次取樣點(diǎn)，以后每隔5 d取樣10穗直至完全成熟，每次取樣剝出籽粒計(jì)數(shù)并稱鮮重，立即置于105℃烘箱內(nèi)殺青20 min，轉(zhuǎn)置75℃烘至恒重后計(jì)干重。

1.2.3 灌漿特征參數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 參試品種穗粒數(shù)

研究表明，8個(gè)參試品種穗粒數(shù)整體表現(xiàn)(48.18±3.36)粒/穗；8個(gè)參試品種穗粒數(shù)整體平均46.70粒/穗；其中新春11號(hào)穗粒數(shù)最高(52.54粒/穗)，新春40號(hào)穗粒數(shù)最低(43.82粒/穗)；其余參試品種穗粒數(shù)低至高依次為新春6號(hào)、新春46號(hào)、新春38號(hào)、新春44號(hào)、新春26號(hào)和新春37號(hào)，穗粒數(shù)為44.12～48.26粒/穗。圖1

圖1 穗粒數(shù)Fig.1 Grain number per spike

2.2 K值與籽粒終干物質(zhì)量

依據(jù)8個(gè)參試品種在4個(gè)生態(tài)區(qū)的灌漿速率方程，測算K值(理論最高籽粒干物質(zhì)量)，8個(gè)參試品種K值整體表現(xiàn)為(2.861±0.365)g/穗。K值居首位的參試品種新春38號(hào)理論最高籽粒干物質(zhì)量3.227 g/穗；K值最低的參試品種新春11號(hào)理論最高籽粒干物質(zhì)量2.496 g/穗；其余參試品種K值由低到高依次為新春26號(hào)、新春40號(hào)、新春6號(hào)、新春44號(hào)、新春46號(hào)和新春37號(hào)，理論最高籽粒干物質(zhì)量2.671～2.824 g/穗。圖2

圖2 理論最高籽粒干物質(zhì)量Fig.2 Theoretical maximum grain dry matter mass

理論最高籽粒干物質(zhì)量(K值)與籽粒灌漿干物質(zhì)量比較，參試品種籽粒灌漿干物質(zhì)量都低于理論最高籽粒干物質(zhì)量(K值)，整體降幅13.37%～25.26%，8個(gè)參試品種K值整體平均值為2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的參試品種新春38號(hào)、新春6號(hào)、新春40號(hào)、新春44號(hào)，4個(gè)品種有高穗粒重潛力，籽粒終干物質(zhì)量與K值之比降幅分別為25.26%、13.37%、14.61%和17.35%。籽粒終干物質(zhì)量與K值比降幅由低到高的前三位參試品種新春6號(hào)、新春40號(hào)和新春44號(hào)，這3個(gè)品種也屬高穗粒重潛力品種，屬于強(qiáng)勢(shì)灌漿品種。圖3

圖3 K值與籽粒終干物質(zhì)量Fig.3 K value and grain dry matter quality

2.3 不同參試品種灌漿參數(shù)

2.3.1 快速灌漿起始期(T1)

研究表明，快速灌漿起始期整體表現(xiàn)(14.20±0.97)d，快速灌漿起始期的平均表現(xiàn)為14.38 d；參試品種新春11號(hào)(14.66±0.4)d在4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿起始期性狀表現(xiàn)最穩(wěn)定，新春40號(hào)(13.64±3.40)d穩(wěn)定性最低；快速灌漿起始期的平均表現(xiàn)中，新春40號(hào)初花期后13.24 d最早進(jìn)入快速灌漿起始期，新春46號(hào)初花期后15.17 d最晚進(jìn)入快速灌漿起始期；其余參試品種進(jìn)入快速灌漿起始期先后依次為新春38號(hào)、新春6號(hào)、新春37號(hào)、新春11號(hào)、新春44號(hào)和新春26號(hào)，快速灌漿起始期介于初花期后13.75～14.99 d。圖4

圖4 快速灌漿起始期Fig.4 Initial stage of rapid grouting

2.3.2 快速灌漿終止期(T2)

研究表明，8個(gè)參試品種快速灌漿終止期整體表現(xiàn)為(27.16±1.91)d，快速灌漿終止期的平均表現(xiàn)為27.20 d；參試品種新春38號(hào)(26.86±0.48)d在4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿終止期性狀表現(xiàn)最穩(wěn)定，新春40號(hào)(26.57±3.80)d穩(wěn)定性最低；8個(gè)參試品種快速灌漿終止期的平均表現(xiàn)中，新春6號(hào)初花期后25.25 d最快到達(dá)快速灌漿終止期，新春26號(hào)初花期后29.07 d最晚到達(dá)快速灌漿終止期；其余參試品種進(jìn)入快速灌漿終止期先后依次為新春40號(hào)、新春37號(hào)、新春38號(hào)、新春44號(hào)、新春46號(hào)和新春11號(hào)，速灌漿終止期介于初花期后(27.31～28.09)d。圖5

SLA制定過程體現(xiàn)了用戶的意圖，能否根據(jù)現(xiàn)有的決策過程理論對(duì)云計(jì)算提供商采取的決策進(jìn)行評(píng)估，判斷是否惡意違反SLA，從而造成數(shù)據(jù)泄漏是一個(gè)研究方向。

圖5 快速灌漿終止期Fig.5 End of rapid grouting

2.3.3 快速灌漿持續(xù)期(T2- T1)

研究表明，快速灌漿期整體表現(xiàn)為(12.58±1.48)d，快速灌漿期的平均表現(xiàn)為(12.82)d；參試品種新春40號(hào)(12.97±0.45)d在4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿期性狀表現(xiàn)最穩(wěn)定，新春38號(hào)(13.11±2.29)d穩(wěn)定性最低；快速灌漿期平均表現(xiàn)中，新春6號(hào)快速灌漿期最短為11.10 d，新春26號(hào)快速灌漿期最長為14.08 d；其余參試品種快速灌漿期由短至長依次為新春37號(hào)、新春44號(hào)、新春46號(hào)、新春40號(hào)、新春38號(hào)和新春11號(hào)，快速灌漿期介于(12.44～13.38)d。圖6

圖6 快速灌漿期Fig.6 Quick filling stage

2.3.3 最大灌漿速率(Vm)及出現(xiàn)時(shí)間(Tm)

研究表明，8個(gè)參試品種4個(gè)生態(tài)區(qū)最大相對(duì)灌漿速率(Vm)的平均表現(xiàn)為新春6號(hào)最大相對(duì)灌漿速率最高0.17 g/(穗·d)，出現(xiàn)時(shí)間在初花期后19.51 d；新春11號(hào)最大相對(duì)灌漿速率最低為0.12 g/(穗·d)，出現(xiàn)時(shí)間在花后18.27 d；其余參試品種最大相對(duì)灌漿速率由低到高依次為新春26號(hào)、新春40號(hào)、新春37號(hào)、新春46號(hào)、新春38號(hào)和新春44號(hào)，最大相對(duì)灌漿速率0.12～0.15 g/(穗·d)，時(shí)間出現(xiàn)在初花期花后19.76～22.10 d。圖7

圖7 最大灌漿速率Fig.7 Maximum grouting rate

2.4 4個(gè)生態(tài)區(qū)灌漿特征值

2.4.1 快速灌漿起始期(T1)

研究表明，阿勒泰點(diǎn)快速灌漿起始期初花期后(16.09±0.96)d；額敏點(diǎn)快速灌漿起始期初花期后(14.88±1.24)d；軍戶點(diǎn)快速灌漿起始期初花期后(12.59±1.61)d；焉耆點(diǎn)快速灌漿起始期初花期后(13.07±2.83)d。4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿起始期(T1)的平均表現(xiàn)為軍戶點(diǎn)初花期后12.45 d最早進(jìn)入快速灌漿起始期；阿勒泰點(diǎn)初花期后16.46 d最晚進(jìn)入快速灌漿起始期；焉耆點(diǎn)、額敏點(diǎn)進(jìn)入快速灌漿起始期時(shí)間點(diǎn)分別是初花期后13.57和15.02 d。圖8

圖8 快速灌漿起始期(4個(gè)生態(tài)區(qū))Fig.8 Initial stage of rapid grouting (four ecological regions)

8個(gè)參試品種間快速灌漿起始期(T1)差異達(dá)顯著水平，4個(gè)生態(tài)區(qū)間快速灌漿起始期(T1)差異達(dá)顯著水平；快速灌漿起始期(T1)性狀地點(diǎn)效應(yīng)最大，其次是地點(diǎn)×品種、品種和年份。

2.4.2 快速灌漿終止期(T2)

研究表明，阿勒泰點(diǎn)快速灌漿終止期初花期后(28.72±1.65)d；額敏點(diǎn)快速灌漿終止期初花期后(27.08±1.86)d；軍戶點(diǎn)快速灌漿終止期初花期后(26.37±3.08)d；焉耆點(diǎn)快速灌漿終止期初花期后(25.95±3.19)d。4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿終止期(T2)的平均表現(xiàn)為軍戶點(diǎn)初花期后26.16 d最早到達(dá)快速灌漿終止期；阿勒泰點(diǎn)初花期后28.74 d最晚到達(dá)快速灌漿終止期；焉耆點(diǎn)、額敏點(diǎn)到達(dá)快速灌漿終止期時(shí)間點(diǎn)分別是初花期后26.43和27.46 d。圖9

圖9 快速灌漿終止期(4個(gè)生態(tài)區(qū))Fig.9 End of rapid grouting (four ecological regions)

8個(gè)參試品種間快速灌漿終止期差異達(dá)顯著水平，4個(gè)生態(tài)區(qū)間快速灌漿終止期差異達(dá)顯著水平；快速灌漿終止期(T2)性狀地點(diǎn)×品種效應(yīng)最大，其次是地點(diǎn)、品種和年份。

2.4.3 快速灌漿持續(xù)期(T2- T1)

研究表明，阿勒泰點(diǎn)快速灌漿持續(xù)期(12.25±1.43)d；額敏點(diǎn)快速灌漿持續(xù)期(11.92±1.68)d；軍戶點(diǎn)快速灌漿持續(xù)期(13.55±1.94)d；焉耆點(diǎn)快速灌漿持續(xù)期(12.69±1.85)d。4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿持續(xù)期(T2- T1)的平均表現(xiàn)：阿勒泰點(diǎn)快速灌漿持續(xù)期最短12.28 d；軍戶點(diǎn)快速灌漿持續(xù)期最長13.71 d；額敏點(diǎn)、焉耆點(diǎn)快速灌漿持續(xù)期分別是12.44和12.85 d。

2.4.4 最大灌漿速率(Vm)及出現(xiàn)時(shí)間(Tm)

研究表明，阿勒泰點(diǎn)最大灌漿速率0.18±0.02 g/(穗·d)；額敏點(diǎn)最大灌漿速率0.16±0.02 g/(穗·d)；軍戶點(diǎn)最大灌漿速率0.13±0.04 g/(穗·d)；焉耆點(diǎn)最大灌漿速率0.12±0.02 g/(穗·d)。4個(gè)生態(tài)區(qū)最大灌漿速率(Vm)的平均表現(xiàn)：阿勒泰點(diǎn)最大灌漿速率最大0.17 g/(穗·d)，出現(xiàn)在初花期后22.61 d；焉耆點(diǎn)最大灌漿速率最低0.11 g/(穗·d)，出現(xiàn)在初花期后19.22 d；額敏點(diǎn)和軍戶點(diǎn)最大灌漿速率分別是0.15和0.13 g/(穗·d)，出現(xiàn)時(shí)間分別是初花期后20.74和18.88 d。4個(gè)生態(tài)區(qū)最大灌漿速率(Vm)的方差分析表明，4個(gè)生態(tài)區(qū)間最大灌漿速率差異達(dá)顯著水平；最大灌漿速率(Vm)性狀地點(diǎn)效應(yīng)最大，其次是品種、年份。

3 討 論

依據(jù)灌漿速率方程，測算8個(gè)參試品種K值，K值是參試品種的理論籽粒最高干物質(zhì)量，K值實(shí)際也反映了理論最高穗粒重，K值高表明該品種具有較高穗粒重潛力。實(shí)際籽粒灌漿干物質(zhì)積累量越接近K值，該品種具有較強(qiáng)的灌漿能力。研究中參試品種K值整體表現(xiàn)為(2.86±0.36)g/穗，K值平均值為2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的參試品種：新春38號(hào)、新春6號(hào)、新春40號(hào)、新春44號(hào)，這4個(gè)品種具有高穗粒重潛力，新春38號(hào)K值最高，同時(shí)也是穗粒重潛力最大的品種，在4個(gè)生態(tài)區(qū)平均表現(xiàn)中，新春38號(hào)籽粒終干物質(zhì)量與K值比降幅較大，該品種僅在適宜的地區(qū)可以獲得較高的穗粒重。在4個(gè)生態(tài)區(qū)平均表現(xiàn)中，籽粒終干物質(zhì)量與K值比降幅較低的前3位參試品種新春6號(hào)、新春40號(hào)和新春44號(hào)也屬高穗粒重潛力品種，3個(gè)品種屬于強(qiáng)勢(shì)灌漿品種，這3個(gè)品種在4個(gè)不同生態(tài)區(qū)有較好的適應(yīng)性。

8個(gè)參試品種新春40號(hào)初花期后13.24 d最早進(jìn)入快速灌漿起始期，新春46號(hào)初花期后15.17 d最晚進(jìn)入快速灌漿起始期；快速灌漿持續(xù)期的平均表現(xiàn)為新春6號(hào)快速灌漿期最短為11.10 d，新春26號(hào)快速灌漿期最長為14.08 d；最大相對(duì)灌漿速率(Vm)的平均表現(xiàn)：新春6號(hào)最大相對(duì)灌漿速率最高0.17 g/(穗·d)，出現(xiàn)時(shí)間在初花期后19.51 d；新春11號(hào)最大相對(duì)灌漿速率最低：0.12 g/(穗·d)，出現(xiàn)時(shí)間在花后18.27 d。研究中更多關(guān)注能較快進(jìn)入快速灌漿起始期、快速灌漿持續(xù)期短、相對(duì)灌漿速率較高的參試品種，不同參試品種在同一籽粒灌漿特征值的表現(xiàn)及穩(wěn)定性上存在差異，同一參試品種在不同籽粒灌漿特征值的表現(xiàn)及穩(wěn)定性上也存在一定的差異，這些優(yōu)異性狀存在怎樣的遺傳基礎(chǔ)、以及這些優(yōu)異性狀如何協(xié)調(diào)統(tǒng)一需要進(jìn)一步研究探討。

不同灌漿特征參數(shù)變量效應(yīng)分析表明，快速灌漿起始期(T1)性狀地點(diǎn)效應(yīng)最大，其次是地點(diǎn)×品種、品種和年份；快速灌漿終止期(T2)性狀地點(diǎn)×品種效應(yīng)最大，其次是地點(diǎn)、品種和年份；最大灌漿速率(Vm)性狀地點(diǎn)效應(yīng)最大，其次是品種、年份。研究中主要灌漿參數(shù)量效應(yīng)分析顯示出地點(diǎn)效應(yīng)的重要性，進(jìn)一步體現(xiàn)春小麥種植過程中區(qū)域性這突出特點(diǎn)。籽粒灌漿動(dòng)態(tài)變化過程中，籽粒干物質(zhì)量的增長呈現(xiàn)“S”曲線，籽粒灌漿緩增期階段，籽粒干物質(zhì)量達(dá)到最高后會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)直至完熟，不同參試品種在這一性狀上表現(xiàn)存在差異。小麥蠟熟末期籽粒灌漿停止，根、莖稈、葉等營養(yǎng)體仍需養(yǎng)分進(jìn)行呼吸、消耗能量導(dǎo)致養(yǎng)分倒流，籽粒千粒重下降。

4 結(jié) 論

8個(gè)參試品種灌漿過程整體分為3個(gè)階段：初花期后0～14.38 d為籽粒灌漿漸增期，初花期后14.38～27.20 d為籽粒灌漿快增期，初花期后27.20 d至自然成熟為籽粒灌漿緩增期。參試品種K值整體表現(xiàn)為(2.86±0.36)g/穗，K值平均值為2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的參試品種為新春38號(hào)、新春6號(hào)、新春40號(hào)和新春44號(hào)，這4個(gè)品種具有高穗粒重潛力；籽粒終干物質(zhì)量與K值比降幅較低的前3位參試品種新春6號(hào)、新春40號(hào)和新春44號(hào)也屬高穗粒重潛力品種，這3個(gè)品種屬于強(qiáng)勢(shì)灌漿品種。

8個(gè)參試品種籽粒灌漿特征值快速灌漿起始期：新春40號(hào)初花期后13.24 d最早進(jìn)入快速灌漿起始期，新春46號(hào)初花期后15.17 d最晚進(jìn)入快速灌漿起始期，參試品種新春11號(hào)(14.66±0.4)d在4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿起始期性狀表現(xiàn)最穩(wěn)定；快速灌漿終止期的平均表現(xiàn)：新春6號(hào)初花期后25.25 d最快到達(dá)快速灌漿終止期，新春26號(hào)初花期后29.07 d最晚到達(dá)快速灌漿終止期，參試品種新春38號(hào)(26.86±0.48 )d在4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿終止期性狀表現(xiàn)最穩(wěn)定；快速灌漿持續(xù)期的平均表現(xiàn)：新春6號(hào)快速灌漿期最短為11.10 d，新春26號(hào)快速灌漿期最長為14.08 d，參試品種新春40號(hào)(12.97±0.45)d在4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿持續(xù)期性狀表現(xiàn)最穩(wěn)定。不同參試品種在不同籽粒灌漿特征值的表現(xiàn)及穩(wěn)定性上存在差異，同一參試品種在不同籽粒灌漿特征值的表現(xiàn)及穩(wěn)定性上也存在一定的差異。

4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿起始期與快速灌漿終止期平均表現(xiàn)(初花期后天數(shù))：軍戶<焉耆<額敏<阿勒泰；4個(gè)生態(tài)區(qū)快速灌漿持續(xù)期的平均表現(xiàn)(天數(shù))：阿勒泰<額敏<焉耆<軍戶；4個(gè)生態(tài)區(qū)最大灌漿速率(Vm)的平均表現(xiàn)：焉耆(0.11 g/(穗·d))<軍戶(0.13 g/(穗·d))<額敏(0.15 g/(穗·d))<阿勒泰(0.17 g/(穗·d))。快速灌漿起始期(T1)、快速灌漿終止期(T2)、最大灌漿速率(Vm)的方差分析表明，8個(gè)參試品種間差異達(dá)顯著水平，4個(gè)生態(tài)區(qū)間差異達(dá)顯著水平；快速灌漿起始期(T1)性狀地點(diǎn)效應(yīng)最大，其次是地點(diǎn)×品種、品種和年份；快速灌漿終止期(T2)性狀地點(diǎn)×品種效應(yīng)最大，其次是地點(diǎn)、品種和年份；最大灌漿速率(Vm)性狀地點(diǎn)效應(yīng)最大，其次是品種、年份。