孫金英，曹宏鑫，焦玉光，王 進

(1.輪臺縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆輪臺841600；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與信息研究所/數(shù)字農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，江蘇南京210014；3.呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，內(nèi)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(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆輪臺841600；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與信息研究所/數(shù)字農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，江蘇南京210014；3.呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，內(nèi)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(zhì)量增加過程，并推導出次級參數(shù)，同時對千粒質(zhì)量與不同參數(shù)進行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：小麥籽粒質(zhì)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(guān)分析表明：平均灌漿速率、最大灌漿速率與千粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(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(guān)(P< 0.01)；快增期灌漿速率對籽粒質(zhì)量的作用顯著。通過科學合理的栽培措施可以使千粒質(zhì)量接近或達到最大值。

冬小麥；灌漿特性；灌漿速率；籽粒質(zhì)量；Logistic曲線

小麥的產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒質(zhì)量3個因素構(gòu)成。研究發(fā)現(xiàn)，隨著生產(chǎn)水平的提高和育種技術(shù)及方法的改進，單位面積的穗數(shù)和穗粒數(shù)趨于相對穩(wěn)定，在此基礎(chǔ)上提高其千粒質(zhì)量是進一步提高產(chǎn)量的關(guān)鍵[1]。粒質(zhì)量的增加與籽粒灌漿特性有密切的關(guān)系[2]。關(guān)于小麥籽粒質(zhì)量與其灌漿特性的關(guān)系，迄今已有較多報道[2-6]。作為小麥主產(chǎn)區(qū)的新疆，冬小麥播種面積占全區(qū)小麥總面積的70%以上[7]，但從近幾年來看，籽粒質(zhì)量很不穩(wěn)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(zhì)量增加過程，分析一系列籽粒灌漿參數(shù)與粒質(zhì)量的關(guān)系及其對粒質(zhì)量的作用，為實現(xiàn)冬小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

本試驗在新疆輪臺縣群巴克鎮(zhèn)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(qū)組排列，參試品種為方頭綠、紫晶、0011、0012、M優(yōu)一號、中普6號、石冬8號、新冬33號、新冬22號，每個品種(系)設(shè)為1個大區(qū)，大區(qū)面積 955.6 m2，不設(shè)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(zhì)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(zhì)量，稱籽粒干質(zhì)量，折算千粒質(zhì)量。

1.2.2 分析方法。根據(jù)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(zhì)量增加過程，式中W為最大千粒質(zhì)量，t為開花后天數(shù)，A、K為常數(shù)，對Logistic方程求一階導數(shù)，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(shù)與次級參數(shù)：灌漿速率達到最大值的時間Tmax(d)：

最大灌漿速率Rmax(g/千?！)：

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(jīng)結(jié)束，此時為灌漿結(jié)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?！))；W1、W2、W3分別為漸增期、快增期、緩增期干物質(zhì)積累量(g)；T(t0～t3)為整個灌漿持續(xù)時間(d)；Rmean為整個灌漿過程的平均速率[g/(千?！)]。

利用Excel2003和DPS2006軟件對數(shù)據(jù)進行計算分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 9個品種(系)冬小麥籽粒質(zhì)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(zhì)量增加過程均呈“S”型曲線，即“慢—快—慢”增長態(tài)勢，符合Logistic方程。方程擬合參數(shù)見表1，相關(guān)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(tài)勢相一致。從籽粒灌漿速率峰值出現(xiàn)的時間來看，紫晶較其它品種(系)晚，這表明紫晶的灌漿持續(xù)時間較長(圖2)。

圖1 9個參試小麥品種(系)籽粒質(zhì)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(shù)

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(shù)與次級參數(shù)

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

2.3 9個品種(系)冬小麥籽粒灌漿參數(shù)、次級參數(shù)與千粒質(zhì)量的相關(guān)性

冬小麥籽粒灌漿參數(shù)、次級參數(shù)與千粒質(zhì)量的相關(guān)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(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(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(guān)(P<0.01)；漸增期、快增期、緩增期干物質(zhì)積累量(W1、W2、W3)與千粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；快增期灌漿速率(R2)與千粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；快增期時間(T2)和緩增期時間(T3)與千粒質(zhì)量呈顯著負相關(guān)(P<0.05)。

表2 9個參試小麥品種(系)籽粒灌漿參數(shù)與次級參數(shù)

表3 9個參試小麥品種(系)籽粒灌漿參數(shù)、次級參數(shù)與千粒質(zhì)量的相關(guān)性

注：表中“*”和“**”分別表示在0.05和0.01水平上顯著相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

本試驗9個冬小麥品種(系)籽粒質(zhì)量增加過程符合Logistic生長曲線，呈正態(tài)分布。研究表明，平均灌漿速率(Rmean)、最大灌漿速率(Rmax)與千粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，其中快增期灌漿速率(R2)對籽粒質(zhì)量的作用顯著，快增期灌漿速度越快，持續(xù)時間越長，在一定時間內(nèi)干物質(zhì)積累越多，千粒質(zhì)量越大；而整個灌漿持續(xù)時間(T)與千粒質(zhì)量無顯著相關(guān)，也就是說，延長整個灌漿持續(xù)天數(shù)并不能增加千粒質(zhì)量，這與趙洪亮等的研究結(jié)果一致?？煸銎跁r間(T2)和緩增期時間(T3)與千粒質(zhì)量呈顯著負相關(guān)(P<0.05)，這種現(xiàn)象的發(fā)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(zhì)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(xù)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(zhì)量不利。千粒質(zhì)量是小麥的遺傳特性，在選擇具有較高千粒質(zhì)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(xù)時間長的品種應(yīng)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(zhì)量接近或達到最大值，進而實現(xiàn)冬小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

[1]段國輝,高海濤,張學品,等.河南省近15年小麥區(qū)試高產(chǎn)品種產(chǎn)量構(gòu)成分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學,2006(10):38-40.

[2]馮素偉,胡鐵柱,李 淦,等.不同小麥品種籽粒灌漿特性分析[J].麥類作物學報,2009,29(4):643-646.

[3]楊洪強,余四平,田文仲,等.不同播期洛旱7號小麥籽粒灌漿特性的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2011,39(2):136-138.

[4]趙洪亮,劉恩才.冬小麥籽粒灌漿特性參數(shù)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2006,34(8):1560-1562.

[5]溫紅霞,田文仲,張少瀾,等.豫西旱作麥區(qū)小麥籽粒灌漿特性研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學,2013,42(2):26-29.

[6]韓占江,郜慶爐,吳玉娥,等.小麥籽粒灌漿參數(shù)變異及與粒重的相關(guān)性分析[J].種子,2008,27(6):27-30.

[7]張冬梅,米克拉依·吾甫爾.氣象災(zāi)害對冬小麥生產(chǎn)的影響及防御措施[J].新疆農(nóng)業(yè)科技,2013 (6):28.

[8]莫惠棟.Logistic方程及應(yīng)用[J].江蘇農(nóng)學院學報,1983,4(2):53-57.

[9]盧良恕.中國小麥栽培研究新進展[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1993:186-193.

[10]陳秀瑾,郭紹錚,張繼林,等.影響小麥粒重的生理因素與調(diào)節(jié)技術(shù)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,1984(2):1-5.

[11]胡剛元.溫度對冬小麥灌漿時間和灌漿速率的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2012,40(26):12836-12837,12908.

[12]劉 霞,穆春華,尹燕枰,等.花后高溫/弱光及其雙重脅迫對小麥籽粒內(nèi)源激素含量與增重進程的影響[J].作物學報,2007,33(4):677-681.

葛漢勤,劉興華,曹婷,劉艷艷,張明生.基于文獻計量分析的我國大麥品種選育研究現(xiàn)狀及展望[J/OL].大麥與谷類科學,2016,33(4):23-28[2016-12-30].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20161230.1854.001.html

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(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目[CX(13)3054]。

孫金英(1982—)，女，碩士，農(nóng)藝師，主要從事作物栽培與植物營養(yǎng)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(zhì)生理生態(tài)、“數(shù)字農(nóng)業(yè)”關(guān)鍵技術(shù)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