水分处理对河南省主推小麦品种籽粒灌浆特性的影响

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(1.河南科技大学，河南 洛阳 471023； 2.洛阳市农林科学院，河南 洛阳 471023)

进入21世纪，我国小麦品种选育水平显著提升，科研院所、高校、企业发掘和创造了一批优质育种材料，选育了一批突破性优异的小麦品种。河南省审定的矮抗58、周麦22、郑麦9023、郑麦366、郑麦7698、豫麦49-198号、豫麦70-36、偃展4110、周麦16、周麦18、周麦26、周麦27、洛麦23等,以其高产、稳产、广适，推广生命周期长、面积大，成为黄淮麦区的主导品种,这些优秀的品种在推动种业发展的同时，创造了巨大的经济效益和社会效益，为中国农业发展和粮食安全做出了重大贡献[1-3]。2001—2018年河南省共审定品种268个，但依旧存在审定品种多、可利用品种少的局面[1]。品种通过审定并能大面积推广除了品种过硬之外还需对品种的栽培特性进行深入研究，真正做到良种良法相配套。

河南省是我国第一小麦生产大省，属季风气候，降雨量充足，7—9月降水量占全年降水量的70%以上，但在冬小麦生长期间降水量少，年降水仅能满足小麦需水量的25%～40%，且由于降雨的时间分配和地区分配与小麦生长发育过程的需水时期和需水量不协调，不能满足小麦正常生长发育需水量，水分成为制约小麦生产的主要因素之一。小麦生产中发展节水农业，筛选节水丰产性品种并研究配套的节水丰产技术成了小麦研究的重中之重[4]。

粒重是决定小麦产量高低的重要因素之一，籽粒灌浆特性主要影响小麦的粒重，受遗传、气候和栽培管理措施影响。灌浆持续期主要取决于环境因素，干热风是影响河南小麦灌浆期长短的主要因素,河南小麦灌浆期35 d左右，在较短的灌浆期内增加小麦粒重是小麦高产稳产的关键，适量的水分是克服高温干热风对小麦灌浆的不良影响的重要因素[5]。

本研究选取河南省主推品种和正在参加生产试验的有望审定的苗头品系，进行不同水分处理试验，对产量和灌浆特性对水分的响应进行研究，在品种审定的同时研究其品种特性，实现良种良法配套，以期在生产上降低各种灾害的危害程度，规避生产风险，节约资源，实现高产、优质、高效[6-8]。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2016—2017年度在洛阳农林科学院区域试验站高产攻关田进行。

1.2 供试材料

试验材料共12个小麦品种：百农419(豫审麦2017003)、洛麦28(豫审麦2015005)、泉麦890(国审麦20170008)、郑麦129(豫审麦2017005)、丰德存麦12(国审麦20170010)、洛麦26(豫审麦2014018、国审麦20180025)、郑麦369(国审麦20180030)、豫农186(豫审麦2017002)、郑麦103(豫审麦2014019)、郑麦583(豫审麦2012003)、郑育麦16(国审麦20180020)和周麦18(国审麦2005006)。试验开展时洛麦28、洛麦26、郑麦103、郑麦583刚通过河南省农作物品种审定委员会审定，其他品系正在参加区域试验。

1.3 试验设计

每组试验采用随机区组设计，分为3个处理：处理Ⅰ(未灌水W 0)、处理Ⅱ(浇灌拔节水W 1)、处理Ⅲ(浇灌拔节水和灌浆水W 2)，共3次重复。试验田行长7 m，行区为6，行距20 cm，走道1 m。试验于2016年10月10日播种。2017年3月20日左右浇拔节水，5月2日左右浇灌浆水，灌水量900 m3/hm2。试验按一般大田试验管理。

1.4 取样方法

取样于4月20日开始，计划每隔5 d取样1次，共9个时期，因天气取样时间有所变动，分别为4月20日、4月25日、4月28日、5月5日、5月9日、5月14日、5月19日、5月24日和5月28日。在采样区，选取同1天开花生长整齐且一致的麦穗进行标记，每次取样5穗，放置烘箱中用105 ℃杀青0.5 h，然后降至80 ℃烘干称重。

1.5 数据分析方法

采用DPS软件模拟灌浆过程，计算得出灌浆系数，再以此计算出次级参数[9-12]。

以开花后的天数(t)为自变量,每次测得的千粒重(Y)为因变量，用Logistic方程W=K/(1+eA+Bt)对籽粒生长过程进行拟合,其中K为灌浆结束时所能达到的最大千粒重，A、B为方程参数，用决定系数R表示其拟合优度。

根据Logistic方程和该方程的一级和二级导数，推导出一系列灌浆参数。

1) 灌浆高峰期开始日期t1=[A-ln(2+1.732)]/(-B)；灌浆渐增期持续时间(天数)T1；累积籽粒重K1；平均灌浆速率V1=K1/t1。

2) 灌浆高峰期结束日期t2=[A+ln(2+1.732)]/(-B)；灌浆速增期持续时间，(天数)T2=t2-t1，平均灌浆速率V2=(K2-K1)/(t2-t1)；累积籽粒重K2=Kt2-Kt1；

3) 灌浆终期(Y达99%K)日期t3=(4.595 12+A/(-B)；灌浆缓增期持续时间(天数)T3=t3-t2,平均灌浆速率V3=(K3-K2)/(t3-t2),累积籽粒重K3=Kt3-Kt2。

4) 最大灌浆速率出现日期Tm=-A/B，最大灌浆速率Vm=-BK/4。

5) 灌浆总天数T=t3，平均灌浆速率Va=K/t3。

2 结果与分析

2.1 不同灌水处理冬小麦品种生育期差异

抽穗期的W 1和W 2均为灌1水，灌0水比灌1水处理的平均抽穗期提前2 d，其中豫农186、郑麦129提前的最多(为3 d)。开花期的W 1和W 2均为灌1水处理。灌0水比灌1水平均抽穗期提前1 d，其中泉麦890提前的天数最多(近4 d)，周麦18和郑育麦16次之(为3 d)。

表2 不同水分处理灌浆参数

品种 W0 W1 W2 R2ABR2ABR2AB豫农1860.99814.22-0.200.99774.58-0.220.99363.78-0.17周麦180.99604.61-0.220.99694.07-0.210.9983.64-0.19郑麦5830.99784.42-0.240.9994.04-0.190.99924.09-0.21百农4190.99714.11-0.230.99774.10-0.210.9984.34-0.23郑麦1030.99703.96-0.220.9973.72-0.180.99844.11-0.22郑育麦160.99894.66-0.240.99895.23-0.240.99924.17-0.22泉麦8900.99944.78-0.220.99924.71-0.200.9994.40-0.23郑麦1290.99754.15-0.220.99853.99-0.200.9983.94-0.21洛麦280.99924.45-0.230.99843.87-0.200.9974.24-0.22洛麦260.99844.58-0.230.99874.26-0.230.99834.07-0.22郑麦3690.99563.56-0.180.9984.04-0.210.9994.25-0.22丰德存麦120.99713.86-0.210.99984.75-0.240.99974.90-0.26

表1 不同水分处理抽穗期及开花期(月/日)

品种 抽穗期 开花期 W0W1W2W0W1W2豫农18604/1404/1704/1704/2104/2104/20周麦1804/1704/1804/1804/2104/2404/24郑麦58304/1404/1604/1604/2004/2104/20百农41904/1504/1604/1604/2004/2104/20郑麦10304/1304/1404/1404/2004/2004/20郑育麦1604/1704/1804/1804/2104/2404/23泉麦89004/1604/1804/1804/2004/2404/23郑麦12904/1304/1504/1604/1904/2004/20洛麦2804/1604/1704/1704/2004/2204/21洛麦2604/1704/1804/1804/2004/2204/22郑麦36904/1304/1504/1404/1904/2004/20丰德存麦1204/1704/1804/1804/2004/2104/21

2.2 灌浆参数的拟合

对不同水分处理下的冬小麦籽粒开花后天数与籽粒质量的关系用DPS软件Logistic方程进行了模拟，所得方程参数估值及决定系数见表2，用Logistic方程拟合的冬小麦籽粒千粒重增长动态见图1，各方程的决定系数均在0.995以上，拟合度高，说明Logistic模型能准确描述本试验冬小麦籽粒的灌浆过程且试验数据可靠。

2.3 不同灌水处理千粒重的拟合

在开花后小麦籽粒千粒重呈“S”型曲线增加(图1)。灌浆初期，籽粒千粒重增长缓慢；灌浆中期是千粒重急剧增长的时期；灌浆后期籽粒千粒重的增加又趋缓慢，直至成熟，粒灌浆过程呈现出“慢—快—慢”的趋势。W 1处理的千粒重最高为51.80 g，W 0处理为50.16 g，W 2处理的千粒重最低为48.85 g。籽粒千粒重没有随着灌水的增加而增加。

图1 不同灌水处理籽粒干物质积累动态

2.4 不同水分处理各灌浆阶段的籽粒干物质积累量

通过DPS软件的拟合，籽粒灌浆的积累过程可分为3个时期：灌浆渐增期(K1)，灌浆速增期(K2)和灌浆缓增期(K3)。W 2处理不同程度的降低了籽粒的千粒重，百农419的降低幅度最大分别为13.52、13.51、13.53、13.53%，其次是郑麦583和洛麦28，各阶段干物质积累量分别有11.60%和10.85%左右的降幅。W 1处理较W 0处理增幅最大的是郑麦583各阶段干物质积累量有10.52%左右的增幅，其次是百农419，各阶段增幅在9.50%左右。

郑麦103、郑育麦16、泉麦890、洛麦28、洛麦26、丰德存麦12这6个品种随着灌水的增加各阶段干物质积累量有不同程度的降低。郑育麦16对水分最不敏感，灌水对水分的降低程度最低均在0.10%左右。

2.5 不同水分处理不同阶段灌浆持续时间

达到最大灌浆速率的时间Tm，W 2比W 1缩短4.84%，比W 0缩短0.87%，W 1比W 0增加了4.17%。但是豫农186随着灌水的增加Tm有不同程度的延长。

表3 不同水分处理各灌浆阶段的籽粒干物质积累量(g)

品种 W0 W1 W2 KK1K2K3KK1K2K3KK1K2K3豫农18651.7210.9329.8610.4152.5011.1030.3110.5750.9910.7729.4410.26周麦1851.7410.9329.8710.4254.9711.6231.7411.0752.5211.1030.3210.57郑麦58348.5810.2728.059.7853.7011.3531.0010.8147.4810.0327.419.56百农41948.6110.2728.069.7953.2411.2530.7410.7246.049.7326.589.27郑麦10350.6810.7129.2610.2049.6610.4928.6710.0045.609.6426.339.18郑育麦1652.2811.0530.1810.5252.2511.0430.1610.5252.1911.0330.1310.51泉麦89055.1711.6631.8511.1152.7811.1530.4710.6351.3610.8529.6510.34郑麦12947.4410.0227.399.5551.4810.8829.7210.3649.4210.4428.549.95洛麦2854.5711.5331.5010.9954.4711.5131.4510.9748.5710.2628.049.78洛麦2650.5810.6929.2010.1848.4910.2528.009.7646.549.8426.879.37郑麦36950.6210.7029.2210.1950.7010.7129.2710.2148.4810.2527.999.76丰德存麦1251.9910.9930.0210.4747.3910.0227.369.5446.979.9327.129.46平均51.1610.8129.5410.3051.8010.9529.9110.4348.8510.3228.209.83

表4 不同水分处理不同阶段灌浆持续时间(d)

品种 W0 W1 W2 TmTT1T2T3TmTT1T2T3TmTT1T2T3豫农18621.2944.4914.6413.316.5520.4440.9714.5611.7614.6421.8148.3414.215.2118.93周麦1820.741.3214.7911.8214.7119.1140.7112.9212.3815.418.7542.4311.9613.5816.9郑麦58318.3737.4512.910.9413.6121.0845.0414.2213.7317.0919.6141.6313.312.6215.71百农41917.9938.0812.2311.5214.3319.6141.6113.3112.6115.6919.0139.1413.2411.5414.36郑麦10317.9338.7311.9611.9214.8420.6146.113.3114.6118.1818.9840.2112.8912.1715.15郑育麦1619.3738.4513.910.9413.6121.5140.416.110.8313.4718.6339.1612.7411.7714.65泉麦89021.2841.7215.4211.7214.5823.2145.8616.7212.9816.1619.0238.8713.3311.3814.16郑麦12918.6739.3412.7411.8514.7519.6242.2213.1412.9616.1218.9340.9912.6112.6415.74洛麦2819.2739.1513.5711.414.1819.5542.7712.913.3116.5619.4740.613.4212.1115.07洛麦2619.6439.3413.9911.2914.0618.4438.3412.7411.4114.218.6339.6412.6112.0414.99郑麦36920.1446.1512.6914.9118.5519.5941.8513.2112.7615.8819.5540.6813.512.1115.07丰德存麦1218.4740.4312.1712.5915.6720.1239.6114.5411.1713.918.7836.413.7310.112.57平均19.4340.3913.4212.0214.9520.2442.1213.9712.5415.6119.2640.6713.1312.2715.27

豫农186 W 0和W 1处理Tm均最长分别为21,29 d和21,81 d。W 0处理Tm最短时间是郑麦103为17.93 d，W 1处理Tm最短时间是洛麦26为18.44 d，所用时间最长为泉麦890为23.21 d。W 2处理在达到最大灌浆速率的时候所需要的时间表现为最短时间是郑育麦16和洛麦26所用时间为18.63 d。

灌浆持续时间T均超过40 d，W 1处理T最长为42.12 d，W 2处理较W 1处理缩短了3.44%，W 1较W 0处理延长了4.28%，W 2较W 0处理延长了0.69%。W 0处理灌浆期持续时间时间最长的是郑麦369(为46.15 d)，最短的是郑麦583(为37.45 d)。W 1处理灌浆期持续时间时间最长的是郑麦103(为46.10 d)，最短的是郑育麦16(为40.40 d)。W 2处理灌浆期持续时间时间最长的是豫农186(为48.34 d)，最短的是丰德存麦12(为36.40 d)。

灌浆各个阶段的持续时间不同品种间分配不同。W 0、W 1、W 2处理T1最短的分别是郑麦103(为11.96 d)、洛麦28(为12.90 d)、周麦18(为11.96 d)；W 0、W 1、W 2处理T3最长的分别是郑麦369(为18.55 d)、郑麦103(为18.18 d)、豫农186(为18.93 d)。

2.6 不同水分处理各阶段灌浆速率

籽粒的灌浆速率曲线呈现抛物线曲线。通过对3种不同灌溉处理发现最大灌浆速率出现在W 0处理，W 0处理的灌浆强度最强，最小灌浆速率出现在W 2处理。在灌浆平均速率方面，W 0处理灌浆平均速率较大1.27 mg/d，W 2灌浆速率最小1.20 mg/d，呈现下降趋势。W 0处理的Vm、Va、V1、V2、V3分别高于其他2个处理，W 0处理灌浆强度强于其他2个处理。W 0和W 2处理达到Tm的时间基本一致，W 0较W 2增加6.82%。W 0、W 1、W 2处理Va较高的分别为洛麦28(为1.39 mg/d)、周麦18(为1.35 mg/d)和郑育麦16(为1.33 mg/d)，Va分别W 0>W 1>W 2。Vm最大的分别为郑育麦16(为3.15 mg/d)和洛麦28(为3.15 mg/d)、郑育麦16(为3.18 mg/d)、丰德存麦12(为3.06 mg/d)(表5)。

表5 不同水分处理不同灌浆阶段的灌浆速率参数[mg/(grain.d)]

品种 W0 W1 W2 VmVaV1V2V3VmVaV1V2V3VmVaV1V2V3豫农1862.561.160.752.250.632.941.280.762.580.722.211.050.761.940.54周麦182.881.250.742.530.712.921.350.92.560.722.551.240.932.230.63郑麦5832.921.30.82.560.722.571.190.82.260.632.481.140.752.170.61百农4192.781.280.842.440.682.781.280.852.440.682.631.180.732.30.65郑麦1032.81.310.92.450.692.241.080.791.960.552.471.130.752.160.61郑育麦163.151.360.792.760.773.181.290.692.790.782.921.330.872.560.72泉麦8903.11.320.762.720.762.681.150.672.350.662.971.320.812.610.73郑麦1292.641.210.792.310.652.621.220.832.290.642.571.210.832.260.63洛麦283.151.390.852.760.772.71.270.892.360.662.641.20.762.320.65洛麦262.951.290.762.590.722.81.260.82.450.692.541.170.782.230.63郑麦3692.241.10.841.960.552.621.210.812.290.642.641.190.762.310.65丰德存麦122.721.290.92.380.672.791.20.692.450.693.061.290.722.690.75平均2.821.270.812.480.692.741.230.792.40.672.641.20.792.310.65

图2 不同水分处理灌浆速率动态曲线

图3 不同水分处理产量差异

2.7 不同水分处理冬小麦品种产量差异

产量随着灌水量的增加有不同程度的提升。浇2水比浇1水平均产量提高11.8%，浇2水较0水提高49.12%，1水较0水提高33.38%。灌2水和灌1水与0水处理间都有极显著差异，但豫农186、周麦18、郑育麦16、泉麦890、洛麦26、存麦12灌2水处理和灌1水处理差异不显著，其他品种3水处理间均有极显著差异。

浇2水处理洛麦28、存麦12、洛麦26产量均有较优表现，居前3位分别是9 161.55 kg/hm2、9 017.10 kg/hm2、8 994.90 kg/hm2；浇1水处理郑育麦16、存麦12、洛麦28，3个品种间产量基本相当略高于8 000.00 kg/hm2；0水处理存麦12、洛麦28依然有良好表现，洛麦26也位居第3名。不同水分处理存麦12、洛麦28、洛麦26这3个品种丰产性较好。

3 讨 论

研究表明,产量随着灌水量的增加有不同程度的提升，浇2水比浇1水平均产量提高11.8%，浇2水较0水提高49.12%，1水较0水提高33.38%；籽粒的千粒重并没有随着灌水次数的增多而增加。W 1处理的千粒重最高为51.80 g，W 0处理次之，W 2处理的千粒重最低为48.85 g。通过水分对产量和灌浆特性的研究筛选出了3个节水丰产性好的品种：存麦12、洛麦28、洛麦26。

本试验小麦生育后期5月22日有强降水然后又持续高温，3个处理本应有不同的收获期，但因为高湿然后高温，参试品种迅速青干早衰，在5月29日同天收获，后期的不利天气以及参试品种太多，品种特性各不相同，得出的不同水分处理灌浆规律会与前人研究略有出入。

通过试验筛选的3个丰产性较好的小麦品种，但良种要与良法相配套，河南省小麦品种布局应根据不同生态区生产条件、小麦生育期间气候特点和生物及非生物灾害发生特点和河南省小麦供给侧改革的要求，组建抵御不同灾害和病虫害，适宜不同产量水平和简化栽培的节水、节肥、优质品种群，良种良法良田配套，以降低各种灾害的危害程度，弥补品种抗性的不足，规避生产风险，节约资源，实现高产、优质、高效的目标[6]。