高产小麦品种植株干物质积累运转、土壤耗水与产量的关系

仝锦，孙敏，任爱霞，林文，余少波，王强，冯玉，任婕，高志强

高产小麦品种植株干物质积累运转、土壤耗水与产量的关系

仝锦，孙敏，任爱霞，林文，余少波，王强，冯玉，任婕，高志强

（山西农业大学农学院，山西太谷 030801）

【】通过明确不同产量水平小麦品种植株干物质积累运转、土壤水分消耗与籽粒产量形成的关系，挖掘小麦品种生产潜力，为小麦产量提升提供依据。本试验于2016—2018年在山西省洪洞县进行，选择4个不同产量水平小麦品种（烟农999、山农29、邯农1412和良星67），比较品种间植株干物质积累运转、土壤耗水的差异及其与产量形成的关系，揭示品种间产量和水分利用效率存在差异的原因。连续2年烟农999、山农29产量高于9 000 kg·hm-2，达到超高产水平，邯农1412产量均高于8 000 kg·hm-2，达到高产水平，而良星67产量低于7 500 kg·hm-2，未达到高产水平。较良星67，3个高产品种提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期、开花期—成熟期各阶段干物质积累量，分别达12%—57%、5%—62%、11%—47%，显著提高了花前干物质运转量、花后干物质积累量，分别达1%—85%、11%—48%；提高了生育期总耗水量，达17%—29%，显著提高了花前2个阶段耗水量，分别达11%—41%、8%—32%；最终，提高穗数7%—24%、穗粒数4%—13%、千粒重1%—9%，产量20%—37%，水分利用效率2%—14%。较高产品种邯农1412，超高产品种烟农999显著提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期干物质积累量和花前干物质运转量，分别达32%—33%、41%—55%、49%—50%，提高了花前2个阶段耗水量，分别达5%—7%、3%—9%，提高穗数8%—16%、穗粒数5%—6%，产量10%—11%；山农29显著提高了花后干物质积累量，达13%，显著提高了花后耗水量，达6%—26%，千粒重提高4%—6%，产量提高5%—6%。2个试验年度4个小麦品种的相关分析表明，花前2个阶段耗水量与花前干物质运转量显著相关，花前干物质运转量与穗数、产量显著相关；花后耗水量与花后干物质积累量显著相关，花后干物质积累量与千粒重、产量显著相关。此外，3个高产品种较良星67，每多消耗1 mm土壤水分可增产16—40 kg·hm-2·mm-1，且超高产品种土壤耗水对籽粒产量的贡献更大，其水分利用效率较高产品种提高6%—22%。3个高产品种提高了花前干物质运转量和花前2个阶段耗水量，有利于优化产量构成因素，实现增产、增效。然而不同小麦品种高产途径亦有所差异，烟农999由于生育前期利用土壤水分能力强，促进花前干物质向籽粒运转，通过提高穗数和穗粒数实现超高产；山农29由于生育后期利用土壤水分能力强，促进花后干物质积累，通过提高千粒重实现超高产。

小麦；高产品种；干物质积累和运转；土壤耗水；产量；水分利用效率

0 引言

【研究意义】山西省是我国小麦主产区之一，光热资源充足，土地肥沃，小麦生产潜力大。研究不同产量水平小麦品种植株干物质积累运转、土壤耗水与产量的关系，对晋南地区小麦产量的稳定提高具有重要意义。【前人研究进展】近年来，前人在筛选高效高产品种提高小麦产量方面进行了大量研究。冬小麦产量的形成与植株干物质量的积累与运转关系密切。马小龙等[1]对山西、陕西、甘肃180个农户的小麦生产情况进行调研，结果表明小麦生物量每增加1 000 kgŸhm-2，籽粒产量就增加430 kgŸhm-2。李瑞珂等[2]研究表明，不同小麦品种花前贮藏物质的运转能力有显著差异，花前干物质积累量高的品种，运转率较高，有利于产量的提高。段文学等[3]对不同穗型小麦品种的研究表明，中穗型品种山农15花前干物质向籽粒的运转能力较强，产量也显著提高，大穗型品种山农8355花后干物质的积累有利于其产量的形成。不同小麦品种各生育阶段耗水量存在差异。臧贺藏等[4]研究表明，济麦22较石麦15植株花前干物质运转量、运转率及其对籽粒的贡献率提高，播种期—越冬期、拔节期—开花期和开花期—成熟期阶段耗水量及其占总耗水的比例也提高，产量和水分利用效率较高。闫学梅等[5]研究表明，高产小麦品种较中产品种显著提高播种期—拔节期耗水量，从而显著提高产量和水分利用效率。此外，不同小麦品种间产量和水分利用效率也存在显著差异。董宝娣等[6]在河北石家庄的研究表明，不同小麦品种间的产量和水分利用效率差异显著，产量相差达44.86%，水分利用效率相差达42.18%。高春华等[7]研究表明，山农15较烟农21提高了总耗水量、播前土壤贮水利用量及其所占比例，提高产量6.3%，提高水分利用效率5.3%。【本研究切入点】目前，前人对不同小麦品种植株干物质积累运转、阶段耗水量与产量之间的关系进行了大量研究，而对晋南地区不同产量水平的品种造成产量差异机理的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】本研究分析超高产品种、高产品种以及低产品种植株干物质量积累运转与阶段耗水量、产量形成的关系，明确品种引起产量差异的农学机理，为挖掘山西省小麦高产潜力提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016—2018年连续2年在山西农业大学洪洞试验基地进行，基地位于黄土高原东南部，属于干旱半干旱地区，海拔460 m，年均气温12.1℃，年均降雨量460 mm，60%—70%的降雨量集中7—9月。该地区为水浇地，灌溉条件充足，冬小麦于第一年10月上、中旬种植，第二年6月上旬收获。2个试验年度0—20 cm土层土壤基础肥力如表1所示，2016—2017年土壤有机质含量为13.15 g·kg-1，碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为42.12、17.52和209.46 mg·kg-1；2017—2018年土壤有机质含量为12.35 g·kg-1，碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为43.61、18.21和212.06 mg·kg-1。

图1为试验地降水情况，试验地1981—2010年生育期平均降雨量为173 mm，本试验2016—2017年生育期总降雨量为142.8 mm，2017—2018年生育期总降雨量为155.9 mm，2个试验年度总降雨量分别低于常年的17%和10%，2016—2017年，主要是拔节期—开花期阶段降水量低于常年，2017—2018年主要是越冬期—拔节期阶段降水量低于常年。

数据来源于山西省洪洞县气象站。SS-WS：播种期—越冬期；WS-JS：越冬期—拔节期；JS-AS：拔节期—开花期；AS-MS：开花期—成熟期

表1 洪洞试验点0—20 cm土层土壤基础肥力

1.2 试验材料

本试验选用4个当地主推小麦品种，分别为烟农999（2013—2014年度参加黄淮冬麦区南片水地品种区域试验，产量为8 716.5 kgŸhm-2）、山农29（2013—2014年度参加黄淮冬麦区北片水地品种区域试验，产量为9 300 kgŸhm-2）、邯农1412 （2013—2014年度参加冀中南水地品种区域试验，产量为9 331.5 kgŸhm-2）和良星67（2007—2008年度参加黄淮冬麦区北片水地品种区域试验，产量为7 848 kgŸhm-2）。

1.3 试验设计

采用单因素完全随机设计，选择4个当地主推小麦品种，小麦播前进行深松，深度为30—40 cm。2个试验年度于2016年10月2日、2017年10月16日播种，深松一体机，施有机肥1 500 kgŸhm-2（其中有机质含量45%左右，氮、磷、钾含量分别为12%、1%、0.3%），施复合肥750 kg∙hm-2（氮、磷、钾含量分别为20%、20%、5%），拔节期追施尿素（46%）196 kg∙hm-2，越冬期、拔节期各灌水一次，约40 m3Ÿhm-2，常规管理，分别于2017年6月18日、2018年6月20日收获。播种方式采用宽幅条播，播量为300 kgŸhm-2，小区长25 m，宽2.5 m，面积为50 m2，重复3次。

1.4 取样及测定方法

1.4.1 土壤水分的测定 于冬小麦播种期、拔节期、开花期、成熟期，选取长势均匀的地块，挖一个2 m深的剖面坑，每个土层为20 cm，共10层，采用环刀法从上到下进行取土，测定土壤容重。于冬小麦播种期、拔节期、开花期、成熟期，分别用土钻钻取2 m深土柱样品，每个土层为20 cm，共10层，放入铝盒中，迅速称湿重并记录，然后放入鼓风干燥箱105℃烘12 h至恒重，然后测定土壤干重，并计算土壤含水量和土壤蓄水量。

1.4.2 植株干物质量的测定 采用李念念等[8]的方法测定植株干物质量。于冬小麦越冬期、拔节期、开花期、成熟期分别进行植株取样，越冬期取整株样，拔节期取叶片、茎秆+叶鞘2部分植株样，开花期取叶片、茎秆+叶鞘、穗3部分植株样，成熟期取叶片、茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳、籽粒4部分植株样，样品取回后放入鼓风干燥箱，先于105℃杀青0.5 h，后85℃烘至恒重，称量并记录各器官干物质量，后计算干物质积累量、运转量、运转率及对籽粒的贡献率。

1.4.3 产量及其构成 于冬小麦成熟期，剪取0.667 m2长势均匀的冬小麦穗子，同时记录穗数，置于网袋中，脱粒晒干后称重，即为实际产量，同时调查穗粒数和千粒重。

1.5 计算方法

1.5.1 土壤水分计算方法 采用田欣等[9]方法计算土壤水分。土壤蓄水量SWS=W×D×H×10/100，式中，SWS为第层土壤蓄水量（mm）；W为第层的土壤含水量（%）；D为第层的土壤容重（g·cm-3）；H为第层的土层厚度（cm）。各生育阶段土壤贮水减少量∆S=S1-S2，式中，∆S为某一生长阶段土壤蓄水量的变化（mm），S1为阶段初的土壤蓄水量，S2为阶段末的土壤蓄水量。生育期总耗水量ET=∆S+M+P+K，式中，ET为生育期总耗水量（mm），M为灌水量（mm），P为有效降水量（mm），K为地下水补给量（mm）。本试验地下水埋深在5 m以下，故K值可忽略不计。水分利用效率WUE=Y/ET，式中，WUE为水分利用效率（kg·hm-2·mm-1），Y为籽粒产量（kg·hm-2），ET为生育期总耗水量（mm）。单位耗水下的增产量ΔY=（Y1-Y良）/（E1-E良），式中，ΔY为单位耗水量下的增产量（kg·hm-2·mm-1），Y1为烟农999、山农29、邯农1412的籽粒产量（kg·hm-2），Y良为良星67的籽粒产量（kg·hm-2），E1为烟农999、山农29、邯农1412的生育期耗水量（mm），E良为良星67的生育期耗水量（mm）。

1.5.2 植株干物质量计算方法 采用薛丽华[10]和高春华等[11]方法计算植株干物质量。其中，花前干物质运转量=开花期营养器官干物质积累量-成熟期营养器官干物质积累量；花前干物质运转率=花前干物质运转量/开花期营养器官干物质积累量×100%；花后干物质积累量=成熟期干物质积累量-开花期干物质积累量；花前干物质运转量对籽粒的贡献率=花前干物质运转量/成熟期籽粒干物质积累量×100%；花后干物质积累量对籽粒的贡献率=花后干物质积累量/成熟期籽粒干物质积累量×100%。

1.6 数据处理

用Microsoft Excel 2010整理数据并绘图，Origin Pro 8软件绘制相关分析图，DPS 7.05软件进行显著性差异检验，LSD法多重比较（α=0.05）。

2 结果

2.1 不同品种产量和水分利用效率的差异

连续2年烟农999、山农29产量高于9 000 kg·hm-2，达到超高产水平，邯农1412产量均高于8 000 kg·hm-2，达到高产水平，而良星67产量低于7 500 kg·hm-2，未达到高产水平（表2）。

较良星67，3个高产品种穗数、穗粒数显著提高，分别达7%—24%、4%—13%，千粒重提高1%—9%，2016—2017年烟农999与良星67之间无显著差异，最终，产量显著提高20%—37%；较良星67，2016—2017年烟农999和邯农1412水分利用效率显著提高3%—14%，2017—2018年3个高产品种水分利用效率显著提高2%—12%。

较高产品种邯农1412，超高产品种烟农999穗数、穗粒数显著提高，分别达8%—16%、5%—6%，千粒重无显著差异，产量显著提高10%—13%；而超高产品种山农29穗数、穗粒数与邯农1412无显著差异，千粒重显著提高，达4%—6%，产量显著提高5%—6%；2个超高产品种水分利用效率显著提高6%—22%。可见，高产品种烟农999和邯农1412主要通过提高穗数、穗粒数实现高产、高效，且以超高产品种烟农999效果较好，山农29通过提高千粒重实现高产。

2.2 不同品种干物质积累与运转的差异

2.2.1 各生育阶段干物质积累及其比例 较良星67，3个高产品种提高了各生育阶段干物质积累量，播种期—拔节期、拔节期—开花期、开花期—成熟期阶段分别达19%—57%、5%—62%、11%—47%，且2017—2018年山农29和邯农1412拔节期—开花期阶段干物质积累量与良星67之间无显著差异（图2）。

较高产品种邯农1412，超高产品种烟农999显著提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期阶段干物质积累量，分别达32%—33%、41%—55%，2个阶段干物质积累量占成熟期干物质积累量的比例较高，且与邯农1412差异显著；而超高产品种山农29显著提高了开花期—成熟期阶段干物质积累量，达13%。可见，高产品种各生育阶段干物质积累量提高，且超高产品种烟农999生育前、中期干物质积累量较高，山农29生育后期干物质积累量较高。

2.2.2 干物质积累、运转及对籽粒产量的贡献 4个不同产量水平小麦品种的花前干物质运转量对籽粒的贡献率达23%—41%，花后干物质积累量对籽粒的贡献率达59%—77%（表3）。可见，不同小麦品种籽粒产量主要来源于花后干物质积累。

较良星67，3个高产品种显著提高了花前干物质运转量和花后干物质积累量，分别达1%—85%、11%—48%，且2017—2018年山农29花前干物质运转量与良星67之间无显著差异（表3）。

较高产品种邯农1412，超高产品种烟农999显著提高了花前干物质运转量，达49%—50%，且其花前干物质运转率及花前干物质运转量对籽粒的贡献率显著提高；而超高产品种山农29相反，主要表现在花后干物质积累量显著提高13%，花后干物质积累量对籽粒的贡献率也显著提高。可见，高产品种烟农999和邯农1412花前干物质运转量、运转率较大，且以超高产品种烟农999花前干物质运转量对籽粒产量的贡献最大，而山农29花后干物质积累量对籽粒产量的贡献最大。

SS—JS：播种期—拔节期；JS—AS：拔节期—开花期；AS-MS：开花期—成熟期。不同小写字母在0.05水平差异显著。下同

表2 不同品种产量及其构成因素的差异

WUE：水分利用效率。不同小写字母在0.05水平差异显著。下同

WUE: Water use efficiency. Different small letters indicate significant differences at 0.05 level. The same as below

表3 不同品种花前干物质运转和花后干物质积累的差异

DMABA：花前干物质量；DMAAA：花后干物质量；TA：运转量；TR：运转率；CG：籽粒贡献率；AA：积累量

DMABA: Dry matter assimilation before anthesis; DMAAA: Dry matter assimilation after anthesis; TA: Translocation amount; TR: Translocation ratio; CG: Contribution ratio to grain; AA: Assimilation amount

2.3 不同品种各生育阶段耗水量及其比例的差异

较良星67，3个高产品种提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期阶段耗水量，2个阶段分别达11%—42%、5%—32%（图3），且2016—2017年山农29拔节期—开花期阶段耗水量与良星67之间无显著差异。

较高产品种邯农1412，超高产品种烟农999提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期阶段耗水量，分别达5%—7%、3%—9%，2个阶段耗水量占生育期总耗水量的比例较高，且与邯农1412差异显著；而超高产品种山农29提高了开花期—成熟期阶段耗水量，达6%—26%，这一阶段耗水量占生育期总耗水量的比例较高，且与邯农1412差异显著。可见，高产品种在播种期—拔节期、拔节期—开花期阶段耗水较多，且以超高产品种烟农999在生育前、中期耗水最多，山农29在生育后期耗水最多。

2.4 土壤耗水、干物质积累运转与产量的关系

2个试验年度4个小麦品种的相关分析表明，播种期—拔节期、拔节期—开花期阶段耗水量与花前干物质积累量、运转量呈显著或极显著相关关系，且拔节期—开花期阶段耗水量与花前干物质运转量的相关性大；开花—成熟阶段耗水量与花后干物质积累量呈显著相关关系（图4）；花前干物质运转量与穗数、产量呈显著相关关系，花后干物质积累量与千粒重、产量呈显著相关关系（图5）。

图3 不同品种各生育阶段耗水量及其占总耗水量比例的差异

图中气泡与数字对称，*在P＜0.05 水平显著；**在P＜0.01 水平显著。X1：播种—拔节阶段耗水量；X2：拔节—开花阶段耗水量；X3：开花—成熟阶段耗水量；X4：播种—拔节阶段干物质积累量；X5：拔节—开花阶段干物质积累量；X6：花前干物质运转量；X7：花后干物质积累量。下同

X1：花前干物质运转量；X2：花后干物质积累量；X3：产量；X4：穗数；X5：穗粒数；X6：千粒重。

2.5 不同品种土壤水分消耗对籽粒产量的贡献

较良星67，3个高产品种显著提高了生育期总耗水量，达17%—29%（表4）。较良星67，3个高产品种烟农999、山农29、邯农1412每多消耗1 mm土壤水分可分别增产38.40—40.53 kg·hm-2、25.59—27.63 kg·hm-2、16.15—25.01 kg·hm-2，其中以烟农999最高，且与山农29、邯农1412差异显著，其次为山农29。可见，高产品种生育期总耗水量较多，且超高产品种单位耗水下的增产量较高，对土壤水分的利用能力较强，土壤耗水对籽粒产量的贡献较大。

表4 不同品种土壤水分消耗对籽粒产量的贡献

TWC：总耗水量；YIUPWC：单位耗水下的增产量

TWC: Total water consumption; YIUPWC: The yield increased under per water consumption

3 讨论

3.1 不同品种干物质积累与运转的差异

干物质的积累和运转对小麦产量形成的影响较大。小麦籽粒产量少部分来源于花前干物质运转，较大一部分来自于花后干物质量的积累[12-14]。本研究结果表明，4个不同产量水平小麦品种花前干物质运转量对籽粒的贡献率为23%—41%，而花后干物质积累量对籽粒的贡献率高达59%—77%，可见，花后干物质积累量对籽粒产量的贡献更大。灌浆期水分亏缺可促进花前营养器官中储藏的干物质向籽粒中的再转运[15-17]。有研究表明，石家庄8号较西风20，在较强干旱胁迫下，干物质积累量也较高[18]。本研究在越冬、拔节期进行灌溉，开花、灌浆期不灌溉的条件下，高产品种花前干物质积累、运转量显著提高，说明开花期相对干旱条件下，有利于花前积累的干物质向籽粒中转移。

另外，有研究指出基因型对小麦干物质运转量、运转率和对籽粒的贡献率影响最大[19-21]。李瑞珂等[2]研究表明，不同小麦品种开花前干物质的运转能力有显著差异，开花前积累的干物质越多，干物质的运转率就越高。吴金芝等[22]研究表明，晋麦47较偃展4110花前积累的干物质多，花前物质运转能力强，花前贮藏干物质对籽粒的贡献率大，为产量形成提供物质来源，从而获得较高的产量。陈士强等[23]研究表明，超高产小麦品种花前光合产物的同化能力及其向籽粒的运转能力较强。本研究结果表明，较高产品种邯农1412，超高产品种烟农999播种期—拔节期、拔节期—开花期干物质积累量显著提高，花前干物质向籽粒的运转能力较强，产量显著提高，这可能是由于其花前耗水较多，生育前期生长发育较好，植株花前干物质积累量较多，有利于生物量的提高，进而提高产量。此外，高玉红等[24]研究表明，甘春25号较对照品种显著增产6%，这是因为该品种花后干物质积累量对籽粒的贡献率较高，有利于生育后期籽粒的充分灌浆，使千粒重增加，从而获得较高产量。本研究结果也表明，较高产品种邯农1412，超高产品种山农29花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著提高，千粒重也显著提高，可达47 g，产量也较高，这可能是由于其花后耗水较多，有利于灌浆期籽粒的充分灌浆，进而提高产量。

3.2 不同品种阶段耗水的差异

不同小麦品种相比较，全生育期总耗水量无显著差异时，产量和水分利用效率差异显著[25]。有研究指出，受小麦各生长阶段耗水量及其分配比例的影响，产量也存在差异[26]。高春华等[11]在山东泰安的研究表明，不同小麦品种阶段耗水量存在差异，与济麦22相比，山农15生育期总耗水量无显著差异，但其拔节期—开花期阶段耗水量及其占总耗水的比例较大，产量和水分利用效率分别提高了2%—10%、3%—9%，可节水0.6—1.6 m3·kg-1，是当地的超高产节水品种。本研究结果表明，高产品种较良星67生育期总耗水量显著提高，且花前耗水较多，水分利用效率提高2%—14%，产量提高20%—37%，每多消耗1 mm土壤水分可增产16—40 kg·hm-2·mm-1。有研究指出，春季干旱不利于光合能力的提高和干物质的积累，对小麦产量影响较大，重度干热风危害使黄淮海地区冬小麦平均减产率为27.83%，选择优良品种对避免小麦春季干旱和灌浆期干热风危害十分重要[27-28]。本研究结果表明，不同高产品种间生育期总耗水量差异不大，但阶段耗水量差异显著。超高产品种烟农999在播种期—拔节期、拔节期—开花期阶段耗水多，这可能是由于当地春季较为干旱，而烟农999可发挥其生长优势，在生育前中期耗水多，有利于群体的生长和穗器官的发育，进而提高产量；山农29在开花期—成熟期阶段耗水多，这可能是由于当地干热风危害较小，有利于籽粒的充分灌浆，这是其获得高产的原因。

3.3 不同品种产量及其构成因素的差异

小麦的单位面积穗数、穗粒数、千粒重和产量对不同小麦品种处理响应有差异[29-30]。本试验不足之处是，虽然各品种采用的种子播种重量相同，但是由于种子千粒重有一定的差异，因此实际播种密度会有所不同。本研究结果表明，在相同播量的条件下，与良星67相比，高产品种千粒重提高，则播种密度减少，但穗数显著提高，说明品种之间的差异对产量形成的影响较大；与高产品种邯农1412相比，超高产品种山农29千粒重显著提高，播种密度较少，且穗数略有提高，说明此品种可较好发挥其生长优势。此外，将种子播种千粒重和播种重量折算为播种密度，进行播种密度与穗数的回归分析发现，在本试验条件下，播种密度对穗数影响不显著（附图1）。品种与播种密度互作对小麦产量及其构成的影响尚不明确，有待于进一步研究。本试验中高产小麦品种穗粒数显著提高，其中以烟农999最高，与山农29、邯农1412差异显著，山农29与邯农1412无显著差异；而山农29千粒重最高，与烟农999、邯农1412差异显著，说明烟农999和山农29可以发挥其不同生育阶段生长优势，增强阶段耗水和物质积累，实现增产。

此外，单位面积穗数和穗粒数的增加对小麦产量的形成贡献最大，由于水分利用能力和干物质积累量存在差异，小麦产量构成因素组成差异较大[31]。本研究结果表明，2016—2017年，小麦各品种穗数相对较多，穗粒数较少，这可能是由于小麦越冬期—拔节期阶段降雨量较高，可满足小麦春季生长发育的水分需求，减少春季干旱带来的危害，有利于返青后分蘖的发生，从而保证小麦合理群体的构建和穗数的形成。2017—2018年，小麦各品种均是穗数略减少，而穗粒数明显增加，这可能是由于小麦拔节期—开花期阶段降雨量较高，有利于小麦穗部分化，促进花前干物质量的积累，保证花后有充足的光合产物向籽粒中运转，进而增加穗粒数。

4 结论

2个试验年度4个不同小麦品种的试验条件下，花前耗水量与花前干物质运转量关系密切，花前干物质运转量与穗数、产量关系密切，烟农999提高了花前2个阶段耗水量和花前干物质运转量，通过增加穗数、穗粒数实现超高产；花后耗水量与花后干物质积累量关系密切，花后干物质积累量与千粒重、产量关系密切，山农29提高了花后耗水量和花后干物质积累量，通过提高千粒重实现超高产。3个高产品种较良星67显著提高了花前干物质运转量和花后干物质积累量，显著提高了花前两阶段耗水量，最终增产20%—37%，增效2%—14%，每多消耗1 mm土壤水分可增产16—40 kg·hm-2·mm-1，且以超高产品种效果较好。

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Relationship between Plant Dry Matter Accumulation, Translocation, Soil Water Consumption and Yield of High-yielding Wheat Cultivars

TONG Jin, SUN Min, REN Aixia, LIN Wen, YU Shaobo, WANG Qiang, FENG Yu, REN Jie, GAO Zhiqiang

(College of Agriculture, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi)

【】By clarifying the relationship between dry matter accumulation, transportation of wheat plants and soil water change and yield formation, this paper intended to tap the production potential of cultivars, and providing the theoretical basis for improving the yield of winter wheat.【】Four wheat cultivars with different yield levels were selected, Yannong999, Shannong29, Hannong1412 and Liangxing67, and the field experiments were conducted in Hongtong county, Shanxi province from 2016 to 2018. The differences of dry matter accumulation and transportation, soil water consumption and their relationship with yield formation of different cultivars were compared to reveal the reasons for the differences in yield and water use efficiency among cultivars.【】For two consecutive years, the yield of Yannong999 and Shannong29 were higher than 9 000 kgŸhm-2, reaching a super high yield level; The yield of Hannong1412 was higher than 8 000 kgŸhm-2, reaching a high yield level; While the yield of Liangxing67 was lower than 7 500 kgŸhm-2, not reaching the high yield level. Compared with Liangxing67, the three high-yielding cultivars improved the dry matter accumulation in stages from sowing stage to jointing, jointing stage to anthesis, and anthesis to mature by 12%-57%, 5%-62% and 11%-47%, respectively, which significantly improved the dry matter transportation before anthesis and the dry matter accumulation after anthesis by 1%-85% and 11%-48%, respectively. The total water consumption during the whole growth stage was improved by 17%-29%. The water consumption of the two stages before anthesis was increased by 11%-41% and 8%-32%, respectively. Finally, the ear numbers was improved by 7%-24%, the grain number per ear was improved by 4%-13%, the weight of 1 000 grains was improved by 1%-9%, the yield was improved by 20%-37%, and the water use efficiency was improved by 2%-14%. Compared with the high-yielding cultivars Hannong1412, a super high-yielding cultivar, significantly improved matter accumulation from sowing stage to jointing stage, jointing stage to anthesis and the dry matter transportation before anthesis by 32%-33%, 41%-55% and 49%-50%, respectively; The water consumption of Yannong999 in the first two stages of anthesis was increased by 5%-7% and 3%-9%, respectively; The ear numbers of Yannong999 was improved by 8%-16%, and the grain number per ear was improved by 5%-6%; the yield of Yannong999 was improved by 10%-11%. Shannong29 improved the dry matter accumulation after anthesis, the water consumption after anthesis, weight of 1000 grains, and the yield by 13%, 6%-26%, 4%-6% and 5%-6% respectively. Correlation analysis of four wheat varieties in the two experimental years showed that the water consumption in the first two stages before anthesis was significantly related with the dry matter transportation before anthesis. The dry matter transportation before anthesis was significantly related to the ear numbers and yield, the water consumption after anthesis was significantly related to the dry matter accumulation after anthesis, and the dry matter accumulation after anthesis was significantly related to the weight of 1000 grains and yield. In addition, compared with Liangxing67, for the three high-yielding cultivars, every increase of 1 mm of water consumption in growth period could increase 16-40 kg·hm-2of wheat yield. The contribution of soil water consumption of super high-yielding cultivars to grain yield was greater, and its water use efficiency was 6%-22% higher than that of high-yielding cultivars.【】The three high-yielding cultivars improved the dry matter translocation and water consumption in the two stages before anthesis, which was beneficial to optimize the yield and its components, so as to achieve the increase of yield and water use efficiency. There are some differences in wheat cultivars for getting high-yielding. Yannong999 had a strong ability of using soil water in early growth, which promoted the translocation of dry matter to grains before anthesis, and achieved super high-yielding by increasing the ear numbers and the grain number per ear. Shannong29 had a strong ability of using soil water in later growth stage, which promoted the dry matter accumulation after anthesis, and achieved super high-yielding by increasing the weight of 1000 grains.

wheat; high-yielding cultivars; dry matter accumulation and translocation; soil water consumption; yield; water use efficiency

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.17.005

2020-02-10；

2020-06-04

国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-03-01-24）、国家重点研发计划（2018YFD020040105）、国家自然科学基金（31771727）、山西省回国留学人员科研项目（2017-068）、作物生态与旱作栽培生理山西省重点实验室（201705D111007）、山西省重点研发计划重点项目（201703D211001）、山西农谷建设科研专项（SXNGJSKYZX201703）、小麦旱作栽培山西省重点创新团队项目（201605D131041）、山西省优秀博士来晋工作奖励资金科研项目（SXYBKY2018044）

仝锦，E-mail：965733679@qq.com。通信作者高志强，E-mail：gaozhiqiang1964@126.com

（责任编辑 杨鑫浩）