皖北地区高产小麦品种产量形成特性研究

代梦雪，张孟孟，张海鹏，丁文金，陈园园，陶斯娜

(安徽农业大学农学院，合肥 230036)

皖北地区处于安徽省北部，属于黄淮南部冬麦区，小麦种植面积占全省70%[1]，该地区处于南北气候过渡带，温光资源充沛，能满足小麦生长发育的需求，具有重要的战略地位。因此在皖北地区筛选种植高产小麦品种，充分利用温光资源，对我国粮食生产具有重要意义。

小麦产量是基因与环境共同作用的结果，研究表明不同的区域的小麦产量构成特性也不同[2-3]。由于我国辐员辽阔，南北气候差异大，小麦种植因地域差异也存有不同，因此同一产量构成特性不能适用于我国所有小麦种植区，分析不同小麦种植区域的小麦产量构成特性进而总结出一套适合当地小麦的产量构成特性是我们必须解决的问题。

为探究皖北地区高产小麦产量形成特征，本试验以11 个适宜皖北地区种植的小麦品种为试验材料，探究不同小麦品种穗数、穗粒数、千粒重与产量之间的关系以及干物质积累、转运与分配特性对不同小麦品种的影响，为皖北地区高产小麦育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验在安徽省宿州市埇桥区安徽农业大学皖北综合试验站进行，土壤为砂姜黑土，小麦种植前0～20 cm 土壤有机物含量为16.41 g·kg-1，全氮为0.95 mg·kg-1，有效磷、速效钾和碱解氮分别为11.43、411 和49.68 mg·kg-1，pH 为7.60。试验地前茬作物为玉米。供试小麦品种为：烟农19、中麦578、伟隆169、华成1688、安农1589、天益科5 号、荃麦725、安农0711、西农99、华展199 和中育1211共11 个小麦品种。每个品种作为1 个小区，行距20 cm，小区种植面积40 m2，3 次重复。

1.2 测定指标及取样方法

1.2.1 测定指标 群体动态调查：在苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期和成熟期随机调查1 m2内总茎数，3 次重复。

分蘖成穗率=拔节期群体总茎数/成熟期群体总茎数×100% （1）

千粒重：随机数取种子3 个重复，每个重复1 000粒，记录重量（折合成标准水分）。

穗粒数：成熟期每小区随机取30 穗，记录每个穗的穗粒数，最后取平均值。

实际产量：成熟期进行收获，每小区收获2 m2，折合成13%含水量计产。

1.2.2 取样方法 于开花期、成熟期在每小区取40株单茎，重复3 次，105 ℃杀青30 min，分器官烘干称重并按下列公式计算相应指标。

花前干物质转运量/(kg·hm-2)=开花期营养器官干重-成熟期营养器官干重 （2）

花前干物质转运率/%=花前干物质转运量/开花期营养器官干重×100 （3）

开花期营养器官储存干物质对籽粒贡献率/%=花前干物质转运量/籽粒重量×100 （4）

花后干物质同化量/(kg·hm-2)=成熟期籽粒产量-花前干物质转运量 （5）

花后干物质在籽粒中的分配量/%=花后干物质同化量/籽粒重量×100 （6）

1.3 数据处理与分析

使用Microsoft Excel 2019对试验数据进行处理以及做表，使用DPS v7.05 软件对各项数据进行差异显著性分析（LSD），使用SPSS 对数据进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同小麦品种的产量及其构成因素

由表1 可知，11 个供试小麦品种均达到了7 000 kg·hm-2以上的高产水平，产量差异在 1 431 kg·hm-2，其中4 个品种，包括伟隆169、荃麦725、西农99 和华展199 都达到了8 000 kg·hm-2的高产水平，以伟隆169 产量最高，达8 664 kg·hm-2。伟隆169、荃麦725、西农99 和华展199 的产量在8 000 kg·hm-2以上的小麦品种均表现出了较高的穗数、穗粒数和千粒重。伟隆169 的穗数、千粒重和穗粒数分别为586 万株·hm-2、46.08 g 和37.89 粒·穗-1，均处于中上水平。

表1 不同小麦品种的产量及其构成因素Table 1 Yields of different wheat varieties and their constituent factors

2.2 不同小麦品种各个生育期的群体动态以及分蘖成穗率

由表2 可知，11 个小麦品种在拔节期之前群体动态都呈不断增加的趋势，均在拔节期达到分蘖高峰；中育1211 的出苗率最高，达到了362 万株·hm-2；安农1589 的分蘖能力最强，最高分蘖可达每公顷1604 万株；伟隆169 的分蘖能力最弱，最高分蘖为每公顷1 275 万株。成熟期荃麦725 的穗数最高，为590 万株·hm-2；天益科5 号的穗数最低，为462 万株·hm-2。分蘖成穗率较高的品种有伟隆169、华展199、西农99 和荃麦725，成穗率分别为45.97%，44.38%，41.46%和40.40%。由于试验期间发生了倒春寒，华成麦1688 与安农1589 两个小麦品种穗部出现明显冻伤现象，出现部分死穗，导致成穗率下降。

表2 不同小麦品种各个生育期的群体动态以及分蘖成穗率Table 2 Population dynamics of different wheat varieties at various fertility stages and tiller to spike rate

2.3 不同小麦品种花前花后的干物质再分配以及对籽粒干物质的贡献率

由表3 可知，11 个小麦品种均是花后干物质对于籽粒贡献率高于花前干物质对于籽粒贡献率，可见不同小麦品种籽粒产量均主要来源于花后干物质积累，这与张均华等[4]的理论相一致。西农99、华展199 伟隆169 和荃麦725 4 个小麦品种的花前干物质转运量以及对籽粒贡献率均处于较高水平；花前干物质转运量分别为：5 181、4 896、4 629 和4 155 kg·hm-2。西农99 的花前干物质转运量最大，为5 181 kg·hm-2；华展199 花前干物质对籽粒贡献率最高，为47.47%。伟隆169、西农99、华展199 和荃麦725 远高于其他品种的花前干物质转运量以及转运率为后期其籽粒生长提供足够碳源，是此4 种小麦品种形成高产的生理原因，这与前人研究结果相一致[5]。

表3 不同小麦品种的花前花后干物质再分配及对籽粒干物质的贡献率Table 3 Pre- and post-flowering dry matter redistribution and contribution to seed dry matter of different wheat varieties

花后干物质积累量与花后干物质对籽粒的贡献率均以华成麦1688 最高。华成麦1688 的花后干物质积累量除与中麦578 没有显著性差异外，显著高于其他小麦品种。伟隆169、西农99、华展199、荃麦725 这4 个小麦品种的花后干物质积累量以及对籽粒贡献率均处于中下水平。

2.4 不同小麦品种成熟期干物质在各器官中的分配量及比例

由表4 可知，不同小麦品种成熟期干物质在各器官中的分配量和比例均为籽粒＞茎鞘+叶片＞颖壳+穗轴，且在籽粒与茎鞘+叶片的分配量远大于在颖壳+穗轴的分配量。成熟期干物质在籽粒中分配比例较高的小麦品种有：伟隆169、安农1589 和中育1211；其中伟隆169 成熟期的干物质在籽粒中的分配比例最高，为54.35%；在茎鞘+叶片中分配比例最少，为32.95%；其成熟期干物质在颖壳+穗轴中所占比例为12.75%，属于较低水平。11 个小麦品种中，伟隆169 的干物质在籽粒中所占比例最大，在茎鞘+叶片所占比例最少，使得其收获指数远高于其他小麦品种，是其获得最高产的原因之一。

表4 不同小麦品种的成熟期干物质在各器官中的分配量及比例Table 4 Distribution and proportion of dry matter in each organ at maturity of different wheat varieties

2.5 各性状与产量的相关性分析

由表5 可知，产量与穗粒数、花后干物质贡献率、营养器官分配量与分配比例呈负相关但未达到显著负相关，与其余性状呈正相关，且与分蘖成穗率呈显著正相关与穗数呈极显著正相关。从产量三要素来看穗粒数与千粒重呈显极显著负相关，与其他性状无显著相关性；穗数与千粒重与其他性状均无显著相关性。分蘖成穗率与花前转运量呈极显著正相关与花前干物质贡献率呈显著正相关。

表5 各性状与产量的相关性分析Table 5 Correlation analysis of each trait with yield

3 讨论与结论

产量由花前干物质转运和花后干物质积累构成[6]，且与成熟期干物质在各器官中的分配有关[7-8]；不同品种的小麦花前干物质转运量与花后干物质积累量存在差异[9]。有研究表明[10-12]，小麦地上部干物质生产是产量形成的重要物质基础，也是光合作用产物积累和转移的最高形式。合理的群体结构和较高的干物质积累是获得小麦高产的基础和前提，开花至成熟阶段的干物质生产、 积累和分配，是进一步高产的主要限制因素。因此，随着小麦生产潜力的提高，小麦要想达到更高的产量水平，需在产量三因素协调的基础条件下，保证足够的花前干物质的转运量以及花后干物质的积累量。

穗数、穗粒数和千粒重是小麦产量构成三因素，前人对此进行大量研究：有研究认为小麦产量的提高受千粒重影响最大[13]；有试验了新麦11、新麦9408、淮麦20 等多个小麦品种，认为穗粒数对小麦产量的影响最大[14-16]。本试验通过相关性分析得出皖北地区高产小麦品种产量与穗数相关性最高，这与田纪春[17]、杨春玲[18]等研究结果相似，这主要与种植品种、当地气候以及土壤情况等有关。皖北地区具有较优越的温光资源，但砂姜黑土严重缺磷少氮，钾较为丰富，土壤肥力较差，因此，关于该地区高产小麦产量形成特性仍需进一步研究。

不同小麦品种的群体结构、干物质积累量、干物质在籽粒中的分配量以及干物质转运量存在差异，小麦产量是多个因素共同作用的结果。本试验通过对小麦部分农艺性状以及干物质积累、转运和分配的客观研究分析可知，皖北地区不同小麦品种产量与分蘖成穗率成显著正相关与穗数呈极显著正相关；与穗粒数呈负相关与千粒重呈正相关，但相关性不显著，这说明在当前产量基础下，提高穗数与分蘖成穗率是获得进一步高产的途径。本试验结果与前人研究或同或异[15,19-20]，这可能与栽培措施和栽培环境有关。

伟隆169、荃麦725、西农99 和华展199 这4个小麦品种穗数、分蘖成穗率及花前干物质积累量较高，具有较高产量，适宜皖北地区推广种植。皖北地区产量较高的小麦品种穗数以及分蘖成穗率都较高，皖北地区进行品种选育及品种引进时可考虑穗数和分蘖成穗率较高的小麦品种。