漯河市小麦籽粒灌浆特性及其与气象因子的关系

黄 杰， 王 君， 葛昌斌， 曹燕燕， 乔冀良， 廖平安， 郭春强， 齐双丽， 卢雯嫈

(漯河市农业科学院，河南漯河 462300)

小麦灌浆特性在小麦生长发育过程中影响较大。小麦灌浆速率快，持续期长，利于籽粒积累光合产物，籽粒较为饱满；灌浆速率小，持续期短，籽粒则干瘪、褶皱多，影响粒质量。若遇干旱少雨年份，灌浆期缩短，后期出现高温逼熟现象；若遇低温多雨年份，灌浆期延长，连续阴雨、田间湿度加大造成植株倒伏，加重病害发生，后期出现贪青晚熟现象，这些均影响小麦粒质量。因此，在生产实践中，培育灌浆速率较快的品种，并采取相应技术措施，对小麦增加粒质量、提高产量意义重大。

漯河市位于河南省的中南部，属北亚热带向暖温带过渡区，其优越的生态气候条件适宜小麦生长发育。作为河南省小麦主产区，其常年播种面积约1.5×10hm，近年来，极端气候频发，冬季干旱，春季倒春寒，5月上旬阴雨寡照，后期干热风已成为制约漯河市小麦增产、稳产的主要因素。本研究通过对河南漯河市6年3地74个小麦品种(系)的灌浆特性及其与气象因子的关系进行分析，以期为漯河市选育高产小麦新品种、制定配套高产栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料及基地概况

参试材料为漯河市农业科学院选育的小麦新品系及试验地种植小麦品种41个，国家小麦良种联合攻关参试品种(系)33个，共计74个小麦品种(系)。具体试验地点见表1。

表1 不同年份小麦品种(系)试验地点

播种日期为10月15—20日。漯河市五里岗村、舞阳县、临颍县试验基地土质均为潮褐土，播种前施复合肥1 125 kg/hm(N、PO、KO含量分别为20%、20%、5%)左右做基肥，并于次年2月中下旬追施尿素 150 kg/hm左右。采用随机区组设计，国家小麦良种联合攻关参试品种(系)小区面积为405 m，漯河市农业科学院选育品系小区面积为330 m。其他栽培管理措施同大田生产。

气象数据由漯河市气象局提供。由图1至图3可以看出，与其他几年相比，2017—2018年、2019—2021年5月的平均温度(ATEM)、最高气温(HTEM)、日照时数(SSD)较高，最低气温(LTEM)相对较高；2015—2016年，5月中上旬降水量(PRE)达 104.3 mm，平均温度、最高气温较高，日照时数较长，出现高温高湿天气；2016—2017年，5月上旬平均温度、最高气温较高，下旬平均温度、最高气温、日照时数最低且PRE较多，出现阴雨寡照天气；2018—2019年，5月下旬降水量极少，平均温度、最高气温较高，出现高温逼熟天气。

1.2 试验方法

在各小区长势均匀地段，于小麦扬花期选择一天开花、生长较一致、无病虫害的植株做标记，每隔4 d取样1次，至小麦籽粒成熟， 每次取穗10株，带回室内；将麦穗放入铝盒后，放入恒温干燥箱，在105 ℃下杀青30 min，然后将温度调至80 ℃烘烤 24 h，至小麦籽粒恒质量，称取小麦籽粒干质量，并对籽粒总数进行计数，计算其千粒质量。

1.2.1 灌浆参数的计算 用Logistic方程拟合籽粒生长动态，灌浆参数计算参照崔党群等的计算方法。

1.2.2 气象要素的计算 气象要素计算参照周忠文等的计算方法。

用Microsoft Exce1 2007进行数据基本统计分析；DPS 15.10软件作Logistic方程拟合，进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 籽粒增质量动态

对漯河市6年3地的籽粒灌浆进程进行Logistic方程拟合，检验结果表明方程达极显著水平，说明该方程可以客观反映不同年份及地点的小麦籽粒灌浆进程。不同小麦品种千粒干质量变化规律较为一致，呈现“S”形曲线增长，即“慢—快—慢” 增长趋势，将其分为小麦籽粒灌浆渐增期、快增期和缓增期。

2015—2021年间，2017—2018年籽粒干物质积累较高，2019—2020年、2020—2021年次之，与其他几年相比，2017—2018年分别高出26.35%、7.25%、8.52%、2.64%、1.19%；五里岗村、舞阳县、临颍县3地中，临颍县籽粒干物质积累较高，与五里岗村、舞阳县相比，分别高出3.10%、4.58%。

比较2015—2021年5月4日的籽粒干物质积累，2019—2020年>2016—2017年>2020—2021年>2018—2019年>2017—2018年>2015—2016年；2019—2020年与其他年份相比分别高出109.98%、25.08%、99.90%、79.14%、45.52%；五里岗村、舞阳县、临颍县3地中，舞阳县于5月4日的籽粒干物质积累较高，与另外2地相比，分别高出19.17%、61.39%。

从图4可以看出，2017—2018年灌浆始期干物质积累相对较低，但灌浆末期千粒干质量最高；2019—2020年灌浆始期及整个灌浆过程干物质积累均较高，2020—2021年次之；2016—2017年灌浆始期干物质积累较高，但灌浆末期千粒干质量较低；2015—2016年、2018—2019年灌浆始期及整个灌浆过程干物质积累均最低。临颍县灌浆始期干物质积累相对较低，但最终千粒干质量最高；舞阳县灌浆始期干物质积累较高，但最终千粒干质量最低。

2.2 灌浆参数的环境效应

从表3可以看出，2015—2021年，小麦籽粒灌浆参数差异显著。2017—2018年、、、显著高于其他5年；2015—2016年和，2019—2020年、、、数值最低；2018—2019年数值最低；2020—2021年T数值最低。这应该是由于年际间不同气候条件造成的。

不同地点小麦籽粒灌浆参数差异显著。临颍县的、、、、、数值显著高于五里岗村、舞阳县；五里岗村的、数值显著高于舞阳县、临颍县；舞阳县的数值最高，、数值最低。这可能与不同地点的土壤肥力等因素有关。

2.3 灌浆阶段特征的环境效应

从表4可以看出，不同环境条件下，小麦籽粒不同灌浆阶段的平均灌浆持续时间为T(15.06 d)>T(14.88 d)>T(9.86 d)。其中，2017—2018年，T最长，T相对较长，T最短，与另外几年相比，T分别长3.34、4.76、0.53、6.20、4.05 d；2019—2020年，T最短，T最长，T居中，与另外几年相比，T和T分别长3.29、0.97、0.97、1.83、0.97 d和1.85、1.27、7.20、4.22、2.74 d。临颍县与五里岗村、舞阳县相比，T和T较长，T最短，T和T分别长7.88、4.76 d和1.63、0 d，T分别减少8.08、6.03 d；五里岗村T相对最短，分别减少1.63、1.63 d。

小麦籽粒不同灌浆阶段的平均灌浆速率为R(1.905)>R(0.820)>R(0.716)。其中，2019—2020年的R较高，与另外几年相比，分别高出65.64%、25.36%、44.74%、55.99%、16.14%；2017—2018年的R和R较高，与另外几年相比，分别高出14.89%、15.79%、3.84%、12%、3.06%和52.73%、37.31%、8.90%、50.62%、27.97%。五里岗村的R较高，与另外2地相比，分别高出29.33%、38.66%；临颍县R和R较高，与另外2地相比，分别高出7.03%、22.98%和111.48%、55.05%。

小麦籽粒不同灌浆阶段的贡献率为RGC(62.18%)>RGC(22.50%)>RGC(15.31%)。2017—2018年、2019—2020年与其他几年相比，临颍县与五里岗村、舞阳县相比，小麦籽粒的RGC和RGC较高，但在RGC相对较低。

表3 年份和地点对小麦籽粒灌浆参数的影响

表4 不同年份及地点对小麦籽粒灌浆阶段特征的影响

可以看出，在小麦籽粒灌浆渐增期、快增期，2017—2018年、2019—2020年和临颍县的灌浆持续时间相对较长，灌浆平均灌浆速率相对较高，贡献率较高。

2.4 粒质量与灌浆参数的相关性

从表5可以看出，理论粒质量、实际粒质量均与呈极显著正相关；理论粒质量与T呈显著负相关，与R、R呈显著正相关；实际粒质量与T呈显著正相关。因此，小麦平均灌浆速率、快增期与缓增期灌浆速率越快，相对延长快增期灌浆时间、缩短缓增期灌浆时间，有利于小麦籽粒整个灌浆期干物质的积累，从而提高粒质量。

2.5 小麦灌浆速率与气象因子的关系

从表6可以看出，与PRE、RHU呈负相关，与ATEM、HTEM、LTEM、DTEM、SSD呈正相关。其中，与HTEM、SSD相关性通过0.001水平的极显著校验，与ATEM、LTEM、DTEM相关性通过0.05水平的显著校验。因此，灌浆期间，白天温度较高，夜晚温度较低，利于小麦干物质的积累，这一时期的小麦若遇连续降雨、田间湿度加大，会引起小麦倒伏、病虫害的发生，进而影响小麦产量。

2.6 小麦灌浆速率与气象因子的通径分析

从表7可以看出，通径分析结果表明，气象因子对小麦灌浆速率直接效应表现为SSD(0.550 2)>HTEM(0.454 1)>LTEM(0.135 4)>DTEM(0.044 0)>ATEM(-0.401 3)，ATEM起直接负效应；间接效应表现为ATEM(0.8703)>DTEM(0.427 7)>LTEM(0.403 5)>HTEM(0.306 7)>SSD(0.200 3)；SSD通过ATEM(-0.305 0)、HTEM(0.397 0)对小麦灌浆速率起作用。因此，SSD、HTEM是影响小麦灌浆速率的重要因素。

表5 粒质量与灌浆参数相关系数

表6 小麦灌浆速率与气象因子相关系数

表7 小麦灌浆速率与气象因子的通径分析

2.7 最高气温、日照时数对灌浆速率的影响

对与气象因子进行逐步回归分析，得出最优回归方程式：=11.03-1.81×+1.63×+0.60×。可以看出随ATEM的升高而降低，随HTEM的升高、SSD的增加而增大，且HTEM对灌浆速率的影响较大(ATEM、SSD保持一定时，HTEM每提升1 ℃，千粒质量增加1.63 g)，表明HTEM是影响漯河市地区小麦灌浆的重要限制因素。

3 讨论与结论

漯河市小麦粒质量与呈极显著正相关，与T呈显著正相关，与T呈负相关。王瑞霞等认为，粒质量与呈现极显著正相关关系，本研究结果与其一致Motzo等认为，粒质量与T呈显著正相关关系，本研究结果与其稍有不同。

日照时数、最高气温是影响漯河市小麦灌浆速率的主要因素，最高气温是重要限制因素。延长日照时数、最高气温较高利于漯河市小麦产量的提高。范磊等研究表明，灌浆期最高气温是影响河南中东部冬小麦产量的主要因子。周国勤等研究表明，日较差是影响小麦灌浆期千粒质量的主要因素。Zhang等研究表明，日照时数是影响灌浆速率的主导气象因子。周忠文等研究表明，日照时数的长短是影响陇东塬区小麦的主要因子。本研究结果与其基本一致，但与马兴祥等的研究结果不尽一致。除此以外，与降水量呈负相关关系为本研究结果，但与李月英等的研究结果相反，这可能与不同地区的气候差异有关。

国内外相关研究表明，小麦灌浆特性不仅受环境因素的影响，而且与遗传因素密切相关。本研究针对漯河市小麦灌浆特性及其与气象因子的关系仅仅做了宏观方面的探索，但关于小麦灌浆特性基因型差异以及漯河市小麦灌浆期最适宜气象条件方面的研究并未涉及，还有待进一步研究。

本研究结果表明，2015—2021年中，2017—2018年灌浆始期干物质积累相对较低，但灌浆末期千粒干质量最高，是5月上旬最高气温较低，中旬和下旬最高气温较高，整个灌浆过程中日照时数较长的原因；2019—2020年灌浆始期及整个灌浆过程干物质积累均较高，2020—2021年次之，与整个灌浆过程中最高气温较高、日照时数较长有关；2016—2017年灌浆始期干物质积累较高，但灌浆末期千粒干质量较低，与出现阴雨寡照天气有关；2015—2016年、2018—2019年灌浆始期及整个灌浆过程干物质积累均最低，与5月出现高温高湿、高温逼熟天气有关。临颍县灌浆始期干物质积累相对较低，但最终千粒干质量最高；舞阳县灌浆始期干物质积累较高，但最终千粒干质量最低。

漯河市年际间、不同地区间小麦籽粒灌浆参数差异显著，致使不同年际、地区间收获时千粒质量差异显著。在栽培措施基本相同情况下，2017—2018年、2019—2020年和临颍县的T相对较长，R和R相对较高，RGC和RGC较高。造成这些年际间的差异，与2017—2018年、2019—2020年小麦整个灌浆过程的最高气温相对较高、日照时数相对较长有关，地区间的差异是临颍地区土壤肥力较高、灌溉条件较好的原因。

小麦籽粒粒质量与呈极显著正相关、与T呈显著正相关、与T呈负相关；与降水量、相对温度呈负相关，与平均气温、最高气温、最低气温、日较差、日照时数呈正相关，其中，与最高气温、日照时数相关性通过0.001水平的极显著校验，与平均气温、最低气温、日较差相关性通过0.05水平的显著校验。日照时数、最高气温是影响漯河市小麦灌浆速率的主要因素，最高气温是重要限制因素。平均气温、日照时数保持一定时，最高气温每提升1 ℃，千粒质量增加1.63 g。

小麦的灌浆过程是动态的，随气候、田间环境等的改变而改变，且气候条件是不可控的。当前，极端天气频繁发生，除积极采取一些有效的栽培技术措施应对以外，选择灌浆速率较快、灌浆快增期时间相对较长的品种，同时注意协调穗粒数及有效穗数是提高漯河市小麦产量的有效办法。