刘庆芳， 李小康， 刘保华， 马永安， 陈冬梅， 王雪香， 苏玉环， 杨利军

(1.邯郸市农业科学院，河北邯郸 056001； 2.河北省邯郸市永年区农业农村局，河北邯郸 057150)

小麦是我国重要的粮食作物之一，随着人口增加，耕地面积减少，提高小麦产量对保障我国粮食安全十分重要。小麦产量由有效穗数、穗粒数和千粒质量三因素构成，其中有效穗数和穗粒数随着育种技术的提高而日趋稳定，因此，提高冬小麦千粒质量对增加产量十分重要。粒质量受品种灌浆特性、光合特性及生长环境等诸多要素的影响。其中，籽粒灌浆特性主要指灌浆速率和和灌浆持续时间等。关于粒质量与灌浆速率和灌浆持续时间的关系结论不一，相关学者认为，粒质量与灌浆速率和灌浆持续时间均呈显著正相关；也有研究则指出，粒质量仅与灌浆速率呈正相关。生育后期功能叶的光合作用是籽粒干物质累积的基础，对提高作物产量起着关键作用，旗叶是小麦生育后期重要的功能叶片，其光合作用的强弱对提高作物产量起着关键作用。受品种和种植环境等影响，冬小麦产量与灌浆特性、光合特性的关系尚无定论，且前人对单一品种和栽培条件对灌浆特性、光合特性的影响研究较多，对冀南地区种植环境下多个小麦品种的研究还相对较少。本研究选取4个河北省主栽品种，研究不同品种冬小麦籽粒灌浆特性、旗叶光合特性对产量的影响，以期为该地区冬小麦品种选育和高产栽培提供参考依据。

试验于2019—2020年在河北省邯郸市农业科学院苗庄小麦试验田(36°49′n，114°55′e)进行，试验地为壤土，试验前0～20 cm耕层土壤基础理化性状：有机质含量为20.2 g/kg，碱解氮含量为 105.5 mg/kg，速效钾含量为109.7 mg/kg，速效磷含量为21.5 mg/kg。

前茬作物为玉米，秸秆还田。供试品种为邯麦17、济麦22、石麦22、衡4399。试验采用随机区组排列，3次重复，小区面积为13.5 m(长9 m，宽 1.5 m)，种植8行，平均行距为18.75 cm。试验材料于2019年10月14日播种，基本苗300万/hm，播种前底施复合肥750 kg/hm(n、po、ko含量均为15%)，拔节期结合灌水追施尿素(含n 46%) 300 kg/hm。全生育期浇3次水：越冬水、拔节水、扬花水。2020年6月10日收获。其他管理同常规大田。

1.2.1 产量及产量构成因素 小麦3叶期选1 m双行定点，蜡熟期调查各样点穗数；在样点内随机剪取20个穗，统计穗粒数；成熟后全区收获计产，测定千粒质量。

1.2.2 籽粒灌浆测定 开花期选择同1天开花、长势一致的100穗挂牌标记。开花后5 d开始每隔 5 d 取1次样，每次取样10穗，剥出所有籽粒，计数，105 ℃杀青20 min，80 ℃条件下烘干至恒质量，称干质量。籽粒灌浆参数计算如下。

用logistic方程模拟籽粒生长过程：

=(1+e-)。

式中：为千粒质量；为最大生长量上限；为开花后天数；、为待定系数。

推导出灌浆速率()方程：

=e-(1+e-)。

千粒最大灌浆速率()为

=4。

达到的时间()为

=(ln)。

灌浆速率方程上的2个拐点：

灌浆结束时间：

=-[ln(100/98-1)/]。

灌浆渐增期、快增期和缓增期的籽粒灌浆速率、灌浆时间、干物质积累量分别为、、、、、和、、；为灌浆持续时间 (d)；为籽粒生长过程中的千粒平均速率 (g/d)。

1.2.3 旗叶叶绿素含量测定 旗叶完全展开后，每小区选长势、朝向一致的10张旗叶进行标记，开花期及花后每7 d用手持叶绿素仪(日本产spad-502型)测定旗叶中部spad值。

1.2.4 光合参数测定 对标记的旗叶，于开花后09：00—11：00用便携式光合仪测定旗叶的净光合速率(co)[，单位为μmol/(m·s)]、蒸腾速率(ho)[，单位为[mmol/(m·s)]、气孔导度(ho)[，单位为mmol/(m·s)]、细胞间隙co浓度(，单位为μmol/mol)。开花期及花后每7 d测定1次，花后28 d结束，共测定5次。

用excel 2010处理数据，用spss 26进行统计分析。

由表1可知，冬小麦品种间产量及产量构成三要素差异显著。4个品种中，以邯麦17的产量最高，为7 232.25 kg/hm，显著高于济麦22、衡4399、石麦22。单位面积穗数以衡4399最高，品种间差异显著。穗粒数以济麦22最高，为30.77粒/穗，品种间差异显著。千粒质量以邯麦17最高，为 40.80 g，品种间差异显著。邯麦17的丰产性较好。

表1 不同品种冬小麦产量及产量构成三要素之间的方差分析结果

对产量和产量构成三要素进行相关性分析，结果(表2)表明，千粒质量与产量呈极显著正相关，相关系数为0.793。单位面积穗数与穗粒数呈显著负相关，相关系数为-0.667。

表2 产量与产量构成三要素之间的相关性分析结果

对产量和产量三要素进行回归分析(表3)可知，冬小麦产量三要素中，千粒质量()与产量的相关系数为0.73，自相关系数为0.72，均极显著；单位面积穗数()和穗粒数()与千粒质量的交互作用相关系数分别为0.68、0.58，达显著水平，在单位面积穗数和穗粒数一定时，保证籽粒的充分灌浆对提高产量具有重要意义。

表3 二次多项式逐步回归分析结果

表4 产量与产量构成三要素的回归方差分析结果

2.2.1 不同品种冬小麦的籽粒灌浆速率分析 由表5、图1可知，供试品种的籽粒灌浆速率均呈现先升后降的趋势，其中衡4399、石麦22的灌浆速率在花后15 d达到最大值，邯麦17、济麦22的灌浆速率在花后20 d达到最大值，此后灌浆速率开始下降。除花后 15 d，邯麦17与济麦22差异不显著外，其他测定时期各品种的灌浆速率差异显著，邯麦17的籽粒灌浆速度均显著高于其他品种。邯麦17的灌浆速率快，是邯麦17千粒质量较高的重要原因之一。

表5 不同品种冬小麦花后灌浆速率方差分析结果

2.2.2 不同品种冬小麦籽粒灌浆速率模型的建立对灌浆过程进行模拟可知，4个小麦品种灌浆过程均符合“s”形生长曲线，即慢—快—慢的趋势(图2)。籽粒灌浆进程可以用logistic方程来模拟，相关性均达极显著水平(表6)，说明该方程的拟合程度好，能真实反映小麦籽粒灌浆规律。是千粒质量最大生长量上限，即理论上可以达到的最大千粒质量。表现为邯麦17>济麦22>衡4399>石麦22。4个品种中，邯麦17的千粒质量增长速度始终高于其他3个品种(图2)，且值最大，说明邯麦17的增产潜力大，适合高水肥等生长条件良好的田块种植，属于丰产性较好的类型。

表6 不同品种冬小麦籽粒灌浆的logistic方程参数

2.2.3 不同品种冬小麦籽粒灌浆参数分析 小麦籽粒灌浆过程可分为3个阶段：渐增期、快增期和缓增期，由表7知，3个阶段的灌浆速率和籽粒干物质积累量均表现为快增期灌浆速率(，)>渐增期灌浆速率(，)>缓增期灌浆速率(，)。渐增期籽粒干物质积累缓慢，灌浆速率较慢，快增期是粒质量增加的关键时期，此时期籽粒干物质积累迅速，灌浆速度最快，到缓增期籽粒干物质积累又逐渐减慢，直到灌浆完成，籽粒成熟。

4个冬小麦品种间的籽粒灌浆参数差异较大。最大灌浆速率以邯麦17最大，为2.12 g/d；其次是济麦22，为1.99 g/d；衡4399的为1.96 g/d；石麦22的最低，为1.94 g/d。各品种渐增期、缓增期的灌浆速率均表现为邯麦17>济麦22>石麦22>衡4399，快增期表现为邯麦17>石麦22>济麦22>衡4399。灌浆持续时间()的变化范围为38.46～41.62 d，邯麦17灌浆持续时间最长，为41.62 d，其次是济麦22，石麦22灌浆持续时间最短，为 38.46 d。各品种渐增期的籽粒干质量积累量表现为邯麦17>济麦22>衡4399>石麦22，快增期表现为邯麦17>衡4399>济麦22>石麦22，缓增期表现为济麦22>邯麦17>衡4399>石麦22。邯麦17在籽粒渐增期、快增期和缓增期维持较快的灌浆速率、较长的灌浆时间，是其千粒质量较高的重要原因。

表7 不同冬小麦品种籽粒的灌浆参数与次级参数

2.3.1 不同品种冬小麦的spad值分析 由图3可知，4个冬小麦品种的旗叶叶绿素含量随着发育进程的变化表现为升高—缓慢降低—快速降低，其中在花后7 d达到最大值，之后缓慢下降，花后21 d后，由于叶片干枯等原因，叶绿素含量快速下降。在各个测定时期，参试品种的spad值均表现为邯麦17>济麦22>衡4399>石麦22，除花后21、28 d济麦22与衡4399差异不显著外，其余差异均显著。

2.3.2 不同品种冬小麦的光合参数分析 由图4可知，参试冬小麦品种的旗叶净光合速率随生长过程的变化趋势基本一致，呈先升高后降低的趋势，在开花后7 d达到最高值，之后逐步下降。品种间的净光合速率表现为邯麦17>济麦22>衡4399>石麦22，与spad值的变化类似，其中开花期、花后7 d各品种的净光合速率差异显著；花后14 d，邯麦17的净光合速率显著高于其他3个品种；花后21、28 d，除邯麦17和济麦22的净光合速率差异不显著外，邯麦17的净光合速率均显著高于衡4399、石麦22。邯麦17在开花期、灌浆期保持了相对较高的光合速率，说明它具有较强的同化co和合成有机物的能力(图4-a)。随发育进程的变化，4个品种的小麦旗叶蒸腾速率逐渐下降，品种间表现为邯麦17>济麦22>衡4399>石麦22，且差异显著。邯麦17的蒸腾速率降低较为缓慢，保持了较高的蒸腾速率，有利于提高小麦旗叶的净光合速率(图4-b)。4个品种的气孔导度变化趋势基本一致，表现为先升高后降低的趋势，在开花后7 d达到最高值，之后逐步下降，与各品种的净光合速率变化趋势类似。各品种之间的气孔导度变化表现为邯麦17>济麦22>衡4399>石麦22，且品种间差异显著。由此可知，邯麦17开花后，生长过程中保持了相对较高的旗叶气孔导度，保证了较高的光合作用(图4-c)。不同品种小麦花后旗叶胞间co浓度呈上升趋势，各品种表现为邯麦17