新疆春小麥籽粒灌漿動態差異

李劍峰，樊哲儒，張躍強，王 重，高 新，時 佳，張宏芝，王立紅，趙 奇

(新疆農業科學院核技術生物技術研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】小麥籽粒灌漿干物質量的動態積累，直接影響小麥產量的形成[1-3]，受不同環境因素影響[4-6]，籽粒干物質量動態變化及反映灌漿過程相關參數都存在差異[7-9]。研究不同區域內、不同小麥品種間籽粒灌漿動態過程的差異，對不同小麥品種與不同生態區間的協調統一即小麥品種區域性合理化布局具有重要指導意義?！厩叭搜芯窟M展】小麥籽粒灌漿過程呈“慢-快-慢”的“S”型曲線趨勢[10、11]，小麥籽粒灌漿速度是受遺傳控制,灌漿速度與籽粒積累呈顯著正相關[12-14]，影響千粒重的主要因素是平均灌漿速率[15],灌漿參數中最大灌漿速率出現時間、灌漿持續期和平均灌漿速率與粒重均呈極顯著正相關[16]。粒重由籽粒灌漿速率和灌漿持續時間共同決定[17-19],籽粒灌漿速率受基因型控制, 灌漿持續時間由特定地區的氣候和耕作栽培制度決定[20、21]?！颈狙芯壳腥朦c】有關新疆春小麥品種在不同生態區籽粒灌漿動態差異的研究未見文獻報道。研究不同生態條件下新疆主栽春小麥品種籽粒灌漿動態表現差異?！緮M解決的關鍵問題】在4個不同生態區域，以新疆8個不同筋力春小麥品種為研究對象，基于籽粒灌漿期干物質量動態變化，利用Logistic方程擬合，計算出一系列籽粒灌漿特征參數。

1 材料與方法

1.1 材 料

參試材料為新疆不同筋力、不同時期審定8份主栽春小麥品種，其中強筋品種4份：新春26號、新春37號、新春38號、新春46號，中筋品種4份：新春6號、新春11號、新春40號、新春46號。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗設置昌吉軍戶、焉耆縣、阿勒泰紅墩鎮、額敏縣4個不同生態區種植，小區隨機區組設計，3次重復。小區行長4 m，5行，行距0.2 m，小區面積4 m2(播量為41×104粒/667m2)。播種前測定土壤N、P、K含量，確保參試點土壤肥力均一。

1.2.2 籽粒干物質量

小麥初花期后選擇狀態一致的主穗90穗標記，從小麥初花期后7 d為第1次取樣點，以后每隔5 d取樣10穗直至完全成熟，每次取樣剝出籽粒計數并稱鮮重，立即置于105℃烘箱內殺青20 min，轉置75℃烘至恒重后計干重。

1.2.3 灌漿特征參數

2 結果與分析

2.1 參試品種穗粒數

研究表明，8個參試品種穗粒數整體表現(48.18±3.36)粒/穗；8個參試品種穗粒數整體平均46.70粒/穗；其中新春11號穗粒數最高(52.54粒/穗)，新春40號穗粒數最低(43.82粒/穗)；其余參試品種穗粒數低至高依次為新春6號、新春46號、新春38號、新春44號、新春26號和新春37號，穗粒數為44.12～48.26粒/穗。圖1

圖1 穗粒數Fig.1 Grain number per spike

2.2 K值與籽粒終干物質量

依據8個參試品種在4個生態區的灌漿速率方程，測算K值(理論最高籽粒干物質量)，8個參試品種K值整體表現為(2.861±0.365)g/穗。K值居首位的參試品種新春38號理論最高籽粒干物質量3.227 g/穗；K值最低的參試品種新春11號理論最高籽粒干物質量2.496 g/穗；其余參試品種K值由低到高依次為新春26號、新春40號、新春6號、新春44號、新春46號和新春37號，理論最高籽粒干物質量2.671～2.824 g/穗。圖2

圖2 理論最高籽粒干物質量Fig.2 Theoretical maximum grain dry matter mass

理論最高籽粒干物質量(K值)與籽粒灌漿干物質量比較，參試品種籽粒灌漿干物質量都低于理論最高籽粒干物質量(K值)，整體降幅13.37%～25.26%，8個參試品種K值整體平均值為2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的參試品種新春38號、新春6號、新春40號、新春44號，4個品種有高穗粒重潛力，籽粒終干物質量與K值之比降幅分別為25.26%、13.37%、14.61%和17.35%。籽粒終干物質量與K值比降幅由低到高的前三位參試品種新春6號、新春40號和新春44號，這3個品種也屬高穗粒重潛力品種，屬于強勢灌漿品種。圖3

圖3 K值與籽粒終干物質量Fig.3 K value and grain dry matter quality

2.3 不同參試品種灌漿參數

2.3.1 快速灌漿起始期(T1)

研究表明，快速灌漿起始期整體表現(14.20±0.97)d，快速灌漿起始期的平均表現為14.38 d；參試品種新春11號(14.66±0.4)d在4個生態區快速灌漿起始期性狀表現最穩定，新春40號(13.64±3.40)d穩定性最低；快速灌漿起始期的平均表現中，新春40號初花期后13.24 d最早進入快速灌漿起始期，新春46號初花期后15.17 d最晚進入快速灌漿起始期；其余參試品種進入快速灌漿起始期先后依次為新春38號、新春6號、新春37號、新春11號、新春44號和新春26號，快速灌漿起始期介于初花期后13.75～14.99 d。圖4

圖4 快速灌漿起始期Fig.4 Initial stage of rapid grouting

2.3.2 快速灌漿終止期(T2)

研究表明，8個參試品種快速灌漿終止期整體表現為(27.16±1.91)d，快速灌漿終止期的平均表現為27.20 d；參試品種新春38號(26.86±0.48)d在4個生態區快速灌漿終止期性狀表現最穩定，新春40號(26.57±3.80)d穩定性最低；8個參試品種快速灌漿終止期的平均表現中，新春6號初花期后25.25 d最快到達快速灌漿終止期，新春26號初花期后29.07 d最晚到達快速灌漿終止期；其余參試品種進入快速灌漿終止期先后依次為新春40號、新春37號、新春38號、新春44號、新春46號和新春11號，速灌漿終止期介于初花期后(27.31～28.09)d。圖5

SLA制定過程體現了用戶的意圖，能否根據現有的決策過程理論對云計算提供商采取的決策進行評估，判斷是否惡意違反SLA，從而造成數據泄漏是一個研究方向。

圖5 快速灌漿終止期Fig.5 End of rapid grouting

2.3.3 快速灌漿持續期(T2- T1)

研究表明，快速灌漿期整體表現為(12.58±1.48)d，快速灌漿期的平均表現為(12.82)d；參試品種新春40號(12.97±0.45)d在4個生態區快速灌漿期性狀表現最穩定，新春38號(13.11±2.29)d穩定性最低；快速灌漿期平均表現中，新春6號快速灌漿期最短為11.10 d，新春26號快速灌漿期最長為14.08 d；其余參試品種快速灌漿期由短至長依次為新春37號、新春44號、新春46號、新春40號、新春38號和新春11號，快速灌漿期介于(12.44～13.38)d。圖6

圖6 快速灌漿期Fig.6 Quick filling stage

2.3.3 最大灌漿速率(Vm)及出現時間(Tm)

研究表明，8個參試品種4個生態區最大相對灌漿速率(Vm)的平均表現為新春6號最大相對灌漿速率最高0.17 g/(穗·d)，出現時間在初花期后19.51 d；新春11號最大相對灌漿速率最低為0.12 g/(穗·d)，出現時間在花后18.27 d；其余參試品種最大相對灌漿速率由低到高依次為新春26號、新春40號、新春37號、新春46號、新春38號和新春44號，最大相對灌漿速率0.12～0.15 g/(穗·d)，時間出現在初花期花后19.76～22.10 d。圖7

圖7 最大灌漿速率Fig.7 Maximum grouting rate

2.4 4個生態區灌漿特征值

2.4.1 快速灌漿起始期(T1)

研究表明，阿勒泰點快速灌漿起始期初花期后(16.09±0.96)d；額敏點快速灌漿起始期初花期后(14.88±1.24)d；軍戶點快速灌漿起始期初花期后(12.59±1.61)d；焉耆點快速灌漿起始期初花期后(13.07±2.83)d。4個生態區快速灌漿起始期(T1)的平均表現為軍戶點初花期后12.45 d最早進入快速灌漿起始期；阿勒泰點初花期后16.46 d最晚進入快速灌漿起始期；焉耆點、額敏點進入快速灌漿起始期時間點分別是初花期后13.57和15.02 d。圖8

圖8 快速灌漿起始期(4個生態區)Fig.8 Initial stage of rapid grouting (four ecological regions)

8個參試品種間快速灌漿起始期(T1)差異達顯著水平，4個生態區間快速灌漿起始期(T1)差異達顯著水平；快速灌漿起始期(T1)性狀地點效應最大，其次是地點×品種、品種和年份。

2.4.2 快速灌漿終止期(T2)

研究表明，阿勒泰點快速灌漿終止期初花期后(28.72±1.65)d；額敏點快速灌漿終止期初花期后(27.08±1.86)d；軍戶點快速灌漿終止期初花期后(26.37±3.08)d；焉耆點快速灌漿終止期初花期后(25.95±3.19)d。4個生態區快速灌漿終止期(T2)的平均表現為軍戶點初花期后26.16 d最早到達快速灌漿終止期；阿勒泰點初花期后28.74 d最晚到達快速灌漿終止期；焉耆點、額敏點到達快速灌漿終止期時間點分別是初花期后26.43和27.46 d。圖9

圖9 快速灌漿終止期(4個生態區)Fig.9 End of rapid grouting (four ecological regions)

8個參試品種間快速灌漿終止期差異達顯著水平，4個生態區間快速灌漿終止期差異達顯著水平；快速灌漿終止期(T2)性狀地點×品種效應最大，其次是地點、品種和年份。

2.4.3 快速灌漿持續期(T2- T1)

研究表明，阿勒泰點快速灌漿持續期(12.25±1.43)d；額敏點快速灌漿持續期(11.92±1.68)d；軍戶點快速灌漿持續期(13.55±1.94)d；焉耆點快速灌漿持續期(12.69±1.85)d。4個生態區快速灌漿持續期(T2- T1)的平均表現：阿勒泰點快速灌漿持續期最短12.28 d；軍戶點快速灌漿持續期最長13.71 d；額敏點、焉耆點快速灌漿持續期分別是12.44和12.85 d。

2.4.4 最大灌漿速率(Vm)及出現時間(Tm)

研究表明，阿勒泰點最大灌漿速率0.18±0.02 g/(穗·d)；額敏點最大灌漿速率0.16±0.02 g/(穗·d)；軍戶點最大灌漿速率0.13±0.04 g/(穗·d)；焉耆點最大灌漿速率0.12±0.02 g/(穗·d)。4個生態區最大灌漿速率(Vm)的平均表現：阿勒泰點最大灌漿速率最大0.17 g/(穗·d)，出現在初花期后22.61 d；焉耆點最大灌漿速率最低0.11 g/(穗·d)，出現在初花期后19.22 d；額敏點和軍戶點最大灌漿速率分別是0.15和0.13 g/(穗·d)，出現時間分別是初花期后20.74和18.88 d。4個生態區最大灌漿速率(Vm)的方差分析表明，4個生態區間最大灌漿速率差異達顯著水平；最大灌漿速率(Vm)性狀地點效應最大，其次是品種、年份。

3 討 論

依據灌漿速率方程，測算8個參試品種K值，K值是參試品種的理論籽粒最高干物質量，K值實際也反映了理論最高穗粒重，K值高表明該品種具有較高穗粒重潛力。實際籽粒灌漿干物質積累量越接近K值，該品種具有較強的灌漿能力。研究中參試品種K值整體表現為(2.86±0.36)g/穗，K值平均值為2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的參試品種：新春38號、新春6號、新春40號、新春44號，這4個品種具有高穗粒重潛力，新春38號K值最高，同時也是穗粒重潛力最大的品種，在4個生態區平均表現中，新春38號籽粒終干物質量與K值比降幅較大，該品種僅在適宜的地區可以獲得較高的穗粒重。在4個生態區平均表現中，籽粒終干物質量與K值比降幅較低的前3位參試品種新春6號、新春40號和新春44號也屬高穗粒重潛力品種，3個品種屬于強勢灌漿品種，這3個品種在4個不同生態區有較好的適應性。

8個參試品種新春40號初花期后13.24 d最早進入快速灌漿起始期，新春46號初花期后15.17 d最晚進入快速灌漿起始期；快速灌漿持續期的平均表現為新春6號快速灌漿期最短為11.10 d，新春26號快速灌漿期最長為14.08 d；最大相對灌漿速率(Vm)的平均表現：新春6號最大相對灌漿速率最高0.17 g/(穗·d)，出現時間在初花期后19.51 d；新春11號最大相對灌漿速率最低：0.12 g/(穗·d)，出現時間在花后18.27 d。研究中更多關注能較快進入快速灌漿起始期、快速灌漿持續期短、相對灌漿速率較高的參試品種，不同參試品種在同一籽粒灌漿特征值的表現及穩定性上存在差異，同一參試品種在不同籽粒灌漿特征值的表現及穩定性上也存在一定的差異，這些優異性狀存在怎樣的遺傳基礎、以及這些優異性狀如何協調統一需要進一步研究探討。

不同灌漿特征參數變量效應分析表明，快速灌漿起始期(T1)性狀地點效應最大，其次是地點×品種、品種和年份；快速灌漿終止期(T2)性狀地點×品種效應最大，其次是地點、品種和年份；最大灌漿速率(Vm)性狀地點效應最大，其次是品種、年份。研究中主要灌漿參數量效應分析顯示出地點效應的重要性，進一步體現春小麥種植過程中區域性這突出特點。籽粒灌漿動態變化過程中，籽粒干物質量的增長呈現“S”曲線，籽粒灌漿緩增期階段，籽粒干物質量達到最高后會出現下降趨勢直至完熟，不同參試品種在這一性狀上表現存在差異。小麥蠟熟末期籽粒灌漿停止，根、莖稈、葉等營養體仍需養分進行呼吸、消耗能量導致養分倒流，籽粒千粒重下降。

4 結 論

8個參試品種灌漿過程整體分為3個階段：初花期后0～14.38 d為籽粒灌漿漸增期，初花期后14.38～27.20 d為籽粒灌漿快增期，初花期后27.20 d至自然成熟為籽粒灌漿緩增期。參試品種K值整體表現為(2.86±0.36)g/穗，K值平均值為2.20 g/穗，K值>2.20 g/穗的參試品種為新春38號、新春6號、新春40號和新春44號，這4個品種具有高穗粒重潛力；籽粒終干物質量與K值比降幅較低的前3位參試品種新春6號、新春40號和新春44號也屬高穗粒重潛力品種，這3個品種屬于強勢灌漿品種。

8個參試品種籽粒灌漿特征值快速灌漿起始期：新春40號初花期后13.24 d最早進入快速灌漿起始期，新春46號初花期后15.17 d最晚進入快速灌漿起始期，參試品種新春11號(14.66±0.4)d在4個生態區快速灌漿起始期性狀表現最穩定；快速灌漿終止期的平均表現：新春6號初花期后25.25 d最快到達快速灌漿終止期，新春26號初花期后29.07 d最晚到達快速灌漿終止期，參試品種新春38號(26.86±0.48 )d在4個生態區快速灌漿終止期性狀表現最穩定；快速灌漿持續期的平均表現：新春6號快速灌漿期最短為11.10 d，新春26號快速灌漿期最長為14.08 d，參試品種新春40號(12.97±0.45)d在4個生態區快速灌漿持續期性狀表現最穩定。不同參試品種在不同籽粒灌漿特征值的表現及穩定性上存在差異，同一參試品種在不同籽粒灌漿特征值的表現及穩定性上也存在一定的差異。

4個生態區快速灌漿起始期與快速灌漿終止期平均表現(初花期后天數)：軍戶<焉耆<額敏<阿勒泰；4個生態區快速灌漿持續期的平均表現(天數)：阿勒泰<額敏<焉耆<軍戶；4個生態區最大灌漿速率(Vm)的平均表現：焉耆(0.11 g/(穗·d))<軍戶(0.13 g/(穗·d))<額敏(0.15 g/(穗·d))<阿勒泰(0.17 g/(穗·d))?？焖俟酀{起始期(T1)、快速灌漿終止期(T2)、最大灌漿速率(Vm)的方差分析表明，8個參試品種間差異達顯著水平，4個生態區間差異達顯著水平；快速灌漿起始期(T1)性狀地點效應最大，其次是地點×品種、品種和年份；快速灌漿終止期(T2)性狀地點×品種效應最大，其次是地點、品種和年份；最大灌漿速率(Vm)性狀地點效應最大，其次是品種、年份。