摘要:以安麥1241和安麥1350為試驗材料,設(shè)置4個不同密度處理:150 kg/hm2(D1)、225 kg/hm2(D2)、300 kg/hm2(D3)、375 kg/hm2(D4),研究密度對小麥灌漿速率和脫水特性的影響,及其與千粒重的關(guān)系。結(jié)果表明,隨種植密度的增加,小麥穗長、小穗數(shù)、結(jié)實率和單穗重呈下降趨勢,不孕小穗數(shù)呈上升趨勢。籽粒千粒重隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸升高,在花后42 d達(dá)到最大,最終千粒重在各密度處理間存在差異,2個品種表現(xiàn)一致。千粒重隨種植密度的增加呈降低趨勢,不同密度處理間千粒重的差異隨花后天數(shù)的增加而加大,花后42 d,D4處理千粒重較D1降低30.65%,差異顯著。籽粒灌漿速率隨花后天數(shù)的增加呈先升高后降低的趨勢,在花后14~21 d達(dá)到最大值。隨種植密度的增加,花后各階段籽粒灌漿速率和平均灌漿速率均呈下降趨勢,D4處理平均灌漿速率較D1處理降低25.51%。隨密度的增加,安麥1241籽粒脫水速率呈先降后升再降的趨勢,安麥1350呈先升后降的趨勢,但都在D3處理時達(dá)到最大;2個品種收獲期各處理的籽粒含水率均達(dá)到國家安全入庫標(biāo)準(zhǔn)級別。相關(guān)性分析結(jié)果表明,灌漿速率、平均灌漿速率與千粒重之間存在顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系;達(dá)到最大灌漿速率的時間(Tm)與千粒重存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;脫水速率與千粒重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。通徑分析結(jié)果表明:平均灌漿速率對千粒重的直接作用和間接作用最大,脫水速率對千粒重的直接作用和間接作用均為負(fù)向。
關(guān)鍵詞:小麥;密度;灌漿速率;脫水特性;千粒重
中圖分類號:S512.104 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號:1002-1302(2024)18-0068-07
收稿日期:2023-12-11
基金項目:國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(編號:CARS-03);河南省重點研發(fā)與推廣專項(編號:212102110293);河南省安陽市重點研發(fā)與推廣專項(編號:2022C01NY025)。
作者簡介:張 凡(1991—),女,河南安陽人,碩士,助理研究員,主要從事小麥新品種選育及高產(chǎn)栽培研究。E-mail:aynkyzf@126.com。
通信作者:楊春玲,研究員,主要從事小麥育種研究。E-mail:874666957@qq.com。
小麥?zhǔn)鞘澜绲诙蠹Z食作物,其產(chǎn)量構(gòu)成因子為穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重,而灌漿速率是影響千粒重形成的重要因素[1]。前人對小麥灌漿速率進(jìn)行了較多的研究[2-5],張永強(qiáng)等在新疆地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn),籽粒最大灌漿速率隨種植密度的增大呈先升后降的趨勢,在花后14 d達(dá)到最大值[6-7],但吳少輝等研究認(rèn)為籽粒最大灌漿速率出現(xiàn)在花后20 d[8],羅喜銳則研究認(rèn)為在花后28 d達(dá)到最大,其研究還發(fā)現(xiàn)不同密度處理下的千粒重差異隨著花后天數(shù)的推移而縮小[9]。王暢等在冀東地區(qū)的研究認(rèn)為,籽粒干重與灌漿速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系,晚播條件下種植密度對灌漿速率的影響大于灌漿持續(xù)時間,對籽粒含水率影響不大[10]。羅曉穎等在新疆旱地對春小麥的研究發(fā)現(xiàn),播種量增大,平均灌漿速率與最大灌漿速率均降低,灌漿持續(xù)時間縮短[11]。劉紅杰等研究認(rèn)為,播期主要影響灌漿速率,而密度主要影響灌漿持續(xù)時間[12]。
有關(guān)籽粒脫水特性的研究多集中在玉米上[13-15],對小麥脫水特性的研究較少。朱冬梅等在長江中下游地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn),小麥生理成熟期和收獲期籽粒含水率、生理成熟后籽粒脫水速率不同品種間差異顯著[16]。馮素偉等研究認(rèn)為,小麥籽粒脫水速率與0~21 d灌漿速率呈正相關(guān)關(guān)系,與21 d以后的灌漿速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[17]。
盡管前人對小麥灌漿速率進(jìn)行了較多研究[18-22],但多為單一品種播期與密度或密度與光照雙因素處理,且在黃淮麥區(qū)的研究較為少見。因此,本試驗以2個品種為材料,通過設(shè)置4個不同密度處理,對比分析其籽粒灌漿速率與脫水特性,及其與千粒重的關(guān)系,以期為選育灌漿速率適宜、脫水速率較快、千粒重較高的品種提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗于2021—2022年在河南省安陽市北關(guān)區(qū)安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院柏莊試驗基地(114°21′E,36°12′N)開展,海拔100 m,該區(qū)域?qū)俦迸瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候。土壤為黏土,0~20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量24.05 g/kg,全氮含量1.54 g/kg,速效磷含量19.53 mg/kg,速效鉀含量175.44 mg/kg,pH值8.07。
1.2 試驗設(shè)計
供試的2個小麥品種為安麥1241(豫審麥20180025)、安麥1350(國審麥20210136)。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,4個密度處理,分別為播種量150 kg/hm2(D1)、225 kg/hm2(D2)、300 kg/hm2(D3)、375 kg/hm2(D4),3次重復(fù)。播種方式為機(jī)播,行距20 cm,小區(qū)面積13.5 m2(9 m×1.5 m)。
2021年10月20日播種,播種前統(tǒng)一底施復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量分別為17%、20%、5%)450 kg/hm2,拔節(jié)期追施尿素(N含量46%)225 kg/hm2,澆越冬水、拔節(jié)水、灌漿水。其他田間管理措施同高產(chǎn)栽培,適期收獲。
1.3 測定項目及方法
1.3.1 穗部性狀
于小麥蠟熟期,在每個小區(qū)選取代表性麥穗30個,測量穗長、總小穗數(shù)和不孕小穗數(shù),求出平均值,計算結(jié)實率。
結(jié)實率=總小穗數(shù)-不孕小穗數(shù)總小穗數(shù)×100%。
1.3.2 籽粒灌漿速率與脫水速率
于小麥開花期開始,選取花期、穗型大小一致的單穗300個進(jìn)行掛牌標(biāo)記,花后10 d開始取樣,以后每隔7 d取樣1次,每次每個小區(qū)取10個樣穗,直至收獲。稱取樣穗和籽粒鮮重,用于計算脫水速率,統(tǒng)計籽粒數(shù)量,分別將籽粒和剩下的穎殼、穗軸等物質(zhì)裝于信封袋中,105 ℃殺青30 min,80 ℃烘干至恒重后分別稱取二者的干重,用于計算單穗重和灌漿速率。
籽粒含水量(g)=籽粒鮮重-籽粒干重;
籽粒含水率=籽粒含水量/籽粒鮮重×100%;
脫水速率(%/d)=(前一次籽粒含水率-后一次粒籽含水率)/間隔天數(shù);
灌漿速率[g/(千?!)]=(Cn+7-Cn)/7,式中:C為取樣時的千粒重;n為開花后的天數(shù),分別為花后7、14、21、28、35、42 d。
用Logistic方程W=Wm/(1+ae-bt)對籽粒灌漿過程進(jìn)行擬合[23-24]。式中:W為實測的籽粒千粒重;Wm為理論最大千粒重;t為開花至取樣的時間;a和b為相關(guān)參數(shù)。求導(dǎo)后可得最大灌漿速率出現(xiàn)時間:Tm=-a/b。
1.3.3 生理成熟期確定
單粒重達(dá)最大的日期確定為生理成熟期,有研究表明,半冬性小麥品種于花后35 d籽粒干重達(dá)到最大值[24],因此,本研究中將花后35 d作為籽粒生理成熟期來研究其脫水特性。
1.3.4 氣象數(shù)據(jù)
小麥孕穗后至收獲時的日均溫與降水量見圖1。
1.4 數(shù)據(jù)分析與處理
用Excel 2019對數(shù)據(jù)進(jìn)行基本處理,用SPSS 19.0進(jìn)行分析,用OriginPro 9作圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同密度條件下不同小麥品種穗部性狀分析
由表1可知,隨種植密度的增加,小麥穗長、小穗數(shù)、結(jié)實率、單穗重和千粒重均呈下降趨勢,不孕小穗數(shù)呈上升趨勢,2個品種表現(xiàn)一致。安麥1241在D1處理下小麥穗長較D2、D3、D4處理分別增加3.84%、4.93%、7.18%,與D3、D4處理差異顯著,與D2處理差異不顯著;安麥1350在D1處理下小麥穗長較D2、D3、D4處理分別增加3.41%、4.17%、5.26%,處理間差異均不顯著。2個品種平均小穗數(shù)D1處理較D4處理增加6.85%,安麥1241差異不顯著,安麥1350差異顯著。2個品種平均不孕小穗數(shù),D1處理較D4處理降低40.96%,結(jié)實率增加10.78%,差異顯著。2個品種的平均單穗重D1較D2、D3、D4分別增加14.46%、24.19%、39.54%,D1與D3、D4處理差異顯著,與D2處理差異不顯著,D2與D3處理差異不顯著。平均千粒重D1較D2、D3、D4分別增加17.07%、29.43%、44.44%,處理間均達(dá)顯著性差異。
2.2 不同密度下不同小麥品種千粒重變化
由圖2可知,籽粒千粒重隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而升高,在花后42 d時達(dá)到最大值,隨種植密度的增加呈降低趨勢。在花后7~21 d,D1處理的千粒重高于D2、D3、D4處理,但D2、D3、D4處理間差異較小。在花后21~42 d,D2、D3、D4處理間差異明顯,且隨花后天數(shù)的增加,差異逐漸加大。
由表2可知,在花后不同天數(shù),千粒重均表現(xiàn)為D1>D2>D3>D4,2個品種表現(xiàn)一致?;ê? d,安麥1241千粒重D4處理較D1、D2、D3處理分別降低68.40%、51.13%、32.06%,各處理間差異均顯著;安麥1350的D4處理較D1處理降低49.72%,差異顯著,但D2、D3、D4處理間差異不顯著,至花后14 d時D2與D4處理間差異顯著,但D2與D3處理間差異仍不顯著。花后21 d,D4處理平均千粒重較D1、D2、D3分別降低36.28%、17.90%、10.40%,D1與D2、D3與D4處理間差異不顯著,D1與D3、D4處理間差異顯著?;ê?8 d,D4處理平均千粒重較D1、D2、D3處理分別降低30.88%、15.97%、9.02%,處理間的差異顯著性與21 d時相同?;ê?5 d,D4處理平均千粒重較D1顯著降低30.60%,至42 d時,安麥1241的千粒重D4處理較D1、D2、D3處理分別降低32.57%、20.44%、13.35%,安麥1350的D4處理較D1、D2、D3處理分別降低28.66%、16.32%、9.27%,D1與D3、D4處理間差異顯著,與D2處理間差異不顯著。在開花后的生育進(jìn)程中,不同密度條件下安麥1350的千粒重和理論最大千粒重均高于安麥1241。不同密度處理間千粒重的差異隨花后天數(shù)的增加而加大,2個品種表現(xiàn)一致。
2.3 不同密度條件下不同小麥品種籽粒灌漿速率比較
隨生育進(jìn)程的推進(jìn),籽粒灌漿速率呈先升后降的趨勢(圖3),在花后14~21 d灌漿速率達(dá)到最大值(表3)。隨種植密度的增加,籽粒灌漿速率和平均灌漿速率均呈下降趨勢,處理間差異不顯著。安麥1241的D1、D2、D3、D4處理下最大灌漿速率分別為3.17、2.66、2.61、2.34 g/(千?!),D4處理較D1、D2、D3處理分別降低26.18%、12.03%、10.35%,安麥1350在D1、D2、D3、D4處理的最大灌漿速率分別為3.04、2.72、2.62、2.35 g/(千?!),D4處理較D1、D2、D3處理分別降低22.70%、13.60%、10.31%。分析平均灌漿速率發(fā)現(xiàn),2個品種D4處理平均較D1、D2、D3處理分別降低25.51%、16.56%、10.76%,D3處理較D1、D2處理分別降低16.52%、6.49%,D2處理較D1處理降低10.73%。與D1相比,2個品種D2、D3、D4處理達(dá)到最大灌漿速率的時間均推遲1 d。品種間比較,安麥1241在14~21 d的平均最大灌漿速率較安麥1350高0.47%,平均灌漿速率高3.40%,各處理的Tm較安麥1350均推遲1 d。
由圖4可以看出,隨種植密度的增加,2個品種灌漿速率在不同取樣階段均呈下降趨勢。花后7~14 d和14~21 d,D1與D2處理的灌漿速率差異較大,D2、D3、D4處理間差異較小,2個取樣時期安麥1241在D1處理下灌漿速率均高于安麥1350,在D2、D3、D4處理下與安麥1350的灌漿速率相當(dāng)?;ê?1~28 d,各處理間灌漿速率差異較明顯,表現(xiàn)為D1>D2>D3>D4,且安麥1241的灌漿速率在各密度下均高于安麥1350,但到花后28~35 d時,D4處理下安麥1241的灌漿速率卻低于安麥1350?;ê?5~42 d,各處理間差異仍較明顯,但與前2個取樣時期相比,品種間差異變小。
2.4 不同密度條件下小麥籽粒脫水特征
由表4可知,隨種植密度的增加,安麥1241籽粒脫水速率呈先降后升再降的趨勢,安麥1350呈先升后降的趨勢,但均在D3處理時達(dá)到最大,處理間差異不顯著。在生理成熟期,籽粒含水率隨種植密度的增大而降低,2個品種表現(xiàn)趨勢一致,均表現(xiàn)為D1>D2>D3>D4,安麥1241的D4處理較D1、D2、D3處理分別降低1.69、1.30、1.28百分點,安麥1350的D4處理較D1、D2、D3處理分別降低1.51、1.11、0.49百分點,處理間差異均不顯著。收獲期籽粒含水率隨密度的增加亦呈下降趨勢,安麥1241、安麥1350籽粒含水率D1處理較D4處理分別高0.83、3.37百分點,但各處理的籽粒含水率均低于國家小麥入庫13%的水分標(biāo)準(zhǔn)。品種間比較,2個品種在生理成熟期籽粒含水率相當(dāng),但在收獲期時安麥1241的平均籽粒含水率較安麥1350低1.78百分點,因此安麥1241生理成熟后籽粒平均脫水速率較安麥1350高4.41%。
2.5 小麥籽粒脫水速率、灌漿參數(shù)與千粒重的相關(guān)性分析
由表5可知,開花后各階段的灌漿速率及平均灌漿速率與千粒重均達(dá)到顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系;達(dá)到最大灌漿速率的時間與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;脫水速率與千粒重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但相關(guān)性不顯著。由此可見,小麥籽粒各階段的灌漿速率是影響千粒重的重要因素。
2.6 小麥籽粒灌漿速率、脫水速率與千粒重的通徑分析
為進(jìn)一步比較灌漿速率、脫水速率對千粒重貢獻(xiàn)的大小,在相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了通徑分析,結(jié)果(表6)表明,灌漿速率指標(biāo)中平均灌漿速率對千粒重的直接作用最大,且為正向作用,V7~14的直接作用最小;脫水速率、Tm對千粒重的直接通徑系數(shù)分別為-0.118、-0.382,為負(fù)向。從間接通徑系數(shù)總和來看,平均灌漿速率對千粒重的間接作用最大,且為正向,脫水速率對千粒重的間接作用最小,為負(fù)向。
3 討論與結(jié)論
3.1 不同密度對小麥千粒重的影響
千粒重是小麥產(chǎn)量構(gòu)成三要素之一,其大小受籽粒灌漿過程的影響[25]。本研究中,籽粒千粒重隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而升高,隨種植密度的增加而降低,這與羅曉穎等的研究結(jié)果[11]較一致。羅喜銳研究認(rèn)為,不同密度處理下的千粒重差異隨著花后天數(shù)的推移而減小[9],這與本研究得出的不同密度處理間千粒重的差異隨花后天數(shù)的增加而加大的結(jié)論相矛盾,究其原因為,前者研究中的基本苗數(shù)為150萬株/hm2,小于本研究中由不同播量形成的基本苗數(shù)(2個品種分別為360萬~715萬株/hm2和390萬~760萬株/hm2),也可能與不同試驗條件下的氣候類型有關(guān)。
3.2 不同密度對小麥灌漿速率的影響
灌漿過程的快慢及灌漿持續(xù)時間的長短影響千粒重的高低[26-27]。在本6e3e062b846f036213438d4f978a6439研究中,籽粒灌漿速率隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先升后降的趨勢,隨種植密度的增加,灌漿速率和平均灌漿速率均呈下降的趨勢。這與大多數(shù)研究結(jié)果[6,10]較一致,但與劉芳亮等的研究結(jié)果[19]不同,原因可能是后者的播種時間跨度較大,且均早于本研究中的播種時間,播期與密度間的互作效應(yīng)明顯。
本研究中的小麥最大灌漿速率出現(xiàn)在花后14~21 d,與張永強(qiáng)等認(rèn)為的最大灌漿速率出現(xiàn)在花后14 d和花后17 d[6],以及羅喜銳認(rèn)為的最大灌漿速率出現(xiàn)在花后28 d[9]不同,這可能與不同品種的灌漿特性有關(guān)。隨種植密度的增大,最大灌漿速率出現(xiàn)時間往后推遲,這與張永強(qiáng)等的研究結(jié)果[7]一致,但與羅曉穎等的研究結(jié)果[11]不同,原因可能是后者的試驗材料為春小麥,且為新疆旱地地區(qū),而本研究中的試驗材料為半冬性小麥,氣候條件也與新疆地區(qū)存在較大差異。在本研究中安麥1241的灌漿速率高于安麥1350,而最終千粒重卻低于安麥1350,這可能與各階段的灌漿持續(xù)時間有關(guān),這點在趙莉等的研究結(jié)論[22]中得到印證。此外,也可能與2個品種不同的基因型有關(guān),具體原因仍有待進(jìn)一步試驗驗證。
3.3 不同密度對小麥脫水速率的影響
小麥籽粒脫水特性不僅受基因型、環(huán)境的影響,也與脫水過程中的生理變化有關(guān)[28-30],脫水速率是衡量小麥品種脫水快慢的指標(biāo)[16]。在本研究中,隨種植密度的增加,安麥1241籽粒脫水速率呈先降后升再降的趨勢,安麥1350呈先升后降的趨勢,但都在D3處理達(dá)到最大。相關(guān)性分析結(jié)果表明,脫水速率與千粒重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與朱冬梅等的研究結(jié)果[16]一致。2個小麥品種生理成熟期、收獲期的籽粒含水率及脫水速率存在差異,但收獲期各處理的籽粒含水率均低于于國家小麥入庫13%的水分標(biāo)準(zhǔn),可以直接入庫,不需要烘干或晾曬。為避免生產(chǎn)上小麥?zhǔn)斋@后期遭遇“爛場雨”,建議推廣利用安麥1241和安麥1350這2個脫水速率較快的品種。
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