刘 俊，张金汕，贾永红，王 朋，冯 魁，迪里夏提·尔肯，石书兵

(1.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐830052;2.新疆农业科学院奇台麦类试验站，新疆奇台831800)

施钾量和叶面喷施赤霉素对春小麦籽粒灌浆特性及产量构成的影响

刘 俊1，张金汕1，贾永红2，王 朋1，冯 魁1，迪里夏提·尔肯1，石书兵1

(1.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐830052;2.新疆农业科学院奇台麦类试验站，新疆奇台831800)

【目的】明确钾肥用量和叶面喷施赤霉素对春小麦籽粒灌浆及产量的影响。【方法】选用新春31号小麦品种，于拔节期追施钾肥，开花期叶面喷施赤霉素，研究其对籽粒干物质积累、产量构成及产量的影响。【结果】小麦灌浆过程呈“S”型曲线变化。其中籽粒干物质积累表现为K180＞K360＞K0，且均在花后30 d达到最大值;在同一施钾水平下，随着喷施赤霉素浓度的增大，籽粒最高理论粒重、平均灌浆速率、最大灌浆速率和产量均增大，并在GA4水平下达到最大值。随着钾肥用量的增加，小麦产量显著增加，表现为K180＞K360＞K0，且于K180时达到最大。【结论】在施钾量180 kg/hm2、叶面喷施赤霉素浓度24 g/hm2的组合下，最有利于小麦的高效生产。

春小麦;钾肥;赤霉素;灌浆特征;产量

0 引言

【研究意义】钾是小麦生长必需的一种高浓度、游离态的营养元素之一，对小麦的生长发育、气孔运动、酶活性、渗透调节、产量以及品质等都起着重要的作用［1－6］。追施钾肥能提高植株根系对N+，P+的吸收;同时，还能提高植株叶绿素含量和光合效率，增强花后旗叶磷酸蔗糖合成酶的活性，促进光合产物向穗部器官的运输与转化［7－10］。赤霉素作为一种能够促进植物生长的激素，对种子萌发、幼苗生长、开花结果等生理过程都有调节作用，因而在生产上外援赤霉素常被作为植物生长调节剂使用。因此，研究不同钾肥及叶面喷施赤霉素对小麦籽粒灌浆特性和产量的影响，可为春小麦丰产增收提供科学依据。【前人研究进展】武际等［5］研究表明，钾肥对小麦的增产幅度为5.34%～18.83%。Koch K、程素贞等［11－12］研究表明，增施钾肥后小麦植株器官中的N+、K+含量分别与施钾水平呈极显著的直线、曲线相关关系。曹柳青等［13］研究表明，喷施赤霉素能够增加植株叶面积，提高叶片气孔导度，降低胞间CO2浓度，进而提高净光合速率。黄樟华等［14］研究表明，赤霉素可通过提高植株叶片叶绿素含量，改善叶片的光合作用。崔爽等［15］研究表明，羊草经赤霉素处理后单位叶面积的净光合速率下降。黄兆峰等［16］研究表明，甜菜叶片喷施赤霉素后能够提高光合速率和气孔导度，降低蒸腾速率。褚孝莹等［17］研究表明，外源赤霉素可增加小黑麦旗叶PSⅡ开放程度，提高小黑麦旗叶电子传递活性，减少光能的热耗散，利于光合机制的保护，能一定程度的促进小黑麦高产。张晓龙［18］、蔡庆生［19］、Bruekner［20］、Darroch等［21］均发现，粒重与籽粒灌浆速率呈正相关;而吴少辉等［22］、Gebeyehou等［23］研究认为，籽粒灌浆持续天数与粒重呈显著正相关。冯素伟等［24］研究表明，籽粒干物质积累量主要是由灌浆快增期持续时间和灌浆速率决定，与整个灌浆持续期关系不明显。郭天财等［25］研究表明，籽粒干物质量随灌浆进程的推进呈逐渐增加趋势，籽粒灌浆速率与粒质量呈显著正相关，而灌浆持续时间与粒质量形成无显著相关。【本研究切入点】在前人研究的基础上，将施钾和叶面喷施赤霉素进行有机结合，研究二者组合对小麦籽粒灌浆和产量的影响规律。【拟解决的关键问题】研究春小麦拔节期追施钾肥，开花期叶面喷施赤霉素对小麦灌浆特性及产量构成影响，筛选出二者的最佳组合，为春小麦高效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2015～2016年度在新疆农科院奇台麦类作物试验站进行。该地区属中温带大陆性半荒漠干旱性气候，年平均气温5.5℃，无霜期153 d(从4月下旬到10月上旬)。试验区0～20 cm土层有机质含量22.21 g/kg，全氮2.71 g/kg，碱解氮90.23 mg/kg，速效磷9.8 mg/kg，速效钾214.3 mg/kg。试验地为水浇地，前茬作物为冬麦，播前基肥施纯氮肥300 kg/hm2，施纯磷肥150 kg/hm2。供试小麦品种为新春31号。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验采用裂区试验设计，设施钾肥量(K2O的含量的为50%)为主区(K)，于拔节期追施，共3个处理:K0(0 kg/hm2)、K180(180 kg/hm2)、K360(360 kg/hm2);叶面喷施赤霉素为裂区(GA)，于灌浆前期(花后10 d)进行叶面喷施，共5个浓度处理:GA1(0 g/hm2)、GA2(8 g/ hm2)、GA3(16 g/hm2)、GA4(24 g/hm2)、GA5(32 g/hm2)。

播种为人工条播，试验小区行长5 m，行距0.2 m，10行/小区/10 m2，三次重复。区组走道为0.5 m，试验地四周设置保护行，灌水及其他管理措施与大田管理一致。

1.2.2 测定项目

1.2.2.1 籽粒灌浆进程

各处理于盛花期选取同天开花且生长正常、长势长相与穗子大小基本相同的单茎主穗300穗挂牌标记。分别于开花后5、10、15、20、25、30和35 d(成熟期)，每次取标记小麦穗10穗，105℃杀青30 min，在80℃下烘至恒重，测定籽粒重与籽粒灌浆速率。

1.2.2.2 籽粒灌浆特征参数的计算

用Logistic方程拟合花后籽粒干物质质量变化规律，Logistic方程的表达式为:Y=K/［1+ e(a+bt)］。

Logistic方程的表达式中:t—花后天数，(开花日计t=0);Y—花后籽粒千粒干质量;K—理论籽粒最大干重;a、b—参数。由方程的一阶导

数和二阶导数推导出一系列灌浆参数。

(1)灌浆高峰开始日期:t1=［lna－ln(2+31/ 2)］/b=－(a－1.317)/b;

(2)灌浆高峰结束日期:t2=［lna+ln(2+31/ 2)］/b=－(a+1.317)/b;

(3)Y达99%K为灌浆终期:t3=［lna+4.595 12］/b;此时对应的千粒重为Yt3

(4)最大灌浆速率出现日Tm=－a/b;最大灌浆速率Vm=－(K·b)/4

(5)灌浆渐增期持续时间(天数)T1，平均灌浆速率V1=W1/t1;累积籽粒重W1;灌浆速增期持续时间(天数)Δt2=t2－t1，平均灌浆速率V2=(Y2－Y1)/(t2－t1);累积籽粒重Y2=Yt2－Yt1;灌浆缓增期持续时间(天数)Δt3=t3－t2，平均灌浆速率V3=(Y3－Y2)/(t3－t2)，累积籽粒重Y3=Yt3－zt2

(6)灌浆总天数t，平均灌浆速率Va=K/t3。

1.2.2.3 产量构成因素及产量

各处理于开花初期选取同天开花，且长势大小、高度、穗长相近的植株50穗挂牌标记，在成熟期取其中30穗进行考察，考察其穗粒数、穗粒重、千粒重等。各处理取1 m2实打实收作为最终产量。

采用Office 2010、DPS 7.05进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 钾肥和叶面喷施赤霉素对小麦籽粒干物质积累的影响

研究表明，小麦灌浆期籽粒千粒重呈“S”型曲线增长，即“慢－快－慢”的增长趋势。灌浆初期，籽粒千粒重增长缓慢，灌浆中期是粒重增加的关键时期，此期粒重增长最快，呈现急剧上升阶段，灌浆后期籽粒千粒重的增加又趋缓慢，直至成熟。从灌浆初期至灌浆末期，各处理籽粒千粒重均表现为K180＞K360＞K0。在灌浆前期，同一施钾水平处理下，不同喷施赤霉素处理对籽粒千粒重的变化无显著差异，在灌浆中后期，各处理间的千粒重的变化差异显著，在施钾水平为K0、K180时，其结果均表现为GA4＞GA5＞GA3＞GA2＞GA1。在施钾水平为K360时，表现为:GA4＞GA3＞GA5＞GA2＞GA1，且所有处理在花后30 d时千粒重均达到峰值，在花后30 d后千粒重开始逐渐降低，直至产量趋于稳定。施钾和喷施赤霉素显著影响了小麦的灌浆速率和籽粒重的增加。图1

图1 钾肥和叶面喷施赤霉素下春小麦籽干物质积累变化Fig.1 Effects of potassium fertilizer and foliar application of Gibberellin on dry matter accumulation of spring wheat seeds

2.2 钾肥和叶面喷施赤霉素处理下的小麦籽粒灌浆模型的拟合

用Logistics方程对小麦籽粒干物质积累进行拟合，研究表明，各方程拟合的拟合度(R2)在0.985 7～0.998 9，说明不同处理的开花天数和籽粒干物质积累变化符合Logistics方程模型，且能Logistics方程很好的拟合籽粒灌浆过程。表1

那天，他看到了丸子像落汤鸡一般的窘态，觉得于心不忍，就把的士停在了她身边，想着自己可能免不了要听到一路抱怨了。

2.3 钾肥和叶面喷施赤霉素对小麦籽粒灌浆参数的影响

不同钾肥和赤霉素处理下，小麦籽粒灌浆特征参数及次级参数不同。在相同施钾水平下，叶面喷施赤霉素能有效的将第一拐点T1时间提前，能尽快的进入快速增长时期，理论籽粒的平均最高粒重、快速增长持续时间T、平均灌浆速率V都表现为K180＞K360＞K0，且施钾为K180水平时，快速增长时期(第一拐点)T1分别比施钾在K0、K360水平下的T1提前了0.58和0.95 d，而施钾为K180水平时，快增持续时期T分别比K0和K360增加了1.146和0.734 d，而施钾水平为K180的最大灌浆速率Vm不是最大，但平均灌浆速率V却依然表现为K180＞K360＞K0，由此可见，对小麦籽粒干物质灌浆积累影响最大的参数是快速增长持续时期T和平均灌浆速率V，且成正相关增长。而随着施钾量的增大，能够有效的提前快速增长时期T1、提高平均灌浆速率V、延长快增期持续时间T，且在K180水平下表现最佳。

在同一钾肥K0水平下，其最高籽粒理论粒重K值表现为:GA4＞GA5＞GA3＞GA2＞GA1，最大灌浆速率Vm表现为:GA4＞GA3＞GA2＞GA1＞GA5，平均灌浆速率V表现为:GA4＞GA3＞GA2＞GA5＞GA1;随着叶片喷施赤霉素水平的增加，能够增加籽粒的最高理论粒重K，提高平均灌浆速率V和最大灌浆速率Vm，均在赤霉素GA4水平下达到最大值，说明赤霉素浓度过高，对小麦的灌浆反而起到抑制作用，不利于籽粒灌浆的发展。表2

表1 Logistics方程的拟合及灌浆参数Table1 Equations and parameters for Logistics modle

表2 不同施钾量及叶面喷施赤霉素处理的籽粒灌浆参数Table2 Grain filling parameters of different amount potassium and foliar application of GA

2.4 小麦籽粒灌浆参数与千粒重的相关性

对灌浆参数与实测千粒重进行Pearson相关性分析。研究表明，小麦籽粒千粒重与籽粒灌浆特征参数理论籽粒最高粒重K、最大灌浆速率Vm、平均灌浆速率V呈极显著的正相关关系，其中粒重籽粒最高粒重K与平均灌浆速率呈极显著正相关，快增期持续时期与籽粒千粒重成正相关关系，但不显著。表3

表3 灌浆参数与千粒重相关性Table3 Correlation coeiffcient between filling parameters and 1 000－kernel weight

2.5 钾肥和叶面喷施赤霉素对小麦产量构成和产量的影响

穗数、穗粒数、穗粒重以及千粒重是产量构成的重要因素，研究表明，增施钾肥和提高叶面喷施赤霉素的浓度能够有效减少无效小穗数，提高结实率、穗粒重和千粒重，从而提高产量。随着钾肥用量的增加，小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重、产量呈先增加后降低趋势，且于钾肥水平K180时达到最大值。随着赤霉素用量的增加，小麦的穗粒重、千粒重、产量也均呈先增加后降低趋势，且在赤霉素用量GA4水平时达到最大值。在同一施钾水平下，就产量构成因素来看，穗粒重对赤霉素处理的响应为GA4＞GA3＞GA2＞GA5＞GA1，这与赤霉素可以提高植物体内生长素含量的作用有关，而生长素直接调节细胞的伸长，对细胞的分裂也有促进作用，它可以促进细胞的扩大，从而影响小麦籽粒质量和产量。表4

表4 钾肥和叶面喷施赤霉素下春小麦产量和产量构成变化Table4 Effects of potassic fertilizer and GA treatments on the yield and components of Spring Wheat

3 讨论

小麦籽粒灌浆特征是千粒重形成的决定性因素［24］，也是影响籽粒产量的重要生理性状［26］。小麦籽粒灌浆速率主要受遗传控制，灌浆速率与粒重呈显著正相关［27－29］;李秀菊等［30］研究表明，赤霉素处理可增加小麦千粒重及单穗籽粒重。孔庆全等［31］研究表明叶面喷施赤霉素可显著提高大豆产量。褚孝莹等［17］研究表明，叶面喷施赤霉素能提高小黑麦的千粒重，从而提高小黑麦的产量，其中以赤霉素的浓度为20 mg/L水平处理效果最好。这与试验研究结论一致，试验以赤霉素浓度为24 mg/L处理所得的效果最好，且都与对照处理差异达到显著水平。主要是因为小麦籽粒灌浆特性不仅受自身品种特性决定，还受各种外界环境因素的影响，使所得结论出现差异。

彭慧儒等［32］利用Richards方程对2个小麦品种的灌浆性状进行研究，认为灌浆速率比灌浆持续期更能影响小麦粒质量。杨茹等［33］应用Logistic方程对不同灌溉模式下春小麦籽粒灌浆过程进行模拟，认为延长快增期、缓增期以及整个灌浆期持续时间有利于提高春小麦千粒质量。侯丽丽等研究表明，千粒质量与平均灌浆速率、快速积累期总量呈极显著正相关，与日最大灌浆速率呈显著正相关。与快速增长期的持续时间相关性不显著［34］。试验研究结果小麦籽粒千粒重与籽粒灌浆特征参数理论籽粒最高粒重K，最大灌浆速率Vm，平均灌浆速率V呈极显著的正相关关系，与日最大灌浆速率相关性不显著。

4 结论

4.1 灌浆期间，各处理籽粒千粒重均表现为K180＞K360＞K0。且在灌浆前期，同一施钾水平处理下，不同喷施赤霉素处理对籽粒千粒重的变化无显著差异，在灌浆中后期，各处理间的千粒重的变化差异显著，但所有处理在花后30 d时千粒重均达到峰值，在花后30 d后千粒重开始逐渐降低。

4.2 在相同施钾水平下，对小麦籽粒干物质灌浆积累影响最大的参数是快速增长持续时期T和平均灌浆速率V，且成正相关增长。而随着施钾量的增大，能够有效的提前快速增长时期T1、提高平均灌浆速率V、延长快增期持续时间T，且在K180水平下表现最佳。在同一钾肥水平下，随着叶片喷施赤霉素水平的增加，能够增加籽粒的最高理论粒重K，提高平均灌浆速率V和最大灌浆速率Vm，均在GA4水平下达到最大值，浓度过高对小麦的灌浆反而起到抑制作用，不利于籽粒的灌浆发展。

4.3 增施钾肥和提高叶面喷施赤霉素的浓度能够有效减少无效小穗数，提高结实率、穗粒重和千粒重，从而提高产量。随着钾肥的用量的增加，小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重、产量呈先增加随后降低趋势，且于钾肥水平K180时达到最大值。随着赤霉素用量的增加，小麦的穗粒重、千粒重、产量也均呈先增加后降低趋势，且在赤霉素用量GA4水平时达到最大值。在施钾量180 kg/hm2、叶面喷施赤霉素浓度24 g/ hm2的组合下，最有利于小麦的高效生产。

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Effects of Potassium Fertilizer and Foliar Gibberellin Spraying on Grain Filling and Yield of Spring Wheat

LIU Jun1，ZHANG Jin－shan1，JIA Yong－hong2，WANG Peng1，FENG Kui1，Dilixiati Erken1，SHI Shu－bing1
(1.College of Agronomy，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China;2.Qitai County Wheat Experiment Station，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Qitai Xinjiang 831800，China)

【Objective】The purpose of this study is to determine the effects of potassium application and foliar application of gibberellin on grain filling and yield of spring wheat.【Method】The wheat variety Xinchun－31 was selected and applied with potassium fertilizer at jointing stage，and gibberellin was sprayed at the flowering stage to study its effect on grain dry matter accumulation，yield composition and yield.【Result】The results showed that the grain filling process of wheat presented the"S"curve trend.The dry matter accumulation of the seeds showed that K180＞K360＞K0.And they both reached its maximum 30 days after its anthesis.Under the same level of potassium fertilizer application，with the increase of gibberellin concentration，theoretical maximum grain weight，average grain filling rate，maximum grain filling rate and grain yield increased，and reached its maximum at GA4level.With the increase of the potassium fertilizer application，the yield of the wheat increased significantly，which presented K180＞K360＞K0，and reached its highest at K180.【Conclusion】In the combination of 180 kg/hm2of potassium fertilizer and foliar spraying gibberellin concentration of about 24 g/hm2，it was most beneficial to the efficient production of Wheat.

potassium fertilizer;gibberellin;filling characteristics;yield

SHI Shu－bing(1966－)，male，native place:Shanghe，Shangdong.Professor，doctoral supervisor，research field:High－yielding cultivation of Wheat，(E－mail)shubshi@sina.com

S512.1

A

1001－4330(2017)05－0795－09

10.6048/j.issn.1001－4330.2017.05.002

2017－02－17

农业部公益性行业农业科研专项“主要农作物高活力种子生产关键技术研究与示范”(201303002)

刘俊(1991－)，男，河南人，硕士研究生，研究方向为小麦高产栽培，(E－mail)465854074@qq.com

石书兵(1966－)，男，山东人，教授，博士生导师，研究方向为小麦高产高效栽培，(E－mail)shubshi@sina.com

Supported by:Ministry of agriculture public welfare industry agricultural research"Research and Demonstration of Key Technologies of High－activity Seeds for Main Crops"(201303002)