全 文 ：文章编号 :100028551 (2002) 0320133206
不同穗型的两个冬小麦品种根系86 Rb 吸收
活力变化差异与产量形成
王志芬2 　张福锁1
(11 中国农业大学植物营养系 ,北京　100094 ;21 山东省农业科学院原子能农业应用研究所 ,山东 济南　250100)
摘要 :盆栽条件下利用86 Rb 同位素示踪技术 ,研究了两个不同穗型的冬小麦品种 (大
穗型 :鲁 7823 ,多穗型 :鲁麦 14)根系86 Rb 吸收活力的差异及其对产量形成的影响。结
果表明 ,拔节后两品种根系群体86 Rb 吸收活性 ,在开花前同步变化 ,鲁 7823 低于鲁麦
14。前者在挑旗期达到最大值 ,后者则继续增加 ,开花期达到最大值。灌浆期间 ,鲁
7823 根系群体86 Rb 吸收活力显著低于多穗型品种。单茎根系86 Rb 吸收活力的变化趋
势虽然类似于群体情况 ,但鲁 7823 单茎根系86 Rb 吸收活力显著高于鲁麦 14 ,其在灌
浆后期低于鲁麦 14 ,大穗型品种鲁 7823 后期根系易于早衰。挑旗前 ,鲁 7823 根内
86 Rb分配比例较高 ;开花到灌浆 ,根层86 Rb 分配比例鲁 7823 明显高于鲁麦 14 ,结果前
者叶层和穗层的86 Rb 分配比例降低 ,籽粒灌浆受到抑制 ,千粒重明显下降 ,单穗粒重
优势难以充分发挥。
关键词 :冬小麦 ;穗型 ;根系活力 ;产量形成 ;同位素示踪
收稿日期 :2000212228
作者简介 :王志芬 (1963～) ,男 ,山东省农业科学院原子能农业应用研究所副研究员 ,中国农业大学植物营养系在职硕
士生 ,从事小麦栽培生理研究
近几年来我们在对小麦不同穗型品种根系磷吸收特性研究的基础上 ,利用示踪技术对不
同穗型的冬小麦品种的钾营养吸收特性进行了探讨 ,为大穗型材料的利用提供一些参考。
1 　材料与方法
111 　供试材料
选择大田生产中大面积推广应用的两个不同穗形的冬小麦品种为试材 ,大穗型冬小麦鲁
7823 ;多穗型冬小麦鲁麦 14。两品种的基本特征见表 1。
112 　盆栽
白瓷盆内径为 33cm ,高为 33cm。每盆装风干的粉沙土 15kg。肥力状况为 : 有机质
012408 % ,全氮 010284 % ,全磷 011031 % ,速效钾 47mgΠL ,pH715。施肥量及方法 ,尿素 (N :46 %)
6154kgΠpot ,过磷酸钙 (P2O5 :14 %) 712kgΠpot ,硫酸钾 ( K2O :50 %) 210kgΠpot ,小麦专用肥 :50kgΠpot ,
风干优质圈粪 5000kgΠpot。尿素 2Π3 基施 ,1Π3 拔节期追施 ,其它肥料皆一次性基施 ,均匀混入
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土壤中。10 月 5 日播种精选种子 ,鲁 7823 和鲁麦 14 各播 39 盆 ,12 日出苗 ,每盆定植 15 株 ,于
本所盆栽厂内保护栽培。
表 1 　两个不同穗型的冬小麦品种的基本特征
Table 1 　Traits of two spike2type winter wheat varieties
品种
varieties
株高
plant height
(cm)
平均单株成穗数
No. of earbearing
tiller per plant
穗长
spike length
(cm)
平均单穗粒数
No. of grains
per spike
千粒重
1000 grains weight
(g)
鲁 7823
(Lu 7823) 85 215 1010 45 50
鲁麦 14
(Lumai 14) 75 410 715 30 42
113 　根系86 Rb 吸收活力的测定
每盆均匀注射 100μCi 86 RbCl 溶液 (代替 KCl) ,每品种重复 3 次 ,依小麦生长发育进程分 7
期标记。各期于标记后 6d 水洗冲根取样 ,按根、茎、叶、穗分样 ,样品经烘干、磨碎等预处理后 ,
用塑闪法制样 ,液闪测定。所测数据皆放射性校正到各期标记时。小麦根系群体86 Rb 吸收活
力用每盆土地面积上的地上部在单位时间内所吸收的86 Rb 的放射性活度来表示 (单位为 BqΠ
d) 。
2 　结 　果
211 　不同穗型的冬小麦群体与有效单茎生长动态的差异
21111 　不同穗型冬小麦群体干物质累计的差异 　每盆根干重的变化是 ,大穗品种鲁 7823 和多
穗品种鲁麦 14 依次在挑旗期 (27156gΠpot) 、开花期 (2811gΠpot) 达最大值 (图 1) 。开花前 ,前者
高于后者 (t = 119995 ,v = 3) ;开花到成熟 ,前者低于后者 (t = - 215425 ,v = 2) 。
每盆茎干重的最大值 ,鲁 7823 和鲁麦 14 分别出现在开花期 (4319gΠpot) 和挑旗期 (54126gΠ
pot) 。从起身到成熟 ,前者显著低于后者 (t = - 4194633 3 ,v = 6) 。
每盆叶干重的峰值鲁 7823 和鲁麦 14 分别在挑旗期 (3211gΠpot) 和孕穗期 (35126gΠpot) 。孕
穗前 ,前者高于后者 ,此后则低于后者 (t = - 111489 ,v = 6) 。
灌浆前大穗品种鲁 7823 每盆穗干重高于鲁麦 14 ,开花后则低于鲁麦 14 ,最终两者的每盆
穗干重分别达 4814gΠpot 和 61186gΠpot。
可见 ,地下部根的发育大穗品种早于多穗品种 ;茎叶的生长则弱于多穗品种 ;穗的生长也
表现出前强后弱的趋势。
21112 　不同穗型冬小麦单茎干物质累积的差异 　各器官单茎干物质的累积与群体的状况不
同 (图 2) ,单茎根干重大穗品种鲁 7823 显著高于多穗品种鲁麦 14 (t = 4159203 3 ,v = 6) 。大穗
品种鲁 7823 单茎茎干重也显著高于鲁麦 14 (t = 3143383 ,v = 6) ,特别是抽穗后两者间的差异更
大。单茎叶干重的变化是大穗品种鲁 7823 极显著高于鲁麦 14 (t = 10100513 3 ,v = 6) ;单穗干重
虽然大穗品种鲁 7823 高于鲁麦 14 ,且灌浆期差别明显。
大穗型品种单茎在各不同器官的干物质累积上具有显著优势 ,但这种优势在群体条件下
并未按同等比例表达。
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图 1 　两不同穗型品种群体干重的变化
Fig. 1 　Trends on weights of various organs for
two spike2type winter wheat varieties 图 2 　两不同穗型品种单茎器官干重的变化Fig. 2 　Trends on weights of various organs fortwo spike2type winter wheat varieties
212 　两不同穗型品种根系86 Rb 吸收活力的比较
21211 　两不同穗型品种根系群体86 Rb 吸收活力的变化 　从起身到成熟呈单峰曲线。大穗品
种鲁 7823 在挑旗期达高峰 ,为 1680 ×104BqΠd·pot ,比同期的鲁麦 14 高 29143 % ;多穗品种则在
开花期达最大值 1501 ×104BqΠd·pot ,同期的鲁 7823 比其低 75162 %。挑旗前 ,大穗品种鲁 7823
平均低于鲁麦 14 约 5135 % ,差异显著 (t = - 5161543 ,v = 2) 。灌浆到成熟 ,大穗品种鲁 7823 依
次比鲁麦 14 低 45143 %和 52129 % ,其变化动态同根重的变化相类似。
21212 　单茎根系86 Rb 吸收活力变化的比较 　用每盆内的有效茎数除以每盆的根系群体86 Rb
吸收活力所得的单茎根系86 Rb 吸收活力的变化趋势与群体相似 (如图 4 所示) 。但从起身到挑
旗 ,大穗品种鲁 7823 平均比多穗品种鲁麦 14 高 87123 % ,差距随生育进程而加大 (t = 118101 ,v
= 3) 。开花到成熟 ,大穗品种鲁 7823 低于鲁麦 14 ,除开花期鲁 7823 比鲁麦 14 显著降低
70128 %外 ,随着单茎根系活性的降低 ,两者间的差距明显减少 ,灌浆和成熟 ,大穗品种鲁 7823
比鲁麦 14 分别下降 8147 %和 20101 %。
图 3 　两不同穗型的小麦品种根系群体86 Rb
吸收活力的变化
Fig. 3 　Comparison between two spike2type
varieties on population root 86 Rb
absorption vigor
图 4 　两不同穗型品种平均单茎根系86 Rb
吸收活力的变化
Fig. 4 　Comparison between two spike2type
varieties on root 86 Rb absorption
vigor per available stem
531　3 期 不同穗型的两个冬小麦品种根系86Rb 吸收活力变化差异与产量形成
　　在有效单茎形成过程中 ,大穗型品种鲁 7823 比多穗型品种鲁麦 14 具有明显优势。大穗
型品种形成每一有效单茎需要有更高的单茎吸钾活力来支撑。相反 ,多穗型品种则相对较低 ,
易于建成较高数量的群体。
从不同穗型品种穗层干重的变化可以看出 ,大穗型品种鲁 7823 在开花末期 ,单茎根系吸
收钾活力的变化同多穗品种鲁麦 14 相比 ,不利于光合产物向穗部运转与穗重的增加 ,这表明
小麦开花后 ,大穗型品种产量的形成对其根系钾吸收活力的要求要比多穗型品种鲁麦 14 严格
的多。即其对中后期土壤条件改变的适应性较差 ,这在栽培中对栽培技术的要求更高。
213 　86 Rb 在不同器官内的分配特点
86 Rb 不同时期不同器官内的分配比例的变化如表 2 所示。挑旗前 ,两品种根内的分配比
例由高到低下降 ,鲁 7823 比鲁麦 14 约高 3 个百分点。这表明在根系的生长阶段 ,大穗型品种
鲁 7823 根层的建成对钾的需求量相对高于多穗型品种。挑旗到开花期 ,大穗型品种鲁 7823 剧
升为 48164 % ,成熟期升至 68107 %。而多穗型品种鲁麦 14 到开花期升为 17113 % ,灌浆期速升
至 50167 % ,成熟期达 58191 %。这表明在开花后 ,由于根系的衰老 ,致使根内的86 Rb 分配量相
对增加 ,比例升高。两品种相比 ,在整个灌浆期 ,鲁 7823 比鲁麦 14 高 6 到 10 个百分点 ,表明大
穗型品种鲁 7823 根内86 Rb 的滞留量相对高于多穗型品种鲁麦 14。
茎内的86 Rb 分配比例在孕穗期 ,鲁 7823 的最高比例为 44160 % ,鲁麦 14 的穗高比例为
54182 %。在此期之前 ,鲁 7823 和鲁麦 14 分别由起身期的 22145 %和 34179 %逐渐上升 ,前者比
后者低 10 到 17 个百分点。挑旗后逐渐下降 ,到成熟鲁 7823 和鲁麦 14 分别为 20190 %和
23188 % ,各期前者比后者约低 3 个百分点。这表明在茎层建成过程中 ,多穗型品种鲁麦 14 的
需钾量相对较高。
表 2 　86 Rb在不同穗型小麦器官内分配比例( %)的变化
Table 2 　86 Rb distribution percentage in various parts of two spike2type varieties
生育时期
stage of growth
起身
erecting
拔节
elongating
孕穗
spiking
挑旗
flagging
开花
anthesis
灌浆
filling
成熟
ripening
根 鲁 7823 37134 13118 15128 12180 48164 56167 68107
roots 鲁麦 14 33111 17177 11115 8159 17113 50167 58191
茎 鲁 7823 22145 32132 44160 39181 23101 26183 20190
stems 鲁麦 14 34178 49124 54182 41194 33109 26128 23188
叶 鲁 7823 40121 54150 42111 31191 15128 3176 1120
leaves 鲁麦 14 32111 32199 34103 35112 27166 7116 3188
穗 鲁 7823 15148 16107 12174 9183
spikes 鲁麦 14 14135 22112 16128 13185
叶层86 Rb 分配比例的变化 ,在挑旗前的三期中 ,鲁 7823 在 40121 %～54150 % ,鲁麦 14 为
32111 %～34103 % ,前者约比后者高 10 个百分点。挑旗后两品种叶层86 Rb 分配比例逐渐下降 ,
成熟期鲁 7823 和鲁麦 14 分别降为 1120 %和 3188 %。此中可以看出 ,在叶层建成过程中 (挑期
前) ,鲁 7823 钾的分配量相对较高 ,在叶层衰亡过程中 (挑旗后) 其分配量相对较低。这也是大
穗型品种鲁 7823 叶片早衰的原因或表现之一。
穗层86 Rb 分配比例的变化 ,挑旗期两品种约为 15 % ,几无差异。开花期达最高值 ,但鲁
7823 比鲁麦 14 约低 6 个百分点。在灌浆期间逐渐下降 ,前者仍比后者低 4 个百分点左右。由
631 核　农　学　报 16 卷
此看出 ,在穗层的发育和建成过程中 ,大穗型品种鲁 7823 的分配比例低于多穗型品种鲁麦 14 ,
由于钾分配量的降低 ,对光合产物的运转分配不利 ,不利于籽粒的灌浆 ,因而穗层产量较低。
214 　两品种产量构成因素的比较
两不同穗型品种产量构成因素变化见表 3。虽然每盆的株数相等 ,由于其单株成穗数的
差异 ,结果鲁 7823 的每盆穗数显著少于鲁麦 14 (21 穗) 。虽然鲁 7823 平均单穗粒数明显高于
鲁麦 14 (817 粒) ,但每盆粒数鲁 7823 为 1349 ,鲁麦 14 为 1810 粒 ,前者比后者低 25147 %。由于
两者的千粒重并无明显差异 ,最终每盆籽粒产量是鲁 7823 比鲁麦 14 低 20117 %。
可见在本试验条件下 ,大穗型品种与多穗型品种在产量上的差异主要是由于每盆粒数的
差异所致 ,虽然大穗型品种鲁 7823 的单穗粒数高于多穗型品种鲁麦 14 ,但此难以补偿其在盆
穗数上的减少 ,同时其大粒的优势也并没有明显发挥出来。
表 3 　两不同穗型品种产量因素的比较
Table 3 　Comparison between yield factors of two spike2type varieties
品种
varieties
株数Π盆
plantsΠpot 穗数Π盆spikesΠpot 单株成穗spikesΠplant 每穗粒数grainsΠspike 千粒重 (g)1000 grains weight 籽粒产量gain yieldΠpot
鲁 7823
Lu7823 15 31 2107 4315 31126 42115
鲁麦 14
Lumai14
15 52 3149 3418 29101 52180
3 　讨 　论
钾在作物的生长发育及其经济产量形成过程中具有极其重要的生理功能[1 ] ,已有的类似
研究[2 ]表明 ,水稻品种的吸钾能力与其根呼吸能量和代谢活力密切相关 ,水稻吸钾能力的品种
间差异与其根系的碳水化合物含量、根系的 ATP 含量及根系胞质膜 ATP 酶的活性相一致 ,即
根系的生理代谢是支配吸钾能力基因型差异的重要因子 ,因此根系吸钾活力的强弱就反映出
其根系活性的大小或品种间的差异。本试验结果证明 ,不同穗型或不同分蘖成穗特性的冬小
麦品种 ,在同一栽培条件下其根系的吸钾活力不同 ,这种不同在群体和个体条件下的表达也存
在着显著的差异。拔节后两不同穗型的品种根系群体86 Rb 吸收活性 ,在开花前同步变化 ,且大
穗低于多穗。大穗型品种在挑旗期达到最大值 ,多穗型品种开花期达到高峰。在灌浆期间大
穗型品种的根系群体86 Rb 吸收活力显著低于多穗型品种。平均有效单茎根系86 Rb 吸收活力的
变化趋势虽然类似于群体情况 ,但挑旗前 (包括挑旗)大穗型品种显著高于多穗型 ,在灌浆期大
穗型品种的平均有效单茎的根系吸收86 Rb 活力与多穗型品种相比并无明显的优势。这表明后
期大穗型品种根系易于早衰。
86 Rb 在不同器官内的分配特点也进一步表明 ,在挑旗前 ,大穗型品种根内的分配比例较
高 ,其根系的建成需要有较多的钾参与 ,但此后 (开花末) 大穗型品种根内的分配比例达近
50 % ,而多穗型品种则在灌浆中期才达到 50 %左右。这主要是由于根系向地上部的运输功能
受到抑制 ,钾在根内的积聚所致。这也是大穗型品种根系衰亡的时期早于多穗型品种、衰亡的
强度大于多穗型品种的一个重要表现。
在本试验条件下 ,由于大穗型品种根系吸钾活力的降低 ,致使有效单茎内的钾量与活性相
731　3 期 不同穗型的两个冬小麦品种根系86Rb 吸收活力变化差异与产量形成
对降低 ,影响了光合产物的运输分配 ,导致其籽粒的灌浆受到抑制 ,结果其单茎的优势或潜力
难以发挥 ,籽粒产量不理想。同时 ,大穗型冬小麦品种在个体的生长发育上具有显著的优势 ,
但这种优势需要有更强的个体根系吸钾活力来保障 ,及其单茎需要相对较多的钾素营养 ,特别
是在籽粒产量形成时 ,就更为明显。即其对栽培过程中后期根系活力和钾的要求就更高。从
大田生产或栽培的角度来讲 ,大穗型品种冬小麦后期好的根系活性的维持 ,是取得理想籽粒产
量的一个重要环节。
参考文献 :
[1 ] 　冯峰 ,张福锁. 植物营养研究进展与展望. 北京 :中国农业大学出版社 ,2000 ,146～152
[2 ] 　李春俭. 土壤与植物营养研究新动态. 北京 :中国农业大学出版社 ,2001 ,107～117
STUDIES ON DIFFERENCES OF ROOTS 86 Rb ABSORPTION VIGOUR AND YIELD
FORMATION BETWEEN TWO DIFFERENT SPIKE2TYPE VARIETIES
OF WINTER WHEAT
WANG Zhi2fen2 　ZHANG Fu2suo1
(11 Department of Plant Nutrition , China Agricultural University , Beijing 　100094 ;
21 Institute for Application of Atomic Energy , Shandong Academy of Agriculture Science ,Jinan , Shandong prov. 　250100)
ABSTRACT :Studies on differences of roots 86 Rb absorption vigor and yield formation of two dif2
ferent spike2type varieties( large2spike variety :Lu7823 , Small2spike variety :Lumai14) of winter
wheat with pot cultivation were carried out by using 86 Rb tracer. The results showed that trend of
roots population 86 Rb absorption vigor of Lu7823 was similar to that of Lumai14 before flagging.
The former attached the maximum at flagging ,and the latter did at late anthesis and the former
was signif icantly lower than the latter during filling of grain. Roots 86 Rb absorption vigor per
available stem of Lu7823 was higher than that of Lumai14 before late filling ,and then signif icantly
lower to mature stage ,and it showed trend of premature decay. 86 Rb distribution percentage in ro2
ots of Lu7823 was higher before flagging ,and from anthesis to filling was further higher dramati2
cally. As a result 86 Rb distribution percentage in leaves and spikes decreased. The filling of grain
was affected conversely with Lu7823.
Key words :winter wheat ; spilke2type ; roots vigor ; radioactive tracer
831 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2002 ,16 (3) :133～138