全 文 ：　 　 倡 河北省科学技术研究与发展计划（农田节水技术研究 、集成与示范 ，０６２２０１１２D）和国家粮食丰产工程 （２００６BAD０２A０８）资助
　 　 倡倡 通讯作者
收稿日期 ：２００６唱０７唱０１ 　 改回日期 ：２００６唱０８唱１９
不同年代冬小麦品种产量性状和生理生态指标差异分析 倡
王振华１ ，２ 　张喜英１ 倡倡 陈素英１ 　裴 　冬１ 　孙宏勇１ 　卢香兰３
（１畅 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 　 石家庄 　 ０５００２１ ；
２畅中国科学院研究生院 　 北京 　 １０００４９ ；３畅 河北省灵寿县农业技术推广中心 　 灵寿 　 ０５０５００）
摘 　要 　 以河北省 ３０ 多年来不同年代广泛种植 、有代表性的冬小麦品种为供试材料 ，通过分析其产量 、产量构成
因素及生理生态指标 ，研究了冬小麦品种更新的变化规律 。 结果表明 ：随着品种更替 ，冬小麦产量水平显著提高 ；
单位面积上粒数的增加对产量提高起主要作用 ；穗粒数和千粒重在不同年代间没有显著变化 ，对产量提高所做的
贡献并不明显 ；产量与收获指数呈显著正相关 ，收获指数的提高主要依赖于株高的降低 ；２０ 世纪 ９０ 年代以后 ，冬小
麦地上部分生物学产量没有随株高的降低而减少 ；品种更新对蜡质含量 、SPAD 值 、叶水势的影响不明显 ；不同年代
冬小麦品种的比叶重和灰分含量差异显著 ，其中灰分含量与产量存在相关性 。
关键词 　 冬小麦 　 品种 　 产量 　 产量性状 　 生理生态指标
Analysis of yield components ，physiological and agronomic characters of different cultivars of winter wheat bred during
different ages ．WANG Zhen唱Hua１ ，２ ，ZHANG Xi唱Ying１ ，CHEN Su唱Ying１ ，PEI Dong１ ，SUN Hong唱Yong１ ，LU Xiang唱Lan３
（１ ．Center for Agricultural Resources Research ， Institute of Genetics and Developmental Biology ， Chinese Academy of
Sciences ， Shijiazhuang ０５００２１ ， China ；２ ． Graduate U niversity of Chinese Academy of Sciences ，Beijing １０００４９ ，China ；
３ ．Agricultural Technology Extension Center of Lingshou County ，Lingshou ０５０５００ ， China） ， CJEA ，２００７ ，１５（３） ：７５ ～ ７９
Abstract 　 A study was conducted to compare the per formance of typical winter wheat cultivars cer tificated f rom the １９７０s
and latter ， and now w idely grown in the Hebei plain ．The results show that ， when all the cultivars from different ages are
grown under the same conditions with adequate water and fertilizer supply ， the new cultivars produce higher yield than the
old ones ． The unit area kernel numbers have a significan t positive relationship with yield improvement ． Kernel numbers
per spike and １０００唱grain weight do not change much between the old and new cultivars ，and no significan t relations exit
between the two and yield increase ．Harvest index is positively related to yield increase ．I t is observed that modern culti唱
vars have higher harvest index and lower plant heigh t than those of the old cultivars ．Above唱ground biomass of the culti唱
vars developed after the １９９０s dose not decrease w ith shortening plant height ． Not much differences in wax conten t ，
SPAD value ，and leaf water potential exist ，but differences in specific leaf weigh t and ash conten ts are significant between
the old and modern cultivars ， and leaf ash content correlates with grain yield ．
Key words 　 Winter wheat ，Cultivars ，Yield ，Yield components ， Physiological and agronomic characters
（Received July １ ，２００６ ； revised Aug ． １９ ，２００６）
作物更换一次良种一般可增产 １０ ％ 左右［１］ ，近 ３０ 年来河北省冬小麦品种大致经历了 ３ ～ ４ 次更换［２］ ，
小麦产量性状和一些生理生态指标得到改进 ，丰产潜力提高［３ ，４］ 。 ２０ 世纪 ７０ ～ ９０ 年代 ，除了气候的影响 ，小
麦产量基本呈线性增加［１４］ 。 许多研究对过去和现在小麦品种的产量潜力进行了比较［１５ ，１６］ ，主要是通过测
定产量来确定小麦在遗传上的变化 。 其数据的获得一是靠相对长时期的品种试验 ；二是对过去和现在的品
种进行品种比较试验 。 第二种方法通常提供了更多的直接进行比较的信息 ，尤其是产量构成因素［１７］ 。 有研
究指出 ，现在的冬小麦品种的产量高 ，主要与单位面积籽粒数和收获指数有关［１７ ，１８］ 。 一些研究结果表明 ，现
在的冬小麦品种千粒重是增加的［１９］ ，而另一些研究则认为 ，其千粒重是减少的［２０ ～ ２２］ 。 单位平方米上的籽
粒数增加 ，主要是由于穗粒数的增加［２３］ ，或由于穗粒数和单位面积上的穗数两者共同作用的结果［２４ ，２５］ 。 目
前对地上部分生物量的研究结果也不相同 ，有研究表明 ，现在冬小麦品种地上部分生物量没有变化［２６］ ，或增
第 １５卷第 ３ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．３
２ ０ ０ ７ 年 ５ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture May ，　 ２００７
加的不多［２７］ ，而有的研究则指出 ，其生物量减少了 １０ ％ ［２８］ 。 本试验选取河北省 ２０ 世纪 ７０ 年代至今广泛种
植的 、具有代表性的冬小麦品种 ，对其产量 、产量构成及生理生态指标的变化进行研究 ，探讨产量与各指标
的相关性 ，为小麦育种和高效栽培提供参考 。
1 　 研究区域概况与研究方法
大田试验于 ２００４ ～ ２００５ 年在中国科学院栾城农业生态系统试验站进行 ，该站位于东经 １１４°４０′ ，北纬
３７°５０′ ，海拔 ５０畅１m ，属暖温带半湿润半干旱季风气候 ，光热资源较丰富 ，年总辐射量５４３３kJ／cm２ ，年日照时
表 1 　 冬小麦品种一览
Tab ．１ 　 General view of winter wheat cultivars
品 　 种
Cul tivar s
种植年代
Gro w th year
主要生育时期
Grow th stage
拔节期
Join ting
抽穗期
Heading
开花期
Flo wering
津丰 １ 号 T １ ４ 月 ７ 日 ４ 月 ２５ 日 ５ 月 ２ 日
冀麦 １ 号 T １ ４ 月 ８ 日 ４ 月 ２８ 日 ５ 月 ４ 日
泰山 １ 号 T １ ４ 月 １０ 日 ４ 月 ２７ 日 ５ 月 ２ 日
冀麦 ３ 号 T １ ４ 月 １２ 日 ４ 月 ２９ 日 ５ 月 ６ 日
冀麦 ７ T ２ ４ 月 ９ 日 ４ 月 ２８ 日 ５ 月 ６ 日
冀麦 ２４ T ２ ４ 月 １０ 日 ４ 月 ２９ 日 ５ 月 ５ 日
冀麦 ２６ T ２ ４ 月 ８ 日 ４ 月 ２６ 日 ５ 月 ２ 日
冀麦 ３０ T ２ ４ 月 ５ 日 ４ 月 ２４ 日 ５ 月 １ 日
冀麦 ３６ T ３ ４ 月 ８ 日 ４ 月 ２８ 日 ５ 月 ４ 日
冀麦 ３８ T ３ ４ 月 １０ 日 ４ 月 ２７ 日 ５ 月 ５ 日
衡 ４０４１ T ３ ４ 月 １０ 日 ４ 月 ２８ 日 ５ 月 ４ 日
石 ４１８５ T ４ ４ 月 ５ 日 ４ 月 ２７ 日 ５ 月 ４ 日
石 ７２２１ T ４ ４ 月 ５ 日 ４ 月 ２７ 日 ５ 月 ４ 日
石家庄 ８ 号 T ４ ４ 月 ８ 日 ４ 月 ２９ 日 ５ 月 ６ 日
数 ２６０８h ，年平均气温 １２畅３ ℃ ，多年平均降水量 ４８０畅７mm ，
且主要集中在 ７ ～ ９ 月份 ，雨热同期 。 该站地处太行山山前
平原 ，地势平坦 ，土层深厚 ，土壤类型为褐土 ，质地为壤土 。
土壤较肥沃 ，耕层（０ ～ ３０cm）有机质含量 １４畅０ ～ １９畅０g／kg ，
全 N０畅８ ～ １畅０g／kg ，碱解氮 ６０ ～ ８０mg／kg ，速效磷 １５ ～
２０mg／kg ，速效钾 １５０ ～ １７０mg／kg ，０ ～ ３０cm 土体的平均容
重 １畅４７g／cm３ ，平均田间持水量（容积）３４ ％ 。
试验选择河北省 ２０ 世纪 ７０ 年代至今主要推广的 １４
个冬小麦品种进行研究（见表 １） 。 按照冬小麦品种种植年
代的不同 ，试验共设 ４ 个处理 ，分别为 ２０ 世纪 ７０ ～ ８０ 年代
（T１）品种 、８０ ～ ９０ 年代 （ T２）品种 、９０ 年代 （ T３）品种和
２０００ 年至今（T４）品种 。 田间小区种植 ，小区面积为 １０m２ ，
随机排列 ，各处理均重复 ３ 次 。 采用人工等行播种 ，行距
１５cm ，播种量 １６０kg／hm２ 。 冬小麦生育期间肥 、水条件充
足 。底肥施二铵 ３００kg／hm２ 、尿素 １５０kg／hm２ 、有机肥
９０m３／hm２ ，追施尿素 ３００kg／hm２ 。 冬小麦生育期降水量为
１１４畅２mm ，灌溉量为 １８０mm ，其他栽培管理同大田 。 叶片
干物质质量与叶面积的比值即为比叶重 ，每个品种随机取
３０ 片完全展开的旗叶 ，测出叶面积 ，然后烘干称重测定 。采
用干灰分法［５］测定叶片的粗灰分含量 。 蜡质含量为蜡质净重与叶片总重量之比 ，测定方法见参考文献［６］ 。
SPAD（Soil and plant analysis development）值是使用 SPAD唱５０２ 型叶绿素计测定［７］的叶片绿度值 ，每个品种
测 ４ ～ ６ 片旗叶 ，取其平均值 。 叶水势采用压力室法［８］测定 ，压力室选用 ZLZ唱５ 型植物水势仪（兰州大学生
产） ，每个品种测 ３ ～ ５ 片旗叶 ，取其平均值 ，测定日期为 ２００５ 年 ５ 月 ３ 日和 ５ 月 ４ 日 。 测产和室内考种按常
规方法进行 。 使用 SPSS 软件和 Excel对数据进行方差分析 、多重比较及相关分析等 。
2 　 结果与分析
图 1 　 不同年代冬小麦品种在当前水肥条件下的产量
Fig ．１ 　 The yield of win ter wheat cultivars during
　 　 　differen t ages under curren t soil water and nutrien t
2畅1 　 不同年代品种产量 、产量构成因素及其他性状的差异
产量 。 图 １ 是在当前水肥条件下 ，不同年代冬小麦品种
的产量 。 随冬小麦品种更替 ，产量水平显著提高 。 不同年代
冬小麦品种平均产量差异极显著（ α ＝ ０畅０１ ，见表 ２） ，２０ 世纪
８０ ～ ９０ 年代平均每公顷产量比 ７０ ～ ８０ 年代提高 １０畅１ ％ ，９０
年代较 ８０ ～ ９０ 年代增加 １１畅１ ％ ，２０００ 年以后的品种产量仍
在稳步提高 ，平均每公顷较 ９０ 年代增加 ９畅８ ％ 。
产量构成因素 。 由表 ２ 可知 ，不同年代小麦品种的平均
穗粒数和千粒重差异并不显著 ，但平均穗粒数有增加趋势 ，
９０ 年代以后较 ７０ 、８０ 年代平均每穗增加了 ２ 粒 。 单位面积
上的平均粒数在不同年代间差异极显著 （ α ＝ ０畅０１） 。 ３０ 多
年来单位面积平均粒数呈逐渐增加趋势 。 与 ７０ ～ ８０ 年代相
比 ，８０ ～ ９０ 年代单位面积平均粒数提高 １８畅８ ％ ，９０ 年代增
加了 ４９畅８ ％ 。 而 ２０００ 年以后 ，单位面积平均粒数与 ２０ 世纪
７６　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
９０ 年代相比无显著差异 。
表 2 　 当前肥 、水条件下不同年代冬小麦品种产量 、产量构成因素及其他性状比较 倡
Tab ．２ 　 Yield ， yield components and o ther charact ers of win t er wheat cult ivars during dif fe rent ages under current soil wa ter and nutrien t
种植年代
Gro w th
year
产量／kg·hm － ２
Yield
粒数／粒·m － ２
Kernel
number
穗粒数／粒·穗 － １
Kernel per
spike
千粒重／g
１０００唱kernel
w eight
株高 ／cm
Height
穗下节高度／cm
First in te r唱
node height
结实小穗数
Fertile spike唱
let nu mber
生物学产量／ kg· hm － ２
Abo ve唱ground
biomass
收获指数
Harvest
index
T１ ５８５１畅５９a １３０３３畅５a ３６畅４ ４３畅５ ８８畅１a ３２畅７ １７畅８ １２９９５畅７３a ０畅４２a
T２ ６４４３畅５５b １５４８８畅６b ３６畅８ ４０畅４ ８１畅２b ２９畅８ １８畅３ １４２０９畅０２ab ０畅４４bc
T３ ７１６０畅１９c １９５２８畅８c ３９畅１ ３８畅４ ７５畅０c ２０畅４ １８畅６ １５０９１畅９１bc ０畅４７cd
T４ ７８６３畅２３d １８５６４畅７c ３９畅０ ４１畅１ ７２畅２c ２７畅８ １９畅５ １６６０３畅６０c ０畅４９d
F值 ３３畅１４ 倡倡 ３６畅６２ 倡倡 ０畅２３ ２畅０８ １５畅５２ 倡倡 ２畅４８ １畅４６ ６畅６０ 倡倡 １５畅０５ 倡倡
　 　 倡 表中字母标记为多重比较结果 ，下同 ；倡倡 表示 α ＝ ０畅０１ 水平差异显著 。
其他性状 。 由表 ２ 可知 ，不同年代的冬小麦品种株高 、生物学产量 、收获指数差异极显著 。 ２０ 世纪 ８０ ～
９０ 年代平均株高比 ７０ ～ ８０ 年代降低 ７畅８ ％ ，９０ 年代较 ８０ ～ ９０ 年代降低 ７畅６ ％ ，９０ 年代以前平均株高在
８０cm以上 ，９０ 年代以后保持在 ７０ ～ ７５cm 左右 。 平均穗下节间高度在不同年代间差异并不显著 ，平均穗下
节间高度有降低趋势 ，由 ２０ 世纪 ７０ ～ ８０ 年代的 ３２畅７cm降低到 ２０００ 年以后的 ２７畅８cm ，降低 １５畅０ ％ 。 ３０ 多
年来冬小麦品种平均生物学产量逐渐增加 ，２０００ 年以后的平均生物学产量较 ７０ ～ ８０ 年代 、８０ ～ ９０ 年代和
９０ 年代分别提高 ２７畅８ ％ 、１６畅９ ％ 和 １０畅０ ％ 。 平均收获指数在不同年代间差异极显著 ，由 ２０ 世纪 ７０ ～ ８０ 年
代的 ０畅４２ 增加到 ２０００ 年以后的 ０畅４９ ，提高 １６畅７ ％ 。 平均结实小穗数在不同年代间差异不显著 ，但有增加
趋势 ，由 ７０ ～ ８０ 年代的 １７畅８ 个增加到 ２０００ 年以后的 １９畅５ 个 ，增加 ９畅６ ％ 。
2畅2 　 不同年代品种各生理生态指标的差异
植物叶表面蜡质能够限制非气孔水分散失 ，对保持叶片水分起重要作用 ，蜡质可以通过影响叶片的光
合和蒸腾来影响水分利用效率［９］ 。 由表 ３ 可知 ，不同年代冬小麦品种的旗叶平均蜡质含量无显著变化 ，３０
多年来平均蜡质含量保持在 ０畅３０ ％ 左右 。 不同年代品种的旗叶比叶重逐渐减小 ，差异显著（ α ＝ ０畅０５） ，２０００
年以后较 ７０ ～ ８０ 年代冬小麦品种的旗叶比叶重减小 ９畅８ ％ 。 灰分含量反映了植物组织从土壤中吸收矿物质
的多少［１０］ ，不同年代冬小麦品种的旗叶
灰分含量在 α ＝ ０畅０５ 水平上差异显著且
逐渐增加 ，２０００ 年以后较 ７０ ～ ８０ 年代冬
小麦品种的平均灰分含量提高 ３４畅８ ％ 。
SPAD值与植物叶片叶绿素含量成正相
关关系［１１］ ，从测定结果看出 ，不同年代冬
小麦品种的旗叶 SPAD 值没有明显区别
（ α ＝ ０畅０５） ，表明品种更新对叶绿素的影
响不显著 。 不同年代冬小麦品种的叶水
势没有显著差异（ α ＝ ０畅０５）但呈降低趋
势 ，说明在相同供水条件下 ，从土壤到叶
表 3 　 不同年代冬小麦品种生理生态指标变化
Tab ．３ 　 Physiological and agronomic characters of winter
wheat cultivars during differen t ages
种植年代
G ro w th year
蜡质含量／ ％
Wax content
比叶重 ／g·cm － ２
Speci fic lea f
w eight
灰分含量 ／ ％
Ash content
SP AD 叶片水势 ／MPa
Leaf w ater
po tential
T１ ０畅２９ ４畅８０a １０畅８３a ４８畅４ － １畅３３
T２ ０畅３０ ４畅３３b １２畅３０a ４７畅１ － １畅３７
T３ ０畅３１ ４畅４０b １２畅９４a ４９畅３ － １畅５９
T４ ０畅２７ ４畅３３b １４畅６b ４９畅３ － １畅５８
F 值 ０畅０８ ５畅５７ 倡 ４畅７６ 倡 １畅６６ ２畅６７
　 　 倡 表示 α ＝ ０畅０５ 水平差异显著 。
的水分传输动力增大 ，新品种吸收水分能力增强 。
2畅3 　 产量与其他性状指标的相关分析
冬小麦产量的提高与单位面积上粒数的增加有很好的相关性（见图 ２a） ，这与 Slafer 和 Andrade［１５］ 、
Braucour t唱Hulmel［１７］和 Reynolds［１８］等的研究结果相同 。 对不同年代品种的穗粒数 、千粒重进行方差分析表
明 ，不同年代间差异不显著 ，这与 Slafer和 Andrade［１５］ 、Cox T ．S ．［１９］等研究结果不同 。 选择矮秆品种一直是
选育优良小麦的一个重要因素 。 冬小麦产量增加与株高降低呈负相关（见图 ２b） ，这与 Braucourt唱Hulmel［１７］的
研究结论一致 。 不同年代冬小麦品种的产量与其平均生物学产量呈显著正相关（见图 ２c） ，这与 Slafer 和
Andrade［１５］ 、Braucourt唱Hulmel［１７］ 、Reynolds［１８］等的研究结果有些不同 。 产量与收获指数呈显著正相关 （见
图 ２d） ，这与多数研究者的结论一致 。 在测定的 ５ 个生理生态指标中 ，只有灰分含量与产量呈显著正相关
（见图 ２e） 。 此外还发现 ，收获指数与株高呈显著负相关（见图 ２ f） 。
第 ３期 王振华等 ：不同年代冬小麦品种产量性状和生理生态指标差异分析 ７７　
图 2 　 产量与其他性状和指标的相关性
Fig ．２ 　 Correlation between grain yield and the other character indexes
3 　 讨 　 论
随着肥水条件的不断改善和品种更替 ，河北省的冬小麦增产潜力提高 。 该地区冬小麦产量提高的主要
原因是单位面积粒数的增加 ，产量与单位面积粒数呈显著正相关 。 不同年代冬小麦品种穗粒数呈增加趋势
但差异不显著 ，对产量的贡献并不明显 ，这与 Slafer和 Andrade［２３］ 、Duggan［２９］等的结论不完全一致 。 不同年
代品种的千粒重没有显著差异 。 Zhang［１４］等认为 ，不同年代品种的千粒重差异很小 ，主要是因为千粒重受 ５ 月
份（小麦灌浆期间）天气状况影响较大 。对于生物学产量 ，不同学者的研究结果并不相同 。 Braucourt唱Hulmel［１７］ 、
Slafer［２６］等认为 ，不同年代冬小麦品种生物学产量没有变化 。 Feil 等［２８］研究后指出其生物学产量减少 。
Austin［２７］的研究结果却表明 ，其生物学产量有微弱增加 。 本研究证明 ，２０ 世纪 ９０ 年代以后冬小麦品种的生
物学产量并没有随株高的降低而减少 ，与以前的品种相比 ，其产量显著增加 。
冬小麦产量显著提高 ，一定程度上是基因型和环境相互作用的结果 。 Austin［２５］认为 ，环境中任何一个
因子发生变化 ，都有可能导致基因型改变 ，能更好的利用新环境 。 Braucourt唱Hulmel［１７］认为产量增加的第一
个相关因素是株高降低 。 本研究证实 ，产量与株高呈显著负相关 ，即在相同条件下株高小产量高 。 植株矮
壮是高光效小麦理想株型应满足的条件之一 。 小麦高产和超高产育种离不开矮化育种 。
本研究表明 ，产量与收获指数呈显著正相关 ，即收获指数高 ，产量也高 。 Slafer 和 Andrade［１５］ 、
Reynolds［１８］ 、Braucourt唱Hulmel［１７］等的研究结果也证实 ，产量提高与收获指数增加有关 。 Braucourt唱Hulmel［１７］
的研究结论认为 ，收获指数增加主要与株高降低有关（ r ＝ － ０畅６５） 。 本文对收获指数和株高进行分析后 ，也
证实二者呈显著负相关 。 孙道杰等［１２］对关中地区 ５０ 年来不同时期小麦品种研究也表明 ，产量的提高主要
依赖于收获指数的提高 ，提高收获指数主要靠降低株高 。 Austin［２７］对收获指数进行了估算 ，认为其可提高
７８　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
到 ０畅６ 。 按照 Austin 的说法 ，今后提高收获指数 ，增加产量仍有很大可能 。
冬小麦蜡质含量在不同年代间没有显著变化 ，与产量不具有相关性 ，这与一些研究结果［９］不完全一致 。
品种更新对 SPAD 值或叶绿素含量影响不明显 。 灰分含量随品种更新而增加 ，与产量呈显著正相关 。 根据
以前的研究结果［１３］ ，不同冬小麦品种的叶片比叶重与水分利用效率（WUE）存在正相关 ，比叶重高的品种
（叶片较厚） ，水分利用效率高 。 本研究结果表明 ，与以前冬小麦品种相比 ，现在的品种旗叶单叶面积大 ，光
合面积也较大 。 但因未比较其 WUE ，现在品种的 WUE比原来的高还是低尚需进一步研究 。
本试验是用不同年代冬小麦品种在同一年 、相同水肥条件下进行种植的 ，并不能代表不同年代当时的
实际生产水平 ，可能存在一些误差 ，但仍可正确反映其基本规律 。
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