小麦的农艺性状和产量潜力在品种更替过程中都有了不同程度的变化。大量研究表明冬小麦随品种的更替,产量水平显著提高。当前关于冬小麦灌浆期产量性状对外界环境条件响应的研究甚多,研究表明不同播期、水肥条件及温度、干旱等生态因子均会对小麦品种的最终产量造成直接或间接的影响。灌浆期是粒重积累的重要阶段,由于不同粒位、穗位的籽粒发育不同,花后各部位籽粒的灌浆进程也不同,从而导致最终粒重存在较大差异,严重影响了小麦的总体产量。所以针对旱地冬小麦在品种更替过程中灌浆特性及产量差异方面的研究对小麦高产、稳产潜力的开发具有重要意义。本研究选取20世纪40年代以来西北地区大面积推广种植的代表性小麦品种为试验材料,在干旱和灌水两种处理下,探讨冬小麦品种更替过程中灌浆特性的变化特征及其对产量的影响,分析强、弱势粒灌浆特性的变化特征及籽粒充实率和稳定性的调控途径,为进一步明确小麦籽粒产量提高的生理机制,深入分析小麦品种的改良潜力和提高育种有效性提供参考。获得如下主要研究结果:1.小麦千粒重随品种更替逐渐增加,灌浆速率和灌浆天数也呈增长趋势。旱地小麦品种的粒重积累和灌浆特性存在品种和粒位间的差异:(1)旱地冬小麦品种受水分影响较小,两种水分处理下的粒重无显著差异,干旱条件下仍保持较高水平。现代旱地品种在干旱条件下仍能保持较高的灌浆速率和较长的灌浆天数,这可能是旱地小麦品种在干旱条件下仍保持较高粒重的原因;(2)随品种的更替,旱地冬小麦品种强、弱势粒的千粒重和平均灌浆速率有逐渐增加的趋势,灌浆天数也呈波动性增长。干旱处理下强势粒理论最大千粒重增加,弱势粒却降低,且最终粒重也明显低于强势粒。产生这种情况可能是:速增期的籽粒干物质积累量对籽粒千粒重的贡献最大,此期弱势粒灌浆强度急剧下降,造成粒重积累量减少,从而阻碍了产量的进一步提高。可见干旱间接地促进了强势粒粒重的积累,而对弱势粒产生了抑制作用。提高强、弱势粒灌浆进程中3个阶段的灌浆速率及整个灌浆期平均灌浆速率,有助于增加小麦的粒重。2.产量潜力随着小麦新品种的种植和推广均有了不同程度的提高。在本研究中,两种水分处理下,旱地冬小麦的千粒重和产量随品种更替均呈逐渐增加的趋势。产量的大幅度增加往往伴随粒重积累量的提高,通过比较粒重与灌浆参数的相关性分析表明,旱地冬小麦干旱处理下的粒重与灌浆速率呈显著正相关关系;灌水处理下,粒重除与灌浆速率的正相关系数达到极显著水平外,还与灌浆时间有较高的相关性。可见,在不同的外界环境下,小麦的整穗水平的粒重除主要受灌浆速率的影响,还与灌浆时间的长短关系密切。强、弱势粒的粒重与平均灌浆速率显著正相关,此外弱势粒粒重与速增期灌浆速率达到极显著正相关关系。综上可知,提高灌浆各阶段灌浆速率对旱地小麦产量的增加具有至关重要的作用。3.干旱处理下,灌浆持续期相对缩短,但现代品种的降低幅度较早期品种小;受旱后早期品种的平均灌浆速率略有下降,现代旱地品种长武134和长旱58则得到提高。此外,在干旱处理下,随籽粒灌浆的推进,旱地冬小麦强、弱势粒灌浆中、后期的粒重积累及灌浆速率均急剧下降,且弱势粒降低程度更为显著。可见,灌浆中、后期的土壤水分状况是小麦强、弱势粒粒重的主要限制因子。弱势粒对水分亏缺的敏感性较强,影响了小麦整穗水平的粒重积累。此外现代品种在干旱处理下的产量降低幅度较早期品种大,在品种改良过程中,虽增产潜力得到大幅度提升,但现代品种的产量更易受环境水分条件的影响而不稳定。4.早期小麦品种库容能力较弱,灌浆期积累的干物质相对少,粒重的增加不如现代品种,从而导致产量较现代品种低。因此,充分协调好影响干物质积累和转移重要营养器官的源库关系,对产量的进一步提高是十分重要的。此外,不同年代旱地冬小麦库容量的大小存在显著差异:早期小麦品种穗粒数少,且粒重较低,强、弱势粒的库容能力较差,限制了粒重积累及粒重优势的发挥。现代品种的库容能力得到了优化,尤其强势粒的库容量大大增加,最直接的影响就是产量的显著提高。从产量构成因素对产量的影响来看,干旱条件下,有效穗数对产量的贡献最大,在提高产量方面起着积极作用。小麦单位面积有效穗数变幅较大,在该区旱地小麦高产育种性状选择时,应优先考虑有效穗数这一性状。