密度對沿淮晚播小麥產(chǎn)量形成及品質(zhì)性狀的影響*

邵慶勤, 閆素輝, 張從宇, 任蘭天, 許 峰, 李文陽**

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密度對沿淮晚播小麥產(chǎn)量形成及品質(zhì)性狀的影響*

邵慶勤1,2, 閆素輝1, 張從宇1, 任蘭天1, 許 峰1, 李文陽1**

(1. 安徽科技學院農(nóng)學院 鳳陽 233100; 2. 南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)與生產(chǎn)管理重點實驗室 南京 210095)

目前晚播小麥的面積不斷增加, 為明確沿淮地區(qū)晚播小麥的適宜種植密度, 采用裂區(qū)試驗設計, 于2013—2015年在不同晚播條件下(11月5日、11月15日、11月25日), 設置3個種植密度(300萬株?hm-2、450萬株?hm-2、600萬株?hm-2), 分析種植密度對玉米茬晚播小麥產(chǎn)量形成及品質(zhì)性狀的影響。結(jié)果表明: 播期推遲導致小麥生育期滯后, 主要影響拔節(jié)期前營養(yǎng)生長期的長短; 密度對生育進程無顯著影響。隨播期推遲, 小麥開花期和成熟期的干物質(zhì)積累量下降, 花前貯存同化物的轉(zhuǎn)運量和花后同化物的積累量下降, 花后同化物對籽粒貢獻率明顯增加; 穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均有所下降, 進而產(chǎn)量顯著下降; 蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉淀值上升。播期對分蘗穗干物質(zhì)積累與運轉(zhuǎn)及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響均大于主莖穗。與11月5日播期相比, 11月25日播期下開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量、籽粒干重、花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量及其對籽粒的貢獻率在主莖穗中分別下降13.37%、9.96%、9.04%、25.37%和17.07%, 在分蘗穗中分別下降55.71%、54.34%、51.80%、59.70%和22.70%。同一播期條件下, 隨著種植密度的增加, 小麥開花期和成熟期的干物質(zhì)積累量上升, 花前貯存同化物的轉(zhuǎn)運量減少, 花后同化物的積累量及其對籽粒貢獻率增加; 穗數(shù)增加, 千粒重降低; 蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量上升, 沉淀值下降。與主莖穗相比, 密度對分蘗穗干物質(zhì)積累與運轉(zhuǎn)及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響更大。與300萬株?hm-2密度相比, 600萬株?hm-2密度下單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重在主莖穗中分別下降17.90%、13.60%和4.76%, 在分蘗穗中分別下降20.17%、14.46%和6.23%?？梢? 適當增加密度有利于增加晚播小麥產(chǎn)量并改善晚播小麥品質(zhì)性狀, 本研究中11月15日、11月25日兩晚播條件下適宜密度分別為450萬株·hm-2、600萬株·hm-2。

冬小麥; 種植密度; 播期; 籽粒產(chǎn)量; 品質(zhì)

隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整, 小麥()前茬作物收獲時間延遲現(xiàn)象增多, 加上秋季的旱澇災害、勞動力短缺以及機械作業(yè)適宜度等因素的限制, 晚播小麥的面積不斷增加[1]。華北平原玉米()茬小麥的最適播期為10月上旬, 但棉花(spp.)茬的小麥實際播期為10月下旬, 辣椒()茬的小麥實際播期為11月上中旬[2]。沿淮地區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū), 旱、澇災害頻繁, 小麥的適播期為10月中旬到11月初, 但最遲播期達到11月下旬甚至12月上旬[3-6]。如何在小麥晚播情況下, 穩(wěn)定小麥的產(chǎn)量和品質(zhì), 是目前生產(chǎn)上亟待解決的問題[4]。

種植密度是影響小麥產(chǎn)量的重要因素[7-9]。在一定范圍內(nèi), 隨著密度增加, 小麥產(chǎn)量不斷增加[10]。史曉芳等[11]在山西臨汾地區(qū)的研究得出, ‘堯麥16’的最佳播期是10月7日, 播量為3.00×106?！m-2, 但在9月27日至10月2日播種, 播量減少為2.25×106粒·hm-2, 或在10月12日至10月17日播種時, 播量增加到3.75×106?！m-2, 均能夠獲得較高的產(chǎn)量。張明明等[12]也認為, 隨播期推遲, 小麥產(chǎn)量下降, 但在一定播期范圍內(nèi)通過增加播量, 提高群體(穗數(shù)), 可以獲得與適時播種相近的產(chǎn)量。晚播小麥的生育期比正常播期的小麥推遲, 營養(yǎng)物質(zhì)的積累減少[13], 增加晚播小麥的種植密度可以彌補因播期推遲導致的分蘗成穗數(shù)降低, 從而使晚播小麥穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)[1]。在提高種植密度的基礎上, 河北吳橋地區(qū)11月上中旬播種的極端晚播小麥平均產(chǎn)量亦達到了7.42 t·hm-2[2]。種植密度不僅影響小麥產(chǎn)量, 對籽粒品質(zhì)也有一定的影響。趙廣才等[14]認為小麥籽粒蛋白質(zhì)含量隨著密度的增加而降低; 劉芳亮等[15]認為隨著密度的增加, 小麥籽粒中的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量及面團穩(wěn)定時間均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢, 在密度為255萬·hm-2時小麥品質(zhì)最佳; 劉瑩等[16]認為密度對小麥品質(zhì)影響不顯著。前人對種植密度影響產(chǎn)量和品質(zhì)的報道較多, 但晚播條件下種植密度對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響有待于進一步明確。因此如何確定小麥晚播條件下的種植密度, 在穩(wěn)定品質(zhì)前提下提高產(chǎn)量值得進一步探討和研究。本研究以安徽沿淮地區(qū)常用優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)弱春性品種‘偃展4110’為材料, 分析了晚播條件下密度對其生育進程、干物質(zhì)積累與運轉(zhuǎn)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響, 以期從產(chǎn)量形成機理與品質(zhì)相結(jié)合, 為沿淮地區(qū)晚播小麥高產(chǎn)栽培中適宜密度的選擇提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2013—2015年在安徽科技學院科技園試驗基地(32.86°N, 117.40°E)進行。試驗地前茬為玉米, 土壤為黃褐土, 試驗區(qū)0~20 cm土層有機質(zhì)含量為20.6 g·kg-1, 堿解氮為95.7 mg·kg-1, 速效磷為25.6 mg·kg-1, 速效鉀為113.5 mg·kg-1。供試小麥品種為弱春性品種‘偃展4110’。試驗采用裂區(qū)試驗設計, 播期為主區(qū), 種植密度為副區(qū)。設置3個播期, 分別為11月5日(適期播種, S1)、11月15日(晚播10 d, S2)、11月25日(晚播20 d, S3)。設置3個種植密度, 分別為300萬株·hm-2(D1)、450萬株·hm-2(D2)、600萬株·hm-2(D3)。等行距播種, 每小區(qū)面積10 m2, 行距25 cm, 3次重復。小麥出苗后, 在二葉期調(diào)查出苗情況, 并嚴格定苗到設定的各密度。在試驗中, 所有處理均施氮肥(以N計)225 kg·hm-2、施磷肥(以P2O5計)75 kg·hm-2和鉀肥(以K2O計)150 kg·hm-2。氮、磷、鉀肥分別為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)。磷、鉀肥全部作基肥一次施完; 氮肥的基追比為2∶1, 追肥在拔節(jié)期結(jié)合澆水施入。其他條件與大田生產(chǎn)相同。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 生育期調(diào)查

記載小麥進入出苗期、三葉期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、成熟期的日期。

1.2.2 干物質(zhì)的測定

在小麥出苗后, 每個小區(qū)隨機選取長勢均勻的兩個1 m2的點進行主莖標記, 用于干物質(zhì)積累和產(chǎn)量構(gòu)成的測定。于開花期和成熟期, 每小區(qū)取株高相近、長勢均勻一致有代表性的小麥植株30株, 除去地下部, 洗凈后, 分為主莖穗和分蘗穗后再分別裝入牛皮紙袋中, 105 ℃殺青30 min, 70 ℃烘干至恒重, 冷卻, 稱量干重。成熟期樣品在烘干后將籽粒剝離, 稱量籽粒重量, 考察干物質(zhì)積累情況。干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運參數(shù)計算參照劉希偉等[17]的方法。

1.2.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的測定

在灌漿中期調(diào)查有效穗。每個小區(qū)成熟期將定點的兩個1 m行長進行過主莖標記的小麥植株通過攫取法將小麥地上部和根系一起取回, 分為主莖穗和分蘗穗后, 風干, 考察小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素。分小區(qū)將未取樣的2 m2小麥實收, 計算實際產(chǎn)量。

1.2.4 品質(zhì)指標的測定

收獲后的籽粒經(jīng)3個月生理后熟后, 采用瑞典Perten公司DA7200近紅外品質(zhì)分析儀, 測定籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團形成時間、面團穩(wěn)定時間和沉降值率等指標。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

利用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析, 采用Duncan新復極差(SSR)法進行差異顯著性檢驗(差異顯著性為0.05)。相關(guān)性分析用DPS 7.55軟件進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期和密度對晚播冬小麥生育進程的影響

由表1可以看出, 播期對小麥的生育進程有一定影響, 隨著播期推遲小麥開花期有一定的滯后, 但對成熟期的影響較小。播種到出苗的時間間隔隨著播期推遲明顯加長, S1播期下小麥從播種到出苗需要7 d, S2和S3播期下則需要17 d和28 d。出苗到三葉的間隔期隨播期的推遲明顯延長, S1播期下歷時21 d, 而S3播期下歷時38 d, 相差17 d。三葉期到拔節(jié)期的間隔期在不同播期下也有明顯的不同, S1播期下歷時96 d, 而S3播期下歷時45 d, 相差51 d。拔節(jié)到抽穗期、抽穗到開花期以及開花到成熟期的間隔期在播期間分別相差2 d、1 d、2 d。同播期下密度對小麥生育進程沒有影響, 不同播期間小麥的全生育期最大相差16 d。

表1 播期和密度對晚播冬小麥生育進程的影響(2014—2015年)

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2.

2.2 播期和密度對晚播冬小麥干物質(zhì)積累的影響

2.2.1 對總干物質(zhì)積累的影響

隨著播期的推遲, 開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量以及籽粒產(chǎn)量均顯著下降(表2)。隨著密度的增加, 同播期下開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量以及籽粒產(chǎn)量均顯著上升。隨著播期的推遲, 增密對開花期干物質(zhì)積累量和成熟期營養(yǎng)器官積累量的增幅加大(表2)。在S1、S2和S3播期下, D3密度比D1密度的開花期干物質(zhì)積累量分別增加4.49%、14.18%和16.45%; D3密度比D1密度的成熟期營養(yǎng)器官積累量分別增加12.71%、21.99%和26.29%。在S1、S2和S3播期下, 籽粒干重最高的密度分別為D1、D2和D3。播期和密度互作對開花期干物質(zhì)積累量和成熟期籽粒干重的影響達顯著水平。

表2 播期和密度對晚播冬小麥干物質(zhì)積累的影響(2013—2015年)

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。*和**分別表示在0.05和0.01水平影響顯著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.2.2 對主莖穗和分蘗穗干物質(zhì)積累的影響

隨著播期推遲, 主莖穗和分蘗穗的開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量以及籽粒干重均顯著下降, S3播期比S1播期下主莖穗的開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量以及籽粒干重分別下降13.37%、9.96%和9.04%, 分蘗穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重分別下降55.71%、54.34%和51.80%(表3), 因此播期對分蘗穗干物質(zhì)積累量的影響略大于主莖穗。隨著密度的增加, 相同播期下主莖穗的開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量以及籽粒干重均顯著上升, 分蘗穗的開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量以及籽粒干重均顯著下降(表3)。由此可見, 增密對主莖穗干物質(zhì)積累量的增加量和分蘗干物質(zhì)積累量的減少量共同協(xié)調(diào)決定著植株的總干物質(zhì)積累量大小。播期和密度互作對主莖穗干物質(zhì)積累影響較小, 對分蘗穗干物質(zhì)積累影響達顯著水平。

表3 播期和密度對晚播冬小麥主莖穗和分蘗穗干物質(zhì)積累的影響(2014—2015年)

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。*和**分別表示在0.05和0.01水平影響顯著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.3 播期和密度對晚播冬小麥干物質(zhì)運轉(zhuǎn)的影響

2.3.1 對總干物質(zhì)運轉(zhuǎn)的影響

由表4可以看出, 不同播期和密度下小麥花前營養(yǎng)器官儲存同化物的轉(zhuǎn)運量均小于花后干物質(zhì)積累量, 花前營養(yǎng)器官儲存同化物對籽粒的貢獻率亦均小于花后干物質(zhì)對籽粒的貢獻率。隨著播期的推遲, 花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運效率及其對籽粒的貢獻率和花后同化物的積累量均顯著下降, 花后同化物對籽粒貢獻率顯著增加(表4)。隨著密度的增加, 同播期下花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運效率及其對籽粒的貢獻率均顯著下降, 花后同化物的積累量和花后同化物對籽粒貢獻率顯著增加(表4)。播期和密度互作對晚播冬小麥干物質(zhì)運轉(zhuǎn)的影響較小。

表4 播期和密度對晚播冬小麥干物質(zhì)運轉(zhuǎn)的影響(2013—2015年)

年份Year播期Sowingdate密度Density花前營養(yǎng)器官儲存同化物Dry matter in vegetative organs pre anthesis花后干物質(zhì)Dry matter after anthesis 轉(zhuǎn)運量Translocationamount(kg·hm-2)轉(zhuǎn)運率Translocationrate(%)對籽粒貢獻率Contribution rateto grain weight(%)積累量Accumulationamount(kg·hm-2)對籽粒貢獻率Contribution rateto grain weight(%) 2014—2015S1D13 107±8026.19±1.2037.45±1.825 198±13562.55±1.82 D22 848±5023.19±0.5234.44±3.285 411±17965.56±3.28 D32 512±16819.71±1.3731.63±2.485 515±23168.37±2.48 S2D12 409±6223.85±0.5635.31±1.724 406±31764.69±1.72 D22 528±10021.70±0.8133.12±0.175 107±33466.88±0.17 D32 221±7718.92±0.1729.61±3.155 274±17070.39±3.15 S3D12 032±4723.95±1.4632.78±3.874 175±37967.22±3.87 D21 883±10319.59±2.2128.96±2.284 623±34371.04±2.28 D31 660±2916.24±0.4323.48±0.765 316±18876.52±0.76 F值F valueS550.97**14.84*23.21**12.82*23.21** D41.04**92.3**21.05**18.76**21.05** S × D4.70*1.680.652.340.65

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。*和**分別表示在0.05和0.01水平影響顯著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.3.2 對主莖穗和分蘗穗干物質(zhì)運轉(zhuǎn)的影響

隨著播期的推遲, 主莖穗和分蘗穗的花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率及其對籽粒的貢獻率均顯著下降。S3播期比S1播期下主莖穗花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量及其對籽粒的貢獻率分別下降25.37%和17.07%, 分蘗穗的花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量及其對籽粒的貢獻率分別下降59.70%和22.70%(表5)。隨著播期的推遲, 主莖穗的花后同化物的積累量影響不顯著, 分蘗穗的花后同化物的積累量顯著降低, 主莖穗和分蘗穗的花后同化物對籽粒貢獻率均顯著增加。隨著密度的增加, 同播期下主莖穗的花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量和花后同化物的積累量均顯著上升, 分蘗穗的花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量和花后同化物的積累量均顯著下降, 主莖穗和分蘗穗的花前營養(yǎng)器官貯存同化物對籽粒的貢獻率均顯著下降, 花后同化物對籽粒貢獻率均顯著增加(表5)。播期和密度互作對主莖穗的干物質(zhì)運轉(zhuǎn)影響不顯著, 對分蘗穗的花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運率及花后同化物積累量的影響顯著, 但對分蘗穗的花前營養(yǎng)器官貯存同化物和花后干物質(zhì)對籽粒的貢獻率影響不顯著。

2.4 播期和密度對晚播冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.4.1 對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

隨著播期的推遲, 穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著下降(表6)。隨著密度的增加, 相同播期下穗數(shù)顯著增加, 千粒重顯著降低, 穗粒數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢, 但差異未達到顯著水平。隨著播期的推遲, 產(chǎn)量顯著下降(表6)。同一播期下隨著密度的增加, 產(chǎn)量增加。在S1、S2和S3播期下, 達到最高產(chǎn)量的密度分別為D1、D2和D3。播期和種植密度對穗數(shù)和產(chǎn)量的互作效應達顯著水平。

2.4.2 對主莖穗和分蘗穗產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

主莖穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重均大于分蘗穗(表7)。隨著播期的推遲, 主莖穗和分蘗穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重均顯著下降。S3播期比S1播期下主莖穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重分別下降9.09%、6.95%和2.45%, 分蘗穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重分別下降11.30%、7.91%和3.54%, 因此播期對分蘗穗產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響略大于主莖穗。隨著播期的推遲, 主莖穗數(shù)占總穗數(shù)的比例顯著增加, 分蘗穗數(shù)及分蘗穗數(shù)占總穗數(shù)的比例顯著降低。同一播期下隨著密度的增加, 主莖穗和分蘗穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重均顯著下降。D3密度比D1密度下主莖穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重分別下降17.90%、13.60%和4.76%; 分蘗穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重分別下降20.17%、14.46%和6.23%, 因此密度對分蘗穗產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響略大于主莖穗。同一播期下隨著密度的增加, 主莖穗數(shù)占總穗數(shù)的比例顯著增加, 分蘗穗數(shù)及分蘗穗數(shù)占總穗數(shù)的比例顯著降低。播期和密度互作對主莖穗產(chǎn)量構(gòu)成因素影響不顯著, 對分蘗穗穗數(shù)的影響達到顯著水平。

表5 播期和密度對晚播冬小麥主莖穗和分蘗穗干物質(zhì)運轉(zhuǎn)的影響(2014—2015年)

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。*和**分別表示在0.05和0.01水平影響顯著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

表6 播期和密度對晚播冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響(2013—2015年)

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。*和**分別表示在0.05和0.01水平影響顯著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

表7 播期和密度對晚播冬小麥主莖穗和分蘗穗產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響(2014—2015年)

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。*和**分別表示在0.05和0.01水平影響顯著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.5 播期和密度對晚播冬小麥品質(zhì)性狀的影響

2.5.1 對品質(zhì)性狀的影響

隨著播期的推遲, 蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉淀值均顯著上升(表8)。播期對面團形成時間及面團穩(wěn)定時間的影響均未達到差異顯著水平。同一播期下隨著密度的增加, 蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量均顯著上升, 沉淀值顯著下降。同一播期下密度對面團形成時間及面團穩(wěn)定時間的影響較小, 未達到顯著差異水平。播期和密度互作對品質(zhì)性狀的影響不顯著。

2.5.2 對主莖穗和分蘗穗品質(zhì)性狀的影響

主莖穗的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團形成時間和沉淀值略小于分蘗穗的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團形成時間和沉淀值, 但主莖穗的面團穩(wěn)定時間略大于分蘗穗(表9)。隨著播期的推遲, 同密度下主莖穗和分蘗穗的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉淀值均顯著上升, 面團形成時間及面團穩(wěn)定時間的影響差異不顯著。隨著密度的增加, 同播期下主莖穗和分蘗穗的蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量均顯著上升, 沉淀值顯著下降, 面團形成時間及面團穩(wěn)定時間的影響差異不顯著。播期和密度互作對主莖穗和分蘗穗品質(zhì)性狀的影響不顯著。

3 討論與結(jié)論

播期和播種密度是創(chuàng)造優(yōu)良小麥群體結(jié)構(gòu), 達到高產(chǎn)的重要前提條件[16]。本試驗表明相同播期下密度對小麥生育進程沒有影響, 這與已報道的研究結(jié)果一致[11-12]。本研究認為, 隨著播期的推遲, 小麥各生育期均有所滯后, 這與裴雪霞等[11,18]的研究結(jié)果一致。薛亞光等[19]研究認為, 播期推遲后, 小麥的出苗、開花和成熟均受到不同程度的延遲。本研究結(jié)果表明播期對拔節(jié)期以前的營養(yǎng)生長期影響較大, 對拔節(jié)期后的生育進程影響較小。這可能是由于種植的生態(tài)區(qū)域不同或品種差異引起的。

干物質(zhì)是小麥產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎, 也是籽粒灌漿的主要物質(zhì)來源, 花前和花后光合產(chǎn)物積累轉(zhuǎn)運及分配對產(chǎn)量影響顯著[20]。吳禎等[21]認為花后積累同化物占小麥籽粒產(chǎn)量的60%~80%, 是小麥籽粒形成的主要來源。本研究得出, 不同播期和密度下小麥花前營養(yǎng)器官儲存同化物的轉(zhuǎn)運量均小于花后干物質(zhì)積累量, 花后干物質(zhì)對籽粒的貢獻率亦大于花前營養(yǎng)器官儲存同化物對籽粒的貢獻率, 花后干物質(zhì)對籽粒的貢獻率為61.76%~79.36%, 與吳禎的研究結(jié)論基本一致。李東升等[22]認為, 隨著播期的推遲, 同密度下成熟期營養(yǎng)器官干重、花后干物質(zhì)積累量會出現(xiàn)先增加后下降的趨勢; 隨著密度的增加, 同播期下成熟期營養(yǎng)器官干重、花后干物質(zhì)積累量均有所上升。本研究得出同密度下隨著播期的推遲, 開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量及花后干物質(zhì)積累量均呈現(xiàn)下降趨勢, 同播期下隨著密度的增加, 開花期干物質(zhì)積累量、成熟期營養(yǎng)器官積累量及花后干物質(zhì)積累量均有所上升, 與前人研究中播期對干物質(zhì)積累的影響結(jié)果不一致, 這與播期的設置有關(guān), 本研究設置播期較晚, 無早播下的播期。史曉芳等[11,23]認為, 晚播麥田需要通過增加播種量, 提高生物產(chǎn)量, 以確保獲得較高的經(jīng)濟產(chǎn)量, 本研究也支持這一觀點。同時, 本研究發(fā)現(xiàn)隨著播期的推遲或密度的增加, 花前營養(yǎng)器官貯存同化物的轉(zhuǎn)運量均有所下降, 但花后同化物的積累量隨著播期的推遲而下降, 隨著密度的增加而增加, 因此在晚播條件下增密主要是增加了花后同化物的積累量, 進而緩解播期過遲對干物質(zhì)積累的不利影響。

表8 播期和密度對晚播冬小麥品質(zhì)性狀的影響(2013—2015年)

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。*和**分別表示在0.05和0.01水平影響顯著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

表9 播期和密度對晚播冬小麥主莖穗和分蘗穗品質(zhì)性狀的影響(2014—2015年)

S1: 11月5日播種; S2: 11月15日播種; S3: 11月25日播種。D1:密度為300萬株·hm-2; D2: 密度為450萬株·hm-2; D3: 密度為600萬株·hm-2。*和**分別表示在0.05和0.01水平影響顯著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

播期和種植密度均影響穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重, 最終影響小麥的產(chǎn)量[10]。沈?qū)W善等[24]認為傳統(tǒng)播期的中、低密度群體和晚播的中、高密度群體有利于小麥產(chǎn)量的提高。史曉芳等[11]和張明明等[12]也認為在一定播期范圍內(nèi)通過適度增加播量, 提高群體, 可以獲得較高的產(chǎn)量。本研究得出, 隨著播期的推遲, 同密度下穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著下降, 從而導致產(chǎn)量顯著下降。同播期下密度對穗粒數(shù)影響較小, 隨著種植密度的增加, 穗數(shù)增加, 千粒重降低, 但達到最高產(chǎn)量的密度與播期有關(guān)。隨著播期的推遲, 達到最高產(chǎn)量的密度不斷增加, 在S1、S2和S3播期下, 產(chǎn)量最高的密度分別為D1、D2和D3, 因此晚播條件下, 適度增加種植密度能夠緩解播期對產(chǎn)量的降低作用, 這與前人的研究結(jié)論一致。小麥的穗數(shù)主要由主莖成穗和分蘗成穗構(gòu)成, 增加總穗數(shù)中主莖穗的比重, 有利于提高或穩(wěn)定小麥的單穗重[25-26]。主莖穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重均大于分蘗穗, 這與張晶等[27-28]的研究結(jié)果保持一致。本研究還得出, 隨著播期的推遲或種植密度的增加, 雖然主莖穗和分蘗穗的單穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重均有所下降, 但是播期和密度對分蘗穗的單穗粒重及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響大于主莖穗。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能是由于播期的推遲或種植密度的增加雖然對主莖穗和分蘗穗的干物質(zhì)積累量和花后同化物的積累量均有降低作用, 但對分蘗穗的干物質(zhì)積累量和花后同化物的積累量的影響遠遠大于主莖穗。本研究中, 主莖穗籽粒的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團形成時間和沉淀值略小于分蘗穗的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團形成時間和沉淀值, 產(chǎn)生這種結(jié)果的原因值得今后進一步探討。

播期和密度對小麥籽粒品質(zhì)也有一定的影響[29-30]。關(guān)于播期對小麥籽粒品質(zhì)影響的研究結(jié)果不一致。范金平等[31]和楊浩等[32]認為隨著播期的推遲, 小麥蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值等品質(zhì)指標呈上升趨勢。劉瑩等[16]的研究認為播期對蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量等均無顯著影響, 但播期過早或過晚均對小麥品質(zhì)不利。劉芳亮等[15]認為隨著播期的推遲, 蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量呈下降趨勢, 但面團穩(wěn)定時間呈上升趨勢。白志元等[33]認為晚播降低了谷蛋白含量、GMP含量, 且面團穩(wěn)定時間縮短, 降低了小麥的品質(zhì)。本研究得出, 隨著播期的推遲, 蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉淀值均有所上升, 但播期對面團形成時間及面團穩(wěn)定時間的影響較小, 這與范金平等[31]的研究結(jié)果基本一致。已報道的研究中, 播期對品質(zhì)的影響結(jié)果不一致, 可能是由于播期的范圍不同或種植地點的氣候特點有差異引起的。

綜上所述, 同密度下隨著播期的推遲, 晚播小麥的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均下降; 蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉淀值上升。同播期下隨著密度的增加, 晚播小麥的穗數(shù)增加, 千粒重降低, 產(chǎn)量增加; 蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量上升, 沉淀值下降。增密引起晚播小麥花后同化物積累量的增加, 進而增加產(chǎn)量。從主莖穗和分蘗穗來看, 播期和密度對分蘗穗的單穗粒重及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響大于主莖穗。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因是由于播期和密度雖然對主莖穗和分蘗穗的干物質(zhì)積累量和花后同化物的積累量均有影響, 但對分蘗穗的影響遠遠大于主莖穗。綜合產(chǎn)量和品質(zhì)可以看出, 適當增加密度對晚播小麥有利, 播期越晚, 最適密度越高, 本研究中11月15日、11月25日兩晚播條件下, 最適密度分別為450萬株·hm-2、600萬株·hm-2。

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Effect of planting density on yield and quality of later-sown winter wheat along Huaihe River*

SHAO Qingqin1,2, YAN Suhui1, ZHANG Congyu1, REN Lantian1, XU Feng1, LI Wenyang1**

(1. College of Agronomy, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China;2. College of Agriculture, Nanjing Agricultural University / Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Production Management, Ministry of Agriculture andRuralAffairs, Nanjing 210095, China)

The area under later-sown winter wheat has since been increasing. To determine suitable planting density of later-sown winter wheat along the Huaihe River, we designed a split-plot field experiment including three later sowing dates (November 5, November 15 and November 25) and three planting densities (3×106, 4.5×106, and 6×106plants·hm-2) for the 2013–2015 growing seasons. The yield and quality of winter wheat were investigated. The results showed that delay in sowing winter wheat shortened the growth stage of winter wheat, mainly affecting the length of vegetative period before jointing, but with little effect on the overall growth process. With delayed sowing date, dry matter accumulation at anthesis and maturity decreased, and translocation of dry matter in vegetative organs before anthesis along with the contribution of dry matter after anthesis decreased. At the same time, the contribution rate of dry matter after anthesis increased significantly. However, spike number, grain number per spike and thousand-grain weight all decreased, which caused significant reduction in yield. Moreover, protein, wet gluten contents and zeleny increased with delay of sowing date. Sowing date had more effect on dry matter accumulation and translocation in tillerstem spikes than on main stem spikes. Compared with November 5 sowing date, the November 25 sowing date decreased dry matter accumulation at anthesis, vegetative organ dry matter accumulation at maturity, grain dry weight, translocation of dry matter and its’ contribution to grain of vegetative organs assimilate before anthesis respectively by 13.37%, 9.96%, 9.04%, 25.37% and 17.07% for main stem spikes; and respectively by 55.71%, 54.34%, 51.80%, 59.70% and 22.70% for tiller stem spikes. For the same sowing date, dry matter accumulation at anthesis and maturity increased with increasing planting density. Then translocation of dry matter in vegetative organ before anthesis decreased with increasing planting density. These conditions increased dry matter contribution to the related processes after anthesis. Also with increasing planting density, spike number increased, grain number per spike decreased, protein and wet gluten contents increased, but zeleny decreased. Compared with main stem spikes, planting density had more effect on dry matter accumulation and translocation of tillerstem spikes. Then compared with planting density of 3×106plants·hm-2, 6×106plants·hm-2decreased grain weight per spike, grain number per spike and thousand-grain weight respectively by 17.90%, 13.60% and 4.76% in main stem spikes, and by 20.17%, 14.46% and 6.23% in tiller stem spikes. In conclusion, the rational increase in planting density increased yield and improved quality of later-sown winter wheat. Finally, our results showed that the best planting densities of later-sown winter wheat were 4.5×106and 6×106plants·hm-2for sowing dates of November 15 and November 25, respectively.

Winter wheat; Planting density; Sowing date; Grain yield; Quality

, E-mail: liwy@ahstu.edu.cn

Apr. 12, 2018;

Jun. 15, 2018

10.13930/j.cnki.cjea.180374

S512.1; S311

A

1671-3990(2018)09-1366-12

李文陽, 主要研究方向為小麥高產(chǎn)栽培生理生態(tài)。E-mail: liwy@ahstu.edu.cn 邵慶勤, 主要研究方向為小麥高產(chǎn)栽培生理生態(tài)研究。E-mail: shqqin@163.com

2018-04-12

2018-06-15

* The study was supported by the National Key Research and Development Project of China (2016YFD0300408),the Spark Program of China (2015GA710018) and the National Key Technologies R & D Program of China (2011BAD16B06).

* 國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0300408)、國家星火計劃項目(2015GA710018)和國家科技支撐計劃項目(2011BAD16B06)資助

邵慶勤, 閆素輝, 張從宇, 任蘭天, 許峰, 李文陽. 密度對沿淮晚播小麥產(chǎn)量形成及品質(zhì)性狀的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2018, 26(9): 1366-1377

SHAO Q Q, YAN S H, ZHANG C Y, REN L T, XU F, LI W Y. Effect of planting density on yield and quality of later-sown winter wheat along Huaihe River[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(9): 1366-1377