不同播種方式對小麥產量形成的影響

陳留根， 劉紅江， 沈明星， 鄭建初

(1.江蘇省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇 南京 210014;2.江蘇太湖地區(qū)農業(yè)科學研究所，江蘇 蘇州 215155)

小麥是中國主要糧食作物，常年播種面積約2.13×107～3.07×107hm2，僅次于水稻、玉米，因此，小麥生產力水平直接關系到中國糧食安全，以及麥區(qū)農業(yè)增產與農民增收。近幾年來，中國小麥單產有了大幅度提高，2011年中國小麥播種面積為2.43×107hm2，平均單產達到 4.8 × 103kg/hm2［1-5］。合理的群體結構是小麥獲得高產穩(wěn)產的基礎［6］，較強的光合能力，良好的物質積累和轉化性能是合理的群體結構必須同時具備的3個特點，而這些直接受群體質量的影響［7］。在通過調控栽培措施，建立高質量小麥群體，獲得小麥高產方面，前人進行了大量研究［8-16］。多數(shù)研究結果表明，在一定范圍內，隨著播種密度增加，小麥產量也呈上升趨勢，但當密度增加到一定程度后，小麥群體質量下降，產量也隨之降低［10，17］。小麥生育前期水分虧缺會降低群體總莖蘗數(shù)和成穗率，影響產量［18］，但是小麥生育后期過多水分供應同樣不利于構建高質量群體和提高產量［19］。小麥的播種方式，直接影響小麥群體質量及其物質生產和產量形成。目前，關于不同播種方式對小麥生長發(fā)育及產量形成影響進行比較研究的報道較少。長江下游小麥生產，主要采用的播種方式有人工撒播、機械撒播、機械條播、稻田套播等方式［20］，江蘇南部地區(qū)的土壤較為粘濕，小麥種植一般以人工撒播為主［21］。為此，本研究通過設置人工撒播，以及模擬機械播種的人工條播和人工穴播研究這3種播種方式對小麥產量形成的影響，以期為長江下游小麥高產的適宜播種方式的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

本試驗于2013年11月-2014年6月在江蘇省蘇州市望亭鎮(zhèn)項路村農業(yè)示范園試驗田中進行，該地屬于北亞熱帶季風氣候，年降水量1 100 mm左右，年平均溫度約15.7℃，年日照時間大于2 000 h，年無霜期大于230 d，耕作方式為水稻冬小麥輪作。試驗田土壤類型為黃泥土，土壤基本理化性質為:全氮 1.7 g/kg，速效氮 45.8 mg/kg，總磷 0.41 g/kg，速效磷 16.6 mg/kg，速效鉀 161.4 mg/kg，容重 1.25 g/cm3，有機質 23.6 g/kg，pH 6.8。

1.2 供試材料

試驗設人工撒播、條播、穴播3種播種方式。聯(lián)合收割機收獲上季水稻時將秸稈切碎，用拖拉機耕翻秸稈入土還田。供試小麥品種為:揚麥19，播種時間為11月7日，播種量均為150.0 kg/hm2。撒播:人工撒播，再耙一遍覆蓋種子;條播:人工開溝，行距為20 cm;穴播:行距為20 cm，株距為10 cm。試驗重復3次，每個小區(qū)面積666.7 m2。氮肥(N)、磷肥(P2O5)、鉀肥(K2O)施用量分別為 240 kg/hm2、90 kg/hm2、90 kg/hm2，氮肥按照基肥∶拔節(jié)肥∶穗肥=6∶1∶3施用，施肥時間分別為播種前(基肥)、3月7日(拔節(jié)肥)、4月5日(穗肥)，肥料均采用人工撒施。磷肥、鉀肥全部作為基肥施用。其他栽培管理措施同當?shù)佧溙?，適時進行病蟲草害防治。

1.3 測定內容與方法

1.3.1 莖蘗動態(tài)調查 在小麥的苗期(12月5日)、返青期(1月20日)、拔節(jié)期(3月5日)、抽穗期(4月20日)、穗后20 d(5月10日)、成熟期(5月30日)等幾個主要生育時期，每小區(qū)調查2 m2小麥莖蘗數(shù)，同時折算為單位面積莖蘗數(shù)。

1.3.2 干物質量和葉面積的測定 于小麥返青期、拔節(jié)期、抽穗期、穗后20 d、成熟期在調查各小區(qū)莖蘗數(shù)的基礎上，根據(jù)每株平均莖蘗數(shù)取代表性植株15株，分別測定地上部植株莖鞘、綠葉、黃葉、穗各部分干物質量(105℃殺青30 min后，75℃烘干至恒質量)。測量葉片的長與寬，按公式計算葉面積(葉面積=長×寬×0.75)［22］，并計算葉面積指數(shù)(LAI)。

1.3.3 小麥產量及其構成 在每小區(qū)調查2 m2小麥穗數(shù)的基礎上，根據(jù)每株平均穗數(shù)，取15株調查穗粒數(shù)，求取平均穗粒數(shù)和群體總結實粒數(shù)，測定千粒質量，計算理論產量。

1.3.4 經(jīng)濟系數(shù) 經(jīng)濟系數(shù)=籽粒產量/生物產量

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計分析，用Excel作圖。各處理的比較采用最小顯著差數(shù)(LSD)法。

2 結果與分析

2.1 不同播種方式對小麥莖蘗動態(tài)的影響

不同播種方式小麥單位面積莖蘗數(shù)的消長總體呈Logistic曲線變化趨勢(圖1)，不同生育時期，小麥的單位面積莖蘗數(shù)均是撒播最大，條播次之，穴播最小。撒播和穴播相比較，主要生育時期拔節(jié)期(3月5日)、抽穗期(4月20日)和成熟期(5月30日)撒播小麥單位面積莖蘗數(shù)分別比穴播增加16.9%、12.0%和11.6%。統(tǒng)計分析結果表明，處理間的差異均達到顯著水平。

2.2 不同播種方式對小麥最高分蘗數(shù)和莖蘗成穗率的影響

不同播種方式小麥的最高分蘗數(shù)(圖2A)以撒播小麥最大，穴播小麥最小，撒播小麥的最高分蘗數(shù)分別比條播和穴播小麥最高分蘗數(shù)高16.9%、19.4%，撒播小麥的最高分蘗數(shù)顯著大于條播和穴播。撒播小麥生育前期，由于個體分布相對均勻以及單株營養(yǎng)較好，分蘗發(fā)生快，莖蘗數(shù)的高峰值大，群體大，到生長中后期田間通風透光差，無效分蘗消亡的比例高。因此，撒播小麥莖蘗成穗率(圖2B)最低，分別比條播和穴播小麥低5.9%、4.6%，撒播小麥的莖蘗成穗率顯著低于條播和穴播。

圖1 不同播種方式對小麥莖蘗動態(tài)的影響Fig.1 Changes in stems and tillers in differently-seeded wheat

圖2 不同播種方式對小麥最高分蘗數(shù)和莖蘗成穗率的影響Fig.2 Effects of seeding modes on the highest tillers and ear-bearing percentage in wheat

2.3 不同播種方式對小麥葉面積指數(shù)的影響

由表1可知，在小麥生育前期，撒播小麥由于群體較大，葉面積指數(shù)較大，到生育中后期條播小麥葉面積指數(shù)較大。返青期，撒播小麥的葉面積指數(shù)分別比條播和穴播小麥增加9.2%和13.7%，穴播小麥的葉面積指數(shù)顯著低于撒播小麥;拔節(jié)期和抽穗期，穴播小麥的葉面積指數(shù)顯著低于條播小麥和撒播小麥;穗后20 d，穴播小麥的葉面積指數(shù)顯著低于條播小麥。

2.4 不同播種方式對小麥產量及其構成因素的影響

由表2可見，不同播種方式的小麥產量，條播小麥的產量最高，單位面積產量分別比撒播和穴播小麥增加3.0%和9.1%。統(tǒng)計分析結果表明，條播小麥與撒播小麥產量之間差異不顯著，但顯著大于穴播小麥。說明條播有利于提高小麥產量。

從產量構成看，撒播小麥單位面積穗數(shù)比條播和穴播小麥提高6.6%和11.6%，處理間差異達到顯著水平;條播小麥的穗粒數(shù)顯著大于撒播和穴播小麥，穴播小麥的穗粒數(shù)顯著大于撒播小麥;不同播種方式小麥的千粒質量差異均未達到顯著水平。說明條播使小麥的產量增加，主要是因為條播顯著增加了小麥的穗粒數(shù)，千粒質量對條播小麥產量增加的作用相對較小。

2.5 不同播種方式對小麥生物產量和經(jīng)濟系數(shù)的影響

2.5.1 不同播種方式對小麥干物質累積量的影響 由表3可知，小麥生育前期中的返青期，撒播小麥干物質積累較快，生育中后期條播小麥干物質積累量較大。返青期，撒播小麥的干物質累積量顯著高于穴播小麥;拔節(jié)期，不同播種方式小麥的干物質累積量差異不顯著;抽穗期和穗后20 d，條播小麥的干物質累積量顯著高于撒播小麥和穴播小麥;成熟期，條播小麥的干物質累積量顯著高于穴播小麥。

表1 不同播種方式對小麥葉面積指數(shù)的影響Table 1 Effects of seeding modes on leaf area index of wheat

表2 不同播種方式對小麥產量及其構成因素的影響Table 2 Effects of seeding modes on grain yield and yield components of wheat

表3 不同播種方式對小麥干物質累積量的影響Table 3 Effects of seeding modes on dry matter accumulation of wheat

2.5.2 不同播種方式對小麥經(jīng)濟系數(shù)的影響 從經(jīng)濟系數(shù)(圖3)看，條播小麥經(jīng)濟系數(shù)略低于撒播和穴播小麥，但處理間差異不顯著。說明條播增加小麥產量主要是增加了其生物產量。

圖3 不同播種方式對小麥經(jīng)濟系數(shù)的影響Fig.3 Effects of seeding modes on the economic index of wheat

3 討論

3.1 不同播種方式對小麥莖蘗成穗率的影響

適宜的基本苗數(shù)是小麥形成良好群體質量的基礎，本研究條播和撒播小麥的基本苗數(shù)在每1 hm22.40 ×106苗左右，與前人［23］研究的優(yōu)質高產小麥群體質量指標基本一致。就莖蘗成穗率而言，在適宜的穗數(shù)范圍內，莖蘗成穗率越高，產量也越高［24］。本研究發(fā)現(xiàn)，條播小麥莖蘗成穗率要高于撒播和穴播小麥，條播小麥的莖蘗成穗率為49.1%，這與凌啟鴻等［25］的研究結果，高產小麥莖蘗成穗率一般為40%～50%相一致。說明本研究條播小麥的基本苗數(shù)適宜，莖蘗成穗率高，是其產量較高的原因之一。

3.2 不同播種方式對小麥葉面積指數(shù)的影響

適宜的葉面積指數(shù)是小麥高產群體質量的基礎指標［26］。凌啟鴻等［25］研究結果表明，江蘇地區(qū)高產群體最適葉面積指數(shù)為 5.5～6.5，在產量為6 000 kg/hm2的條件下，孕穗期小麥的葉面積指數(shù)為 6.5 ～ 7.0［23］。陸增根等［16］研究結果表明，增加后期追肥比例有利于花后持續(xù)保持較大的葉面積，延長葉片功能期，促進光合物質的生產。本研究小麥生育后期條播小麥的葉面積指數(shù)較大，因此其最終產量也相對較高，這和前人［16］的研究結果基本一致。此外，本研究小麥葉面積指數(shù)相對較低，可能與測量方法及觀測日期不同有關［27］，這可能也是本研究小麥產量總體不高的重要原因。

3.3 不同播種方式對小麥產量及其構成因素的影響

本研究結果表明，3種播種方式中，條播小麥產量最高，單位面積產量分別比撒播和穴播小麥增加3.0%和9.1%。條播使小麥的產量增加，主要是因為條播顯著增加了小麥的穗粒數(shù)，千粒質量對條播小麥產量增加的作用相對較小。這與司紀升等［28］在不同種植方式下的研究結果，壟作提高小麥的產量主要是通過提高穗粒數(shù)和千粒質量來實現(xiàn)的基本一致。不同施氮量的研究結果表明，小麥單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)隨著施氮量的增加而提高，千粒質量隨著施氮量的增加而降低［29］。此外，不同施氮方式的研究結果表明，由于不同處理小麥基肥使用量相同，使小麥的基本苗數(shù)大致相當，但不同處理穗肥的使用量相差較大，因此不同施氮方式主要影響了小麥的千粒質量，對有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的影響不大［14］。說明不同施氮量、不同施氮方式和不同播種方式對小麥產量的影響原因并不一致，不同播種方式下小麥產量不同，主要是因為不同播種方式改變了小麥的穗粒結構。

3.4 不同播種方式對小麥干物質累積量的影響

關于小麥的干物質累積量對產量的影響，許多研究結果表明［15，23，30］，籽粒產量主要來自花前貯藏碳水化合物的轉運和花后光合產物，而花后干物質累積量和產量的關系更為直接。李春燕等［23］研究結果表明，小麥花后干物質累積量與籽粒產量呈極顯著正相關。在一定的干物質總量下，過高的花前干物質累積量不利于產量的提高［15］。本研究結果表明，在小麥生育前期，撒播小麥干物質積累較快，到生育中后期，條播小麥干物質生長量要明顯大于撒播和穴播小麥，主要是因為條播小麥落籽均勻，覆土深淺一致，出苗整齊，生育中后期群體內通風、透光較好，減輕了個體與群體的矛盾，有利于其干物質生產。生育后期干物質累積量大，是條播小麥產量比撒播和穴播小麥產量高的重要原因，這和前人的研究結果［30］基本一致。因此，在實際生產中，根據(jù)產量目標，在小麥生育前期有一定的干物質積累的基礎上，通過栽培措施的調節(jié)，提高小麥生育后期的光合能力，提高后期群體光合生產累積量及其向籽粒輸送的比例，有利于獲得小麥生產的高產穩(wěn)產。

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