麥棉套作模式下播種方式與播量對小麥灌漿特性及產(chǎn)量性狀的影響

王樹林，祁 虹，王 燕，張 謙，馮國藝，林永增，梁青龍

(河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，河北石家莊 050051)

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麥棉套作模式下播種方式與播量對小麥灌漿特性及產(chǎn)量性狀的影響

王樹林，祁 虹，王 燕，張 謙，馮國藝，林永增，梁青龍

(河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，河北石家莊 050051)

摘要：為探索麥棉套作模式下適宜的小麥播種方式與播量，通過裂區(qū)試驗，以播種方式(撒播和條播)為主因素，播量(187.5、225.0、262.5、300.0 kg·hm-2)為副因素，研究了播種方式與播量對小麥灌漿特性及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，與條播相比，撒播小麥灌漿期邊行、內(nèi)行分別延長3.3和0.6 d，平均灌漿速率、最大灌漿速率邊行分別降低0.18、0.26 mg·粒-1·d-1，最大灌漿速率出現(xiàn)時間推遲了0.2 d；內(nèi)行小麥平均灌漿速率與最大灌漿速率分別提高0.02、0.04 mg·粒-1·d-1，最大灌漿速率出現(xiàn)時間推遲0.6 d；撒播使內(nèi)行小麥理論最大粒重提高1.7 g。隨播量的增加，小麥灌漿期延長，與187.5 kg·hm-2播量相比，300 kg·hm-2播量下撒播邊行和內(nèi)行及條播邊行和內(nèi)行分別延長2.8、1.8、2.6、2.2 d，平均灌漿速率分別降低0.10、0.02、0.11、0.10 mg·粒-1·d-1，最大灌漿速率分別降低0.15、0.03、0.15、0.15 mg·粒-1·d-1，最大灌漿速率出現(xiàn)時間分別推遲0.7、0.5、0.9和-0.8 d，理論最大粒重分別降低1.5、3.1、1.1、6.5 g。撒播內(nèi)行穗數(shù)達到529.0萬穗·hm-2，顯著高于條播，穗粒數(shù)與千粒重分別較條播高1.4粒與0.2 g，產(chǎn)量較條播高405.0 kg·hm-2，而邊行穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量與條播無顯著差異；撒播平均產(chǎn)量較條播高5.1%。隨播量的增加，單位面積穗數(shù)增加，穗粒數(shù)、千粒重下降。產(chǎn)量撒播以播量225.0 kg·hm-2最高，條播以播量262.5 kg·hm-2最高。以上結(jié)果說明，在麥棉套作模式下小麥采用撒播，播量在225.0 kg·hm-2時可有效提高產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：麥棉套作;小麥;播種方式;播量;灌漿；產(chǎn)量

麥棉套作兩熟種植是20世紀(jì)90年代黃河流域的主要作物種植模式[1]，但后來由于不適應(yīng)機械收獲，導(dǎo)致種植面積萎縮，甚至在部分地區(qū)消失。近年來，隨著國家對糧食安全問題的日益重視以及糧棉爭地矛盾的日益尖銳，麥棉套作種植模式被重新提及，在解決了小麥聯(lián)合收割機應(yīng)用的問題后，麥棉套作模式大面積推廣又有了新希望[2]。目前關(guān)于麥棉套作種植技術(shù)的研究多集中于基礎(chǔ)理論方面，如套作對土壤生態(tài)系統(tǒng)[3-4]、棉花根系生長的影響[5]，而對麥棉套作的應(yīng)用性研究不多。在麥棉套作模式下，由于小麥播幅僅占總幅寬的一半，因此如何采取措施充分利用有限的土地面積提高小麥產(chǎn)量是需要重點研究的課題。關(guān)于撒播對小麥個體發(fā)育及產(chǎn)量的影響，近年來在冬小麥栽培中已進行了不少研究[6-8]，但結(jié)果不盡相同，究其原因可能由于試驗的播種量不同而引起的，且前人研究未涉及到不同播種方式下的小麥灌漿特性。針對小麥播量的研究也有大量報道，但研究對象均是針對普通種植模式下的冬小麥[9-10]。有關(guān)麥棉套作下的適宜播量研究甚少。王樹林等[2]研究認(rèn)為，在麥棉套作模式下，播量對套作小麥產(chǎn)量三因素影響的大小依次為穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，麥棉套作小麥適宜播量在225.0～262.0 kg·hm-2。本試驗將小麥播種方式和播量相結(jié)合，研究麥棉套作模式下二者對邊行與內(nèi)行小麥灌漿特性及產(chǎn)量的影響，以期為麥棉套作模式下適宜小麥高產(chǎn)栽培的播種方式與播量選擇提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2014-2015年在河北省邯鄲市曲周縣西漳頭村河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所試驗田進行，供試小麥品種為嬰泊700。該品種于2012年通過河北省審定，適宜麥棉套作模式下種植。試驗田為粘壤土，地力均勻，地勢平坦，排灌方便。0～20 cm土層有機質(zhì)含量16.3 g·kg-1，全氮含量1.06 g·kg-1，速效磷含量31.5 mg·kg-1，速效鉀含量 325 mg·kg-1，屬高肥力地塊。

1.2試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計，以播種方式為主區(qū)，設(shè)撒播(以S表示)與條播(以T表示)兩種播種方式；以播量為副區(qū)，設(shè)187.5、225.0、262.5、300.0 kg·hm-2四個水平(分別以B1、B2、B3、B4表示)。三次重復(fù)，小區(qū)寬6.4 m，長8.0 m，面積51.2 m2。種植模式為麥棉套作，小麥幅寬80 cm，棉花預(yù)留行80 cm。撒播小麥播種時先開80 cm寬的溝，人工撒播后覆土壓實；條播小麥播種時采用單行小耬播種，播種四行，四行幅寬80 cm。2014年10月30日播種后澆蒙頭水。播種前結(jié)合整地每公頃施復(fù)合肥(氮磷鉀比例為18-16-7)750 kg，2015年3月4日澆水1次，同時追施尿素225 kg·hm-2，4月22日播種棉花，4月24日澆水1次，5月18日澆水1次，6月11日收獲小麥，其他管理同大田。各試驗小區(qū)分別進行施肥、灌水以保持試驗條件一致。

1.3測定項目與方法

1.3.1小麥籽粒灌漿特性測定

撒播小麥將80 cm幅寬分為4個小幅，每小幅寬20 cm，兩側(cè)的兩小幅作為邊行，中間的兩小幅作為內(nèi)行；條播小麥兩側(cè)兩行為邊行，中間兩行為內(nèi)行，在盛花期每小區(qū)的兩個邊行與兩個內(nèi)行分別選取大小一致、長勢正常的200個穗掛牌標(biāo)記用于調(diào)查取樣。從開花后5 d開始，每隔5 d取樣1次，每次取10穗，將各處理3次重復(fù)的麥穗混合后剝出籽粒于85 ℃烘干至恒重，測定千粒重。

1.3.2小麥產(chǎn)量性狀調(diào)查

每個小區(qū)選取兩個點，每個點長1 m，分邊行與內(nèi)行分別調(diào)查穗數(shù)，同時收取50穗，用于測定穗粒數(shù)與千粒重；小區(qū)單獨收獲計產(chǎn)。

1.3.3小麥籽粒灌漿特征值計算方法

籽粒灌漿特征參數(shù)的計算采用三次多項式f(x)=ax3+bx2+cx+d對籽粒灌漿過程進行擬合[11]，其參數(shù)分別計算如下：

籽粒灌漿持續(xù)期(S)：令f′(x)=3ax2+2bx+c=0,求得灌漿起始、終止的時間x1和x2(x1

最大籽粒灌漿速率出現(xiàn)時間(T)：對f(x)二次求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)為0，求得x=-2b/6a，即為最大籽粒灌漿速率出現(xiàn)時間(T)。

最大灌漿速率(Vmax)：將最大籽粒灌漿速率出現(xiàn)時間(T)代入籽粒灌漿速率方程f′(T)=3aT2+2bT+c,求得最大灌漿速率Vmax。

1.4統(tǒng)計分析

使用Excel 2003軟件進行數(shù)據(jù)整理，使用DPS 7.05進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1播種方式與播量對小麥灌漿特性的影響

不同處理下小麥籽粒干物質(zhì)積累的動態(tài)變化均呈“S”型曲線，通過三次多項式對其進行擬合，千粒重與花后天數(shù)的模擬方程決定系數(shù)在0.996 2～0.999 7之間，均達到極顯著水平，說明模擬方程可以客觀地反映小麥粒重的形成過程。

2.1.1對持續(xù)灌漿時間的影響

播種方式對小麥的持續(xù)灌漿時間影響明顯(表1)。無論邊行還是內(nèi)行，撒播小麥的持續(xù)灌漿時間均高于條播小麥，撒播邊行的持續(xù)灌漿時間平均比條播邊行多3.3 d，內(nèi)行平均多0.6 d，說明撒播對邊行灌漿時間的影響大于內(nèi)行。隨著播量的增加，小麥持續(xù)灌漿期呈增加趨勢，撒播和條播的邊行與內(nèi)行趨勢基本相同。

2.1.2對理論最大粒重的影響

從表1結(jié)果看，撒播小麥理論最大粒重高于條播，其中邊行平均高0.8 g，內(nèi)行平均高1.7 g，表明撒播更有利于內(nèi)行小麥的籽粒增重；隨著播量的增加，理論最大粒重呈明顯下降趨勢，撒播邊行比內(nèi)行理論最大粒重高2.4 g，條播邊行比內(nèi)行高3.3 g，條播邊行優(yōu)勢更明顯，而撒播明顯增加了內(nèi)行的理論最大粒重，使邊行與內(nèi)行的差距減小。

2.1.3對平均灌漿速率的影響

播種方式對小麥平均灌漿速率影響顯著(表1)。撒播小麥邊行平均灌漿速率為1.35 mg·粒-1·d-1，明顯低于條播邊行，而兩種播種方式的內(nèi)行小麥平均灌漿速率差異不大；隨著播種量的增加，內(nèi)外行的平均灌漿速率均呈降低趨勢。

2.1.4對最大灌漿速率出現(xiàn)時間的影響

從表1可以看出，撒播小麥邊行的最大灌漿速率出現(xiàn)在開花后的21.4 d，與條播差異不大，內(nèi)行撒播小麥出現(xiàn)在花后21.5 d，較條播延后0.6 d。隨著播量的增加，最大灌漿速率出現(xiàn)時間有推遲的趨勢，但規(guī)律性不明顯。

2.1.5對最大灌漿速率的影響

撒播小麥邊行的最大灌漿速率平均比條播低0.26 mg·粒-1·d-1，內(nèi)行與條播差異不明顯，說明條播小麥邊行灌漿優(yōu)勢更明顯，撒播則使小麥內(nèi)行與邊行的最大灌漿速率差距減小，更有利于內(nèi)行籽粒的生長發(fā)育(表1)。隨播量的增加，撒播與條播、邊行與內(nèi)行最大灌漿速率均呈下降趨勢。

2.2播種方式與播量對小麥單位面積穗數(shù)的影響

從表2可以看出，撒播小麥邊行穗數(shù)達到684.3萬·hm-2，較條播邊行少17.7萬·hm-2，但差異不顯著；撒播小麥內(nèi)行穗數(shù)顯著高于條播；條播小麥的邊行與內(nèi)行差值顯著高于撒播，但撒播小麥的平均穗數(shù)亦顯著高于條播，表明條播具有明顯的邊行優(yōu)勢，撒播更有利于內(nèi)外行小麥均衡生長發(fā)育，有利于內(nèi)行穗數(shù)形成。無論撒播還是條播，隨著播量的增加，單位面積穗數(shù)均呈增加趨勢，但增幅隨播量的增加而逐漸減小；撒播的4個播量處理中，225.0 kg·hm-2與300.0 kg·hm-2兩個處理間差異不顯著，但均顯著高于其他兩個播量處理，在條播下187.5 kg·hm-2播量處理顯著低于其他三個處理，而后三個播量處理間差異不顯著。

2.3播種方式與播量對小麥穗粒數(shù)的影響

播種方式對小麥平均穗粒數(shù)及內(nèi)外行穗粒數(shù)影響均不顯著(表3)。隨播量的增加，穗粒數(shù)降低趨勢明顯，同一播種方式下邊行的穗粒數(shù)在不同播量間差異均達顯著水平，但內(nèi)行穗粒數(shù)差異均不顯著。低播量撒播穗粒數(shù)與條播差異較大，高播量時撒播穗粒數(shù)與條播差異較小。

表1　不同播種方式與播量下小麥的灌漿參數(shù)

表2　不同播種方式與播量下小麥邊行與內(nèi)行的單位面積穗數(shù)

數(shù)值后不同小寫字母表示處理間差異達5%顯著水平。下同

Values followed by different small letters are significantly different among the treatments at 5% level. The same as following tables

表3　不同播種方式與播量下小麥邊行與內(nèi)行的穗粒數(shù)

2.4播種方式與播量對小麥千粒重的影響

撒播小麥內(nèi)行和邊行千粒重比條播小麥均高0.2 g，但差異均不顯著；同一播種方式下邊行與內(nèi)行差值比較接近，說明播種方式對小麥內(nèi)外行千粒重的影響不大。隨著播量的增加，小麥千粒重逐漸降低，撒播小麥邊行在4個播量間差異不顯著，但內(nèi)行差異顯著；條播小麥在四個播量間無論邊行還是內(nèi)行，千粒重差異均達顯著水平?？傮w來看，低播量時條播千粒重較高，高播量時撒播較高。

2.5播種方式與播量對小麥產(chǎn)量的影響

撒播小麥較條播小麥邊行和內(nèi)行平均產(chǎn)量分別高3.3%和8.4%，其中內(nèi)行差異達到顯著水平；條播的邊行與內(nèi)行差值比撒播高116.0 kg·hm-2，具有一定的邊行優(yōu)勢，但差異未達顯著水平；撒播平均產(chǎn)量較條播高5.1%，差異未達顯著水平。從播量結(jié)果看，撒播和條播的邊行產(chǎn)量均以225.0和262.5 kg·hm-2兩個播量較高，但這兩個播量之間差異均不顯著，內(nèi)行產(chǎn)量受播量的影響不顯著。條播下平均產(chǎn)量以262.5 kg·hm-2播量最高，但4個播量間差異不顯著；撒播下產(chǎn)量以225.0 kg·hm-2播量最高，但與187.5和262.5 kg·hm-2播量差異顯著，與300 kg·hm-2播量差異不顯著。

表4　不同播種方式與播量下小麥邊行與內(nèi)行的千粒重

表5　不同播種方式與播量小麥邊行與內(nèi)行產(chǎn)量

3討 論

關(guān)于小麥撒播技術(shù)，科研人員已做了大量相關(guān)研究，但結(jié)果不盡相同。李娜娜等[6]認(rèn)為，小麥撒播較條播顯著減產(chǎn)，原因主要是前期過高的分蘗力導(dǎo)致群體數(shù)量增加，降低了個體干物質(zhì)積累，穗粒數(shù)及粒重大幅度下降所致；劉保華等[7]也得出了類似的結(jié)論。陳留根等[12]研究發(fā)現(xiàn)，撒播小麥生育前期莖蘗發(fā)生快，葉面積指數(shù)高，群體相對較大，生育中后期條播小麥群體結(jié)構(gòu)更加合理，生長速度加快，葉面積指數(shù)較高，干物質(zhì)累積量大，最終產(chǎn)量顯著增加；喬蕊清等[8]研究表明，冬小麥撒播與條播栽培相比，在產(chǎn)量因素構(gòu)成上明顯地表現(xiàn)出“兩增一平”的特點，即單位面積有效穗數(shù)增多，一般增加12%～15%，粒重增高，千粒重平均增加1.5～2.0 g，而穗粒數(shù)基本持平，但撒播栽培對品種類型有一定的選擇，應(yīng)選用分蘗成穗率低的主莖優(yōu)勢型品種和春季分蘗力弱的冬前一次分蘗高峰型品種，如選用分蘗成穗率高的多穗型品種，應(yīng)適當(dāng)減少播量。綜合前人研究結(jié)果，撒播增加單位面積穗數(shù)結(jié)論基本一致，但對穗粒數(shù)和千粒重的影響結(jié)果不一，這與播種量的不同有關(guān)。本試驗結(jié)果表明，在麥棉套作模式下，小麥撒播時邊行單位面積穗數(shù)有所降低，但顯著增加了內(nèi)行單位面積穗數(shù)，單位面積平均穗數(shù)顯著高于條播，這與前人研究結(jié)果一致；撒播對邊行穗粒數(shù)影響不大，內(nèi)行穗粒數(shù)增加，平均穗粒數(shù)也有所提高，該結(jié)果與前人研究結(jié)果不同，原因在于麥棉套作模式下，存在著明顯的邊行優(yōu)勢所致；千粒重撒播較條播有所增加，但差異不明顯，該結(jié)果與前人研究結(jié)論基本一致；從產(chǎn)量結(jié)果看，撒播邊行和內(nèi)行均高于條播，但外行差異不顯著，平均產(chǎn)量撒播較條播提高5.1%。從小麥的灌漿特性看，與條播相比，撒播延長了邊行與內(nèi)行小麥的灌漿期，但降低了邊行的平均灌漿速率和最大灌漿速率，推遲了最大灌漿速率出現(xiàn)時間，對內(nèi)行的平均灌漿速率和最大灌漿速率則有提高作用，內(nèi)行最大灌漿速率出現(xiàn)時間也有推遲，最終撒播明顯提高了內(nèi)行小麥的理論最大粒重；隨播量的增加，小麥灌漿期延長，平均灌漿速率與最大灌漿速率降低，最大灌漿速率出現(xiàn)時間推遲，理論最大粒重降低。

綜合試驗結(jié)果，在麥棉套作模式下，撒播較條播增產(chǎn)的原因在于其保持了邊行優(yōu)勢的同時，提高了內(nèi)行小麥的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)與千粒重，條播由于邊行優(yōu)勢[13]的存在，邊行與內(nèi)行小麥的生長發(fā)育差異明顯，而撒播使邊行與內(nèi)行小麥分布更加均勻，降低了邊行對內(nèi)行的抑制，使內(nèi)行小麥發(fā)育更好，從而提高了整幅小麥的產(chǎn)量。

隨著播量的增加，小麥單位面積穗數(shù)呈增加趨勢，穗粒數(shù)與千粒重呈降低趨勢，而且撒播與條播穗粒數(shù)的差值有減小的趨勢，而千粒重則是在低播量時條播高于撒播，高播量時撒播高于條播；撒播的四個播量間小麥產(chǎn)量差異達顯著水平，以225.0 kg·hm-2播量處理產(chǎn)量最高，達到了7 283 kg·hm-2，條播小麥產(chǎn)量以播量262.5 kg·hm-2最高，達到了6 970 kg·hm-2，但差異不顯著。在麥棉套作模式下小麥采用撒播，播量控制在225.0 kg·hm-2時可有效提高產(chǎn)量。

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Effect of Sowing Methods and Seeding Rates on Grain Filling and Yield Traits of Wheat in Wheat-cotton Intercropping System

WANG Shulin,QI Hong,WANG Yan,ZHANG Qian,FENG Guoyi,LIN Yongzeng,LIANG Qinglong

(Cotton Research Institute,Hebei Academy of Agriculture and Forestry Science/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area,Ministry of Agriculture,Shijiazhuang,Hebei 050051,China)

Abstract:In order to increase wheat yield and select suitable sowing method and seeding rate of wheat in wheat-cotton intercropping system,a split plot experiment involving two sowing methods (broadcasting and drilling) and four seeding rates (187.5 kg·hm-2,225.0 kg·hm-2,262.5 kg·hm-2,300.0 kg·hm-2) was designed to study the effect of sowing methods and seeding rates on grain filling and yield traits of wheat. The results showed that compared with drilling,broadcasting increased grain filling period by 3.3,0.6 d for marginal and inner rows,respectively,but decreased the average and maximum grain-filling rate by 0.18,0.26 mg·grain-1·d-1for marginal rows,and delayed the appearing time of the maximum grain-filling rate by 0.2 d. For the inner rows,broadcasting increased the theoretical final grain weight by 1.7 g obviously due to the increase of the average and maximum grain-filling rate by 0.02,0.04 mg·grain-1·d-1,respectively,at the same time delayed the appearing time of the maximum grain-filling rate by 0.6 d. Compared with the seeding rate of 187.5 kg·hm-2,the sustainable filling period at seeding rate of 300.0 kg·hm-2was prolonged by 2.8 and 1.8 d,2.6 and 2.2 d respectively for marginal rows,inner rows of broadcasting and drilling,the average grain-filling rate was decreased by 0.10 and 0.02,0.11 and 0.10 mg·grain-1·d-1and the maximum grain-filling rate was decreased by 0.15 and 0.03,0.15 and 0.15 mg·grain-1·d-1,the appearing time of the maximum grain-filling rate was prolonged by 0.7 and 0.5 d,0.9 and -0.8 d. And the theoretical final grain weight was decreased by 1.5 and 3.1,1.1 and 6.5 g. Broadcasting significantly increased wheat yield of inner rows by 405.0 kg·hm-2due to the significantly increased panicle number per unit area by 1 460 thousand panicle·hm-2,also the increased grain number per ear by 1.4 and thousand-grain weight by 0.2 g of inner rows. The difference of panicle number per unit area,grain number per ear,thousand-grain weight and wheat yield between drilling and broadcasting was not significant. The yield of broadcasting increased by 5.1% compared with drilling. With the increase of seeding rate,the panicle number per unit area increased but grains per ear and thousand-grain weight decreased. For broadcasting the yield was the highest at the seeding rate of 225.0 kg·hm-2and for drilling it was at the seeding rate of 262.5 kg·hm-2. In wheat-cotton intercropping system the suitable sowing method was broadcasting and the optimum seeding rate was 225.0 kg·hm-2.

Key words:Wheat-cotton intercropping system;Wheat;Sowing method;Seeding rate;Grain filling traits;Yield

中圖分類號：S512.1；S311

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-1041(2016)03-0355-07

基金項目：科技部支撐計劃項目“渤海糧倉科技示范工程”(2013BAD05B00)；國家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-18-21)

收稿日期：2015-10-12修回日期：2015-11-07

網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016-03-01

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160301.1343.028.html

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