播期對秸稈帶狀覆蓋下冬小麥干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及水分利用效率的影響

黃彩霞，趙德明，柴守璽，王燕培，常 磊，程宏波，王玉才，藺阿榮

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070； 2.甘肅省工程咨詢中心，甘肅蘭州 730000; 3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅蘭州 730000；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070; 5.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

播期對秸稈帶狀覆蓋下冬小麥干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及水分利用效率的影響

黃彩霞1，趙德明2，柴守璽3，王燕培3，常 磊3，程宏波4，王玉才1，藺阿榮5

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070； 2.甘肅省工程咨詢中心，甘肅蘭州 730000; 3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅蘭州 730000；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070; 5.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

為明確半干旱雨養(yǎng)區(qū)玉米秸稈帶狀覆蓋條件下播種時(shí)間對小麥產(chǎn)量和水分利用效率可能帶來的影響，在甘肅省通渭縣常河鎮(zhèn)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)旱作小麥試驗(yàn)基地設(shè)7個(gè)播期處理，分別為9月14日(T1)、9月19日(T2)、9月24日(T3)、9月29日(T4)、10月4日(T5)、10月9日(T6)，以9月24日露地種植為對照(CK)，研究了播期對冬小麥生育期、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量等性狀的影響。結(jié)果表明， T2處理的產(chǎn)量和WUE最高，穗粒數(shù)和千粒重也顯著高于其他處理。推遲播期縮短了冬小麥全生育其天數(shù)，各生育階段天數(shù)抽穗前大于抽穗后；播期對植株干物質(zhì)積累的影響表現(xiàn)為營養(yǎng)生長期大于生殖生長期，花前干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對籽粒的貢獻(xiàn)率隨播期推遲呈增加的趨勢。綜合來看，在半干旱雨養(yǎng)區(qū)玉米秸稈帶狀覆蓋條件下9月19日是冬小麥最佳播期。

冬小麥; 旱地；秸稈帶狀覆蓋; 播期; 產(chǎn)量; 水分利用效率

適期播種是實(shí)現(xiàn)小麥生長發(fā)育與當(dāng)?shù)貧夂蛳嗥ヅ涞闹饕胧?，有利于發(fā)揮水肥的增產(chǎn)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。有關(guān)播期對小麥產(chǎn)量及生長發(fā)育的影響已有較多研究[1,2]，但受試驗(yàn)條件、小麥品種等限制，研究結(jié)果尚不一致。研究表明，播期顯著影響小麥產(chǎn)量、穗數(shù)和千粒重，對穗粒數(shù)的影響不明顯[3]。相反，馬溶慧等[2]認(rèn)為，播期主要影響小麥千粒重，對穗數(shù)、穗粒數(shù)及產(chǎn)量的影響不大。張煥軍等[4]的研究結(jié)果顯示，隨著播期的推遲，小麥株高、生物量、籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)顯著降低, 小麥的葉位下移，冠層空間降低，葉面積減少，同時(shí)生長發(fā)育進(jìn)程加快，成穗數(shù)和有效小穗數(shù)減少，最終造成減產(chǎn)[5-6]。

西北旱作區(qū)光熱資源豐富，耕地充足，具有農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的特有優(yōu)勢。但降水稀少且時(shí)空分布不均等自然條件限制了該區(qū)域小麥的持續(xù)增產(chǎn)，因此尋求有效措施提高有限降水的利用效率是實(shí)現(xiàn)該區(qū)小麥穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的關(guān)鍵,也是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需解決的問題[7]。秸稈覆蓋具有減少土壤水分蒸發(fā)、蓄水保墑、平抑低溫變幅的效果，已成為實(shí)現(xiàn)旱作農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展的有效技術(shù)措施之一[8-13]。玉米秸稈帶狀覆蓋技術(shù)在西北地區(qū)表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)效果[14]，但有關(guān)該技術(shù)下播期對小麥產(chǎn)量、干物質(zhì)積累與分配的影響尚未見報(bào)道。本研究設(shè)置了6個(gè)播種期，系統(tǒng)分析了播期對玉米秸稈帶狀覆蓋下冬小麥干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量和水分利用效率的影響，以期為黃土高原雨養(yǎng)區(qū)秸稈帶狀覆蓋冬小麥的播期選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年9月21日至2014年7月30日在甘肅省通渭縣常河鎮(zhèn)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)旱作小麥試驗(yàn)基地進(jìn)行，該區(qū)屬于典型的黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)代表區(qū)。該試驗(yàn)基地位于甘肅省東南部，屬溫帶半干旱性季風(fēng)氣候，土壤為黃綿土。試驗(yàn)基地海拔1 590 m，年日照時(shí)數(shù)2 100～2 430 h，年均氣溫7.4 ℃，無霜期120～170 d，年蒸發(fā)量>1 350 mm，年均降水量390.7 mm，且主要集中在6-9月份，與冬小麥需水高峰期不吻合。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

冬小麥采用玉米整稈帶狀覆蓋種植技術(shù)(圖1)，秸稈覆蓋帶和小麥種植帶寬度均為30 cm，秸稈覆蓋量6 000 kg·hm-2，覆蓋時(shí)間為出苗后2葉期或3葉期。試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，播期分別為9月14日(T1)、9月19日(T2)、9月24日(T3)、9月29日(T4)、10月4日(T5)、10月9日(T6)，以9月24日露地種植為對照(CK)；每處理3次重復(fù), 隨機(jī)區(qū)組排列, 小區(qū)面積30 m2。各小區(qū)施肥量和播種密度相同，供試品種為蘭天26，采用條播種植方式，行距15 cm，播種量150 kg·hm-2；肥料在播前整地時(shí)一次基施，施肥量折純N 150 kg·hm-2和P2O5120 kg·hm-2。灌漿后期實(shí)施“一噴三防”。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 干物質(zhì)積累量測定及轉(zhuǎn)運(yùn)參數(shù)計(jì)算

在冬小麥返青期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期和灌漿期等主要生育期，每個(gè)小區(qū)取樣20株，根據(jù)植株的器官發(fā)育情況，將植株按照葉、莖+葉鞘、穗軸+穎殼+籽粒等器官分樣，105 ℃殺青1 h后，于80 ℃烘至恒重，稱其干重，然后計(jì)算單株地上部干物質(zhì)重、器官干重占單株干重的比例及干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)參數(shù)。

營養(yǎng)器官開花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量=開花期干重-成熟期營養(yǎng)器官干重；營養(yǎng)器官開花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率=開花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/開花期干重×100%；花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率=開花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干重×100%；開花后干物質(zhì)積累量=成熟期總干重-開花期干重；花后貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率=花后干物質(zhì)積累量/成熟期籽粒干重×100%。

1.3.2 土壤含水量測定、土壤耗水量及水分利用效率計(jì)算

在小麥播種期、出苗期、返青期、抽穗期、開花期、灌漿期及完熟期，于各小區(qū)小麥行間分 0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150、150～180 和 180～200 cm 共 8 個(gè)土層分別取土樣1次。采用烘干法測定土壤含水量。計(jì)算土壤貯水量、作物耗水量及水分利用效率(WUE)。

W=h×ρ×ω×10；ET=ΔW+P+I-D+Gg-R；ΔW=W1-W2；WUE=Y/ET。

其中，W為土壤貯水量(mm)；h土層深度(cm)；ρ為土壤容重(g·cm-3)，本試驗(yàn)各土層ρ平均為 1.25 g·cm-3；ω為土壤含水量(%)。ET 為小麥生育期農(nóng)田總耗水量(mm)；ΔW為生育期土壤貯水量變化量(mm)；P為≥5 mm 有效降雨量(mm)；I為灌溉量(mm)；D為灌溉后土壤水向下層流動(dòng)量(mm)；Gg為深層地下水利用量(mm);R為地表徑流(mm)；W1、W2分別為播前和收獲時(shí)的土壤貯水量(mm)。本試驗(yàn)無灌溉條件，地下水位在 10 m 以下，冬小麥生育期無地表徑流，故I、D、Gg和R可忽略不計(jì)。WUE為水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)；Y為籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測定

小麥成熟后各小區(qū)選20株進(jìn)行常規(guī)考種，并實(shí)收測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和繪圖，采用DPS 7.0S進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對冬小麥生育期的影響

秸稈帶狀覆蓋種植條件下，播期對冬小麥的全生育期天數(shù)具有顯著影響(表1)。T1、T2處理小麥成熟期接近，全生育期天數(shù)無明顯差異；播期推遲10～25 d后(T3、T4、T5、T6)，各生育階段明顯滯后，全生育期天數(shù)較T1處理減少6～13 d。從各生育時(shí)期來看，隨播期的推遲，播種-出苗天數(shù)逐漸增加，T6處理與T1處理相差達(dá)9 d；返青后，各生育時(shí)期天數(shù)隨播期推遲而減小，其中返青-拔節(jié)期、拔節(jié)-抽穗期天數(shù)相差最大，T6處理較T1處理減少8 d；抽穗后，各生育階段最多減少2 d?？梢?，播期對小麥生育期的影響主要表現(xiàn)在冬前，并在適應(yīng)環(huán)境變化過程中播期對營養(yǎng)生長階段調(diào)節(jié)的可變性大，而對生殖生長階段的播期調(diào)節(jié)可變性小。覆蓋處理中，只有T3處理全生育天數(shù)與CK差異不顯著。

2.2 播期對冬小麥干物質(zhì)積累量與分配的影響

秸稈帶狀覆蓋條件下，播期對冬小麥干物質(zhì)積累具有顯著影響(表2)。在返青-抽穗期，隨著播期的推遲，植株干物質(zhì)積累量呈降低趨勢；開花后，各處理植株干物質(zhì)積累量表現(xiàn)不一，T2處理在開花-成熟期干物質(zhì)積累量最大，顯著高于T3處理之后播種期，同時(shí)播種期最遲的T6處理全生育期干物質(zhì)積累量最小。與CK相比，T1～T4處理的單株干物質(zhì)量不同程度增加，說明秸稈覆蓋下適期播種可促進(jìn)冬小麥生長。從各時(shí)期處理間的變異系數(shù)看，播期對小麥干物質(zhì)積累的影響也表現(xiàn)為營養(yǎng)生長期大于生殖生長期。

表1 不同播期冬小麥的生育期差異Table 1 Winter wheat growth period under different treatments d

不同的小寫字母表示0.05水平上處理間差異顯著。下表同。

Different lower-case letters mean significantly different among the treatments at 0.05 level. The same in table 2-4.

從成熟期小麥干物質(zhì)分配來(表3)看，隨著播期的推遲，收獲指數(shù)有提高的趨勢，T5、T6處理籽粒干重占地上部干物質(zhì)總重的比例高于T1～T4處理，但籽粒干重及地上干物質(zhì)總量總體低于早播處理(9月14日)。播期對花前干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量具有顯著調(diào)控效果。花前干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對籽粒干重的貢獻(xiàn)率隨播期推遲呈增加的趨勢，對籽粒干重的貢獻(xiàn)率為40.02%～59.97%，且表現(xiàn)為T2

表2 播期對冬小麥干物質(zhì)積累量的影響Table 2 Effect of sowing date on dry matter accumulation of winter wheat g·stem-1

表3 播期對冬小麥干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及分配的影響Table 3 Effects of sowing dates on dry matter accumulation and translocation

GW:Grain weight; GWR:Ratio of grain weight to total weight; SSR:Ratio of stem and sheath weight to total weight; LR:Ratio of leaf weight to total weight; RGR:Ratio of rachis + glume to total weight; TDMP:Total dry matter before anthesis; RGWM：Ratio of total dry matter before anthesis; GDMPA:Grain dry matter accumulation after anthesis; RGDMAP:Ratio of grain dry matter accumulation after anthesis

2.3 播期對冬小麥產(chǎn)量及WUE的影響

從表4可以看出，播期處理間冬小麥籽粒產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及WUE均存在顯著差異。T2處理籽粒產(chǎn)量顯著高于T1、T4～T6處理和CK，但與T3處理無顯著差異。在產(chǎn)量構(gòu)成要素中，T2處理單位面積穗數(shù)雖顯著低于T1處理，但穗粒數(shù)和千粒重明顯高于其他處理，說明粒多粒重是其高產(chǎn)的主要原因。在播期相同條件下，秸稈帶狀覆蓋的T3處理較CK在籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒重均具有顯著優(yōu)勢。

處理間WUE的差異趨勢基本和籽粒產(chǎn)量一致，但全生育期耗水總量則以T1處理最高，與T2、T3、T4處理差異顯著；與CK比較，相同播種期的T3處理顯著降低小麥生育期耗水量，提高WUE，說明秸稈帶狀覆蓋和適宜播期均有利于提高水分利用效率。

表4 播期對冬小麥耗水量和水分利用效率的影響Table 4 Effect of sowing date on water consumption and WUE of winter wheat

3 討 論

研究表明，隨著播期的推遲，小麥各生育時(shí)期呈現(xiàn)規(guī)律性推遲，全生育期縮短[15]，但其縮短天數(shù)小于播期推遲天數(shù)[16]。沈慶雷等[17]以揚(yáng)麥11為材料的試驗(yàn)結(jié)果表明，播期每推遲7 d，小麥生育期縮短了4～14 d。本研究中，較T1處理，播期推遲10～25 d后，全生育期總天數(shù)顯著減少6～13 d。不同播期處理間的差異主要表現(xiàn)在冬前，返青后各生育持續(xù)時(shí)間隨播期推遲而減小，拔節(jié)后各生育期最多相差2 d，可見小麥在適應(yīng)環(huán)境變化過程中營養(yǎng)生長階段調(diào)節(jié)的可變性大于生殖生長階段。

干物質(zhì)是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，播期對小麥營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)分配具有顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，適期播種可增加有效積溫，延長小麥有效生長期，增加干物質(zhì)積累量[18]，同時(shí)有利于冬小麥花后同化物與花前積累的干物質(zhì)在花后向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)[19]。本研究結(jié)果表明，籽粒產(chǎn)量最高的T2處理在開花-成熟期干物質(zhì)量最大，顯著高于其他播種期處理，播期對植株干物質(zhì)量影響表現(xiàn)為營養(yǎng)生長期大于生殖生長期；同時(shí)，花前干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量及對籽粒的貢獻(xiàn)率隨播期推遲呈增加的趨勢，這可能與小麥適應(yīng)環(huán)境而表現(xiàn)的可調(diào)控性有關(guān)。有研究認(rèn)為，當(dāng)有逆境脅迫出現(xiàn)，小麥營養(yǎng)器官中暫貯的碳水化合物對籽粒產(chǎn)量的形成尤為重要[20]，對粒重的貢獻(xiàn)率最高可達(dá)70%[21-22]。

小麥播種期存在一定的彈性，能否與當(dāng)?shù)貧夂驐l件相協(xié)調(diào)對高產(chǎn)十分重要。李豪圣、董 靜等認(rèn)為冬小麥產(chǎn)量隨著播期推遲先增后減[23-24]。本研究結(jié)果表明，T2處理產(chǎn)量高于其他處理，說明在西北旱地秸稈帶狀覆蓋種植條件下，早播或晚播均會造成顯著減產(chǎn)，早播引起前期生育進(jìn)程加快，冬前生長過旺，過多地消耗了養(yǎng)分和水分，抗寒旱能力降低，越冬后莖穗和低位大蘗穗的成穗率下降，最終導(dǎo)致產(chǎn)量和WUE下降；播種過晚時(shí)單位面積有效穗數(shù)和穗粒數(shù)降低，生育后期進(jìn)程加快，使粒重不穩(wěn)定，對產(chǎn)量造成一定影響[25]，這與本研究結(jié)果基本一致。孫培良等[26]分析發(fā)現(xiàn)，不同播種期小麥產(chǎn)量與穗粒數(shù)關(guān)聯(lián)度最高，高于千粒重和成穗率的關(guān)聯(lián)度?？傮w來看，9月19日前后適墑播種是利用秸稈帶狀覆蓋新技術(shù)種植高產(chǎn)小麥的最佳播期。

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EffectofSowingTimeonYieldofWinterWheatandWaterUseEfficiencyinSemiaridRain-fedRegionunderStrawStripCoveringCondition

HUANGCaixia1,ZHAODeming2,CHAIShouxi3,WANGYanpei3,CHANGLei3,CHENGHongbo4,WANGYucai1,LINArong5
(1.Institute of Water Resources and Hydropower Engineering,Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070, China; 2.Gansu Government Project Approval Center, Lanzhou, Gansu 730030,China; 3.Agronomy College, Gansu Agricultural University,Lanzhou, Gansu 730070, China; 4.College of Bioscience and Technology, Gansu Agricultural University,Lanzhou, Gansu 730070, China; 5.College of Management, Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070, China;)

In order to supply suitable sowing time for this new straw strip covering technology, the experiment was conducted at test station of Gansu Agricultural University in Tongwei County of Gansu Province, and seven treatments were designed to study the effect of sowing date on the growth period of winter wheat, dry matter accumulation and distribution, and yield. Seven sawing date is September 14th (T1), September 19th (T2), September 24th (T3) September 29th (T4), October 4th (T5), October 9th (T6) and September 24th as control (CK). The results showed that T2 had the highest yield and WUE, and gave significantly higher grain number and grain weight than other treatments. The correlation analysis showed that wheat yield was significantly positively correlated with grain number per panicle, 1000 grain weight and WUE, which illustrated the grain number and grain weight were the main factors affecting production. The delay of the sowing date of winter wheat shortened the whole growth duration, and the duration of each stage before heading and after heading. The effects of sowing date on dry matter quality of the vegetative growth period were higher than those of reproductive period, and dry matter translocation amount and the contribution rate to grain before anthesis increased as sowing date delayed.

Winter wheat; Dryland; Straw strip covering technology; Sowing time; Yield; Water use efficiency

時(shí)間：2017-12-11

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S512.1；S311

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