休閑期深松及播期對旱地小麥干物質(zhì)累積特性與產(chǎn)量的影響

高培芳，金永貴，孫 敏，梁艷妃

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 新農(nóng)村發(fā)展研究院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801)

適墑播種使旱地小麥盡可能地利用秋冬季水、光、溫等資源，培育壯苗，提高產(chǎn)量，早播和晚播對產(chǎn)量形成有不同程度的不利影響[1]。Sun等[2]通過研究不同播期對華北平原小麥產(chǎn)量的影響，結(jié)果得出，10月10日前播種的產(chǎn)量無顯著差異，此后，產(chǎn)量隨播期的推遲顯著降低；李東升等[3]研究認(rèn)為，11月22日播種較11月8日播種減產(chǎn)14個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中，旱地麥田只能等雨播種。為此，如何蓄積7-9月的休閑期降水，提高底墑?wù){(diào)節(jié)播期成為旱地小麥增產(chǎn)的關(guān)鍵。前人在耕作影響土壤蓄水能力方面進(jìn)行了大量的研究。侯賢清等[4]研究表明，休閑期深松能提高土壤集雨增墑的能力，增加播種期及生長季0～2 m土壤的水分。王云奇等[5]研究表明，深松+旋耕處理較旋耕處理提高越冬、拔節(jié)、開花、成熟期的土壤水分達(dá)36，34，24，41 mm。此外，播期影響植株干物質(zhì)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)已有較多研究。王永平等[6]研究認(rèn)為，里下河麥區(qū)的最佳播期是10月25日左右。屈會娟等[7]研究表明，適期晚播可提高冬小麥成熟期的單莖籽粒質(zhì)量，提高各營養(yǎng)器官的花前干物質(zhì)累積量以及轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率。可見，耕作和調(diào)節(jié)播期均可影響植株養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)，從而影響產(chǎn)量，耕作實(shí)現(xiàn)蓄水的前提下如何調(diào)節(jié)播期來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)有待深入探討。

本試驗(yàn)研究旱地耕作條件下，不同播期對植株干物質(zhì)累積轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，旨在為旱地小麥蓄水適期播種實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)提供一定理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地基本概況

試驗(yàn)在山西省聞喜縣邱家?guī)X村旱地小麥試驗(yàn)基地(35°20′N，111°17′E)進(jìn)行。該地區(qū)為丘陵旱地，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫12.9 ℃，年均日照時(shí)數(shù)2 242.0 h，無灌溉條件。2013年6月15日測定0～20 cm土壤肥力為：有機(jī)質(zhì)10.18 g/kg，水解氮39.32 mg/kg，速效磷16.62 mg/kg。2014年6月15日測定0～20 cm土壤肥力為：有機(jī)質(zhì)9.55 g/kg，水解氮37.65 mg/kg，速效磷17.64 mg/kg。試驗(yàn)區(qū)降雨主要集中在7-9月。2013年7月-2015年9月各月降雨分布如圖1所示(氣象資料來源于聞喜縣氣象局)。

圖1 聞喜縣試驗(yàn)基地降水量Fig.1 Precipitation at the experimental site in Wenxi

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為運(yùn)旱20410。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為定位試驗(yàn)，始于2013年9月20日。采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為休閑期耕作，設(shè)休閑期深松(SS)、對照(傳統(tǒng)耕作，CK)2個(gè)水平，副區(qū)為播期，設(shè)9月20日(早播，D1)、10月1日(中播，D2)、10月10日(晚播，D3)3個(gè)水平。每個(gè)處理重復(fù)3次。小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m)。7月15日深松，8月25日旋耕，播前底肥純氮150 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，生育期不追肥。播量為90 kg/hm2，基本苗2.25×106株/hm2，膜際條播，行距30 cm。6月16日收獲。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 土壤水分測定 冬小麥越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、成熟期在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取2個(gè)樣點(diǎn)，用土鉆采集0～200 cm的土壤，每20 cm為一土層，采集土樣后即刻裝入鋁盒，稱量鮮土質(zhì)量，105 ℃烘干至恒重，計(jì)算各土層土壤蓄水量。

1.4.2 植株干物質(zhì)量測定 于各生育時(shí)期取樣20株，按照器官分開，于105 ℃殺青30 min，75 ℃烘至恒重。

1.4.3 成熟期考種及產(chǎn)量測定 收獲前調(diào)查每小區(qū)單位面積內(nèi)穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量，每小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn)。

1.4.4 土壤蓄水量、干物質(zhì)累積及轉(zhuǎn)運(yùn)的測定 其計(jì)算分別參照白冬等[8]、范雪梅等[9]的方法進(jìn)行。

土壤蓄水量(mm)=((濕土質(zhì)量-烘干土質(zhì)量)/烘干土質(zhì)量×100%)×土層厚度(mm)×各土層容重；

①

花前干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量=開花期營養(yǎng)器官干物質(zhì)累積量-成熟期營養(yǎng)器官干物質(zhì)累積量；

②

花前運(yùn)轉(zhuǎn)干物質(zhì)貢獻(xiàn)率=花前干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量/籽粒干物質(zhì)累積量×100%；

③

花后干物質(zhì)累積量=成熟期植株干物質(zhì)累積量-開花期植株干物質(zhì)累積量；

④

花后積累干物質(zhì)貢獻(xiàn)率=花后干物質(zhì)累積量/籽粒干物質(zhì)累積量×100%。

⑤

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Microsoft Excel 2003整理數(shù)據(jù)、繪制圖表；采用SPSS 10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和檢驗(yàn)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 休閑期深松和播期對各生育時(shí)期0～200 cm土壤蓄水量的影響

連續(xù)2年的試驗(yàn)結(jié)果表明(圖2)，休閑期深松較CK可顯著提高各生育時(shí)期土壤水分。深松條件下，中播處理較早、晚播處理可顯著提高越冬期-孕穗期土壤蓄水量，2013-2014年以早播處理最低，2014-2015年以晚播處理最低；而開花期-成熟期土壤蓄水量以中播處理最低。CK條件下，2013-2014年越冬期-孕穗期土壤水分以中播處理最高，2014-2015年越冬期-孕穗期土壤蓄水量以早播處理最高，但越冬期與中播處理差異不顯著?？梢姡蓍e期深松對各生育時(shí)期土壤水分的蓄保有顯著調(diào)節(jié)作用，且配套適期播種更有利于各生育時(shí)期蓄水量的提高，過早或過晚播種都會導(dǎo)致蓄水量降低。

SS.深松；CK.傳統(tǒng)耕作；D1.早播；D2.中播；D3.晚播；WS.越冬期；JS.拔節(jié)期；BS.孕穗期；AS.開花期；MS.成熟期；不同小寫字母表示不同處理在5%水平上差異顯著。SS. Subsoiling during fallow period; CK.Traditional tillage; D1.Early sowing date; D2. Timely sowing; D3. Late sowing date;WS. Winter stage；JS. Jointing stage；BS. Booting stage；AS.Anthesis stage；MS.Maturity stage.Different letters meant significant difference at 0.05 level among treatments.

2.2 休閑期深松和播期對干物質(zhì)累積的影響

2.2.1 休閑期深松和播期對干物質(zhì)累積量及累積速率的影響 耕作及播期可顯著影響冬小麥各生育階段干物質(zhì)累積量及累積速率(表1)。小麥群體干物質(zhì)累積量、累積速率均以拔節(jié)-開花期最高，開花-成熟期次之。休閑期深松較CK可顯著提高出苗-開花期干物質(zhì)累積量及累積速率。中播處理可顯著提高各階段干物質(zhì)累積量、累積速率，出苗-越冬期、開花-成熟期干物質(zhì)累積量以早播處理顯著最低，越冬-開花期以晚播處理最低?？梢?，休閑期深松蓄水條件下，配套中播處理更有利于促進(jìn)小麥各生育期干物質(zhì)的累積。

2.2.2 休閑期深松和播期對成熟期各器官干物質(zhì)累積及分配比例的影響 成熟期各器官干物質(zhì)累積量及所占整株比例以籽粒最高，莖稈+葉鞘次之，穎殼+穗軸最低(表2)。休閑期深松較CK可顯著提高成熟期各器官干物質(zhì)累積量，其中，葉片、莖稈+葉鞘、穎殼+穗軸、籽粒分別提高1 435～1 530 ，1 448～1 787 ，425～592 ，4 257～4 616 kg/hm2。中播處理可顯著提高成熟期各器官干物質(zhì)累積量，且深松條件下葉片、莖稈+莖鞘于早、晚播處理之間無顯著差異，對照條件下葉片、籽粒于早、晚播處理之間無顯著差異。無論深松與否，早、晚播處理較中播處理均顯著提高了葉片、籽粒干物質(zhì)累積量在整株中所占比例，且二者之間無顯著差異；中播顯著提高穎殼+穗軸干物質(zhì)累積量在整株中所占的比例?？梢姡蓍e期深松蓄水條件下，采用中播處理提高成熟期各器官干物質(zhì)累積量。

表1 休閑期深松和播期對各生育階段干物質(zhì)累積的影響(2013-2014年)Tab.1 Effect of subsoiling during fallow period and sowing date on dry matter accumulation at different growth stages(2013-2014)

注：表中數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差; 不同小寫字母表示不同處理在5%水平上差異顯著。
Note: Data in the table was the average of three replicates;Different letters meant significant difference at 0. 05 level among treatments．

表2 休閑期深松和播期對成熟期各器官干物質(zhì)累積及分配比例的影響(2013-2014年)Tab.2Effectof subsoiling and sowing date on dry matter accumulation and ratio at different growth stages>(2013-2014)

2.3 各生育階段干物質(zhì)累積量與產(chǎn)量的關(guān)系

休閑期深松較CK可顯著提高產(chǎn)量達(dá)17%～22%。休閑期深松條件下，中播處理較早、晚播處理顯著提高產(chǎn)量5%～10%。CK條件下，中播處理較早、晚播處理顯著提高產(chǎn)量9%～11%。擬合各階段干物質(zhì)累積量與產(chǎn)量的關(guān)系，開花-成熟期階段干物質(zhì)累積量與產(chǎn)量呈線性顯著相關(guān)關(guān)系，線性方程為y= 3.543 7x-5 456.2，相關(guān)系數(shù)為0.898 6(圖3)?？梢?，產(chǎn)量的形成與花后干物質(zhì)累積量關(guān)系更為密切。

2.4 花前各器官干物質(zhì)累積對產(chǎn)量的影響

開花期干物質(zhì)累積量不同器官中的分配比例從小到大表現(xiàn)為穗<葉片<莖稈(圖4)。擬合開花期各器官干物質(zhì)累積量與產(chǎn)量的關(guān)系可知，葉片、莖稈+葉鞘干物質(zhì)累積量與產(chǎn)量呈正相關(guān)線性關(guān)系，線性方程為：y=1.237 1x+ 1 271.7，y=0.787 6x+1 767.3，相關(guān)系數(shù)為0.808 3，0.656 6。穎殼+穗軸干物質(zhì)累積量與產(chǎn)量呈拋物線關(guān)系，方程為：y= 0.007 5x2-37.253x+ 50 440，相關(guān)系數(shù)為0.520 2。

2.5 各生育時(shí)期土壤水分與干物質(zhì)積累的關(guān)系

2013-2014年和2014-2015年結(jié)果表明，越冬期、孕穗期土壤蓄水量與成熟期各器官干物質(zhì)累積量呈顯著正相關(guān)關(guān)系；拔節(jié)期土壤蓄水量與葉片、莖稈+葉鞘、穎殼+穗軸成熟期干物質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(表3)?？梢姡蓍e期深松條件下，能夠有效促進(jìn)生育前、中期土壤的蓄水能力，配套中播處理更有利于促進(jìn)成熟期各器官中干物質(zhì)累積。

圖3 各生育階段干物質(zhì)累積量與籽粒產(chǎn)量的相關(guān)性(2013-2014年)Fig.3 Relationship between dry matter accumulation and yield at different growth and development stages(2013-2014)

圖4 開花期干物質(zhì)在不同器官中累積與產(chǎn)量的相關(guān)性Fig.4 Relationship between dry matter accumulation in different organs at anthesis and yield

表3 小麥各生育時(shí)期0～00 cm土壤蓄水量與成熟期各器官干物質(zhì)累積量的相關(guān)性Tab 3 Correlation between 0-200 cm soil water storage and dry matter translocation of wheat at maturity

注：*.在P<0.05 水平差異顯著；**.在P<0.01水平差異極顯著。

Note：*.Significant difference atP<0.05 level；**.A very significant difference at P<0.01 level .

3 討論與結(jié)論

侯賢清等[4]通過寧南旱地的研究表明，休閑期深松可最大程度地蓄水保墑，提高播前及整個(gè)生長季0～2 m 的土壤水分。毛紅玲等[10]在渭北旱塬的研究認(rèn)為，休閑期深松較翻耕處理可提高0～3 m土層平均貯水量達(dá)21.5 mm。張慧芋等[11]研究表明，休閑期耕作顯著增加旱地小麥播前0～100 cm土壤蓄水量，達(dá)18～36 mm，且其蓄水效果可延續(xù)至孕穗期。本試驗(yàn)結(jié)果表明，休閑期深松較CK提高各生育時(shí)期土壤水分。這與王紅光等[12]的研究結(jié)果一致?？赡苁怯捎谔崆吧钏煽捎行罘e休閑期降雨，提高土壤水分儲備水平。

充足的土壤水分有利于小麥的生長發(fā)育，直接影響干物質(zhì)的累積轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而影響產(chǎn)量。王紅光等[13]研究表明，深松+旋耕、深松+條旋耕處理較旋耕、條旋耕處理可顯著提高開花-成熟階段干物質(zhì)累積量，利于籽粒產(chǎn)量的提高。鄭成巖等[14]研究表明，深松+條旋耕、深松+旋耕可提高成熟期干物質(zhì)累積量及花后干物質(zhì)累積量對籽粒的貢獻(xiàn)率。本研究表明，深松有利于提高干物質(zhì)累積量?？赡苁怯捎谏钏纱蚱屏死绲讓?，提高了土壤有效蓄水力，促進(jìn)了水分和干物質(zhì)累積。

適期播種是實(shí)現(xiàn)小麥生長發(fā)育與當(dāng)?shù)貧夂蛳嗥ヅ涞闹匾胧?，有利于發(fā)揮水肥的增產(chǎn)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。關(guān)于播期對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響前人已進(jìn)行了大量研究。丁銳欽等[15]研究表明，生育期總莖蘗、單株莖蘗和單株成穗數(shù)均隨播期推遲而降低；9月28-30日播種，穗部干物質(zhì)積累量增加最多，產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量均最高。王楠等[16]通過關(guān)中中部的研究表明，九麥2號產(chǎn)量為7 500～8 250 kg/hm2的適宜播期為10月11-19日。本研究認(rèn)為，休閑期深松條件下，中播處理較早、晚播顯著提高產(chǎn)量5%～10%。CK條件下，中播處理較早、晚播處理可顯著提高產(chǎn)量9%～11%。屈會娟等[17]研究表明，適期晚播可以提高成熟期籽粒干物質(zhì)累積量，提高各營養(yǎng)器官花前干物質(zhì)累積量，以及轉(zhuǎn)運(yùn)干物質(zhì)對籽粒重的貢獻(xiàn)率。本研究表明，早、中播處理較晚播處理可提高越冬期-孕穗期植株干物質(zhì)量，而中、晚播可提高開花期-成熟期干物質(zhì)累積量。中播處理可顯著提高各階段干物質(zhì)累積量、累積速率。晚播處理較早、中播處理顯著提高花后干物質(zhì)累積量對籽粒的貢獻(xiàn)率。可能是由于早播生長發(fā)育較快，消耗了較多的干物質(zhì)。晚播由于冬前有效積溫低，出苗推遲，進(jìn)而減少分蘗、次生根，使養(yǎng)分積累不足，冬前難以壯苗，營養(yǎng)器官花后累積的干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量較少，最終導(dǎo)致有效成穗數(shù)減少，難以獲得高產(chǎn)[18-20]。

本研究表明，休閑期深松可提高土壤接納降雨的能力，提高各生育時(shí)期0～2 m土壤水分；深松條件下，中播處理可顯著提高各階段干物質(zhì)累積量、累積速率；早、中播處理有利于形成冬前壯苗，中、晚播處理有利于生育后期干物質(zhì)量累積；開花期和成熟期土壤水分與花后干物質(zhì)累積量關(guān)系密切，以中播處理獲得最高的產(chǎn)量。本試驗(yàn)休閑期深松蓄水條件下，10月1日播種是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的最佳播期。