不同栽培方式對(duì)旱地冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

邵千順 王斐 王克雄 楊琳

摘要：以寧冬16號(hào)為試驗(yàn)材料，探索3種不同栽培方式[覆膜穴播栽培（T1）、不覆膜穴播栽培（T2）、不覆膜條播栽培（CK）]對(duì)冬小麥葉綠素含量、光合速率、干物質(zhì)積累量、灌漿動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量性狀等的影響。結(jié)果表明，不同栽培模式間產(chǎn)量差異顯著，T1、T2、CK產(chǎn)量分別達(dá)7.6、5.3、3.8 t/hm2。不同栽培方式下冬小麥各營(yíng)養(yǎng)器官中干物積累量和分配率在成熟期表現(xiàn)為籽粒>莖稈>穗軸+穎殼>葉鞘>葉片，其中籽粒中干物質(zhì)量占植株總量的比例最大，其分配率達(dá)到25.1%～29.0%。灌漿速率呈雙峰曲線，且呈慢-快-慢的變化趨勢(shì)，覆膜穴播灌漿速率快速增長(zhǎng)期較其他2種方式提前5 d左右。不同栽培方式下葉綠素含量表現(xiàn)為T1與T2、CK差異極顯著，T2與CK差異不顯著;不同生育期的光合速率差異不同。不同栽培方式下的株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)差異極顯著，從產(chǎn)量構(gòu)成因子來(lái)看，覆膜穴播方式下增產(chǎn)的主要因素是結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，而與覆膜穴播和不覆膜條播相比，不覆膜穴播產(chǎn)量的提高主要是千粒質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：冬小麥;栽培模式;產(chǎn)量;灌漿特性;干物質(zhì);光合速率

中圖分類號(hào)： S512.1+10.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2019）23-0102-04

小麥?zhǔn)俏覈?guó)第二大糧食作物，是寧夏人民的重要口糧作物。但受區(qū)域氣候因素的影響，小麥單產(chǎn)提高有限。干物質(zhì)積累和灌漿速率對(duì)小麥產(chǎn)量形成具有重要影響[1]。有學(xué)者研究表明，不同栽培方式對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累和籽粒灌漿特性都有一定影響[2]，也有學(xué)者研究表明，自然環(huán)境及耕作方式等對(duì)干物質(zhì)積累和運(yùn)轉(zhuǎn)有一定影響[3-5]。在甘肅地區(qū)的調(diào)查研究報(bào)道顯示，采用不同的栽培措施研究冬小麥、春小麥產(chǎn)量、籽粒灌漿特性及其影響因素，發(fā)現(xiàn)覆膜增加了籽粒平均灌漿速率，縮短了灌漿持續(xù)期，加快了灌漿進(jìn)程。姚建民在旱區(qū)關(guān)于滲水地膜對(duì)小雨資源的利用及增產(chǎn)作用作了大量的工作[6]。李鳳民等在甘肅定西對(duì)春小麥地膜覆蓋的生產(chǎn)機(jī)制作了深入研究[7]，目前，研究的重點(diǎn)主要集中在提高作物初始產(chǎn)量和提前收獲等方面[8]。

綜合前人的研究進(jìn)展，本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)平地條播、覆膜穴播、不覆膜穴播3種方式下籽粒灌漿特性、干物質(zhì)積累、葉綠素含量、光合速率、產(chǎn)量等進(jìn)行研究，旨在探索不同栽培方式下旱地冬小麥的生長(zhǎng)發(fā)育變化規(guī)律，為尋找更為穩(wěn)產(chǎn)、高效的小麥栽培模式提供理論及實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

于2017—2018年在寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院彭陽(yáng)試驗(yàn)示范基地開(kāi)展試驗(yàn)。供試土壤為黑壚土，前茬作物為小麥，耕層深度為20 cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用寧冬16號(hào)為供試品種，共設(shè)3個(gè)栽培模式：覆膜穴播栽培（T1）、不覆膜穴播栽培（T2）、不覆膜條播栽培（CK）。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。小區(qū)面積為 1.2 m×10 m=12 m2。每個(gè)小區(qū)種植8行，行長(zhǎng)10 m。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

灌漿期干物質(zhì)變化：于小麥開(kāi)花期在每個(gè)小區(qū)選取200個(gè)開(kāi)花時(shí)間、生長(zhǎng)均勻一致的單莖，統(tǒng)一掛牌標(biāo)記，并于開(kāi)花期，花后7、14、21、28、35、42 d和成熟期分別取樣。每次取樣20個(gè)單莖，按照葉片、莖稈、葉鞘、穗軸+穎殼、籽粒、穗等進(jìn)行分解，然后在105 ℃條件下殺青30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，分別稱干質(zhì)量。干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)特征參數(shù)按以下公式計(jì)算：

干物質(zhì)積累量=成熟期干質(zhì)量-開(kāi)花期干質(zhì)量。

灌漿期籽粒灌漿速率：選取花期長(zhǎng)勢(shì)、長(zhǎng)相、大小等一致的麥穗，從花后第5天開(kāi)始取樣，每5 d取樣1次，直到成熟。每個(gè)處理取10個(gè)主莖，每穗剝?nèi)ト孔蚜＃瑴y(cè)定籽粒的鮮質(zhì)量，在105 ℃條件下烘15 min，殺青后于80 ℃恒溫24 h至烘干，稱其干質(zhì)量。

灌漿速率=籽粒干物質(zhì)增加量/灌漿間隔天數(shù)。

光合速率采用德國(guó)生產(chǎn)的CI-340手持式光合儀測(cè)定，每次測(cè)定時(shí)間為09：00—11：00，每個(gè)處理取3個(gè)點(diǎn)，測(cè)定旗葉光合速率。葉綠素含量采用手持式葉綠素儀測(cè)量。

產(chǎn)量性狀：成熟收獲期，各處理每小區(qū)選取均勻一致的樣本20株，風(fēng)干2周后進(jìn)行常規(guī)考種，包括株高、穗長(zhǎng)、穗下節(jié)長(zhǎng)、穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、千粒質(zhì)量等，計(jì)算單株生物產(chǎn)量、收獲指數(shù)，并結(jié)合實(shí)收測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用DPS 10.1統(tǒng)計(jì)軟件分析顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式對(duì)冬小麥灌漿期干物質(zhì)變化的影響

2.1.1 不同栽培方式下葉片干物質(zhì)積累量變化 由圖1可知，3種播種方式下小麥花后葉片中干物質(zhì)積累量變化動(dòng)態(tài)相同，大致呈單峰曲線，峰值均出現(xiàn)在花后14 d左右，且干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為覆膜穴播>不覆膜穴播>不覆膜條播。在花后7～14 d葉片干物質(zhì)積累量呈上升趨勢(shì)，此時(shí)葉片儲(chǔ)存物主要是花前光合同化物，在花后14 d之后，葉片干物質(zhì)積累量開(kāi)始緩慢下降，此時(shí)籽粒灌漿速率增加，葉片同化物開(kāi)始向籽粒轉(zhuǎn)移。花后28 d開(kāi)始快速下降。推測(cè)此時(shí)期籽粒已進(jìn)入灌漿中期，葉片中積累的干物質(zhì)快速向籽粒轉(zhuǎn)移。

2.1.2 不同栽培方式下葉鞘干物質(zhì)積累量變化 由圖2可知，3種不同栽培方式下葉鞘干物質(zhì)積累量變化呈現(xiàn)雙峰曲線，在花后14 d呈現(xiàn)第1次峰值，峰值表現(xiàn)為覆膜穴播>不覆膜條播>不覆膜穴播，之后開(kāi)始下降，在花后28 d葉鞘干物質(zhì)積累量最低，在花后35 d出現(xiàn)第2次峰值，峰值表現(xiàn)為覆膜穴播>不覆膜穴播>不覆膜條播，之后開(kāi)始快速下降。

2.1.3 不同栽培方式下莖稈干物質(zhì)積累量變化 由圖3可知，3種不同栽培方式下，覆膜穴播和不覆膜穴播栽培方式下莖稈干物質(zhì)積累量在花后14 d出現(xiàn)峰值，之后干物質(zhì)積累量開(kāi)始下降，不覆膜條播栽培方式下干物質(zhì)積累量在花后21 d出現(xiàn)峰值，且各栽培方式下峰值表現(xiàn)為覆膜穴播>不覆膜穴播>不覆膜條播。不覆膜穴播和不覆膜條播栽培方式下干物質(zhì)積累量變化呈雙峰曲線，在花后35 d達(dá)到第2次峰值，之后干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)快速下降的趨勢(shì)。

2.1.4 不同栽培方式下穗軸+穎殼干物質(zhì)積累量變化 由圖4可知，3種栽培方式下小麥穗軸+穎殼中干物質(zhì)積累量變化差異較大，覆膜穴播方式下穗軸+穎殼中干物質(zhì)積累量在花后14 d達(dá)到第1個(gè)峰值，14～21 d緩慢下降，之后又緩慢上升。不覆膜穴播方式下穗軸+穎殼中干物質(zhì)積累量變化呈雙峰曲線，在花后21、35 d均出現(xiàn)峰值，不覆膜條播方式下穗軸+穎殼中干物質(zhì)積累量在花后35 d出現(xiàn)峰值。

2.1.5 不同栽培方式下籽粒干物質(zhì)積累量變化 由圖5可知，3種不同栽培方式下，籽粒干物質(zhì)積累量變化均呈“S”形曲線。覆膜穴播方式下花后7～21 d籽粒干物質(zhì)積累變化較緩，在花后21～35 d籽粒干物質(zhì)積累量增加較快，而不覆膜穴播和不覆膜條播方式下籽粒干物質(zhì)積累量在花后7～28 d增長(zhǎng)緩慢，在花后28～35 d增長(zhǎng)較快。在花后35 d各栽培方式下籽粒干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為不覆膜穴播>覆膜穴播>不覆膜條播。在花后35 d之后，干物質(zhì)累積量逐漸下降，這可能與后期葉片脫落等有關(guān)。

2.1.6 不同栽培方式下穗干物質(zhì)積累量變化 由圖6可知，3 種不同栽培方式下， 穗部干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)相似的變化趨

勢(shì)，先緩慢上升，后快速上升。不覆膜穴播和不覆膜條播方式下，干物質(zhì)積累量在花后7～28 d呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)，在花后28 d之后，干物質(zhì)積累量呈快速上升趨勢(shì)，在花后35 d達(dá)到最大值。但覆膜穴播方式下，穗部干物質(zhì)積累量從花后21 d開(kāi)始呈現(xiàn)線性上升，到花后35 d達(dá)到最大值。在峰值處各栽培方式下干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為不覆膜穴播>覆膜穴播>不覆膜條播。

2.1.7 各器官花后干物質(zhì)分配特點(diǎn) 從表1可以看出，不同栽培方式小麥各營(yíng)養(yǎng)器官中干物積累量和分配率在成熟期表現(xiàn)為籽粒>莖稈>穗軸+穎殼>葉鞘>葉片，其中籽粒干物質(zhì)量占植株總干物質(zhì)量的比例最大，其分配率達(dá)到25.1%～29.0%，不覆膜穴播籽粒干物質(zhì)占比最高，達(dá)29.0%，其次是覆膜穴播，再次是不覆膜條播，且覆膜穴播方式和不覆膜條播方式均與不覆膜穴播方式差異極顯著。覆膜穴播方式莖稈干物質(zhì)量占比最高，達(dá)21.2%，其次是不覆膜穴播，不覆膜條播占比最低，且與其他2種方式差異極顯著。覆膜穴播和不覆膜穴播穗軸+穎殼干物質(zhì)量占總干質(zhì)量比相當(dāng)，均為7.3%，不覆膜條播穗軸+穎殼干物質(zhì)量占比為6.9%，覆膜穴播與對(duì)照差異不顯著，與不覆膜穴播差異極顯著。覆膜穴播和不覆膜條播方式下葉片干物質(zhì)量與不覆膜穴播間差異顯著。各栽培方式間葉鞘干物質(zhì)量差異不顯著。

2.2 不同栽培方式對(duì)冬小麥灌漿期籽粒灌漿速率的影響

從圖7可以看出，不同栽培方式對(duì)冬小麥灌漿不同階段的影響較大。整體來(lái)看，灌漿速率呈雙峰曲線，且呈慢-快-慢的變化趨勢(shì)。在覆膜穴播方式下冬小麥灌漿速率在花后10 d出現(xiàn)第1次高峰，之后15～25 d快速增長(zhǎng)，在花后25 d達(dá)到第2次高峰，最大速率達(dá)0.101 g/d;不覆膜穴播和不覆膜條播方式下灌漿速率曲線基本相似，在花后15 d出現(xiàn)第1次高峰，之后20～25 d快速增長(zhǎng)，在花后25 d出現(xiàn)第2次高峰，峰值分別為0.084、0.089 g/d。由圖7可以看出，覆膜穴播灌漿速率快速增長(zhǎng)期較其他2種方式提前5 d左右。

2.3 不同栽培方式對(duì)冬小麥葉綠素含量及光合速率的影響

通過(guò)對(duì)比拔節(jié)期至灌漿期不同栽培模式下葉綠素含量和開(kāi)花期與灌漿期光合速率的變化，了解不同栽培方式對(duì)冬小麥光合能力的影響，由表2可以看出，覆膜穴播方式下的葉綠素含量與其他2種方式間差異極顯著，不覆膜穴播和不覆膜條播間差異不顯著。由表2可知，拔節(jié)期覆膜穴播光合速率較其他2種方式快，且差異顯著;進(jìn)入開(kāi)花期后，覆膜穴播光合速率較不覆膜穴播和不覆膜條播快，且覆膜穴播與不覆膜條播間差異極顯著，不覆膜穴播與不覆膜條播間差異顯著;進(jìn)入灌漿期后，覆膜穴播較其他2種方式光合速率快，且差異極顯著。

2.4 不同栽培方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量因子的影響

從表3可以看出，3種不同栽培方式下，各性狀均表現(xiàn)出不同的差異。不同栽培方式下的株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)差異極顯著，覆膜穴播株高最高，其次是不覆膜穴播，不覆膜條播株高最低;不覆膜條播穗長(zhǎng)最長(zhǎng)，其次是覆膜穴播，不覆膜穴播穗長(zhǎng)最短;覆膜穴播結(jié)實(shí)小穗數(shù)最多，其次是不覆膜條播，最后是不覆膜穴播。穗下節(jié)長(zhǎng)最長(zhǎng)的是覆膜穴播，其次是不覆膜穴播，最后是不覆膜條播。不同栽培方式間穗粒數(shù)差異不顯著，說(shuō)明不同栽培方式對(duì)穗粒數(shù)的影響較小。單株粒質(zhì)量最大的是不覆膜條播，其次是覆膜穴播，不覆膜穴播的最低。從產(chǎn)量方面來(lái)看，各播種方式中覆膜穴播產(chǎn)量最高，數(shù)值為7.6 t/hm2，其次是不覆膜穴播，產(chǎn)量為5.3 t/hm2，不覆膜條播產(chǎn)量最低，數(shù)值為3.8 t/hm2。覆膜穴播較不覆膜條播增產(chǎn)100.5%，不覆膜穴播較不覆膜條播增產(chǎn)39.8%。從產(chǎn)量構(gòu)成因子來(lái)看，覆膜穴播方式下增產(chǎn)的主要因素是結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，而與覆膜穴播和不覆膜條播相比，不覆膜穴播產(chǎn)量的提高主要是千粒質(zhì)量。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，不同播種方式小麥各營(yíng)養(yǎng)器官中干物積累量和分配率在成熟期表現(xiàn)為籽粒>莖稈>穗軸+穎 殼> 葉鞘>葉片，這與吳禎的研究結(jié)果[9]一致。小麥籽粒產(chǎn)量受品種、播期、密度、土壤環(huán)境、耕種措施等因素的影響[10-11]。另外有學(xué)者認(rèn)為小麥籽粒產(chǎn)量的形成主要來(lái)自花后光合產(chǎn)物的同化，占小麥籽粒產(chǎn)量的60%～80%，受播種方式的影響不大[12-14];然而也有研究表明，籽粒產(chǎn)量的最終形成受花前和花后光合產(chǎn)物共同影響[15-16]。本研究結(jié)果表明，不同的栽培方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響不同，3種播種方式小麥產(chǎn)量表現(xiàn)為覆膜穴播最高，其次是不覆膜穴播，不覆膜條播最低。覆膜栽培對(duì)冬小麥有顯著的增產(chǎn)作用，覆膜可作為增溫保墑的栽培措施。從本研究結(jié)果來(lái)看，不覆膜穴播也較不覆膜條播增產(chǎn)，究其原因，可能是不同栽培方式改變了土壤松緊度、土壤水分和溫度，從而為種子萌發(fā)創(chuàng)造良好條件，提高出苗數(shù)，同時(shí)，對(duì)群體結(jié)構(gòu)、根系吸收能力、光合生理狀況等都有所影響，從而對(duì)最終產(chǎn)量產(chǎn)生影響，但具體生理機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

然而，覆膜穴播在提高產(chǎn)量的同時(shí)也增加了生產(chǎn)投入，在寧夏南部山區(qū)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，小麥生產(chǎn)效益低下，在覆膜情況下平均產(chǎn)量為5 250 kg/hm2，較不覆膜提高50%，每公頃收益增加1 500元，而每公頃機(jī)械和地膜投入750元，因此每公頃可較傳統(tǒng)條播增加收入750元，這有利于山區(qū)小麥的推廣種植。然而，覆膜也對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，隨著覆膜年限的增加，土壤殘膜的大量累積，將對(duì)土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響[17-18]。因此，在當(dāng)前生產(chǎn)中研發(fā)生產(chǎn)能夠快速降解的生物膜十分必要[19-20]。

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收稿日期：2018-11-06

基金項(xiàng)目：寧夏農(nóng)業(yè)育種專項(xiàng)小麥新品種選育（編號(hào)：2018NYYZ02-06）;寧夏農(nóng)林科學(xué)院先導(dǎo)資金（編號(hào)：NKYQ-18-12）。

作者簡(jiǎn)介：邵千順（1986—），男，寧夏固原人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事小麥遺傳育種研究。E-mail：shaoqianshun@126.com。

通信作者：楊 琳，研究員，主要從事小麥育種研究。E-mail：nxgyyl@126.com。