鎮(zhèn)壓對(duì)寬幅播種冬小麥產(chǎn)量和干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

呂廣德，呂 鵬，鞠正春，龐 慧，趙 強(qiáng)，吳 科，錢兆國(guó)

(1.泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東泰安 271000； 2.山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，山東濟(jì)南 250000； 3.泰安市登豐種業(yè)有限公司，山東泰安 271000)

小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物之一，提高單產(chǎn)對(duì)保障我國(guó)糧食安全具有重要作用。當(dāng)前山東省小麥推廣品種大多為半冬性品種[1]，播種量過(guò)大，加上近年來(lái)暖冬天氣時(shí)常發(fā)生[2]，容易造成小麥群體過(guò)大，后期倒伏風(fēng)險(xiǎn)加劇[3]。另外，旋耕播種后土壤暄松，保水能力差，小麥根系不能深扎，影響營(yíng)養(yǎng)元素和水分往小麥地上部運(yùn)輸，不能保證小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。鎮(zhèn)壓是小麥生產(chǎn)上一項(xiàng)關(guān)鍵增產(chǎn)技術(shù)。有研究表明，鎮(zhèn)壓有沉實(shí)土壤、保持水分、穩(wěn)定地溫、平整地面的作用[4-5]；還可以促進(jìn)小麥分蘗成穗、莖稈粗壯，從而有效提高成穗率和抗倒伏能力[6]。寬幅播種是當(dāng)前小麥生產(chǎn)中一項(xiàng)重要栽培技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年山東省小麥寬幅播種面積達(dá)2 911.3萬(wàn)畝，占該省播種面積的 48.5%。隨著寬幅播種技術(shù)的大面積應(yīng)用以及機(jī)械化水平的不斷提升，研究鎮(zhèn)壓技術(shù)以完善寬幅播種配套栽培技術(shù)顯得尤為重要，但有關(guān)鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥生產(chǎn)影響的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以山東省主推品種泰科麥33為材料，設(shè)置11個(gè)鎮(zhèn)壓處理，以不鎮(zhèn)壓為對(duì)照，開(kāi)展寬幅播種模式下不同鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成以及干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)的效應(yīng)研究，以期明確最佳鎮(zhèn)壓時(shí)期， 為完善寬幅播種相配套的栽培技術(shù)提供理論 支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018—2020年度小麥生長(zhǎng)季在山東省泰安市大汶口鎮(zhèn)泰安市汶糧農(nóng)作物專業(yè)合作社科技示范基地(36°00′N，117°01′E)進(jìn)行，海拔 86.8 m。試驗(yàn)地土壤為潮土，地力水平為小麥產(chǎn)量 7 500 kg·hm-2以上。播種前試驗(yàn)田0～40 cm耕層土壤養(yǎng)分見(jiàn)表1。2018—2019年度小麥季降水量109.9 mm，平均氣溫9.3 ℃；2019—2020年度小麥季降水量162.5 mm，平均氣溫 9.8 ℃，具體數(shù)據(jù)如圖1所示。

表1 小麥種植前土壤養(yǎng)分含量

圖1 2018-2020 年小麥生長(zhǎng)季降雨量、平均氣溫

以試驗(yàn)優(yōu)質(zhì)小麥新品種泰科麥33為供試材料。使用寬幅播種機(jī)播種，苗帶寬9 cm，播量120 kg·hm-2。采用吳橋“辛牛”牌自走式可調(diào)幅均勻鎮(zhèn)壓機(jī)實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)壓作業(yè)。試驗(yàn)設(shè)置11個(gè)鎮(zhèn)壓處理，分別為SP1(播種前)、SP2(播種后)、SP3(播種前+播種后)、SP4(播種前+播種后+返青期)、SP5(播種前+播種后+起身期)、SP6(播種前+播種后+返青期+起身期)、SP7(播種后+返青期)、SP8(播種后+起身期)、SP9(播種后+返青期+起身期)、SP10(返青期)、SP11(起身期)，CK為整個(gè)生育期不進(jìn)行鎮(zhèn)壓，小區(qū)面積為403 m2，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)三次，共36個(gè)小區(qū)。鎮(zhèn)壓時(shí)間與處理的關(guān)系見(jiàn)表2。施用純氮180 kg·hm-2，基肥和追肥比例為1∶1，追肥時(shí)期為拔節(jié)期，磷肥和鉀肥分別是過(guò)磷酸鈣(含P2O516%)120 kg·hm-2和硫酸鉀(含K2O 50%)90 kg·hm-2，作為基肥一并施入。其他管理措施同一般大田。

表2 小麥鎮(zhèn)壓時(shí)期與相應(yīng)時(shí)間

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 群體性狀調(diào)查

選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的區(qū)域定點(diǎn)1 m 2行進(jìn)行群體動(dòng)態(tài)調(diào)查，調(diào)查時(shí)期分別為拔節(jié)期、挑旗期和成熟期。

1.2.2 土壤水分含量的測(cè)定

利用HM-S便攜式水分測(cè)定儀測(cè)定土壤20 cm深度的水分含量。2018-2019年小麥生育期進(jìn)行14次水分含量測(cè)定，時(shí)間依次為：2018年10月24日、10月31日、11月7日、11月21日、11月28日、12月5日和12月12日及2019年2月27日、3月13日、3月20日、3月27日、4月3日、5月8日和5月31日，依次記作T1～T14；2019-2020年進(jìn)行12次水分測(cè)定，時(shí)間依次為：2019年11月5日、11月12日、11月26日、12月3日和12月10日及2020年2月23日、3月3日、3月10日、3月31日、4月7日、4月14日和5月19日，依次記作T1～T12。

1.2.3 植株干物質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

于越冬期、返青期、拔節(jié)期連續(xù)取10棵單株，開(kāi)花期和成熟期連續(xù)取30個(gè)單莖，所有植株在105 ℃殺青1 h，80 ℃烘至恒重。相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式[7]如下：

冬前期、返青期和拔節(jié)期干物質(zhì)積累量=不同時(shí)期單株干物重×種植密度/1 000

開(kāi)花期和成熟期干物質(zhì)積累量=不同時(shí)期單莖干物重×穗數(shù)

開(kāi)花前貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量(TA)=開(kāi)花期植株干物質(zhì)積累量-(成熟期植株干物質(zhì)積累量-籽粒干重)；

開(kāi)花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)效率(TE)=TA/開(kāi)花期干物質(zhì)積累量×100%；

開(kāi)花前干物質(zhì)對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率(CE)=TA/成熟期籽粒干重×100%。

1.2.4 籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的調(diào)查

在成熟期每個(gè)小區(qū)選取1 m2調(diào)查穗數(shù)；隨機(jī)取10穗，數(shù)穗粒數(shù)；脫粒后自然風(fēng)干至含水量為13.0%時(shí)測(cè)定千粒重。每個(gè)處理3次重復(fù)。按小區(qū)收獲，計(jì)算籽粒產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用兩年數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行分析。采用DPS 7.05和LSD法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表3可知，不同處理下，小麥穗數(shù)的變化范圍為581.8×104～686.6×104·hm-2，鎮(zhèn)壓處理的穗數(shù)較CK均顯著增加，在SP8處理下的穗數(shù)最高，較CK增加105×104·hm-2，增幅 18.1%，且顯著高于其他鎮(zhèn)壓處理。不同處理下，小麥穗粒數(shù)的變化范圍為33.4～38.8粒，在SP10處理下最高，較CK增加5.3粒，增幅 16.2%，與SP4處理間差異不顯著，二者均顯著高于其他處理；SP6和SP7處理的穗數(shù)較低，與CK間均差異不顯著，其他鎮(zhèn)壓處理的穗數(shù)均顯著高于CK。小麥千粒重變化范圍為45.3～50.4 g，在SP1處理下最高，顯著高于CK處理，較最低處理(SP11)增加5.1 g，增幅11.3%。小麥籽粒產(chǎn)量變化范圍為8 549～ 10 818 kg·hm-2，在SP8處理下最高，較CK增加 2 269 kg·hm-2，增幅 26.5%，且顯著高于其他處理，鎮(zhèn)壓處理的籽粒產(chǎn)量均顯著高于CK。

表3 鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2 不同鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥群體動(dòng)態(tài)的影響

由表4可知，在拔節(jié)期，群體莖蘗數(shù)變化范圍為1 026×104～1 705×104·hm-2，在SP8處理下最大，且顯著高于其他鎮(zhèn)壓處理，以CK的群體莖蘗數(shù)最小，且顯著低于所有鎮(zhèn)壓處理。開(kāi)花期和成熟期均以SP8處理的群體莖蘗數(shù)最大，且顯著高于其他鎮(zhèn)壓處理；CK的群體莖蘗數(shù)最小，且顯著低于所有鎮(zhèn)壓處理。

表4 不同處理對(duì)小麥群體莖蘗數(shù)的影響

2.3 不同鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥土壤水分含量的影響

由圖2可知，不同鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥生育期內(nèi)土壤水分含量有不同影響。在返青期鎮(zhèn)壓之前，對(duì)照較其他鎮(zhèn)壓處理的土壤水分含量少。在小麥整個(gè)生育期，SP8處理的土壤水分含量一直保持較高水平。由圖3可知，鎮(zhèn)壓處理與對(duì)照處理相比，小麥土壤水分含量整體明顯較高，說(shuō)明鎮(zhèn)壓處理可以有效保持土壤水分含量。

圖2 鎮(zhèn)壓對(duì)小麥生育期土壤水分含量的影響

圖3 鎮(zhèn)壓與不鎮(zhèn)壓對(duì)小麥生育期土壤水分含量的影響

2.4 不同鎮(zhèn)壓時(shí)期對(duì)小麥各生育階段干物質(zhì)積累量的影響

由表5可知，鎮(zhèn)壓處理下，隨著生育期的進(jìn)行，小麥植株干物質(zhì)積累量在拔節(jié)到開(kāi)花階段最高，占整個(gè)生育期的41.4%～43.6%，其余表現(xiàn)為開(kāi)花到成熟期>返青到拔節(jié)期>出苗到冬前期>冬前到返青階段。各個(gè)生育階段干物質(zhì)積累量的變化范圍在出苗到冬前階段為1 011～1 203 kg·hm-2，冬前到返青階段為386.4～462.7 kg·hm-2，返青到拔節(jié)階段為2 468～ 3 336 kg·hm-2，拔節(jié)到開(kāi)花5 199～7 013 kg·hm-2，開(kāi)花到成熟2 993 ～4 324 kg·hm-2。出苗到冬前階段和冬前到返青階段的SP1～SP9處理間植株干物質(zhì)積累量差異不顯著；從返青期開(kāi)始，SP8處理各階段植株干物質(zhì)積累量均最高，且與其他處理間差異顯著。

表5 不同鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥各生育階段干物質(zhì)積累量的影響

2.5 不同鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)的 影響

由表6可知，不同鎮(zhèn)壓處理下，小麥籽粒重變化范圍為5 539～8 481 kg·hm-2，以SP8處理最高，且與其他間差異顯著，SP8較CK增加 2 941 kg·hm-2，增幅53.1%；CK的籽粒重最低，且顯著低于各鎮(zhèn)壓處理。生物量與收獲指數(shù)在各處理間的表現(xiàn)趨勢(shì)基本相同，SP8處理下的生物量和收獲指數(shù)均最高，為16 085 kg·hm-2和52.7%，且均顯著高于其他處理；CK的生物量和收獲指數(shù)最低，為12 158 kg·hm-2和45.6%，顯著低于各鎮(zhèn)壓處理。花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量為2 546～ 4 156 kg·hm-2，以SP8處理最高，且顯著高于其他處理；鎮(zhèn)壓處理的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著高于CK(SP10除外)?；ㄇ案晌镔|(zhì)對(duì)籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)率為43.7%～49.0%，以SP8處理最高，且顯著高于其他處理；SP10處理最低，顯著低于其他處理。

表6 不同鎮(zhèn)壓處理對(duì)小麥干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

3 討 論

小麥大田生產(chǎn)中，通過(guò)不同的栽培措施構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)，可以顯著改善小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，從而達(dá)到高產(chǎn)的目的。通過(guò)鎮(zhèn)壓可以調(diào)節(jié)小麥群體動(dòng)態(tài)變化[4]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鎮(zhèn)壓顯著提高了小麥整個(gè)生育期的群體數(shù)，播種后+起身期鎮(zhèn)壓的模式，可以顯著提高冬前分蘗和春季分蘗，雖然沒(méi)有提高成穗率，但在一定程度上提高了穗數(shù)，保證了產(chǎn)量。田紀(jì)春等[8]研究表明，穗數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量的正效應(yīng)最大。周延輝等[9]通過(guò)對(duì)稻茬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的相關(guān)程度為穗數(shù)>千粒重>穗粒數(shù)，且都是正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明在小麥產(chǎn)量的三個(gè)構(gòu)成因素中，穗數(shù)是對(duì)產(chǎn)量補(bǔ)償能力及自動(dòng)調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)的因素。本研究發(fā)現(xiàn)，鎮(zhèn)壓顯著提高了穗數(shù)和穗粒數(shù)，各鎮(zhèn)壓模式下，穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)均最大。

小麥籽粒產(chǎn)量的形成來(lái)源于干物質(zhì)的積累，而干物質(zhì)是小麥光合產(chǎn)物的最終形態(tài)，在小麥整個(gè)生育期的各個(gè)階段，植株光合能力不同，干物質(zhì)積累量及積累比例也就不同。有研究表明，小麥籽粒灌漿物質(zhì)主要來(lái)源于開(kāi)花前營(yíng)養(yǎng)器官中貯藏的同化物向籽粒的再轉(zhuǎn)移和花后同化物的積累[10]。牟會(huì)榮等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在小麥籽粒干物質(zhì)的構(gòu)成中，約有1/3來(lái)自開(kāi)花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn),而剩余2/3均來(lái)自于開(kāi)花后功能葉片的光合產(chǎn)物積累。本研究表明，花前植株干物質(zhì)積累量占小麥整個(gè)生育期干物質(zhì)積累量的 72.8%～75.4%，花后干物質(zhì)積累量只占整個(gè)生育期積累量的24.5%～27.2%，但花后干物質(zhì)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率卻達(dá)到51.0%～56.3%，雖然未達(dá)到前人研究的2/3的水平[12-13]，但可以看出，花后干物質(zhì)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率顯然大于花前干物質(zhì)積累的貢獻(xiàn)。播種后+起身期鎮(zhèn)壓(SP8)顯著提高了返青期以后小麥植株干物質(zhì)的積累量和積累比例，積累量達(dá)到14 673 kg·hm-2，積累比例達(dá)到 90.2%，為高籽粒產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

本研究發(fā)現(xiàn)，播種后+起身期鎮(zhèn)壓處理下小麥的穗數(shù)和產(chǎn)量最高，分別達(dá)到686.6×104·hm-2和10 818 kg·hm-2，且與其他處理的差異顯著；顯著影響了小麥的群體動(dòng)態(tài)變化，在播種后+起身期鎮(zhèn)壓處理下小麥拔節(jié)期、開(kāi)花期和成熟期的群體最大，且顯著高于其他處理；顯著提高了各階段干物質(zhì)積累量、花前干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率，且整個(gè)生育期的生物量最高，為16 085 kg·hm-2，收獲指數(shù)為52.7%，轉(zhuǎn)運(yùn)量達(dá)到 4 156 kg·hm-2，對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率為 49.0%，同樣高于其他鎮(zhèn)壓處理，且差異顯著。