播期對(duì)冬播春麥品種生育進(jìn)程及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

王 銅 李 磊 汪曉東 薛麗華 章建新* 蘇文平 王 歡

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，烏魯木齊 830091)

新疆維吾爾自治區(qū)北疆春小麥品種冬播期在10月中旬—11月中旬[1-2]，較冬小麥的適宜播種期(9月15—25日)[3]晚30～50 d。小麥以1葉期或發(fā)芽(萌動(dòng))狀態(tài)在積雪覆蓋下越冬，融雪后早春出苗。與春小麥相比，冬播春小麥品種具有春季早出苗和早成熟等優(yōu)點(diǎn)[1]，因此，對(duì)降低干熱風(fēng)危害[4-5]有利。但因冬播春小麥在出苗前越冬，存在春季出苗率低而不穩(wěn)定的問(wèn)題[2]。春小麥冬播技術(shù)常用于棉麥倒茬[2]。北疆春麥冬播種植模式還具有節(jié)水潛力大的優(yōu)點(diǎn)[6]，應(yīng)用前景廣闊。在二十世紀(jì)60年代，僅有我國(guó)東北地區(qū)[7-9]和新疆北疆[10]的“春包蛋”春小麥生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)介紹，缺乏科學(xué)依據(jù)。與用“冬包蛋”麥相比，“春包蛋”麥產(chǎn)量高，早熟[2]。近年，由于倒茬和節(jié)水的需要，春小麥冬播技術(shù)越來(lái)越受到重視[6，11-13]。

播期影響冬播春小麥種子越冬狀態(tài)和生育進(jìn)程，進(jìn)而影響到出苗率和產(chǎn)量品質(zhì)。目前，播期對(duì)北疆冬播春小麥越冬出苗率、籽粒品質(zhì)和高產(chǎn)生育特性影響的研究鮮有報(bào)道。本研究選用4個(gè)春小麥品種，在田間設(shè)置3個(gè)冬前播期及1個(gè)春播對(duì)照播期，測(cè)定春小麥品種生育進(jìn)程，產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)，旨在探究冬播期對(duì)春小麥品種生育進(jìn)程、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為冬播春小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1試驗(yàn)地條件和田間管理

試驗(yàn)于2017—2019年在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪實(shí)習(xí)農(nóng)場(chǎng)(43°56′ N，87°20′ E)進(jìn)行，試驗(yàn)地壤土。2017—2018年試驗(yàn)地前茬為夏玉米，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)為13.0 g/kg，堿解氮51.2 mg/kg，速效磷16.2 mg/kg，速效鉀328.0 mg/kg，pH 8.17。播前基施磷酸二銨300.0 kg/hm2。采用人工開(kāi)溝點(diǎn)播，行距20 cm，播種深度4 cm，冬播1 000×104粒/hm2，春播750×104粒/hm2。滴灌帶采用1管4行配置，冬前不灌水，翌年在小麥拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期和灌漿期各滴灌1次，每次750 m3/hm2。分別在拔節(jié)期和孕穗期各隨水滴入尿素225 kg/hm2，共施尿素450 kg/hm2。2018—2019年試驗(yàn)地前茬為西瓜，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)為11.0 g/kg，堿解氮60.0 mg/kg，速效磷16.0 mg/kg，速效鉀215.0 mg/kg，pH 8.28。播前基施磷酸二銨300 kg/hm2。播種時(shí)將3個(gè)地溫計(jì)(Micro USB DATA Loggers)埋入4 cm(播深)土層，每1 h計(jì)值1次，出苗后取回地溫計(jì)，獲取日地溫最低值(3個(gè)地溫值平均)。越冬期間(12、1和2月)日地溫最低值動(dòng)態(tài)，見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 2017—2018年小麥越冬期4 cm土層處日最低地溫動(dòng)態(tài)Fig.1 Daily minimum ground temperature at the 4 cm soil layer during the over-wintering period from 2017 to 2018

圖2 2018—2019年小麥越冬期4 cm土層處最低地溫動(dòng)態(tài)Fig.2 Daily minimum ground temperature at the 4 cm soil layer during the over-wintering period from 2018 to 2019

1.1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)：‘新春6號(hào)’、‘新春20號(hào)’、‘新春27號(hào)’和‘新春43號(hào)’；播期為副區(qū)：2017—2018年播期為2017-10-15(A1，越冬前小麥為一葉一心)、10-25(A2，越冬前種子在土下呈發(fā)芽狀態(tài))、11-02(A3，越冬前種子在土下呈萌動(dòng)狀態(tài))、2018-03-31(A4，CK)；2018—2019年播期為2018-10-18(B1，越冬前小麥為心葉期)、10-31(B2，越冬前種子在土下呈發(fā)芽狀態(tài))、11-08(B3，越冬前種子在土下呈萌動(dòng)狀態(tài))、2019-03-30(B4，CK)。共16個(gè)處理，小區(qū)面積2 m×5 m=10 m2，3次重復(fù)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目

1.2.1生育進(jìn)程記載和總莖數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)定

冬前調(diào)查各冬播處理小麥種子越冬狀態(tài)，記載生育進(jìn)程。春季出苗后各處理選取1 m代表性樣段3行，在各時(shí)期調(diào)查總莖數(shù)直至齊穗期。

出苗率=(春季出苗數(shù)/播種粒數(shù))×100%

1.2.2產(chǎn)量構(gòu)成和產(chǎn)量測(cè)定

連接作為另外一種銜接手段，是指通過(guò)連接性詞語(yǔ)的運(yùn)用，人們可以預(yù)見(jiàn)后續(xù)句的語(yǔ)義。此處所說(shuō)的連接性詞語(yǔ)既包括句子語(yǔ)法的連詞（如and，but和or），也包含具有連接意義的副詞或介詞短語(yǔ)（如later，fortunately和in the meantime）體現(xiàn)的狀語(yǔ)。

成熟期各小區(qū)取1 m代表性樣段3行考種，測(cè)定穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重；人工收獲各小區(qū)中間3 m2脫粒稱(chēng)重，用谷物水分速測(cè)儀測(cè)定含水量，按13%含水量計(jì)產(chǎn)。

1.2.3籽粒品質(zhì)測(cè)定

收獲脫粒后過(guò)篩去除雜質(zhì)，通過(guò)室內(nèi)分析測(cè)定磨粉品質(zhì)，按照國(guó)家糧食標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5498—2013[14]測(cè)定容重；籽粒硬度和蛋白質(zhì)含量采用瑞典Perten公司DA7250型近紅外谷物分析儀測(cè)定；采用德國(guó)Brabender公司Quadrumat Senior實(shí)驗(yàn)?zāi)?，參照AACC26—20[15]方法制粉，樣品量2 500 g。沉降值參照GB/T 10361—2008[16]，采用瑞典Perten公司1900型降落數(shù)值儀測(cè)定。濕面筋含量測(cè)定按照GB/T 5506.2—2008[17]進(jìn)行，采用Perten公司GM2200型面筋洗滌儀測(cè)定。面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和面團(tuán)形成時(shí)間等粉質(zhì)參數(shù)的測(cè)定參照GB/T 14614—2006[18]進(jìn)行，采用德國(guó)Brabender公司生產(chǎn)的電子型粉質(zhì)儀測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對(duì)冬播春小麥出苗率和生育進(jìn)程的影響

2017—2018年，冬播A1、A2和A3處理的春小麥各品種分別以一葉一心、發(fā)芽和萌動(dòng)狀態(tài)越冬。由表1可知，各播期處理春季出苗率差異顯著，各播期平均值表現(xiàn)為A4最高，82.83%，分別比A1、A2和A3處理的春小麥平均出苗率(54.06%)高出28.77個(gè)百分點(diǎn)，冬播期間出苗率差異不顯著。同一冬播期處理品種間出苗率差異顯著，以‘新春27號(hào)’和‘新春6號(hào)’較高，分別為64.0%和61.3%。A1、A2、A3和A4全生育期分別為101.5、97.5、96.3 和86.5 d，成熟期分別為06-28、06-28、06-30和07-08。

表1 2017—2018年各播期處理春小麥品種出苗率和生育進(jìn)程Table 1 Seedling emergence rate and development process of spring wheat varieties by different sowing treatment from 2017 to 2018

2018—2019年，冬播B1、B2和B3處理的各品種分別以心葉期、發(fā)芽和萌動(dòng)狀態(tài)越冬。由表2可知，各播期處理春季出苗率差異顯著，各播期平均值表現(xiàn)為B4最高，78.57%，比B1、B2和B3處理平均出苗率(66.73%)高出11.84個(gè)百分點(diǎn)。同一冬播期品種間出苗率差異顯著，以‘新春43號(hào)’較高，為74.5%。B1、B2、B3和B4全生育期分別為93.8、91.8、90.0和85.3 d，成熟日期依次為06-26、06-27、06-28和07-04。

表2 2018—2019年各播期處理春小麥品種出苗率和生育進(jìn)程Table 2 Seedling emergence rate and development process of spring wheat varieties by different sowing treatment from 2018 to 2019

2017—2018和2018—2019年的結(jié)果基本一致，冬播處理的春小麥平均出苗率(60.40%)較春播處理平均出苗率(80.70%)降低20.31個(gè)百分點(diǎn)，延長(zhǎng)了生育期、提早成熟。以發(fā)芽狀態(tài)越冬的冬播處理A2和B2出苗率較高，同一年份不同品種間出苗率差異顯著，同一品種出苗率年際不同，2018—2019年冬播出苗率(66.73%)高于2017—2018年出苗率(54.06%)。

2.2 播期對(duì)冬播春小麥總莖數(shù)動(dòng)態(tài)的影響

圖3 2017—2018年各播期處理春小麥品種冬播總莖數(shù)動(dòng)態(tài)Fig.3 Dynamics of total stem number for spring wheat varieties by different sowing treatment from 2017 to 2018

由圖4可知，2018—2019年春小麥各品種冬播B1、B2和B3的總莖數(shù)峰值均出現(xiàn)在04-30，較B4(05-10)提前，峰值降低?！麓?號(hào)’B2的總莖數(shù)峰值為967.50×104/hm2，較B4峰值(1 020.30×104/hm2)降低5.74%；‘新春6號(hào)’B2的穗數(shù)(424.21×104/hm2)較B4(593.00×104/hm2)降低28.50%，其余品種表現(xiàn)相似。

圖4 2018—2019年各播期處理春小麥品種冬播總莖數(shù)動(dòng)態(tài)Fig.4 Dynamics of total stem number for spring wheat varieties by different sowing treatment from 2018 to 2019

2017—2018和2018—2019年的結(jié)果基本一致，與春播相比，冬播處理的春小麥總莖數(shù)峰值和成穗數(shù)大幅降低，莖數(shù)峰值提前出現(xiàn)，冬播期對(duì)春小麥成穗數(shù)影響不大。

2.3 播期對(duì)冬播春小麥品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可知，2017—2018年春小麥各播期處理的穗數(shù)最高為A4，分別比A1、A2和A3的穗數(shù)高出13.71%、16.81%和14.82%；穗粒數(shù)表現(xiàn)為處理A2>A3(A1)>A4；千粒重和產(chǎn)量均表現(xiàn)為冬播處理(A1、A2、A3)高于春播處理A4。冬播產(chǎn)量為7 391.45 kg/hm2，較春播(6 014.76 kg/hm2)增加22.89%。冬播處理的平均穗粒數(shù)和千粒重分別較A4增加33.57%和6.61%，同一播期不同品種的產(chǎn)量差異顯著，‘新春43號(hào)’、‘新春27號(hào)’和‘新春6號(hào)’分別在A1、A2和A3處理表現(xiàn)較高的產(chǎn)量。春小麥冬播較春播增產(chǎn)的原因在于穗粒數(shù)和千粒重的增加。

表3 2017—2018年各播期處理春小麥品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 3 Yield and yield components of spring wheat varieties by different sowing treatment from 2017 to 2018

表3(續(xù))

由表4可知，2017—2018與2018—2019年結(jié)果一致，B1、B2和B3的穗數(shù)分別比B4降低19.34%、14.37%和17.58%；穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均表現(xiàn)為冬播處理(B1、B2、B3)高于春播處理B4，冬播產(chǎn)量為6 740.54 kg/hm2，較春播(6 055.19 kg/hm2)增加11.31%，冬播處理平均穗粒數(shù)和千粒重分別較B4增加27.78%和4.56%。冬播期間產(chǎn)量差異不顯著。同一播期不同春小麥品種產(chǎn)量差異顯著，‘新春43號(hào)’和‘新春6號(hào)’分別在B2表現(xiàn)較高的產(chǎn)量。雖然冬播單株穗數(shù)較春播降低，但穗粒數(shù)和千粒重分別增加30.68%和5.59%，因此增產(chǎn)17.10%(2年平均7 065.99 kg/hm2)，各播期處理間產(chǎn)量差異不顯著。

表4 2018—2019年各播期處理春小麥品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 4 Yield and yield components of spring wheat varieties by different sowing treatment from 2018 to 2019

2.4 播期對(duì)冬播春小麥品種籽粒品質(zhì)的影響

由表5可知，2018—2019年春小麥品種籽粒蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為春播處理B4高于冬播處理(B1、B2、B3)。B1、B2和B3處理籽粒蛋白質(zhì)含量分別較B4(15.43%)降低0.88、0.94和0.77個(gè)百分點(diǎn)，冬播處理以‘新春43號(hào)’的籽粒蛋白質(zhì)含量較高，平均值為15.20%。播期處理間出粉率、籽粒容重和籽粒硬度均值差異均不顯著。

表5 2018—2019年各播期處理春小麥品種籽粒品質(zhì)Table 5 Seed quality of spring wheat varieties by different sowing treatment from 2018 to 2019

由表6可知，不同播期春小麥籽粒的沉降值和濕面筋含量差異顯著，表現(xiàn)為春播處理B4高于冬播處理(B1、B2、B3)，B1、B2和B3處理沉降值分別較B4(36.89%)降低2.03、3.67和2.94個(gè)百分點(diǎn)，濕面筋含量分別較B4(36.43%)降低1.65、3.18和1.93 個(gè)百分點(diǎn)，同一冬播期，品種間差異顯著。吸水率在各播期處理間差異不顯著，面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間在播期處理間差異極顯著。冬播較春播降低春小麥籽粒蛋白質(zhì)含量、沉降值和濕面筋含量，同一小麥品種的冬播處理間籽粒品質(zhì)差異不顯著，同一冬播期，籽粒的沉降值和濕面筋含量在品種間差異極顯著，以‘新春43號(hào)’和‘新春6號(hào)’品質(zhì)較優(yōu)。

表6 2018—2019年各播期處理春小麥品種面團(tuán)流變學(xué)特性Table 6 Dough rheological properties of spring wheat varieties by different sowing treatment from 2018 to 2019

3 討論與結(jié)論

播期通過(guò)影響冬播春小麥品種越冬的形態(tài)而影響出苗率[6,8]。新疆北疆灌區(qū)冬播春小麥品種以幼芽、幼根長(zhǎng)到3～4 mm時(shí)越冬較好[7]。冬播春小麥冬前胚根長(zhǎng)1.5～3.0 cm，胚芽長(zhǎng)1.0～1.5 cm，翌年春天較適期春播早出苗10～12 d，出苗率64.0%以上，而冬前種子未萌動(dòng)的冬播小麥，翌年春天出苗較前者晚5～7 d，出苗率為51.4%[19]。春小麥品種冬播最適宜播種期是5 cm地溫穩(wěn)定在0～3 ℃時(shí),該條件下越冬種子遭受凍害較輕[7]。4 ℃低溫降低小麥發(fā)芽速度和阻礙幼苗生長(zhǎng)，降低根長(zhǎng)和根干重[20]。冬播春小麥較正常播種生育期延長(zhǎng)13 d、早熟9 d，可獲得7 852.8 kg/hm2產(chǎn)量[6]。

本研究結(jié)果表明：2017—2018和2018—2019年越冬期4 cm地溫最低分別為-5.98和-3.36 ℃(圖1和圖2)，B1、B2和B3冬播期小麥種子分別以一葉一心、發(fā)芽和萌動(dòng)狀態(tài)越冬，均較春播小麥早出苗、早成熟且生育期延長(zhǎng)；冬播顯著降低出苗率、基本苗數(shù)、總莖數(shù)峰值和穗數(shù)。2018—2019年冬播處理出苗率(64.30%)比2017—2018年(54.06%)高出10.24個(gè)百分點(diǎn)?？梢?jiàn)，越冬期間種芽經(jīng)歷的低溫條件是影響冬播春小麥出苗率的主要因素。越冬期間4 cm地溫最低值降至-3.36 ℃以下時(shí)，冬播春小麥種芽可遭受凍害，大幅度降低出苗率。越冬期間種芽經(jīng)歷溫度越低，小麥?zhǔn)軆龊υ絿?yán)重，出苗率越低。2年試驗(yàn)結(jié)果表明，冬播處理各春小麥品種平均出苗率差異不顯著；而同一冬播期不同春麥品種間的出苗率差異顯著。冬播期僅僅改變了小麥種芽越冬形態(tài)，可能是同一小麥品種的不同越冬形態(tài)間抗凍性差異較小的緣故，不同小麥品種間芽期的抗凍性差異較大。因此，選擇冬播出苗率高的小麥品種是獲得高產(chǎn)的前提條件[7]?？紤]到10月中旬適墑播種春麥品種，若遇到暖冬年份，小麥可能進(jìn)入2葉期以上苗齡，增加遭受?chē)?yán)重凍害的風(fēng)險(xiǎn)。2年試驗(yàn)結(jié)果表明，冬播春小麥產(chǎn)量處理間差異不顯著，而同一冬播期的不同春小麥產(chǎn)量在品種間差異顯著。

播期對(duì)小麥籽粒品質(zhì)有一定的影響[21]。關(guān)于播期對(duì)小麥籽粒品質(zhì)影響的研究結(jié)果不一致。范金平等[22]研究表明，冬小麥隨著播期的推遲，小麥蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值等品質(zhì)指標(biāo)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)；劉芳亮等[23]研究表明，冬小麥隨播期推遲，蛋白質(zhì)和濕面筋含量呈下降趨勢(shì)，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間呈上升趨勢(shì)。本研究結(jié)果表明，春小麥品種冬播較春播籽粒蛋白質(zhì)含量、沉降值和濕面筋含量均顯著降低；冬播春小麥籽粒品質(zhì)指標(biāo)在播期處理間差異不顯著；而同一冬播期不同春小麥籽粒品質(zhì)指標(biāo)在品種間差異顯著，可能是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)含量與抽穗—成熟期的日均溫度呈顯著正相關(guān)[24]，而冬播春小麥成熟期(6月底—7月初)較春小麥(7月上和中旬)提前10 d左右，灌漿期處于較低溫度的緣故。參試小麥品種成熟期在各冬播處理間無(wú)顯著差異，籽粒灌漿期溫度條件也相近，是冬播春小麥籽粒品質(zhì)指標(biāo)差異不顯著的原因。有關(guān)冬播春小麥品質(zhì)變化規(guī)律有待進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

綜合考慮出苗率、產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)等因素，在本試驗(yàn)條件下，選擇芽期抗凍性強(qiáng)、越冬出苗率高、產(chǎn)量高和品質(zhì)優(yōu)的春小麥品種，在10月下旬—11月上旬是新疆維吾爾自治區(qū)北疆春小麥品種適宜的播期。