不同播期和播種量對(duì)冬小麥生長特征和產(chǎn)量的影響

王 欣 王 才

（1駐馬店市農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理指導(dǎo)站，463000，河南駐馬店；2河南省駐馬店農(nóng)業(yè)學(xué)校，463000，河南駐馬店）

小麥作為中國最重要的糧食作物之一，在糧食生產(chǎn)中起著重要作用，河南省是我國最大的小麥生產(chǎn)省，小麥產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的28%以上，為我國糧食安全做出了巨大的貢獻(xiàn)[1]。然而，近年來，隨著全球極端天氣的頻發(fā)，冬前積溫明顯增加，暖冬現(xiàn)象頻發(fā)，過早播種導(dǎo)致小麥越冬前生長過快，容易遭受低溫凍害等脅迫，而過晚播種又會(huì)使小麥個(gè)體偏弱，群體質(zhì)量差，影響產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。實(shí)踐證明，播期和密度等條件都是影響小麥抗性及產(chǎn)量的重要因素[3]。適宜的播期和播種量能夠使小麥充分利用光、熱、水、氣等自然資源，創(chuàng)建優(yōu)良小麥群體，有利于穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重的協(xié)調(diào)發(fā)展以獲得高產(chǎn)[4]。適期播種能夠在冬前形成壯苗，有利于分蘗的發(fā)生及干物質(zhì)的積累，使小麥安全越冬，為其中后期穩(wěn)定生長發(fā)育奠定基礎(chǔ)。播種密度也是影響小麥產(chǎn)量形成的重要因素，通過影響小麥不同生育時(shí)期的群體結(jié)構(gòu)，決定小麥群體對(duì)光能利用水平、干物質(zhì)生產(chǎn)與轉(zhuǎn)運(yùn)能力，從而影響最終產(chǎn)量[5]。有研究[6]認(rèn)為，播期和密度存在密切的聯(lián)系，推遲播期使得小麥分蘗能力減弱，單位面積穗數(shù)減少，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重不能協(xié)調(diào)發(fā)展，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，因此當(dāng)播期推遲，可通過增加密度來彌補(bǔ)分蘗數(shù)的不足，以獲得較高產(chǎn)量。衣政偉等[7]研究表明，在蘇中地區(qū)，小麥于 11月上旬播種，播種量為450kg/hm2時(shí)產(chǎn)量較好。汪娟梅等[8]研究認(rèn)為，關(guān)中中部灌區(qū)小麥于 10月 14日左右播種，播種量為130～207kg/hm2最適宜。本試驗(yàn)連續(xù)2個(gè)年度于河南省駐馬店市研究不同播期和播種量對(duì)小麥干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)特征、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素變化特征的影響，明確小麥最佳群體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化栽培技術(shù)，為小麥增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017-2019年在河南省駐馬店市西平縣二郎鄉(xiāng)張堯村進(jìn)行，該地地處黃淮海平原南部，年均氣溫14.8℃，年均降雨量852mm，無霜期221d，種植制度為冬小麥－夏玉米一年兩熟制，供試土壤為砂姜黑土，耕層土壤有機(jī)質(zhì) 11.87g/kg、全氮1.23g/kg、有效磷 22.49mg/kg、速效鉀 115.27mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種百農(nóng)207屬半冬性中晚熟品種，分蘗力較強(qiáng)，成穗率中等，株型松緊適中，莖稈粗壯，抗倒性強(qiáng)，穗粒數(shù)35.6，千粒重41.7g。試驗(yàn)肥料分別為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O512%）和氯化鉀（K2O 60%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)播期，分別為9月24日（S1）、10月4日（S2）和10月14日（S3），設(shè)置3個(gè)播種量，分別為120（D1）、160（D2）和240kg/hm2（D3）。共9個(gè)處理，分別為 S1D1、S1D2、S1D3、S2D1、S2D2、S2D3、S3D1、S3D2和S3D3。在小麥播種前將全部玉米秸稈粉碎后翻壓還田，播種前施入氮肥（N）90kg/hm2，磷肥（P2O5）120kg/hm2，鉀肥（K2O）120kg/hm2，在拔節(jié)期追施氮肥（N）120kg/hm2。小區(qū)面積45m2（15m×3m），其他管理按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培田要求進(jìn)行。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 群體干物質(zhì)積累量 分別于拔節(jié)期、開花期和成熟期在每小區(qū)選擇長勢(shì)一致、生長健壯的植株30株帶回室內(nèi)，將莖稈、葉片、穗、籽粒和穎殼分開處理，105℃下殺青30min，80℃烘干至恒重，進(jìn)行稱重，測(cè)定干物質(zhì)。

參考楊佳佳等[9]的方法計(jì)算干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)參數(shù)：營養(yǎng)器官花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量（t/hm2）=開花期干重-成熟期干重（不含籽粒）；營養(yǎng)器官花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率（%）=（開花期干重-成熟期干重）/開花期干重×100；花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率（%）=花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干重×100；花后光合同化物積累量（t/hm2）=成熟期籽粒干重-營養(yǎng)器官花前貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量；花后光合同化物貢獻(xiàn)率（%）=花后光合同化物積累量/成熟期籽粒干重×100。

1.4.2 葉面積指數(shù)和冠層光合有效輻射 使用LI-3000（美國）測(cè)定葉面積指數(shù)（leaf area index，LAI），分別在開花0d、花后7d和花后14d選擇無云的晴朗天氣進(jìn)行測(cè)定。在小麥花后7d用作物冠層分析儀（Sunscan，英國）測(cè)定冠層光合有效輻射（PAR）和近地面光合有效輻射（TPAR），測(cè)定時(shí)光傳感器跨越4行小麥，與小麥種植行向呈45°方向水平放置，探頭感光面向上；外置探頭水平放置于麥穗上方50cm處，測(cè)定自然光照下的PAR。

參考孔令英等[10]的方法計(jì)算冠層光合有效輻射截獲量（IPAR）、截獲率（CaR）、透射率（PeR）、光合有效輻射轉(zhuǎn)化率（PCE）和光合有效輻射利用率（PUE）。公式如下，CaR（%）=（PAR-TPAR）/PAR×100；PeR（%）=TPAR/PAR×100；IPAR=R×CaR×0.5；PCE=（成熟期干物質(zhì)量-開花期干物質(zhì)量）/IPAR；PUE=IPAR/R×PCE。

式中，R表示實(shí)際光合有效輻射總量，數(shù)據(jù)來源于試驗(yàn)基地氣象觀測(cè)站。

1.4.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 小麥成熟收獲前，從各小區(qū)選取1m2的樣點(diǎn)調(diào)查穗數(shù)，另取30株進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查穗粒數(shù)，籽粒晾干后，數(shù)500粒，稱重。每小區(qū)收獲保留完整的4m2，自然晾干后稱重，并折合為單位面積產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)初步分析和圖表制作，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，采用新復(fù)極差多重比較法（Duncan）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期和播種量對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累的影響

干物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。由圖1可知，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，小麥干物質(zhì)積累量逐漸增加。在2017-2018年拔節(jié)期，隨播期的推移，干物質(zhì)積累量降低，每推遲1個(gè)播期，干物質(zhì)積累量降低0.13～0.37t/hm2。隨播種量的增加，干物質(zhì)積累量呈先增加后減小的趨勢(shì)，S1D2處理干物質(zhì)積累量達(dá)到最大值，與S1D3處理沒有顯著差異，但顯著高于其他處理。開花期的變化趨勢(shì)與拔節(jié)期相似，隨播期的推移，干物質(zhì)積累量降低，每推遲1個(gè)播期，干物質(zhì)積累降低0.42～1.14t/hm2，變化幅度較拔節(jié)期大。在成熟期，S1D2處理干物質(zhì)積累量最大，顯著高于其他處理。

圖1 不同播期和播種量對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累的影響Fig.1 The effects of different sowing dates and seeding rates on dry matter accumulation of winter wheat

2018-2019年干物質(zhì)積累量變化趨勢(shì)和2017-2018年相似。在拔節(jié)期，S1D2處理的干物質(zhì)積累量最大，與S1D1、S1D3和S2D2處理差異不顯著；在開花期，S1D3處理的干物質(zhì)積累量最大，與S1D2差異不顯著；在成熟期，S1D2處理的干物質(zhì)積累量最大，除了S2D2處理外，與其他處理差異均達(dá)到顯著水平。整體上，2018-2019年干物質(zhì)積累量略高于2017-2018年。

2.2 不同播期和播種量對(duì)冬小麥干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表1可知，播期和播種量對(duì)冬小麥花前干物質(zhì)和花后光合同化物的分配有顯著影響。在2017-2018年，花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量2.03～3.87t/hm2，S1D3處理轉(zhuǎn)運(yùn)量最大，其次是S1D2處理，隨播期的推遲，花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量呈降低趨勢(shì)；花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率為24.37%～37.95%，在S1和S3播期下，隨播種量增加而增加，在S2播期下，隨播種量增加而降低；花前干物質(zhì)貢獻(xiàn)率在32.27%～61.35%，各處理間差異較大，在S1和S3播期下隨播種量增加而增加，在S2播期下隨播種量增加而降低，在D1和D2播種量下，隨播期的推遲逐漸降低，在D3播種量下，隨播期的推遲先降低后升高；花后光合同化物積累量在2.44～4.31t/hm2間，S2D3處理的積累量最大；花后光合同化物貢獻(xiàn)率為38.65%～67.73%，隨播期的推遲呈先升高后降低的趨勢(shì)，在S1和S3播期時(shí)，隨播種量的增加逐漸降低，在S2播期時(shí)，隨播種量的增加逐漸增加。

表1 不同播期和播種量對(duì)冬小麥干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響Table 1 Effects of different sowing dates and seeding rates on dry matter transport of winter wheat

在2018-2019年，大部分處理間存在明顯差異，花前干物質(zhì)貢獻(xiàn)率在38.65%～58.68%，隨播期的推遲呈先降低后升高的趨勢(shì)，在S1和S3處理下，隨播種量的增加呈先降低后升高的趨勢(shì)，在 S2處理下，隨播種量的增加呈逐漸升高的趨勢(shì)，S1D3處理最高；花后光合同化物貢獻(xiàn)率為 41.32%～61.35%，隨播期的推遲呈先升高后降低的趨勢(shì)，S2D1處理花后光合同化物貢獻(xiàn)率最大。

2.3 不同播期和播種量對(duì)冬小麥LAI的影響

葉片是植物進(jìn)行光作用的重要器官，LAI的大小反映光合群體的大小，是決定植被生產(chǎn)力的關(guān)鍵要素。由圖2可知，隨花后天數(shù)的延長，小麥LAI呈逐漸降低的變化趨勢(shì)，LAI隨播期的推遲呈逐漸降低的趨勢(shì)，隨播種量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，在2017-2018年，各時(shí)期均是S1D2處理最大，并顯著高于其他處理，在2018-2019年，各時(shí)期也是S1D2處理最大，與S2D2和S1D3處理沒有顯著差異，2年變化趨勢(shì)基本一致，2018-2019年LAI略大于2017-2018年。

圖2 不同播期和播種量對(duì)冬小麥LAI的影響Fig.2 The effects of different sowing dates and seeding rates on LAI of winter wheat

2.4 不同播期和播種量對(duì)冬小麥冠層光合有效輻射及光能利用率的影響

冠層光能截獲及透射率是反映冠層結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。由表2可知，播期和播種量對(duì)冠層的光能截獲及利用率有顯著影響。在2017-2018年，光能截獲量隨播期的推遲呈逐漸減小的趨勢(shì)，同一播期處理下，隨播種量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，S1D2處理的光能截獲量最大，除S1D3處理外，顯著高于其他處理；光能截獲率和截獲量呈正相關(guān)，變化趨勢(shì)一致，在S1D2處理時(shí)達(dá)到最大值；透射率與截獲率變化趨勢(shì)相反，在S3D1處理時(shí)達(dá)到最大值，S1D2處理達(dá)到最小值，說明該處理漏光損失較小。

表2 不同播期和播種量對(duì)冬小麥冠層光合有效輻射及光能利用率的影響Table 2 Effects of different sowing dates and seeding rates on photosynthetically active radiation and light use efficiency of winter wheat canopy

在2018-2019年，光能截獲量和截獲率在S2D2處理達(dá)到最大值，透射率在S3D1處理最大，S2D2處理最小，光能利用率隨播期的推遲和播種量的增加均呈先升高后降低的趨勢(shì)，在S2D2處理達(dá)到最大值，2年變化趨勢(shì)相似，2018-2019年光能截獲率大于2017-2018年，光能利用率小于2017-2018年。

2.5 不同播期和播種量對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可知，不同播期和播種量對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著影響，在2017-2018年，穗數(shù)在D1和D2處理下隨播期的推遲呈逐漸增加的趨勢(shì)，在 D3處理下隨播期的推遲呈先增加后減少的趨勢(shì)，S2D3處理達(dá)到最大值；穗粒數(shù)隨播期的推遲呈先增加后減少的趨勢(shì)，隨播種量的增加逐漸減少，S2D1處理達(dá)到最大值，與S1D1處理差異不顯著，但顯著高于其他處理；千粒重變化趨勢(shì)和穗粒數(shù)相似，S3D1處理達(dá)到最大值，與S1D1和S2D1處理差異不顯著，顯著高于其他處理；產(chǎn)量在S2D3處理達(dá)到最大值，其次是S1D2和S2D2處理。在2018-2019年，穗數(shù)在S3播期時(shí)隨播種量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在S2D2處理達(dá)到最大值，穗粒數(shù)變化趨勢(shì)和2017-2018年一致，在S1D1處理時(shí)達(dá)到最大值；千粒重在S3D1處理達(dá)到最大值；產(chǎn)量在S2D2處理達(dá)到最大值，其次是S1D2。2018-2019年各處理產(chǎn)量均高于2017-2018年。

表3 不同播期和播種量對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 3 The effects of different sowing dates and seeding rates on winter wheat yield and its components

3 討論

3.1 不同播期和播種量對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累的影響

地上部植株干物質(zhì)積累量反映群體的光合能力，與籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)[11]。適宜的播期和播種量可有效提高小麥干物質(zhì)積累量，研究[12]表明，播期推遲、積溫減少使植株生長延緩是導(dǎo)致干物質(zhì)積累量減少的主要原因，小麥干物質(zhì)積累量與播種量也緊密相關(guān)，隨著種植密度的增加而增加，但超過一定密度時(shí)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。本研究結(jié)果表明，隨播期的推遲，干物質(zhì)積累量降低，每推遲 1個(gè)播期，干物質(zhì)積累量降低0.13～0.37t/hm2，干物質(zhì)積累量隨播種量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，各處理在S1D2處理達(dá)到最大值，其次是S2D2處理，主要是由于隨播期的推遲，小麥分蘗減少引起群體數(shù)量下降，而播種量的增加提高了小麥的基本苗，但是播種量過高，群體間競爭加大，導(dǎo)致干物質(zhì)積累量減小。

3.2 不同播期和播種量對(duì)冬小麥干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

產(chǎn)量與干物質(zhì)積累有著密切的關(guān)系，干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力和轉(zhuǎn)運(yùn)效率對(duì)產(chǎn)量形成起著決定性作用[13]。研究[14]表明，花前干物質(zhì)積累量提高能有效促進(jìn)花前干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。籽粒產(chǎn)量與抽穗后干物質(zhì)積累量顯著相關(guān)。有研究[15]表明，花后光合同化物積累量對(duì)籽粒產(chǎn)量影響顯著，花后光合同化物積累量對(duì)籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)率可達(dá)65%以上。干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率受灌漿速率和持續(xù)時(shí)間的綜合影響[16]，本研究表明，隨播期的推遲，花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量呈降低的趨勢(shì)，而隨播種量的增加而增加?；ê蠊夂贤锓e累量則隨播期的推遲呈先升高后降低的趨勢(shì)，隨播種量的增加逐漸降低，可能是由于播期推遲導(dǎo)致小麥庫的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間推移，縮短了灌漿持續(xù)時(shí)間。

3.3 不同播期和播種量對(duì)冬小麥LAI的影響

小麥LAI與光能截獲率呈顯著相關(guān)關(guān)系，調(diào)整播期和種植密度可調(diào)節(jié)LAI，使光能截獲率在適宜的條件下達(dá)到最大值，促進(jìn)群體對(duì)光能的利用[17]。有研究[18]表明，調(diào)整播期，可改變小麥冠層群體結(jié)構(gòu)，增加種植密度能夠減少小麥漏光損失，提高光能截獲量。本研究表明，光能截獲率隨播期的推遲呈逐漸減小的趨勢(shì)，在同一播期處理下，隨播種量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，而光能量利用率隨播期和播種量均呈先增加后減小的趨勢(shì)，在 10月4日播種，播種量為160kg/hm2時(shí)達(dá)到最大值，說明適宜的播期和播種量可促進(jìn)小麥對(duì)光能的有效利用，有利于構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)和提高干物質(zhì)積累量。

3.4 不同播期和播種量對(duì)冬小麥產(chǎn)量及光能利用率的影響

建立合理的群體結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)量的關(guān)鍵。研究[19]表明，不同播期和密度處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素都有影響，播期推遲的減產(chǎn)效應(yīng)可通過增加種植密度來改善，種植密度是調(diào)控群體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，對(duì)群體數(shù)量和產(chǎn)量構(gòu)成起著決定性的作用。有研究[20]認(rèn)為，小麥群體有效穗數(shù)隨著種植密度的增加逐漸增加，而穗粒數(shù)和千粒重則呈下降趨勢(shì)。本研究結(jié)果表明，在D1處理下，早播可形成較高的產(chǎn)量，而在D3處理下晚播有利于產(chǎn)量形成，主要是D1播種量早播有利于個(gè)體生長發(fā)育和有效分蘗形成，播期為10月4日、播種量160kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，一方面是播種量的增加顯著增加了有效穗數(shù)，協(xié)調(diào)了穗粒數(shù)和千粒重之間的關(guān)系，另一方面，播期和播種量引起小麥的出苗率、LAI、分蘗數(shù)等性狀形成不同的群體，構(gòu)建合理的冠層結(jié)構(gòu)和光合群體，使生育期內(nèi)積累的生物量和籽粒灌漿特性發(fā)生改變，促進(jìn)積累的干物質(zhì)從葉片向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)得到合理分配，最終提高了小麥產(chǎn)量。

4 結(jié)論

隨播期的推遲，干物質(zhì)積累量降低，每推遲1個(gè)播期，干物質(zhì)積累量降低0.13～0.37t/hm2，播期為10月4日、播種量為160kg/hm2時(shí)，小麥花后干物質(zhì)同化物較多，光能利用率達(dá)到最大值，群體優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，2年平均產(chǎn)量達(dá)到最大值，為8257.84kg/hm2。因此，在河南駐馬店地區(qū)，小麥10月4日播種，播種量160kg/hm2是適合當(dāng)?shù)氐姆N植組合，能夠改善小麥群體結(jié)構(gòu)，發(fā)揮最大的群體優(yōu)勢(shì)，達(dá)到高產(chǎn)。