播期和播深對(duì)冬小麥越冬前生長(zhǎng)性狀的影響

閆錦濤 馮利平 李 揚(yáng) 陳先冠 余衛(wèi)東

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 北京 100193; 2.中國(guó)氣象局河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室, 鄭州 450003)

0 引言

冬小麥?zhǔn)俏覈?guó)小麥生產(chǎn)的重要組成部分，冬小麥產(chǎn)量在我國(guó)糧食安全和國(guó)計(jì)民生中占有極其重要的地位。華北平原作為我國(guó)糧食生產(chǎn)的重要基地之一，其冬小麥產(chǎn)量占我國(guó)的50%以上。因此，保障華北平原冬小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、糧食安全具有重要的生產(chǎn)和民生價(jià)值。極端天氣事件增加致使華北地區(qū)冬小麥凍害的發(fā)生規(guī)律更加復(fù)雜。隨著全球氣候變暖，尤其是越冬前氣溫顯著升高，導(dǎo)致冬小麥種植界限北移[1-3]；品種特性由冬性向春性過渡[4-5]；部分生育期提前[6-7]，使得冬小麥越冬前旺長(zhǎng)，抗寒鍛煉不足，在一定程度上增加了冬小麥凍害的風(fēng)險(xiǎn)。極端天氣事件增加，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻率和強(qiáng)度明顯上升[8-11]，冬小麥常有不同程度的受凍、死苗現(xiàn)象。

冬小麥能否安全越冬不僅與環(huán)境有關(guān)，還與不同的種植制度和管理方式有關(guān)。播期是影響冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育、籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的主要農(nóng)藝措施，對(duì)冬小麥抗寒性的影響主要體現(xiàn)在生育期和越冬前苗齡上。而播深是影響麥苗長(zhǎng)勢(shì)的關(guān)鍵因素之一，對(duì)抗寒性的影響主要體現(xiàn)在地中莖的生長(zhǎng)和分蘗節(jié)的位置[12]。冬小麥的越冬存活率主要取決于分蘗節(jié)的抗寒性。分蘗節(jié)是小麥重要的生物學(xué)特性，是植株地下部未伸長(zhǎng)的節(jié)間、節(jié)和腋芽等緊縮在一起的節(jié)群，其貯存的養(yǎng)分可以維持小麥越冬期間的正常生命活動(dòng)，并且小麥分蘗節(jié)內(nèi)的分生組織具有再生性，只要冬小麥分蘗節(jié)不受損害，翌年仍可恢復(fù)生長(zhǎng)[13]。前人研究認(rèn)為，分蘗節(jié)處的土壤最低溫度、溫度日振幅是影響冬小麥越冬死亡的主要因素[14]，并以冬小麥分蘗節(jié)臨界致死溫度LT50(冬作物越冬期間有50%的植株受凍死亡時(shí)的最低溫度)作為冬小麥凍害的指標(biāo)[15]。

作物模型的研究和應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到重要作用，模型對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害影響的模擬功能也在逐步提升，在冬小麥抗凍能力研究中往往使用的是固定的分蘗節(jié)入土深度，而隨著生產(chǎn)條件的變化分蘗節(jié)入土深度是不同的。FOWLER等[16]將溫度和作物品種的最大50%分蘗節(jié)致死溫度作為影響因素，基于溫度和抗霜曲線系數(shù)，建立了可以逐日定量計(jì)算冬小麥抗凍能力的模型。BERGHORD等[17]對(duì)該模型進(jìn)行改進(jìn)，增加了積雪和越冬前抗寒鍛煉時(shí)間對(duì)每日LT50變化的影響，建立 FROSTOL 模型，且該模型需要輸入分蘗節(jié)處溫度，但實(shí)際中，對(duì)分蘗節(jié)所處位置的觀測(cè)有較大難度，需要對(duì)冬小麥破壞性取樣，通常認(rèn)為分蘗節(jié)位于距地表2～3 cm處。在冬小麥抗凍能力的研究中，慕臣英等[18]和ZHENG等[19]分別將3 cm和2.5 cm處土壤溫度作為分蘗節(jié)處溫度。鄭大瑋[20]提出分蘗節(jié)入土深度隨播種深度而加深呈雙曲線關(guān)系，但該模型只考慮播種深度對(duì)分蘗節(jié)入土深度的影響，且由于氣候變化和品種的更替，該模型在應(yīng)用方面具有一定的局限性。分蘗節(jié)入土深度在不同環(huán)境、不同栽培方式下都有所差異，但在目前研究中，分蘗節(jié)入土深度常采用固定值，在作物模型中也缺乏對(duì)分蘗節(jié)入土深度的模擬。

本文開展不同播期和播深冬小麥田間試驗(yàn)，明確不同栽培措施下越冬前冬小麥生長(zhǎng)的變化規(guī)律，重點(diǎn)對(duì)分蘗節(jié)入土深度進(jìn)行定量化模擬，以確保分蘗節(jié)在適宜的位置，保證其處于良好的生長(zhǎng)狀態(tài)。為全面評(píng)價(jià)冬小麥地上地下部性狀、制定防凍保苗措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域與材料

試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)北京上莊實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行，位于北京市海淀區(qū)上莊鎮(zhèn)辛力屯村東(40.1°N，116.2°E，海拔50.2 m)。全年大于等于0℃積溫3 050℃·d，平均日照時(shí)數(shù)2 600 h，多年平均降水量650 mm，無霜期185 d左右。地貌類型屬于華北山前沖積平原，土壤質(zhì)地為粉砂質(zhì)潮土。供試材料為農(nóng)大211(ND)冬小麥。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)Ⅰ: 不同播期、播深二因素完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，于2015—2016年、2016—2017年進(jìn)行，試驗(yàn)材料選取農(nóng)大211，播期處理設(shè)4個(gè)水平，分別為9月23日、10月3日、10月13日和10月23日(其中2015年試驗(yàn)無9月23日播期設(shè)置)。每個(gè)播期設(shè)3個(gè)播深水平，分別為2、4、6 cm。2015年試驗(yàn)共計(jì)9個(gè)處理，2016年試驗(yàn)共計(jì)12個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。行間距20 cm，小區(qū)間隔0.5 m，四周有保護(hù)行0.5 m。小區(qū)面積2 m2(2 m×1 m)，南北向種植。

試驗(yàn)Ⅱ: 不同播期、播深梯度二因素試驗(yàn)，于2016—2017年進(jìn)行，試驗(yàn)材料選取農(nóng)大211，播種期設(shè)3個(gè)水平，分別為9月23日、10月3日和10月13日，播深采用深度梯度方法[19]，開一條長(zhǎng)度為1.5 m的溝，播種深度最淺為0 cm(地表)，最深為15 cm，播種時(shí)沿斜坡放置種子，播量每個(gè)處理約80粒，最后將土覆蓋至與地面持平。另外，于2018—2019年進(jìn)行了2個(gè)播種期(10月23日、11月3日)補(bǔ)充試驗(yàn)。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

試驗(yàn)管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)高產(chǎn)大田水平。0～20 cm土壤水分保持為土壤田間持水率的65%以上(土壤水勢(shì)在-40 kPa以上)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及播種期至越冬期的氣象條件如表1所示。

表1 冬小麥播種至越冬前氣象條件Tab.1 Weather conditions during period of sowing date to day before overwintering

1.2.2試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定

在越冬期(12月1日)取樣，在試驗(yàn)Ⅰ每個(gè)處理選取3株長(zhǎng)勢(shì)一致的冬小麥，對(duì)試驗(yàn)Ⅱ所有小麥植株全部破壞性取樣。測(cè)定冬小麥主莖的葉數(shù)即主莖葉齡；主莖和各一二級(jí)分蘗數(shù)的總和即分蘗數(shù)；測(cè)量分蘗節(jié)到植株葉片伸展最高處的長(zhǎng)度，記為株高；測(cè)量種子到分蘗節(jié)之間的長(zhǎng)度，記為地中莖長(zhǎng)度；測(cè)量分蘗節(jié)中心位置到植株中部綠白交接中心位置的長(zhǎng)度，記為分蘗節(jié)入土深度；采用長(zhǎng)寬法測(cè)定單株葉面積，校正系數(shù)取0.83；將小麥地上部植株于105℃殺青30 min,80℃干燥至質(zhì)量恒定后，稱單株地上部干物質(zhì)量[21]。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算與分析

1.3.1越冬前積溫、播種深度與冬小麥生長(zhǎng)指標(biāo)

GDD(Growing degree-days)是指在實(shí)際環(huán)境條件下，完成某一生育階段所經(jīng)歷的累積有效積溫，代表著作物生長(zhǎng)期累積的熱量。不同播期采用冬小麥播種期至越冬期的積溫表示，計(jì)算公式為

(1)

式中TGDD——越冬前積溫，℃·d

TAVEi——播種后第i天的日平均氣溫，℃

T0——小麥生物學(xué)下限溫度，取0℃[22]

j——播種到越冬期開始的時(shí)間，d

采用2015—2017年的播期、播深試驗(yàn)數(shù)據(jù)(試驗(yàn)Ⅰ)，分別建立冬小麥單株葉面積(YLA)、主莖葉齡(YMSL)、分蘗數(shù)(YTN)、地上部干物質(zhì)量(YAB)和分蘗節(jié)入土深度(YTD)與越冬前積溫(TGDD)的定量關(guān)系。采用2016—2017年和2018—2019年不同播期下冬小麥梯度播種試驗(yàn)數(shù)據(jù)(試驗(yàn)Ⅱ)，建立分蘗節(jié)入土深度(YTD)與播種深度(XSD)的定量關(guān)系。

分蘗節(jié)入土深度綜合模擬方程的建立采用2016—2017年不同播期下冬小麥梯度播種試驗(yàn)數(shù)據(jù)(試驗(yàn)Ⅱ)，驗(yàn)證采用2018—2019年不同播期下冬小麥梯度播種試驗(yàn)數(shù)據(jù)(試驗(yàn)Ⅱ)。

1.3.2統(tǒng)計(jì)指標(biāo)

通過1∶1線圖直觀地表達(dá)模擬值與實(shí)測(cè)值的吻合程度，并使用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)作為檢驗(yàn)指標(biāo)檢驗(yàn)?zāi)M模型的準(zhǔn)確度，主要包括模擬值與實(shí)測(cè)值的均方根誤差(Root mean square error, RMSE)、歸一化均方根誤差(Normalized root mean squared error, NRMSE)和決定系數(shù)(Coefficient of determination,R2)。

采用Excel 2016制圖，R語(yǔ)言進(jìn)行方差分析，Tukey法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期和播深對(duì)冬小麥越冬前生長(zhǎng)性狀的影響

播期和播深耦合試驗(yàn)結(jié)果表明不同播期和播深處理下冬小麥單株葉面積、主莖葉齡、分蘗數(shù)和地上部干物質(zhì)量存在較大差異(表2)。隨著播期推遲，冬小麥越冬前單株葉面積、主莖葉齡、分蘗數(shù)和地上部干物質(zhì)量均顯著減少(P<0.05)，與9月23日播種相比，10月23日播種的主莖葉齡、分蘗數(shù)、單株葉面積和地上部干物質(zhì)量分別減少80.6%、100%、93.5%和97.5%。隨著播深的加深，主莖葉齡、越冬前分蘗數(shù)、單株葉面積和地上部干物質(zhì)量均有減少的趨勢(shì)，與播深為2 cm相比，播深為6 cm分別減少8.3%、30.0%、25.8%和28.6%，但未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

表2 不同播期、播深對(duì)冬小麥越冬前生長(zhǎng)性狀的影響Tab.2 Comparison of growth of winter wheat before overwintering period under different sowing dates and sowing depth treatments

播深對(duì)冬小麥越冬前生長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，播深的加深導(dǎo)致地中莖長(zhǎng)度和株高顯著增加(P<0.05)(圖1，圖中不同小寫字母表示處理在0.05水平差異顯著)。播種深度加深，地中莖長(zhǎng)度增加，播深為6 cm時(shí)，各播期的平均地中莖長(zhǎng)度為2.7 cm；播種深度為2、4、6 cm時(shí)，株高分別為11.7、13.5、15.8 cm。地中莖的增加會(huì)抬升分蘗節(jié)，播種深度與地中莖長(zhǎng)度的差即為分蘗節(jié)入土深度，因此使分蘗節(jié)入土深度增加，有利于冬小麥縱向生長(zhǎng)。

圖1 不同播期、播深對(duì)冬小麥越冬前株高和地中莖長(zhǎng)度的影響Fig.1 Influence of plant height and ground stem length before overwintering period for different sowing dates and sowing depths of winter wheat

播期耦合播深方差分析結(jié)果表明，播期、播深、播期與播深的交互效應(yīng)均對(duì)冬小麥分蘗節(jié)入土深度有顯著影響(P<0.05，表3)。播期對(duì)分蘗節(jié)入土深度的影響表現(xiàn)為隨著播期推遲分蘗節(jié)入土深度逐漸增加，9月23日的分蘗節(jié)入土深度最淺，僅為0.9 cm，10月3日和10月13日的分蘗節(jié)入土深度居中，分別為1.3～1.6 cm和1.7～2.1 cm，10月23日的分蘗節(jié)入土深度明顯加深，為2.2～3.2 cm。播深對(duì)分蘗節(jié)入土深度的影響表現(xiàn)為隨著播深的加深分蘗節(jié)入土深度逐漸增加，淺播時(shí)分蘗節(jié)入土深度最淺，僅為1.0～1.6 cm，正常播深時(shí)分蘗節(jié)入土深度居中，為1.7～2.1 cm，深播時(shí)分蘗節(jié)入土深度明顯加深，為2.4～3.0 cm。

表3 播期、播深對(duì)冬小麥分蘗節(jié)入土深度的影響Tab.3 Influence of tillering depth before overwintering period for different sowing dates and sowing depths of winter wheat cm

2.2 越冬前積溫、播深與冬小麥生長(zhǎng)的關(guān)系

基于2015—2017年的播期、播深試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別建立冬小麥單株葉面積(YLA)、主莖葉齡(YMSL)、分蘗數(shù)(YTN)、地上部干物質(zhì)量(YAB)和分蘗節(jié)入土深度(YTD)與越冬前積溫(TGDD)的定量關(guān)系。單株葉面積和地上部干物質(zhì)量隨TGDD的增加而增加，且增速逐漸加快，符合指數(shù)模型，故對(duì)其用指數(shù)曲線進(jìn)行模擬，決定系數(shù)R2在0.94～0.95之間，達(dá)到顯著水平，表明冬小麥越冬前的單株葉面積和地上部干物質(zhì)量能很好地滿足所給出的方程，擬合效果極顯著。主莖葉齡和分蘗數(shù)與TGDD呈顯著的線性變化規(guī)律，主莖葉齡和分蘗數(shù)隨著TGDD的增加而增加，即播種期越早，主莖葉齡和分蘗數(shù)越大，R2分別為0.97和0.85，表明冬小麥越冬前的主莖葉齡和分蘗數(shù)能很好地滿足所給出的方程，擬合效果極顯著(圖2)。

圖2 冬小麥越冬前生長(zhǎng)性狀與越冬前積溫的關(guān)系Fig.2 Relationships between depth of growth of winter wheat and TGDD

播種期對(duì)冬小麥分蘗節(jié)入土深度有顯著的影響，基于2015—2017年的播期、播深試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了冬小麥分蘗節(jié)入土深度(YTD)與越冬前積溫(TGDD)的定量關(guān)系，播深為2、4、6 cm時(shí)冬小麥分蘗節(jié)入土深度與TGDD的關(guān)系如圖3所示。結(jié)果表明，分蘗節(jié)入土深度與越冬前積溫為顯著的線性變化規(guī)律，冬小麥分蘗節(jié)入土深度隨著越冬前積溫的增加而減少，即播種期越遲，分蘗節(jié)入土深度越大。

圖3 冬小麥分蘗節(jié)入土深度與越冬前積溫的關(guān)系Fig.3 Relationships between depth of tillering node of winter wheat and TGDD

對(duì)不同播期下冬小麥梯度播種試驗(yàn)的分蘗節(jié)入土深度的實(shí)測(cè)值進(jìn)行分析(試驗(yàn)Ⅱ)，表明不同播期下冬小麥分蘗節(jié)入土深度隨播深的變化均滿足對(duì)數(shù)曲線規(guī)律，播種期為2016年9月23日、10月3日、10月13日和 2018年10月23日擬合方程R2分別為0.97、0.97、0.98和0.98，擬合效果顯著(圖4)。由此可得分蘗節(jié)入土深度方程為

YTD=aln(XSD+1) (0 cm≤XSD≤10 cm)

(2)

式中a——系數(shù)

2.3 越冬前積溫與播種深度對(duì)分蘗節(jié)入土深度影響的綜合方程建立與驗(yàn)證

越冬前積溫和播深對(duì)冬小麥分蘗節(jié)入土深度的影響顯著，越冬前積溫與冬小麥分蘗節(jié)入土深度為負(fù)相關(guān)的線性關(guān)系，播深與冬小麥分蘗節(jié)入土深度為對(duì)數(shù)曲線關(guān)系。結(jié)合上述已構(gòu)建的冬小麥分蘗節(jié)入土深度方程(圖3，式(2))，采用2016年不同播期下，冬小麥的分蘗節(jié)入土深度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(試驗(yàn)Ⅱ)，建立分蘗節(jié)入土深度綜合方程為

YTD=(-0.000 9TGDD+1.733 2)ln(XSD+1)
(0 cm≤XSD≤10 cm)

(3)

圖4 冬小麥分蘗節(jié)入土深度與播種深度的關(guān)系Fig.4 Relationships between depth of tillering node of winter wheat and sowing depth under different sowing dates and varieties

圖5 冬小麥分蘗節(jié)入土深度方程驗(yàn)證Fig.5 Validation of depth of tillering node under different sowing depths

采用播種期為2018年10月23日的分蘗節(jié)入土深度(試驗(yàn)Ⅱ，2018年11月3日播種的冬小麥越冬前未出苗)對(duì)建立的方程進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如圖5所示，大部分?jǐn)?shù)據(jù)分布在1∶1線附近，且偏離度較小，表明模擬分蘗節(jié)入土深度較好。分蘗節(jié)入土深度在0～2 cm時(shí)，數(shù)據(jù)點(diǎn)集中在1∶1線附近；在2～4 cm時(shí)，數(shù)據(jù)點(diǎn)與1∶1線的偏離程度變大，且在可接受范圍之內(nèi)。不同播深處理下的NRMSE小于20%，表明該公式模擬結(jié)果較好。以上分析表明分蘗節(jié)入土深度模擬公式在不同冬小麥播深下的模擬效果較好(圖5)。

公式可以滿足在地表撒播即播種深度XSD=0 cm時(shí)，分蘗節(jié)入土深度YTD=0 cm，即分蘗節(jié)也處于地表位置；在播種深度較小時(shí)(0 cm≤XSD≤2 cm)，分蘗節(jié)入土深度隨播種深度的變化可以近似為線性變化，即分蘗節(jié)入土深度與播深相等，在此條件下冬小麥沒有地中莖；在播種深度逐漸增加的過程中，分蘗節(jié)入土深度也逐漸增加，但增速逐漸放緩，這與實(shí)際生長(zhǎng)發(fā)育過程中隨播種深度增加的地中莖補(bǔ)償效應(yīng)相吻合。并且隨著TGDD的增加，分蘗節(jié)入土深度也逐漸減少。因此該公式具有生物學(xué)意義，可以用于分蘗節(jié)入土深度隨播深、播期變化的模擬。

3 討論

本文基于不同播期、播深冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育大田試驗(yàn)，分析播期、播深對(duì)冬小麥越冬前生長(zhǎng)指標(biāo)的影響及其變化規(guī)律，進(jìn)而對(duì)越冬前冬小麥的單株葉面積、主莖葉齡、分蘗數(shù)、地上部干物質(zhì)量、分蘗節(jié)入土深度進(jìn)行定量化研究。

播期是影響冬小麥發(fā)育進(jìn)程的關(guān)鍵因素。小麥早播時(shí)，提前結(jié)束春化階段，進(jìn)入拔節(jié)期后抗寒性迅速降低，若此時(shí)遇到惡劣低溫寒潮，會(huì)導(dǎo)致大分蘗和主莖凍死，冬小麥晚播時(shí)，由于越冬前積溫不足，出苗推遲且緩慢，苗小且弱，越冬前葉面積偏小，地面覆蓋不充分，地溫變化劇烈時(shí)易受凍害，且光合產(chǎn)物和貯存的可溶性糖少，抗寒性也較差，同樣易受凍害。而適期播種的冬小麥可以充分利用越冬前有效積溫積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，抗凍能力最強(qiáng)，利于培育壯苗、麥苗安全越冬以及返青后穩(wěn)健生長(zhǎng)[23]。SHAH等[24]的研究表明，單株分蘗數(shù)隨著播期的延遲而下降。徐暉等[25]的研究結(jié)果表明，隨播期推遲，越冬前積溫降低，顯著影響小麥越冬前生育進(jìn)程，植株葉齡減小，分蘗發(fā)生數(shù)下降，葉面積指數(shù)和累積干物質(zhì)量降低。本研究與前人研究結(jié)果一致，隨著播期推遲，小麥單株葉面積、主莖葉齡、分蘗數(shù)和地上部干物質(zhì)量均顯著減少。播期推遲，在播種至越冬階段面臨平均氣溫低和越冬前積溫減少等不利天氣因素(表1)，越冬前積溫由688.9℃·d減少到199.3℃·d。這些不利因素通過抑制種子出苗、幼苗生長(zhǎng)和分蘗發(fā)育對(duì)冬小麥早期生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響[26-27]。

播種深度是影響幼苗形態(tài)建成及后期生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素[28-29]。播種過深會(huì)使得冬小麥地中莖伸長(zhǎng)過長(zhǎng)，延長(zhǎng)小麥的出苗期，降低小麥的出苗率，并在出苗過程中大量消耗種子內(nèi)的能量，不利于冬小麥出苗后的生長(zhǎng)和抗寒性的形成；而播種過淺會(huì)造成分蘗節(jié)入土深度較淺，使得分蘗節(jié)處的土壤溫度過低且變化幅度加大，極易受到冬季寒潮降溫和春季凍融交替的影響，對(duì)冬小麥安全越冬產(chǎn)生不利影響[30]。前人的試驗(yàn)和研究表明冬小麥的適宜播深在3～5 cm[31]，播深主要通過改變分蘗節(jié)的位置，從而影響冬小麥的抗寒性，這也是影響麥苗素質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。鄭亭等[32]研究得出，淺播(播深2 cm)下小麥植株根系活力、干物質(zhì)量、葉面積及葉綠素含量大大降低。易峰等[33]的研究表明，隨著播種深度的增加，小麥株高逐漸增高，葉齡和單株分蘗數(shù)大體上呈先增后減的趨勢(shì)。本研究表明，隨著播深的加深，單株葉面積、主莖葉齡和越冬前分蘗數(shù)均有減少的趨勢(shì)，分蘗節(jié)入土深度、地中莖長(zhǎng)度、株高均顯著增加。

在冬小麥越冬前生長(zhǎng)發(fā)育的諸多因素中，溫度是主導(dǎo)因素。本研究表明，越冬前冬小麥的單株葉面積、地上部干物質(zhì)量與TGDD為顯著的指數(shù)變化規(guī)律，主莖葉齡和分蘗數(shù)與TGDD呈線性關(guān)系，隨著TGDD的增加而增加。前人研究指出，冬小麥越冬前葉齡在4～6片時(shí)屬于壯苗，抗寒能力最強(qiáng)[34-35]，選取主莖葉齡代表冬小麥越冬前的生長(zhǎng)狀態(tài)，由葉齡與TGDD的回歸方程計(jì)算可得，越冬前積溫在461.69～643.51℃·d之間，冬小麥在越冬前可達(dá)到壯苗標(biāo)準(zhǔn)。利用逐日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算越冬前積溫，確定適宜播種日期的范圍，有利于冬小麥的安全越冬。

冬小麥分蘗節(jié)入土深度是分蘗節(jié)抗寒性的重要指標(biāo)之一，分蘗節(jié)入土深度與冬小麥越冬死亡率有很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此分蘗節(jié)處于合適位置對(duì)于冬小麥安全越冬具有重要意義。而分蘗節(jié)入土深度主要與播深、播期和品種特性有關(guān)[20]，本研究表明，播期、播深和播期與播深的交互作用對(duì)冬小麥分蘗節(jié)入土深度有顯著影響，隨著播期推遲和播深的加深，分蘗節(jié)入土深度逐漸增大，分蘗節(jié)入土深度與播深呈對(duì)數(shù)曲線規(guī)律。冬小麥分蘗節(jié)入土深度與越冬前積溫為負(fù)相關(guān)的線性關(guān)系，這是由于在不同播期下，冬小麥出苗的溫度有所差異，播期越早，地中莖由于溫度升高迅速伸長(zhǎng)易將分蘗節(jié)抬升，分蘗節(jié)入土較淺。為了確定分蘗節(jié)所處位置，量化冬小麥分蘗節(jié)入土深度，本研究基于冬小麥在不同播期、播深條件下的分蘗節(jié)入土深度試驗(yàn)測(cè)量值，建立分蘗節(jié)入土深度模擬公式。前人對(duì)不同基因型小麥的形態(tài)指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)，隨著品種抗寒力增強(qiáng)，分蘗節(jié)入土深度增加[36]，而本研究所選取的品種為我國(guó)華北北部和西北冬麥區(qū)的適宜品種，沒有綜合考慮各生態(tài)區(qū)品種的分蘗節(jié)入土深度變化。

4 結(jié)論

(1)播期對(duì)冬小麥抗寒力的影響主要體現(xiàn)在越冬前苗情上，隨著播期的推遲，小麥單株葉面積、主莖葉齡、分蘗數(shù)和地上部干物質(zhì)量均顯著減少。播深對(duì)冬小麥抗寒力的影響主要因?yàn)榈刂星o增加對(duì)分蘗節(jié)的抬升作用導(dǎo)致分蘗節(jié)入土深度的變化。

(2)越冬前冬小麥的單株葉面積和地上部干物質(zhì)量與TGDD為顯著的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，主莖葉齡和分蘗數(shù)與TGDD呈線性關(guān)系，均隨著TGDD的增加而增加。根據(jù)主莖葉齡模擬方程，得出越冬前積溫在461.69～643.51℃·d之間，冬小麥的抗寒性較好。

(3)冬小麥的安全越冬主要取決于分蘗節(jié)處的環(huán)境狀況，播期、播深和播期與播深的交互作用對(duì)冬小麥分蘗節(jié)入土深度有顯著影響，對(duì)冬小麥抗寒性的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行定量化研究，建立了分蘗節(jié)入土深度與播期和播深的定量關(guān)系，可以估算到一定播期、播深下分蘗節(jié)的實(shí)際入土深度。