寬幅播種對(duì)棗麥間作模式下冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

張永強(qiáng)，高永紅， 陳傳信，方 輝，范貴強(qiáng)，賽力汗·賽，聶石輝，徐其江，雷鈞杰

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；2.農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棗樹(shù)具有抗旱、抗寒、耐土壤瘠薄、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等優(yōu)良特性，2018年底新疆棗樹(shù)種植面積4.33×105hm2[1]。在新疆南疆地區(qū)棗樹(shù)大多以棗麥間作的模式存在。棗麥間作模式下小麥種植方式多為機(jī)械條播，與寬幅播種相比條播的播幅較窄，株距過(guò)小，單株生長(zhǎng)空間和營(yíng)養(yǎng)面積降低，株間競(jìng)爭(zhēng)增強(qiáng)[2-3]。小麥寬幅播種可增寬播幅，密集條播3 cm寬播幅，不僅可顯著影響植株田間分布，擴(kuò)大了小麥單株生長(zhǎng)空間和營(yíng)養(yǎng)面積，還可以提高單株分蘗與成穗和根系生長(zhǎng)[2,4]。寬幅播種技術(shù)缺乏在棗麥間作相應(yīng)的理論支撐。采用田間試驗(yàn)對(duì)比分析，寬幅播種與常規(guī)條播對(duì)南疆棗麥間作模式下冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響，對(duì)研究新疆南疆棗麥間作系統(tǒng)冬小麥寬幅播種高產(chǎn)栽培技術(shù)的推廣有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】與條播比較，寬幅播種提高了小麥群體葉面積指數(shù)(LAI)、平均葉傾角(MLA)、光截獲量(LI)和相對(duì)濕度，而冠層溫度和冠層開(kāi)度(CO)有所降低3-4]；寬幅帶播種植方式的群體生物量及成穗數(shù)、粒重及籽粒產(chǎn)量[2、5]。鄭飛娜等[6]研究表明，與常規(guī)條播相比，寬幅播種配合增密能夠有效緩解單位面積穗數(shù)增加與單穗粒重降低、氮素吸收效率提高與氮素內(nèi)在利用效率下降之間的矛盾，通過(guò)增加單位面積穗數(shù)和氮素吸收效率協(xié)同提高籽粒產(chǎn)量和氮素利用率。初金鵬等[7]試驗(yàn)研究得出，相對(duì)于常規(guī)條播，寬幅播種均可通過(guò)提高單株與群體分蘗數(shù)和單株成穗數(shù)來(lái)提高單位面積穗數(shù)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人的研究均是在內(nèi)地、非棗麥間作模式下進(jìn)行；在新疆南疆干旱灌區(qū)、棗麥間作模式下的研究，目前未見(jiàn)這方面的報(bào)道。亟需研究在棗麥間作模式下寬幅播種和常規(guī)條播2種不同的播種方式對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究不同播種方式對(duì)冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)、葉面積指數(shù)(LAI)、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，為新疆南疆棗麥間作系統(tǒng)冬小麥寬幅播種高產(chǎn)栽培技術(shù)的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2017年10月～2019年6月連續(xù)2個(gè)冬小麥生長(zhǎng)季在新疆澤普阿依庫(kù)勒鄉(xiāng)澤勒普善村(77°17' E，38°18' N)進(jìn)行。海拔高度為1 215～1 490 m，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫11.4℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-22.7℃。試驗(yàn)地土壤為沙壤土，前茬為夏大豆，土壤有機(jī)質(zhì)為 1.517 g/kg，全氮 0.712 g/kg，堿解氮38.4 m g/kg，速效磷17.9 m g/kg，速效鉀102.6 mg/kg。試驗(yàn)地棗樹(shù)樹(shù)齡6 a，南北行向，行距3 m，株距1.5 m。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素大區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在棗麥間作模式下共設(shè)計(jì)2種不同的播種方式：寬幅播種處理，采用小麥寬幅精量播機(jī)播種(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研制)，該播種方式使小麥種子在土壤中呈帶狀分布，帶寬為8 cm，小麥為27 cm 等帶距；條播處理，即當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)15 cm等行距條播。供試品種為新冬20號(hào)，分別于2017年10月7日和2018年10月5日播種，播種量為300 kg/hm2。2種播種方式均基施磷酸二銨450 kg/hm2。在返青期和拔節(jié)期分別追施尿素300和150 kg/hm2。灌水方式采用漫灌，全生育期共灌水5次，越冬期、返青期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿中期 ，共計(jì)灌水6 000 m3/hm2，其他管理同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 葉綠素含量(SPAD值)

于冬小麥拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、花后10 d、花后20 d，采用日本生產(chǎn)的SPAD-502葉綠素測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，每葉從基部到尖端測(cè)3點(diǎn)取平均值，每小區(qū)測(cè)20片葉子，花前測(cè)定倒2葉，開(kāi)花期及其之后測(cè)定旗葉。

1.2.2.2 干物質(zhì)

于拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、花后10 d、花后20 d、花后30 d在每處理每重復(fù)取20株小麥鮮樣，剪去根，將植株分為葉片、莖鞘、穎殼和穗軸、籽粒部分，放入105℃烘箱中殺青30 min，80℃烘24 h至恒重后稱干重，分別測(cè)定各部分的干物質(zhì)重。

1.2.2.3 葉面積

在拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、花后10 d、花后20 d、花后30 d取樣，每小區(qū)隨機(jī)選取10株整株，用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定葉面積(系數(shù)取0.83)，計(jì)算葉面積指數(shù)。

1.2.2.4 產(chǎn) 量

在小麥成熟期，每處理取具有代表性的樣點(diǎn)3個(gè)，每個(gè)樣點(diǎn)選取10株進(jìn)行室內(nèi)考種，計(jì)算出有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。每小區(qū)收獲4 m2(2 m×2 m)用于測(cè)定生物量和產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2016整理數(shù)據(jù)和作圖，用SPSS19.0軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)的影響

研究表明，不同處理下冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)變化趨勢(shì)基本一致，均表現(xiàn)為拔節(jié)期至開(kāi)花期快速升高，開(kāi)花期至花后10 d有所降低，花后10 d至花后20 d又緩慢升高的變化規(guī)律。葉片SPAD值階段性快速增加可能與拔節(jié)期、花后10氮肥追施有關(guān)。寬幅播種冬小麥葉片SPAD值為53.29(2018年)、52.44(2019年)，常規(guī)條播冬小麥葉片SPAD值為51.19(2018年)、49.37(2019年)；其中2018年寬幅播種冬小麥葉片SPAD值較常規(guī)條播提高了4.11%，2019年寬幅播種冬小麥葉片SPAD值較常規(guī)條播提高了6.20%，2018年2處理間葉片SPAD值差異不顯著，2019年2處理間葉片SPAD值差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。圖1

圖1 不同處理下冬小麥葉綠素含量(SPAD值)變化Fig.1 Changes of SPAD values of winter wheat leaves under different treatments

2.2 不同處理對(duì)冬小麥葉面積指數(shù)(LAI)影響

研究表明，2處理冬小麥葉面積指數(shù)的變化趨勢(shì)基本一致，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)LAI均呈“先升高后降低”的變化規(guī)律，且2處理冬小麥LAI均在孕穗期達(dá)到最大，最大值均出現(xiàn)寬幅播種處理，2018年最大值為6.75，2019年最大值為6.69，分別較同年同期條播處理的LAI高出14.60%和7.92%，2年處理間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。寬幅播種LAI最高為4.38(2018年)和4.21(2019年)，分別較常規(guī)條播冬小麥的LAI提高了14.65%和4.17%，2018年2處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，2019年2處理間差異不顯著。圖2

圖2 不同處理下冬小麥葉面積指數(shù)(LAI)變化Fig.2 Changes of leaf area index (LAI) of winter wheat under different treatments

2.3 不同處理對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累的影響

研究表明，2處理冬小麥的干物質(zhì)積累量變化趨勢(shì)基本一致，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)均呈上升的變化規(guī)律，處理間的表現(xiàn)為寬幅播種>常規(guī)條播，寬幅播種有利于提高棗麥間作模式下冬小麥干物質(zhì)積累量。2處理冬小麥干物質(zhì)積累量均在花后30 d達(dá)到最大，其中寬幅播種冬小麥干物質(zhì)積累最高為18 472.25 kg/hm2(2018年)、19 282.57 kg/hm2(2019年)，分別較同年常規(guī)條播處理增加了4.39%和4.54%，2處理間差異未達(dá)顯著水平。圖3

圖3 不同處理下冬小麥干物質(zhì)積累變化Fig.3 Changes of dry matter accumulation of winter wheat under different treatments

2.4 不同處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

研究表明，不同播種方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均存在明顯的影響，與常規(guī)條播相比，2018年、2019年寬幅播種冬小麥的有效穗數(shù)分別降低了5.31%、4.78%；穗粒數(shù)分別增加2.73%、3.47%；千粒重分別提高了4.00%、5.13%；籽粒產(chǎn)量分別提高了2.36%、6.10%；2018年寬幅播種的生物量降低了5.23%，但2019年寬幅播種的生物量較常規(guī)條播卻增加了2.90%。2處理間有效穗數(shù)、千粒重、籽粒產(chǎn)量在2年試驗(yàn)中均達(dá)到了顯著差異水平(P<0.05)；穗粒數(shù)處理間差異不顯著；生物量及收獲指數(shù)在2018年處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，2019年處理間差異不顯著。表1

表1 不同處理下冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素變化Table 1 Effects of different treatments on yield and yield components of winter wheat

3 討 論

播種方式不僅直接影響小麥的立苗質(zhì)量、生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量形成，而且直接關(guān)系到生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的提高[8-10]。葉片是作物群體受光的主要部位，合理的葉面積指數(shù)(LAI)及較高的葉綠素含量是光合生產(chǎn)和產(chǎn)量形成的重要生理基礎(chǔ)[11-12]。研究表明，寬幅播種能顯著提高棗麥間作模式下冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)，尤其是顯著增加生育后期對(duì)葉綠素含量；與常規(guī)條播相比，棗麥間作模式下寬幅播種處理冬小麥葉面積指數(shù)(LAI)也明顯提高。

小麥合成的干物質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段主要用于其植株的形態(tài)簡(jiǎn)稱，而后期干物質(zhì)積累以及再利用干物質(zhì)主要供應(yīng)其籽粒的生長(zhǎng)發(fā)育，最終影響產(chǎn)量的構(gòu)成[13-14]。試驗(yàn)結(jié)果表明，在棗麥間作模式下，寬幅播種與常規(guī)播種方式下冬小麥的干物質(zhì)積累量均隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)均呈上升的變化規(guī)律，處理間顯示寬幅播種冬小麥干物質(zhì)積累量高于常規(guī)條播。在小麥生產(chǎn)中，采用合理的栽培措施，通過(guò)構(gòu)建良好的群體結(jié)構(gòu)，保證參量三要素之間的協(xié)調(diào)，是提高產(chǎn)量的重要技術(shù)措施[15-17]。

4 結(jié) 論

在棗麥間作模式下，與常規(guī)條播相比，采用寬幅播種提高了冬小麥葉綠素含量(SPAD值)的，增大了葉面積指數(shù)(LAI)，促進(jìn)干物質(zhì)的積累，進(jìn)而有效提高了籽粒產(chǎn)量。與常規(guī)條播相比，2018年、2019年寬幅播種冬小麥的有效穗數(shù)分別降低了5.31%、4.78%；穗粒數(shù)分別增加2.73%、3.47%；千粒重分別提高了4.00%、5.13%；籽粒產(chǎn)量分別提高了2.36%、6.10%。