不同密度對(duì)適期晚播冬小麥產(chǎn)量形成與莖稈抗倒性能的影響

南鎮(zhèn)武 劉靈艷 高英波 徐杰 王娜 代紅翠 孟維偉 王旭清

摘要：為明確不同密度對(duì)晚播冬小麥產(chǎn)量形成和莖稈抗倒性能的影響，并為小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和抗逆應(yīng)變?cè)耘嗵峁﹨⒖家罁?jù)，本試驗(yàn)以濟(jì)麥22為材料，設(shè)225萬(wàn)、300萬(wàn)、375萬(wàn)、450萬(wàn)、525萬(wàn)/hm2基本苗5個(gè)種植密度，研究晚播條件下不同密度對(duì)冬小麥的群體變化、干物質(zhì)分配、穗部性狀、產(chǎn)量構(gòu)成及莖稈重心高、機(jī)械強(qiáng)度及抗倒指數(shù)的影響，并分析產(chǎn)量形成與抗倒性能的相關(guān)性。結(jié)果表明：晚播條件下，冬小麥籽粒產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先升高后降低趨勢(shì)，基本苗300萬(wàn)/hm2處理產(chǎn)量最高，但與基本苗225萬(wàn)/hm2和375萬(wàn)/hm2差異不顯著;冬小麥群體、穗長(zhǎng)、不孕小穗數(shù)、株高及重心高隨種植密度的增加呈增加趨勢(shì)，成穗率、總小穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、穗粒數(shù)、莖稈機(jī)械強(qiáng)度及抗倒指數(shù)則隨種植密度的增加而降低。不同密度處理冬小麥產(chǎn)量相關(guān)參數(shù)與莖稈抗倒性能的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，莖稈的重心高與成穗率、產(chǎn)量、千粒重及穗粒數(shù)均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與公頃穗數(shù)呈極顯著正相關(guān);莖稈機(jī)械強(qiáng)度及抗倒指數(shù)與成穗率、產(chǎn)量、千粒重及穗粒數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)，與重心高及公頃穗數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)。由此可見，本試驗(yàn)條件下，冬小麥隨著種植密度的增加表現(xiàn)出株高、穗長(zhǎng)增加而穗粒數(shù)減少和莖弱、易倒的特點(diǎn)，晚播條件下該區(qū)域選擇基本苗225萬(wàn)～300萬(wàn)/hm2可有效降低冬小麥倒伏風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)抗逆穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：冬小麥;種植密度;晚播;產(chǎn)量;抗倒性能

小麥?zhǔn)俏覈?guó)三大糧食作物之一，對(duì)保障我國(guó)糧食安全具有不可替代的作用。山東作為小麥種植大省，常年播種面積400萬(wàn)hm2以上，約占全國(guó)的16.9%，總產(chǎn)約占全國(guó)的19.0%，在我國(guó)糧食生產(chǎn)中具有重要地位[1]。近年來(lái)，隨著全球氣候變暖，極端異常天氣頻發(fā)，導(dǎo)致小麥倒伏幾率加劇，嚴(yán)重制約著山東小麥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)。生產(chǎn)上，小麥晚播成為該區(qū)域應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的重要措施，然而如何提高小麥抗倒性能，仍是小麥生產(chǎn)中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

小麥倒伏主要分為根倒和莖倒兩種類型[2]。莖倒主要發(fā)生于小麥孕穗期、灌漿期和乳熟期，時(shí)期越早，產(chǎn)量損失越大，其中孕穗期至揚(yáng)花期倒伏減產(chǎn)最嚴(yán)重，減產(chǎn)幅度可達(dá)50%，甚至絕產(chǎn)[3，4]。小麥莖稈的抗倒性能與株高、莖粗、壁厚、抗折力等指標(biāo)密切相關(guān)，也與莖稈節(jié)間特性和結(jié)構(gòu)有關(guān)[5-8]。研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低株高的同時(shí)，增加基部節(jié)間機(jī)械強(qiáng)度可以提高抗倒性，但降低株高會(huì)影響生物量的積累和產(chǎn)量形成[4，9-11]。此外，小麥抗倒性還與穗重、穗頸彎曲度等穗型特征特性相關(guān)[12，13]。另有研究發(fā)現(xiàn)，適期晚播可以降低小麥株高和基部第2節(jié)間長(zhǎng)度，降低小麥重心高度，從而提高小麥基部第2節(jié)間的壁厚、干重、充實(shí)度及機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而提高小麥莖稈的抗倒性能，并通過(guò)增加單位面積穗數(shù)獲得與適期播種相當(dāng)?shù)淖蚜．a(chǎn)量[14，15]，但播期過(guò)晚會(huì)由于群體穗數(shù)不足而影響產(chǎn)量[16，17]。因此，將種植密度與適期晚播結(jié)合，可為協(xié)調(diào)小麥產(chǎn)量和抗倒性能提供一種新的研究思路。邵慶勤等[18]研究發(fā)現(xiàn)，黃淮地區(qū)抗倒伏能力較好的半冬性品種為濟(jì)麥22和矮抗58。故本試驗(yàn)選擇山東省主推小麥品種濟(jì)麥22為材料，研究適期晚播條件下不同種植密度對(duì)莖稈基部節(jié)間抗倒性能和產(chǎn)量形成的影響，以期為小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和抗逆應(yīng)變?cè)耘嗵峁┘夹g(shù)參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019—2020年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗(yàn)示范基地（116°58′E，36°58′N）進(jìn)行。土壤為潮土，表土質(zhì)地砂壤。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)以濟(jì)麥22為材料，設(shè)置設(shè)5個(gè)密度處理，即基本苗分別為225萬(wàn)/hm2（D1）、300萬(wàn)/hm2（D2）、375萬(wàn)/hm2（D3）、450萬(wàn)/hm2（D4）和525萬(wàn)/hm2（D5）。小區(qū)面積為9m×2.4m=21.6m2。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。

2019年10月18日精密機(jī)播，行距25cm，南北向種植，2020年6月12日收獲。前茬夏玉米（登海605）秸稈還田，基施氮磷鉀復(fù)合肥（15-15-15）750kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素（N46%）240kg/hm2。其它管理措施同一般高產(chǎn)田。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1群體動(dòng)態(tài) 每小區(qū)選取1m兩行代表性樣株，分別于冬前、拔節(jié)、成熟期調(diào)查小麥分蘗（穗）動(dòng)態(tài)，計(jì)算成穗率。成穗率：成熟期有效穗數(shù)與拔節(jié)期分蘗數(shù)的比值。

1.3.2產(chǎn)量及穗部性狀 成熟期每小區(qū)選取2.5m2收獲，脫粒測(cè)產(chǎn)，并測(cè)千粒重。每小區(qū)選取代表性樣株30穗測(cè)穗粒數(shù)、總小穗數(shù)、不孕小穗數(shù)，計(jì)算小穗結(jié)實(shí)率。小穗結(jié)實(shí)率：總小穗數(shù)減去不孕小穗數(shù)后，與總小穗數(shù)的比值[19]。

1.3.3株高、節(jié)間長(zhǎng)及重心高 株高及節(jié)間長(zhǎng)（cm）：用鋼尺測(cè)量從莖稈基部到穗部頂端的距離;同時(shí)測(cè)量基部第2節(jié)間、第3節(jié)間長(zhǎng)。重心高（cm）：將完整單莖（帶穗、葉和鞘）水平放置在穩(wěn)定的支點(diǎn)上，使小麥保持水平的點(diǎn)稱作重心，從莖稈基部至該莖稈重心的距離為重心高[15，20]。

1.3.4莖稈機(jī)械強(qiáng)度及抗倒指數(shù) 莖稈機(jī)械強(qiáng)度（N）：用YYD-1莖稈抗倒伏強(qiáng)度測(cè)定儀分別測(cè)量基部第2節(jié)間和第3節(jié)間機(jī)械強(qiáng)度[9，15]。莖稈抗倒指數(shù)（N/m）：莖稈機(jī)械強(qiáng)度與植株重心高度比值[15]。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用MicrosoftExcel2019和SPSS26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖，最小顯著法（LSD法）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1不同密度對(duì)晚播冬小麥產(chǎn)量形成的影響

2.1.1晚播條件下不同密度冬小麥的群體變化

田間群體調(diào)查顯示，晚播條件下冬小麥群體數(shù)量全生育期呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且相同生育期冬小麥分蘗數(shù)隨種植密度的增加而增加（圖1）。越冬期和拔節(jié)期，D1分蘗數(shù)較其它密度分別降低22.8%～46.4%和7.2%～22.1%;成熟期D1有效穗數(shù)與D2、D3差異不顯著，但較D4和D5顯著降低9.4%、12.3%，D3與D4和D5差異不顯著。冬小麥成穗率則隨種植密度增加而降低，5個(gè)密度處理小麥成穗率依次為40.5%、39.2%、37.6%、36.3%和35.9%。

2.1.2晚播條件下不同密度冬小麥成熟期的干物質(zhì)分配 晚播條件下不同密度冬小麥成熟期地上部干物質(zhì)分配比例存在差異（圖2）。D1莖干物質(zhì)分配比例顯著低于D5，但兩者與D2、D3和D4差異不顯著;5個(gè)密度處理葉干物質(zhì)分配比例差異不顯著;D2穗軸+穎殼干物質(zhì)分配比例顯著低于D4和D5，但三者與D1和D3差異不顯著;D1籽粒干物質(zhì)分配比例與D2、D3差異不顯著，而D2較D3、D4和D5顯著提高3.3%～10.7%。

2.1.3晚播條件下不同密度冬小麥的穗部性狀

由表1可以看出，晚播條件下不同密度處理冬小麥穗長(zhǎng)隨種植密度的增加呈增加趨勢(shì)，其中D2穗長(zhǎng)與D1、D3差異不顯著，D3穗長(zhǎng)顯著大于D1，D3、D4、D5間差異顯著。冬小麥單穗總小穗數(shù)隨種植密度的增加而減少，而不孕小穗數(shù)隨種植密度的增加而增加。D1和D2總小穗數(shù)差異不顯著，但較D3、D4和D5顯著增加6.3%～8.2%，后三者間差異不顯著。不孕小穗數(shù)D1、D2和D3間差異顯著，且均顯著低于D4和D5，后兩者差異不顯著。小穗結(jié)實(shí)率則隨種植密度的增加而降低，其變化規(guī)律與不孕小穗數(shù)相反。

2.1.4晚播條件下不同密度冬小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成 晚播條件下不同密度處理冬小麥籽粒產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先升高后降低趨勢(shì)（圖3）。其中，D2產(chǎn)量最高為9290kg/hm2，但與D1、D3和D4差異不顯著;D5產(chǎn)量最低為8730kg/hm2，與D4差異不顯著;D1、D2和D3產(chǎn)量較D5顯著增加4.9%～6.4%。冬小麥有效穗數(shù)隨種植密度的增加而增加，但千粒重和穗粒數(shù)則隨種植密度的增加而降低。D1千粒重為44.81g，與D2差異不顯著，D1、D2較D4、D5顯著增加2.8%～5.4%。D1有效穗數(shù)與D2差異不顯著，但較D3、D4和D5顯著降低7.4%～12.3%，D3與D2、D4、D5差異不顯著。穗粒數(shù)D1、D2和D3間差異顯著，且三者較D4、D5顯著增加8.9%～22.1%。

2.2不同密度對(duì)晚播冬小麥抗倒性能的影響

2.2.1晚播條件下不同密度冬小麥株高、重心高及節(jié)間長(zhǎng) 由表2可以看出，晚播條件下不同密度處理冬小麥株高、重心高隨種植密度的增加而增高，且重心高隨著生育進(jìn)程呈升高趨勢(shì)。D2株高與D1、D3差異不顯著，D3、D4和D5間差異顯著。花后10、20天植株重心高的變化規(guī)律一致，即D2與D3差異不顯著，但2個(gè)密度處理與其它處理差異顯著;成熟期5個(gè)密度處理間重心高均表現(xiàn)出顯著性差異?；抗?jié)間長(zhǎng)及基部2+3節(jié)間長(zhǎng)占節(jié)間總長(zhǎng)的比例也隨種植密度的增加而增加。D1、D2和D3基部第2節(jié)間長(zhǎng)差異顯著，D4和D5差異不顯著;D1和D2基部第3節(jié)間長(zhǎng)差異不顯著，D3、D4和D5間差異顯著。D1和D2基部2+3節(jié)間長(zhǎng)占節(jié)間總長(zhǎng)的比例差異不顯著;D3與D4差異不顯著，但顯著低于D5。

2.2.2晚播條件下不同密度冬小麥莖稈的機(jī)械強(qiáng)度 晚播條件下不同密度處理冬小麥花后10、20天莖稈基部第2節(jié)和第3節(jié)機(jī)械強(qiáng)度均隨密度增加呈降低趨勢(shì)（圖4）。莖稈基部第2節(jié)機(jī)械強(qiáng)度花后10天和20天規(guī)律基本一致，D1、D2較其它密度處理分別顯著增加20.0%～51.5%和16.9%～47.6%?；ê?0天D1莖稈基部第3節(jié)機(jī)械強(qiáng)度較其它密度處理顯著提高12.0%～43.4%;花后20天D1較其它密度處理顯著提高9.1%～47.9%，但D3與D4差異不顯著。

2.2.3晚播條件下不同密度冬小麥莖稈的抗倒指數(shù) 晚播條件下不同密度處理冬小麥花后10天與花后20天莖稈抗倒指數(shù)的變化規(guī)律一致，即隨著密度增加均顯著降低（圖5）?；ê?0、20天，基部第2節(jié)D1較其它密度處理分別顯著提高14.1%～73.5%和12.3%～66.0%，基部第3節(jié)D1較其它密度處理分別顯著提高17.2%～67.0%和13.3%～66.6%。

2.3 晚播條件下不同密度冬小麥莖稈抗倒性能與產(chǎn)量的相關(guān)性

由表3可以看出，花后10、20天莖稈力學(xué)特性與不同密度處理冬小麥產(chǎn)量相關(guān)因素的相關(guān)性基本一致，即莖稈重心高、成熟期株高均與成穗率、產(chǎn)量、千粒重及穗粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與公頃穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)。莖稈基部第2節(jié)、第3節(jié)機(jī)械強(qiáng)度及抗倒指數(shù)均與成穗率、產(chǎn)量、千粒重及穗粒數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)，與重心高、公頃穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。重心高與成熟期株高呈極顯著正相關(guān)。

3討論

3.1冬小麥種植密度與籽粒產(chǎn)量形成

小麥單產(chǎn)由千粒重、穗粒數(shù)和單位面積穗數(shù)構(gòu)成[15]。在實(shí)際生產(chǎn)中小麥產(chǎn)量受品種特性、生態(tài)環(huán)境和栽培措施等因素綜合影響，小麥個(gè)體平均分配到的光、熱、肥、水等資源均不相同，當(dāng)群體增加到個(gè)體之間發(fā)生相互影響時(shí)，產(chǎn)量構(gòu)成三因素很難同時(shí)增加，往往彼此間存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系，只有協(xié)調(diào)好群體穗數(shù)與穗粒數(shù)、千粒重之間的矛盾才能獲得高產(chǎn)[17，21]。隨著種植密度的增加單位面積穗數(shù)呈上升趨勢(shì)，而穗粒數(shù)和千粒重均呈下降趨勢(shì)[15-17]，這與本研究結(jié)果一致。該結(jié)果與群體增大后個(gè)體間的相互影響及資源競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)，當(dāng)密度增加到一定范圍后，小麥光合速率減緩，籽粒灌漿速率降低，粒重下降[21-23]。本試驗(yàn)條件下，冬小麥籽粒產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先升高后降低趨勢(shì)。已有研究發(fā)現(xiàn)，低密度條件下小麥群體較小，密度增加使小麥群體對(duì)光能、土地等資源的利用率增加，單位面積穗數(shù)增多，盡管穗粒數(shù)和千粒重會(huì)出現(xiàn)降低，但群體穗數(shù)的增產(chǎn)效果在一定范圍內(nèi)遠(yuǎn)超過(guò)穗粒數(shù)和千粒重降低的損失，小麥產(chǎn)量增加[17，21-25];當(dāng)種植密度超過(guò)一定范圍后，小麥群體質(zhì)量出現(xiàn)惡化，影響個(gè)體生長(zhǎng)，單位面積穗數(shù)增產(chǎn)不足以抵消千粒重、穗粒數(shù)的減產(chǎn)程度，造成產(chǎn)量降低[21，23-26]。產(chǎn)量構(gòu)成三因素之間相互制約、相互聯(lián)系，共同決定了最終產(chǎn)量的高低，實(shí)際生產(chǎn)中不能片面追求其中一個(gè)或兩個(gè)因素，只有充分協(xié)調(diào)三者之間的關(guān)系才能獲得高產(chǎn)。

3.2冬小麥種植密度與莖稈抗倒性能

隨著種植密度的增加，莖稈基部節(jié)間變長(zhǎng)、株高增加、重心高提高，且基部節(jié)間變長(zhǎng)、機(jī)械強(qiáng)度降低、抗倒指數(shù)下降[4，12-15]。這與本研究結(jié)果一致。前人研究表明，播期推遲可有效降低冬小麥株高、重心高及莖稈基部節(jié)間長(zhǎng)，提高莖稈直徑、壁厚、干重及充實(shí)度，有利于提高莖稈強(qiáng)度和抗倒性能[15，20，27]。這可能是因?yàn)樵雒軛l件下晚播使小麥株高、基部節(jié)間長(zhǎng)和重心高較常規(guī)播期降低，使基部第2和第3節(jié)間機(jī)械強(qiáng)度提高，進(jìn)而使小麥莖稈抗倒指數(shù)的降幅減緩，導(dǎo)致適度密植小麥在適期晚播條件下莖稈抗倒性能得到提升。本研究表明，莖稈基部節(jié)間機(jī)械強(qiáng)度及抗倒指數(shù)均與產(chǎn)量、千粒重、穗粒數(shù)及成穗率呈顯著或極顯著正相關(guān)，與公頃穗數(shù)和重心高呈極顯著負(fù)相關(guān)。這與王成雨等[28]關(guān)于山農(nóng)15的研究基本一致。崔正勇等[29]的研究也發(fā)現(xiàn)，小麥莖稈的重心高能準(zhǔn)確反映莖稈抗倒性能的強(qiáng)弱，莖稈重心高越低，發(fā)生倒伏的幾率越小。在小麥晚播生產(chǎn)中，采用適當(dāng)密植，構(gòu)建合理群體、健壯個(gè)體發(fā)育、增強(qiáng)莖稈機(jī)械強(qiáng)度、提高小麥抗倒性能是實(shí)現(xiàn)該地區(qū)小麥穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、抗逆應(yīng)變的良好基礎(chǔ)。

4結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，晚播冬小麥基本苗300萬(wàn)/hm2產(chǎn)量最高，但與基本苗225萬(wàn)/hm2和375萬(wàn)/hm2處理差異不顯著。相關(guān)性分析表明，莖稈機(jī)械強(qiáng)度及抗倒指數(shù)與成穗率、產(chǎn)量、千粒重、穗粒數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)，與重心高及公頃穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。冬小麥隨著種植密度的增加表現(xiàn)出株高、穗長(zhǎng)增加而穗粒數(shù)減少和莖弱、易倒的特點(diǎn)，晚播條件下該區(qū)域選擇基本苗225萬(wàn)～300萬(wàn)/hm2可有效降低冬小麥倒伏風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)抗逆穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。