補(bǔ)灌量和覆蓋量耦合變化下旱地春小麥葉面積指數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響

張 磊，聶志剛

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

小麥葉面積指數(shù)隨著小麥生育期的推進(jìn)及小麥各器官的建成而逐漸增大，較大的葉面積有利于光合產(chǎn)物的積累，小麥葉面積指數(shù)直接反映著小麥群體質(zhì)量。逯玉蘭等[1]、李彬等[2]、聶志剛等[3]研究表明，小麥群體的最大葉面積指數(shù)與小麥產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系，在一定范圍內(nèi)提高最大葉面積指數(shù)，有利于群體獲得高產(chǎn)。孫貴荒等[4]研究結(jié)果表明，較大葉面積指數(shù)與大豆籽粒產(chǎn)出呈極明顯相關(guān)性，從始花期開(kāi)始維持較大葉面積指數(shù)有利于產(chǎn)量的提高。楊偉等[5]研究結(jié)果表明，在特定區(qū)域內(nèi)，葉面積指數(shù)愈大，代表植物利用光能轉(zhuǎn)化成的有機(jī)質(zhì)也愈多。最合理的葉面積指數(shù)才能配合植株的養(yǎng)分生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)，但過(guò)大和過(guò)小均無(wú)法達(dá)到實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)作物高產(chǎn)發(fā)展的目的。對(duì)于常規(guī)春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響研究國(guó)內(nèi)外都做了很多工作，對(duì)水分處理和秸稈覆蓋效應(yīng)的研究多在自然條件或單一條件下進(jìn)行，而研究水分和秸稈覆蓋量耦合下春小麥葉面積指數(shù)變化對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響機(jī)制還不多見(jiàn)[6]。因此，研究半干旱地區(qū)補(bǔ)灌量和秸稈覆蓋量耦合下春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響，對(duì)于節(jié)水農(nóng)業(yè)和增加作物產(chǎn)量具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)點(diǎn)地處甘肅省中部偏南，海拔約2 000 m，屬于干旱半干旱地區(qū)，年均太陽(yáng)輻射5 918.9 MJ/m2，日照時(shí)數(shù)2 476.6 h，全年無(wú)霜期140 d。試驗(yàn)地土壤為黃綿土，試驗(yàn)田平坦無(wú)起伏，通過(guò)實(shí)測(cè)得，耕層容重1.26 g/cm3，有機(jī)碳含量6.21 g/kg，全氮含量0.61 g/kg，多年平均降雨量385 mm，年蒸發(fā)量1 531 mm。該地區(qū)是我國(guó)水資源較為貧乏的典型地區(qū)，春小麥?zhǔn)欠N植面積較大的作物[7]。

田間試驗(yàn)于2017—2019 年，在定西市安定區(qū)鳳翔鎮(zhèn)安家坡村進(jìn)行。試驗(yàn)對(duì)象為“定西42 號(hào)”春小麥，免耕覆蓋為基本耕作方式，秸稈覆蓋量為2 250 kg/hm2，試驗(yàn)中施加150 kg/hm2過(guò)磷酸二銨和62.5 kg/hm2尿素（含N46.5%）作為基肥，用傳統(tǒng)人工播種方法，播深7 cm，田間管理方法與當(dāng)?shù)卮筇锵嗤琜7-9]。小麥行距25 cm，試驗(yàn)小區(qū)面積24 m2（6 m×4 m），3 月底播種，7 月底收獲。根據(jù)研究區(qū)春小麥種植的需水規(guī)律，分別在分蘗期、拔節(jié)期、開(kāi)花期進(jìn)行等量灌溉，在春小麥全生育期按照補(bǔ)灌時(shí)期進(jìn)行補(bǔ)灌。補(bǔ)灌時(shí)期為分蘗期、拔節(jié)期和開(kāi)花期，單次補(bǔ)灌量為 200 mm。在春小麥生育期間，利用遮雨棚進(jìn)行遮雨，采用補(bǔ)灌方式控制補(bǔ)灌量，用水表計(jì)量，小區(qū)四周埋深 2 m 塑料隔膜，防止土壤水分縱向運(yùn)移。對(duì)照處理在大田中不采取任何控制措施的自然降水情況，并且對(duì)照試驗(yàn)小區(qū)與水分控制試驗(yàn)小區(qū)相鄰，播種前土壤水分、土壤養(yǎng)分、質(zhì)地和土層厚度等田間狀況均一致。

1.2 APSIM 模型

APSIM 模型是一個(gè)大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模擬模型，旨在將對(duì)多種作物的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)與氣候和管理?xiàng)l件等響應(yīng)相結(jié)合，探索作物生長(zhǎng)和發(fā)育的長(zhǎng)期規(guī)律。該模型基于組件設(shè)計(jì)，以中心引擎為核心，用戶可以將不同模塊組合插入在一起，以針對(duì)不同的仿真配置APSIM，具有靈活性。模型以土壤模塊為中心，以日步長(zhǎng)為模擬跨度，受土壤、水分及管理措施等驅(qū)動(dòng)進(jìn)行農(nóng)作物生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)模擬。本研究所用版本為APSIM 7.10，利用校準(zhǔn)的wheat.xml 文件，結(jié)合試驗(yàn)區(qū)氣象數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)，進(jìn)行春小麥產(chǎn)量形成動(dòng)態(tài)模擬[10]。

1.3 模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)

與田間試驗(yàn)中土壤屬性、作物品種、管理方式一致，以甘肅省定西市安定區(qū)1979—2019 年歷史氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建APSIM 模型模擬環(huán)境。APSIM 模型的參數(shù)已在黃土丘陵區(qū)域適應(yīng)性研究中檢驗(yàn)[1-3]。以免耕覆蓋為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)不同梯度補(bǔ)灌量、秸稈覆蓋量組合的模擬試驗(yàn)。其中，春小麥全生育期各補(bǔ)灌量按照補(bǔ)灌時(shí)期等量分配，補(bǔ)灌時(shí)期為分蘗期（5 月10 日）、拔節(jié)期（5 月30 日）和開(kāi)花期（6 月25 日），補(bǔ)灌量為300、250、200、150、100、50 和0 mm；秸稈覆蓋量為0、1 000、2 000、3 000、4 000 和＞5 000 kg/hm2。為方便進(jìn)一步分析，將不灌溉、無(wú)秸稈覆蓋視為對(duì)照處理。由于補(bǔ)灌量和秸稈覆蓋量的量級(jí)與量綱不同，故對(duì)變量采用“極差化”進(jìn)行無(wú)量綱化編碼處理，模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1 所示[11]。

表1 補(bǔ)灌量和秸稈覆蓋量模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.1 Simulation experiment design of supplemental irrigation amount and straw mulching amount

1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

1979—2019 年基礎(chǔ)氣象資料來(lái)源于甘肅省氣象局，土壤數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)來(lái)源于田間實(shí)測(cè)；春小麥品種遺傳參數(shù)在wheat.xml 文件中利用窮舉試錯(cuò)法手動(dòng)調(diào)節(jié)，模型驗(yàn)證所需2017—2019 年春小麥產(chǎn)量為試驗(yàn)點(diǎn)實(shí)測(cè)；其他數(shù)據(jù)均來(lái)源于不同情境下APSIM 模型模擬，春小麥的模擬葉面積指數(shù)為各階段（出苗—分蘗、分蘗—拔節(jié)、拔節(jié)—孕穗、孕穗—抽穗、抽穗—開(kāi)花、開(kāi)花—灌漿和灌漿—成熟）平均值[10]。

（1）葉面積指數(shù)。在生育期7 個(gè)階段隨機(jī)選5 株能代表該區(qū)長(zhǎng)勢(shì)的植株，用游標(biāo)卡尺測(cè)定每株葉片長(zhǎng)和寬，用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)量葉面積指數(shù)，每株重復(fù)3 次測(cè)量，平均值即為該植株的葉面積指數(shù)[9]。

（2）產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成測(cè)定。成熟期每處理調(diào)查20 穴莖蘗數(shù)，算出有效穗數(shù)，取樣3 穴測(cè)定籽粒數(shù)和千粒質(zhì)量；各小區(qū)春小麥?zhǔn)斋@中心4 m2測(cè)量產(chǎn)量，單獨(dú)脫粒曬干并風(fēng)選后，稱(chēng)干谷質(zhì)量，同時(shí)測(cè)定干谷水分濃度，計(jì)算折合含水量為 14%的春小麥產(chǎn)量[12-13]。

利用DPS 軟件進(jìn)行分析，研究補(bǔ)灌量和秸稈覆蓋量耦合下春小麥葉面積指數(shù)變化對(duì)產(chǎn)量的影響機(jī)制。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間試驗(yàn)結(jié)果和模擬試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)APSIM 模型，在0～300 mm 的補(bǔ)灌量變化范圍內(nèi)，以50 mm 為變化梯度，在0～5 000 kg/hm2的秸稈覆蓋變化范圍內(nèi)，以1 000 kg/hm2為變化梯度設(shè)置耦合模擬試驗(yàn)場(chǎng)景，田間試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示，補(bǔ)灌量和秸稈覆蓋量耦合模擬試驗(yàn)的旱地春小麥葉面積指數(shù)模擬結(jié)果如表3～表9 所示，春小麥籽粒數(shù)如表10 所示，春小麥千粒質(zhì)量如表11 所示，春小麥產(chǎn)量如表12 所示。春小麥葉面積指數(shù)與產(chǎn)量有關(guān)，而與補(bǔ)灌量和秸稈覆蓋量變化有一定的關(guān)系。當(dāng)補(bǔ)灌量不變而秸稈覆蓋量增加時(shí)，出苗—分蘗期春小麥葉面積指數(shù)先下降后增加，其他時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)逐漸增加；當(dāng)秸稈覆蓋量不變而補(bǔ)灌量增加時(shí)，分蘗—拔節(jié)期春小麥葉面積指數(shù)先下降后增加，其他時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)逐漸增加?？傮w上，春小麥產(chǎn)量隨著春小麥葉面積指數(shù)增大而增大。

表2 田間試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Field test results

表3 春小麥葉面積指數(shù)（出苗-分蘗）Tab.3 Leaf area index of spring wheat （seedling-tillering）

表4 春小麥葉面積指數(shù)（分蘗-拔節(jié)）Tab.4 Leaf area index of spring wheat （tillering-jointing）

表5 春小麥葉面積指數(shù)（拔節(jié)-孕穗）Tab.5 Leaf area index of spring wheat （jointing-booting）

表6 春小麥葉面積指數(shù)（孕穗-抽穗）Tab.6 Leaf area index of spring wheat （booting-heading）

表7 春小麥葉面積指數(shù)（抽穗-開(kāi)花）Tab.7 Leaf area index of spring wheat （heading-flowering）

表8 春小麥葉面積指數(shù)（開(kāi)花-灌漿）Tab.8 Leaf area index of spring wheat （flowering-grouting）

表9 春小麥葉面積指數(shù)（灌漿-成熟）Tab.9 Leaf area index of spring wheat （grouting-mature）

表10 春小麥籽粒數(shù)Tab.10 Grain number of spring wheat單位：粒/m2

表11 春小麥千粒質(zhì)量Tab.11 Thousand grain quality of spring wheat單位：g

表12 春小麥產(chǎn)量Tab.12 Yield of spring wheat單位：kg/hm2

2.2 葉面積指數(shù)對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2.1 回歸分析

以產(chǎn)量及其構(gòu)成因素為因變量，對(duì)不同葉面積指數(shù)的變化量（X1），利用DPS 軟件進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸分析，建立回歸方程，如表13、表14 和表15 所示。

表13 不同時(shí)期葉面積指數(shù)（X1）對(duì)春小麥產(chǎn)量的方程Tab.13 Equation of leaf area index （X1）in different periods on yield of spring wheat

表14 不同時(shí)期葉面積指數(shù)（X1）對(duì)春小麥籽粒數(shù)的方程Tab.14 Equation of leaf area index （X1）in different periods on grain number of spring wheat

表15 不同時(shí)期葉面積指數(shù)（X1）對(duì)春小麥千粒質(zhì)量的方程Tab.15 Equation of leaf area index （X1）in different periods on thousand grain weight of spring wheat

由表13 可知，每個(gè)時(shí)期田間試驗(yàn)葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量的回歸方程的相關(guān)系數(shù)（R2）均為0.999 99，方程均達(dá)顯著水平，能分析春小麥產(chǎn)量與春小麥葉面積指數(shù)之間的關(guān)系。各個(gè)時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)的變化量（X1）的一次項(xiàng)系數(shù)分別為—428 521.34、—142 955.59、—182 653.83、—7 146.97、5 655.05、—803.67 和—23 939.17，表明春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量在抽穗—開(kāi)花時(shí)期呈正效應(yīng)，其他時(shí)期呈負(fù)效應(yīng)。

每個(gè)時(shí)期模擬試驗(yàn)葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量的回歸方程的相關(guān)系數(shù)（R2）分別為0.916 368、0.930 282、0.954 824、0.948 944、0.952 990、0.951 916 和0.959 82，方程均達(dá)顯著水平，能分析春小麥產(chǎn)量與春小麥葉面積指數(shù)之間的關(guān)系。各個(gè)時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)的變化量（X1）的一次項(xiàng)系數(shù)分別為23 521.09、10 568.96、13 091.73、19 391.21、36 414.76、16 291.39 和40 789.75，表明春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量呈正效應(yīng)。

由表14 可知，每個(gè)時(shí)期田間試驗(yàn)葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的回歸方程的相關(guān)系數(shù)（R2）均為0.999 99，方程均達(dá)顯著水平，能分析春小麥產(chǎn)量與春小麥葉面積指數(shù)之間的關(guān)系。各個(gè)時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)的變化量（X1）的一次項(xiàng)系數(shù)分別為—140 707.37、—25 262.39、1 860.92、—88 103.58、—20 296.93、—43 289.05 和—113 165.34，表明春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量在拔節(jié)—孕穗時(shí)期呈正效應(yīng)，其他時(shí)期呈負(fù)效應(yīng)。

每個(gè)時(shí)期模擬試驗(yàn)葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的回歸方程的相關(guān)系數(shù)（R2）分別為0.052 312、0.176 805、0.129 045、0.043 719、0.076 224、0.163 945 和0.107 646，方程均達(dá)微弱水平，能分析春小麥籽粒數(shù)與春小麥葉面積指數(shù)之間的關(guān)系。各個(gè)時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)的變化量（X1）的一次項(xiàng)系數(shù)分別為—42 563.19、—89 412.33、—51 039.65、—23 645.03、—75 134.78、—103 019.92 和—124 573.33，表明春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量呈負(fù)效應(yīng)。

由表15 可知，每個(gè)時(shí)期田間試驗(yàn)葉面積指數(shù)對(duì)春小麥千粒質(zhì)量的回歸方程的相關(guān)系數(shù)（R2）均為0.999 99，方程均達(dá)顯著水平，能分析春小麥產(chǎn)量與春小麥葉面積指數(shù)之間的關(guān)系。各個(gè)時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)的變化量（X1）的一次項(xiàng)系數(shù)分別為—307.63、—104.86、—137.50、3.71、6.34、3.86 和—6.33，表明春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量在孕穗—抽穗、抽穗—開(kāi)花、開(kāi)花—灌漿時(shí)期呈正效應(yīng)，其他時(shí)期呈負(fù)效應(yīng)。

每個(gè)時(shí)期模擬試驗(yàn)葉面積指數(shù)對(duì)春小麥千粒質(zhì)量的回歸方程的相關(guān)系數(shù)（R2）分別為0.909 619、0.824 608、0.933 098、0.908 531、0.892 832、0.938 597和0.917 596，方程均達(dá)顯著水平，能分析春小麥千粒質(zhì)量與春小麥葉面積指數(shù)之間的關(guān)系。各個(gè)時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)的變化量（X1）的一次項(xiàng)系數(shù)分別為7.19、5.97、3.43、3.88、7.33、1.75 和7.28，表明春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥千粒質(zhì)量呈正效應(yīng)。

2.2.2 田間試驗(yàn)結(jié)果分析

由圖1 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響效應(yīng)在抽穗—開(kāi)花時(shí)期為向下的二次拋物線變化，其他時(shí)期為向上的二次拋物線變化。由圖2 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的影響效應(yīng)為向上的二次拋物線變化。由圖3 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥千粒質(zhì)量的影響效應(yīng)在孕穗—抽穗、抽穗—開(kāi)花、開(kāi)花—灌漿時(shí)期為向下的二次拋物線變化，其他時(shí)期為向上的二次拋物線變化。

圖1 不同時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of spring wheat leaf area index in different periods on yield of spring wheat

圖2 不同時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的影響Fig.2 Effect of leaf area index in different periods on grain number of spring wheat

圖3 不同時(shí)期春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥千粒質(zhì)量的影響Fig.3 Effect of leaf area index in different periods on thousand grain quality of spring wheat

2.2.3 模擬試驗(yàn)結(jié)果分析

由圖4 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量和千粒質(zhì)量的影響效應(yīng)為向下的二次拋物線變化，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的影響效應(yīng)為向上的二次拋物線變化。在試驗(yàn)變化范圍內(nèi)春小麥千粒質(zhì)量未出現(xiàn)閾值，春小麥產(chǎn)量和籽粒數(shù)出現(xiàn)閾值，在春小麥葉面積指數(shù)為0.94 時(shí)春小麥產(chǎn)量出現(xiàn)最大值為3 818.71 kg/hm2，春小麥葉面積指數(shù)為0.77 時(shí)春小麥籽粒數(shù)出現(xiàn)最小值為9 579.34 粒/m2。

圖4 不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響（出苗-分蘗）Fig.4 Effects of different spring wheat leaf area indexes on spring wheat yield and its components （seedling- tillering）

由圖5 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量和千粒質(zhì)量的影響效應(yīng)為向下的二次拋物線變化，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的影響效應(yīng)為向上的二次拋物線變化。在試驗(yàn)變化范圍內(nèi)春小麥產(chǎn)量和千粒質(zhì)量均未出現(xiàn)閾值，春小麥籽粒數(shù)出現(xiàn)閾值，春小麥葉面積指數(shù)為1.72 時(shí)春小麥籽粒數(shù)出現(xiàn)最小值為8 716.59 粒/m2。

圖5 不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響（分蘗-拔節(jié)）Fig.5 Effects of different spring wheat leaf area indexes on spring wheat yield and its components （tillering -jointing）

由圖6 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量和千粒質(zhì)量的影響效應(yīng)為向下的二次拋物線變化，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的影響效應(yīng)為向上的二次拋物線變化。在試驗(yàn)變化范圍內(nèi)春小麥千粒質(zhì)量未出現(xiàn)閾值，春小麥產(chǎn)量和籽粒數(shù)出現(xiàn)閾值，春小麥葉面積指數(shù)為2.31 時(shí)春小麥產(chǎn)量出現(xiàn)最大值為3 827.06 kg/hm2，春小麥葉面積指數(shù)為2.01 時(shí)春小麥籽粒數(shù)出現(xiàn)最小值為8 745.26 粒/m2。

圖6 不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響（拔節(jié)-孕穗）Fig.6 Effects of different spring wheat leaf area indexes on spring wheat yield and its components （jointing- booting）

由圖7 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量和千粒質(zhì)量的影響效應(yīng)為向下的二次拋物線變化，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的影響效應(yīng)為向上的二次拋物線變化。在試驗(yàn)變化范圍內(nèi)春小麥千粒質(zhì)量未出現(xiàn)閾值，春小麥產(chǎn)量和籽粒數(shù)出現(xiàn)閾值，春小麥葉面積指數(shù)為1.67 時(shí)春小麥產(chǎn)量出現(xiàn)最大值為3 851.41 kg/hm2，春小麥葉面積指數(shù)為1.44 時(shí)春小麥籽粒數(shù)出現(xiàn)最小值為9 638.01 粒/m2。

圖7 不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響（孕穗-抽穗）Fig.7 Effects of different spring wheat leaf area indexes on spring wheat yield and its components （booting- heading）

由圖8 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量和千粒質(zhì)量的影響效應(yīng)為向下的二次拋物線變化，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的影響效應(yīng)為向上的二次拋物線變化。在試驗(yàn)變化范圍內(nèi)春小麥千粒質(zhì)量未出現(xiàn)閾值，春小麥產(chǎn)量和籽粒數(shù)出現(xiàn)閾值，春小麥葉面積指數(shù)為1.18 時(shí)春小麥產(chǎn)量出現(xiàn)最大值為3 904.35 kg/hm2，春小麥葉面積指數(shù)為1.07 時(shí)春小麥籽粒數(shù)出現(xiàn)最小值為9 050.71 粒/m2。

圖8 不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響（抽穗-開(kāi)花）Fig.8 Effects of different spring wheat leaf area indexes on spring wheat yield and its components （heading- flowering）

由圖9 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響效應(yīng)為向下的二次拋物線變化，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)和千粒質(zhì)量的影響效應(yīng)為向上的二次拋物線變化。在試驗(yàn)變化范圍內(nèi)春小麥千粒質(zhì)量未出現(xiàn)閾值，春小麥產(chǎn)量和籽粒數(shù)出現(xiàn)閾值，春小麥葉面積指數(shù)為1.24 時(shí)春小麥產(chǎn)量出現(xiàn)最大值為3 819.03 kg/hm2，春小麥葉面積指數(shù)為1.00 時(shí)春小麥籽粒數(shù)出現(xiàn)最小值為8 554.04 粒/m2。

圖9 不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響（開(kāi)花-灌漿）Fig.9 Effects of different spring wheat leaf area indexes on spring wheat yield and its components （flowering- grouting）

由圖10 可知，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量和千粒質(zhì)量的影響效應(yīng)為向下的二次拋物線變化，不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥籽粒數(shù)的影響效應(yīng)為向上的二次拋物線變化。在本試驗(yàn)變化范圍內(nèi)春小麥千粒質(zhì)量未出現(xiàn)閾值，春小麥產(chǎn)量和籽粒數(shù)出現(xiàn)閾值，春小麥葉面積指數(shù)為0.79 時(shí)春小麥產(chǎn)量出現(xiàn)最大值為3 853.72 kg/hm2，春小麥葉面積指數(shù)為0.70 時(shí)春小麥籽粒數(shù)出現(xiàn)最小值為9 038.38 粒/m2。

圖10 不同春小麥葉面積指數(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響（灌漿-成熟）Fig.10 Effects of different spring wheat leaf area indexes on spring wheat yield and its components （grouting- mature）

3 討論

春小麥產(chǎn)量和植株生育階段的春小麥葉面積指數(shù)均具有相應(yīng)關(guān)系，孕穗期、抽穗期和成熟期春小麥葉面積指數(shù)和產(chǎn)量在一定區(qū)域內(nèi)存在明顯的空間相對(duì)關(guān)系。孫貴荒等[4]研究結(jié)果表明，較大葉面積指數(shù)與大豆籽粒產(chǎn)出呈極明顯相關(guān)性，從始花期以來(lái)維持較大葉面積有利于產(chǎn)出的發(fā)展。劉桃菊等[14]研究結(jié)果表明，在特定區(qū)域內(nèi)，較大葉面積指數(shù)，代表植物利用光能轉(zhuǎn)化成的有機(jī)質(zhì)也就愈多。最合理的葉面積指數(shù)才能配合植株的養(yǎng)分生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)，但過(guò)大和過(guò)小均無(wú)法達(dá)到實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)作物高產(chǎn)發(fā)展的目的。春小麥高產(chǎn)主要是建立在抽穗時(shí)期具有最合理的春小麥葉面積指數(shù)及合理的空間結(jié)構(gòu)上，春小麥生育前期春小麥葉面積指數(shù)的良好發(fā)揮，必將產(chǎn)生比抽穗時(shí)期更適宜葉面積指數(shù)的結(jié)果，也會(huì)對(duì)抽穗后春小麥葉面積指數(shù)的高低產(chǎn)生直接影響。春小麥產(chǎn)量的絕大部分來(lái)源于開(kāi)花后的光合產(chǎn)物[15]。合理調(diào)節(jié)早春小麥葉面積指數(shù)，可以促進(jìn)光合產(chǎn)物的產(chǎn)生，對(duì)春小麥產(chǎn)量的提高具有積極的意義；抽穗前期春小麥葉面積指數(shù)越高，所積累干物就越多，為后期的籽粒灌漿工程奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)[16]。孕穗期春小麥葉面積指數(shù)越高越利于植物群體光合作用，從而促進(jìn)了光合產(chǎn)物的產(chǎn)生和積聚過(guò)程[17]。灌漿期與成熟期相應(yīng)的春小麥葉面積指數(shù)變化將帶動(dòng)透光性速率的提高，光合產(chǎn)物的形成，將促進(jìn)產(chǎn)量的提高[3]。春小麥產(chǎn)量與春小麥葉面積指數(shù)成正相關(guān)關(guān)系，但后期春小麥的葉面積居高不下，就會(huì)導(dǎo)致田間郁閉、光線不足，光合效果下降，植物和葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)就無(wú)法有效地運(yùn)送到春小麥籽粒中，從而造成產(chǎn)量的降低[18-19]。

由于試驗(yàn)設(shè)置補(bǔ)灌量與秸稈覆蓋水量梯度相對(duì)較小，所得數(shù)值與結(jié)論尚不全面，并且由于取樣偏差，對(duì)試驗(yàn)結(jié)論將產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。在今后的科學(xué)研究中，需要增設(shè)不同梯度，以找到在旱地春小麥各生育期最佳春小麥葉面積指數(shù)的變動(dòng)范圍，以指導(dǎo)春小麥田間生產(chǎn)管理的工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

春小麥產(chǎn)量的絕大部分來(lái)源于開(kāi)花后的光合產(chǎn)物，通過(guò)改變各個(gè)時(shí)期的補(bǔ)灌量和秸稈覆蓋量來(lái)合理調(diào)節(jié)春小麥葉面積指數(shù)，促進(jìn)光合產(chǎn)物的產(chǎn)生，對(duì)春小麥產(chǎn)量的增加有著積極的作用。在出苗—分蘗、拔節(jié)—孕穗、孕穗—抽穗、抽穗—開(kāi)花、開(kāi)花—灌漿、灌漿—成熟，春小麥葉面積指數(shù)為0.94、2.31、1.67、1.18、1.24 和0.79 時(shí)春小麥產(chǎn)量出現(xiàn)最大值為3 818.71、3 827.06、3 851.41、3 904.35、3 819.03 和3 853.72 kg/hm2。一 般來(lái)說(shuō)，在春小麥各生長(zhǎng)期的葉面積指數(shù)都與產(chǎn)量有關(guān)，而通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)時(shí)期的補(bǔ)灌量和秸稈覆蓋量來(lái)改變?nèi)~面積指數(shù)可以使春小麥達(dá)到高產(chǎn)。合理調(diào)節(jié)春小麥葉面積指數(shù)，有利群體光合作用，可以促進(jìn)光合產(chǎn)物的產(chǎn)生，對(duì)春小麥產(chǎn)量的提高具有積極的意義。