播期對超晚冬麥莖稈性狀及群體動態(tài)的影響

田文強,董艷雪,史永清,雷鈞杰,孫剛剛,王泓懿,聶凌帆,郭 飛,艾洪玉,石書兵,張金汕

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,烏魯木齊 830052;2.新疆塔城地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,新疆塔城 834799;3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所,烏魯木齊 830091;4.新疆塔城地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,新疆塔城 834700)

0 引 言

【研究意義】新疆北疆棉花、玉米及其它復(fù)播作物收獲后已進入初冬,此時播種的小麥以種子或發(fā)芽的形態(tài)越冬,翌年春天天氣轉(zhuǎn)暖恢復(fù)生長,利用早春融雪水出苗,一般稱此類小麥為“超晚播小麥”[1,2]。因此,超晚播小麥適合秋季收獲較晚地塊種植,實現(xiàn)作物倒茬,此外其還具有節(jié)水[3]、產(chǎn)量高[4,5]等優(yōu)勢。【前人研究進展】超晚播小麥以種芽狀態(tài)經(jīng)歷漫長冬季低溫,極易受到凍害影響,春季出苗率會低,且受年際影響較大,出苗率不穩(wěn)定[5-7]。加之其春后出苗,氣溫上升快,營養(yǎng)積累少,分蘗時間短,發(fā)生快,分蘗能力下降,成穗多以主莖為主,單位面積收獲穗數(shù)會減少,影響產(chǎn)量[8]。而適期播種冬小麥冬前可以充分利用光、熱、水、氣等資源,形成壯苗,有利于分蘗的發(fā)生及干物質(zhì)的積累,保障小麥安全越冬,為其創(chuàng)建優(yōu)良小麥群體獲得高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[9,10]?！颈狙芯壳腥朦c】超晚播小麥出苗率低,影響收獲穗數(shù)[3],目前已有研究通過改變播期[3,7]、進行種子包衣[4]等栽培措施來改善,但有關(guān)不同播期的超晚播小麥因基本苗數(shù)不足,影響小麥莖稈性狀及群體動態(tài)的研究鮮有報道。超晚播小麥所處生態(tài)環(huán)境、生育生理及產(chǎn)量的形成等較適期播種冬小麥相比,具有自身的特殊性,需對比二者生長發(fā)育過程的異同。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用隨機區(qū)組設(shè)計,設(shè)置5個超晚播期處理,選擇當(dāng)?shù)剡m宜播種日期為對照,比較播期對小麥莖稈性狀及群體動態(tài)的差異,為新疆北疆超晚播小麥生產(chǎn)提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2021年9月～2022年8月在塔城地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(N46°21′,E82°41′)進行,海拔415 m,土壤類型為沙壤土,前茬作物為小麥。試驗前0～20 cm土層pH 8.47,有機質(zhì)含量10.37 g/kg,全氮0.72 g/kg,有效氮45.37 mg/kg,有效磷4.12 mg/kg,有效鉀107.9 mg/kg,播前基肥施磷酸二銨300 kg/hm2。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計,設(shè)10月25日、10月30日、11月4日、11月9日、11月14日5個超晚播種處理,分別用T1、T2、T3、T4、T5表示,以當(dāng)?shù)剡m宜播種期(選擇9月29日)為對照(CK)。供試品種為當(dāng)?shù)刂髟缘男露?8號,適期播種小麥(CK)播種量500×104粒/hm2,超晚播小麥播種量900×104粒/hm2,人工開溝播種,行距20 cm,播種深度3～5 cm,小區(qū)面積2×5=10 m2,重復(fù)3次。試驗地四周設(shè)置保護行,適期播種小麥(CK)9月15日灌底墑水750 m3/hm2,9月30日灌出苗水300 m3/hm2,10月30日灌越冬水450 m3/hm2,冬前總計灌水1 500 m3/hm2;超晚播小麥冬前10月5日灌底墑水750 m3/hm2,春后灌水及大田管理措施一致。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 莖稈性狀

小麥成熟后,每個小區(qū)選取具有代表性小麥10株,測量小麥主莖和分蘗的高度、節(jié)間長度及節(jié)間直徑,并計算小麥株高整齊度,其用株高變異系數(shù)的倒數(shù)表示。

1.2.2.2 總莖數(shù)動態(tài)

每個小區(qū)選取具代表性1 m樣段,分別于4月11日、4月21日、5月1日、5月11日、5月21日、5月31日、6月11日連續(xù)調(diào)查總莖數(shù)動態(tài)變化。

1.2.2.3 葉面積指數(shù)

小麥分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期及成熟期,每個小區(qū)連續(xù)選取長勢整齊一致且具有代表性樣段中20株小麥,采用長寬系數(shù)法測定綠葉面積,計算單株平均綠葉面積。

葉面積指數(shù)(LAI)=總莖數(shù)×單莖綠葉面積÷土地面積。

1.2.2.4 干物質(zhì)量

小麥分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期及成熟期,每小區(qū)選取具有代表性的10株小麥鮮樣,放入105℃烘箱中殺青15 min,80℃烘至恒重后,分別稱其干重,再根據(jù)基本苗數(shù),計算群體干物質(zhì)重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2021、DPS 21.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對株高和節(jié)間長度的影響

研究表明,各處理超晚播小麥主莖平均整齊度(19.96)比CK減少11.19%,而各超晚播處理差異較大,T1最高,T3最低。T1、T2、T3、T4及T5處理小麥主莖株高顯著低于CK,各處理超晚播小麥平均株高(87.15 cm)較CK降低5.35%,相差4.93 cm,T3處理株高與T1、T2、T4及T5差異顯著,且為超晚播各處理中最低。各處理超晚播小麥主莖節(jié)間總長度顯著低于CK,平均值(44.53 cm)較CK降低9.27%,相差4.55 cm,T3處理節(jié)間總長度與T1、T2、T4及T5差異顯著,也為超晚播各處理中最低。各處理超晚播小麥主莖第一節(jié)間長度平均值(4.15 cm)較CK增加37.42%,相差1.13 cm;第二節(jié)間平均值(9.60 cm)減少0.52%,相差0.05 cm;第三節(jié)間平均值(13.89 cm)減少18.05%,相差3.06 cm;第四節(jié)間平均值(18.07 cm)減少25.73%,相差6.26 cm。而在超晚播各處理中,各節(jié)間長無明顯規(guī)律,但以T3處理最小。表1

表1 不同播期下小麥主莖株高及節(jié)間長度變化

各處理超晚播小麥分蘗平均整齊度(14.58)比CK減少25.99%,而各超晚播處理差異較大,T2最高,T3最低。T1、T2、T3、T4及T5處理小麥分蘗株高顯著低于CK,各處理超晚播小麥平均株高(83.75 cm)較CK降低6.70%,相差6.01 cm,T3處理株高與T1、T2、T4及T5差異顯著,且為超晚播各處理中最低。各處理超晚播小麥主莖節(jié)間總長度顯著低于CK,平均值(43.99 cm)較CK降低14.83%,相差7.66 cm,T3、T4處理節(jié)間總長度與T1、T2及T5差異顯著,T3為超晚播各處理中最低。各處理超晚播小麥分蘗第一節(jié)間長度平均值(4.45 cm)較CK增加14.99%,相差0.58 cm;第二節(jié)間平均值(9.78 cm)減少12.29%,相差1.37 cm;第三節(jié)間平均值(13.44 cm)減少22.18%,相差3.83 cm;第四節(jié)間平均值(18.30 cm)減少11.89%,相差2.47 cm。而在超晚播各處理中,各節(jié)間長無明顯規(guī)律,但均以T3處理最小。

與適期播種冬小麥相比,超晚播小麥株高整齊度降低明顯,株高顯著降低,超晚播小麥各處理主莖與分蘗的株高、節(jié)間長度變化規(guī)律基本一致,整齊度差異較大,但T3各項指標在各處理中均較小。表1,表2

表2 不同播期下小麥分蘗株高及節(jié)間長度變化

2.2 播期對小麥節(jié)間直徑的影響

研究表明,各處理主莖平均節(jié)間直徑無明顯差異,超晚播各處理平均節(jié)間直徑的平均值(3.51 mm)較CK增加0.86%,各處理超晚播小麥主莖第一節(jié)間直徑平均值(3.00 mm)較CK減少12.34%,第二節(jié)間平均值(3.56 mm)增加2.59%,第三節(jié)間平均值(3.85 mm)增加0.52%,第四節(jié)間平均值(3.91 mm)增加9.49%。在超晚播各處理中,主莖平均節(jié)間直徑和各節(jié)間直徑無明顯規(guī)律,但T3各項指標在各處理中均較大。表3

超晚播各處理分蘗平均節(jié)間直徑的平均值(2.77 mm)較CK減少7.05%。各處理超晚播小麥分蘗第一節(jié)間直徑平均值(2.55 mm)較CK減少1.92%,第二節(jié)間平均值(2.89 mm)增加1.40%,第三節(jié)間平均值(2.97 mm)減少10.27%,第四節(jié)間平均值(3.18 mm)減少5.92%。在超晚播各處理中,分蘗平均節(jié)間直徑和各節(jié)間直徑無明顯規(guī)律,但平均節(jié)間直徑、第三節(jié)間直徑及第三節(jié)間直徑,均以T3最大。表4

表4 不同播期處理下小麥分蘗節(jié)間直徑變化

與適期播種冬小麥相比,超晚播小麥主莖平均節(jié)間直徑幾乎沒有差異。超晚播小麥各處理主莖與分蘗的平均節(jié)間直徑及各節(jié)間直徑無明顯規(guī)律,但T3各項指標在各處理中均較大。

2.3 播期對小麥總莖數(shù)動態(tài)變化的影響

研究表明,各處理總莖數(shù)隨時間的推遲先升高后下降,各階段CK總莖數(shù)均大于超晚播小麥各處理,且CK的總莖數(shù)高峰出現(xiàn)于4月21日左右,而超晚播小麥各處理的總莖數(shù)高峰出現(xiàn)日期較CK推遲,于5月1日出現(xiàn)。5月1日各處理超晚播小麥平均值(712.10×104/hm2)較4月21日CK總莖數(shù)減少20.26%,6月11日各處理超晚播小麥平均值(548.76×104/hm2)較CK減少22.50%。在超晚播條件下,各階段T3處理總莖數(shù)顯著均低于其它處理,T1、T2、T4及T5間差異較小,其中以T1最大,4月11日總莖數(shù)T1較T3增加25.85%,5月1日T1較T3增加29.86%,而6月11日T1較T3增加16.24%。圖1

圖1 各播期處理小麥的總莖數(shù)動態(tài)

超晚播小麥總莖數(shù)較適期播種冬小麥大幅降低,超晚播小麥最終收獲穗數(shù)減少,而在超晚播條件下,基本苗數(shù)是決定收獲穗數(shù)的關(guān)鍵。

2.4 播期對小麥葉面積指數(shù)動態(tài)變化的影響

研究表明,各處理小麥葉面積指數(shù)隨小麥的生長先增加后減小,均于孕穗期達到峰值。各生育階段CK葉面積指數(shù)均大于各處理超晚播小麥,分蘗期至成熟期各生育期超晚播小麥葉面積指數(shù)平均值較CK分別減少22.67%、22.83%、28.74%、23.95%、15.85%,兩者相差比例呈先升高后下降趨勢,于孕穗期相差最大。在超晚播條件下,各生育階段葉面積指數(shù)均為T1>T4>T5>T2>T3,孕穗期T3分別較T1、T4、T5、T2減少36.37%、23.94%、18.54、2.82%。圖2

圖2 各播期處理下小麥葉面積指數(shù)變化

超晚播小麥葉面積指數(shù)較適期播種冬小麥減少幅度較大,進而會影響小麥群體光合作用,在超晚播條件下,葉面積指數(shù)前期影響較大,進而影響整個生育期葉面積指數(shù)的變化。

2.5 播期對小麥干物質(zhì)重動態(tài)變化的影響

研究表明,各處理小麥群體干物質(zhì)積累量隨小麥的生長逐漸增加,至成熟期達到最大。各生育期CK干物質(zhì)重均高于各處理超晚播小麥,分蘗期至成熟期各生育期超晚播小麥干物質(zhì)重平均值較CK分別減少42.00%、41.48%、30.83%、10.00%、13.21%、17.01%,兩者相差比例呈先下降后下升高趨勢,于分蘗期相差最大,開花期相差最小。在超晚播條件下,各生育期干物質(zhì)重均為T1>T4>T2>T5>T3,分蘗期T3分別較T1、T4、T2、T5減少24.28%、20.78%、20.57%、11.97%,而成熟期T3分別較T1、T4、T2、T5減少18.93%、15.52%、11.11%、6.41%。圖3

圖3 不同播期處理下小麥干物質(zhì)積累變化

超晚播小麥較適期播種冬小麥生長前期群體干物質(zhì)積累量緩慢,生長后期加快,超晚播小麥各處理群體干物質(zhì)積累量相差值隨小麥生長逐漸縮小。

3 討 論

小麥莖稈性狀可以體現(xiàn)個體生長發(fā)育平衡動態(tài),其各項指標過高或過低均不利于小麥個體生長發(fā)育及產(chǎn)量形成,且與小麥生長后期植株群體性倒伏密切相關(guān)[11]。李英華等[12]研究發(fā)現(xiàn),與早播和適期播期相比,適當(dāng)晚播小麥的基部節(jié)間長、株高和莖稈重心高度顯著降低。這與周正柏[13]和張春艷等[14]研究結(jié)果基本一致。而衣政偉等[15]認為,播期對小麥第二節(jié)間影響顯著,對第一、三、四節(jié)間影響不顯著。張晶等[16]研究表明,不同播種期,主莖與分蘗的株高差異顯著,且主莖株高高于分蘗。袁雅妮等[17]研究認為,晚播可以降低植株高和重心高,有效增強小麥倒伏,同時增加小麥植株莖粗系數(shù)和節(jié)間充實度,但對節(jié)間直徑影響較小。研究表明,與適期播種冬小麥相比,超晚播小麥株高顯著降低,與第三、四節(jié)間長度減少相關(guān),而平均節(jié)間直徑差異較小,與前人研究基本一致。但超晚播小麥株高整齊度顯著降低,主莖與分蘗各長度指標變化規(guī)律基本一致,整齊度差異較大,而主莖與分蘗直徑指標存在差異,補充了前人的研究。

適宜的播期可以構(gòu)建良好的群體結(jié)構(gòu),有利于穗數(shù)、穗粒數(shù)及粒重的協(xié)調(diào)發(fā)展,進而提高產(chǎn)量[18],而晚播小麥個體偏弱,群體較小,群體質(zhì)量差,不利于產(chǎn)量形成[19]。目前研究普遍認為隨播期的推遲,小麥總莖數(shù)會減少,且隨生育進程的推遲,群體莖蘗數(shù)呈先升后降的變化趨勢,于拔節(jié)期到達峰值[19-21]。薛麗華等[3]通過超晚冬播春麥試驗發(fā)現(xiàn),超晚播小麥較正常播種春小麥基本苗數(shù)、最高總莖數(shù)及葉面積指數(shù)大幅降低,群體干物質(zhì)重大幅增加。與王銅等[7]研究結(jié)果基本一致。蘇文平等[22]通過臨冬播種不同冬春小麥品種試驗表明,隨生育期的推移,各品種小麥總莖數(shù)和群體葉面積指數(shù)呈先升后降的變化趨勢,而群體干物質(zhì)重逐漸積累,至成熟期最高,這與常規(guī)播種條件下試驗結(jié)果一致。試驗表明,較適期播種冬小麥相比,超晚播小麥總莖數(shù)、葉面積指數(shù)及群體干物質(zhì)重均大幅降低,隨小麥生長,總莖數(shù)和葉面積指數(shù)也呈先升后降的變化趨勢,但總莖數(shù)峰值提前出現(xiàn),而群體干物質(zhì)重呈上升趨勢,至成熟期最大。與前人研究結(jié)果基本一致。

超晚播小麥出苗率低是制約生產(chǎn)的主要問題,而播期可影響小麥種子越冬形態(tài)來影響出苗率[3]。在新疆北疆地區(qū)10月下旬至11月上旬播種,超晚播小麥冬前不出苗,以萌動或發(fā)芽的形式越冬,出苗率高[7]。試驗中,超晚播小麥T3處理較其它處理差異明顯,具體表現(xiàn)為莖稈長度指標均較小,直徑指標均較大,且在生育期內(nèi),總莖數(shù)、葉面積指數(shù)及群體干物質(zhì)重大幅降低,在播期選擇時,超晚播小麥應(yīng)避免田間存在積雪凍土?xí)r播種,且需壓實土壤,減少凍害影響。

4 結(jié) 論

與適期播種冬小麥相比,超晚播小麥株高和整齊度顯著降低,而節(jié)間直徑差異較小,總莖數(shù)、葉面積指數(shù)及群體干物質(zhì)重大幅降低,但二者變化趨勢相同。超晚播小麥應(yīng)選擇在10月下旬至11月上旬田間無積雪無凍土?xí)r播種,出苗率較高,可獲得較合理的群體。