冬小麥不同行距配置對麥田溫度、根系分布和產量的影響

尹寶重等

摘要：于2013—2014年度小麥生長季，以良星99小麥品種為材料，在3.15×106苗/hm2基本苗密度下，以傳統 15 cm 等行距播種為對照（T15），設置12 cm等行距（T12）和“三密一稀”（12.5 cm+12.5 cm+20 cm，T3+1）2種行距配置處理2種行距配置方式，研究其對麥田不同層次空氣溫度、土壤溫度、根系分布和活力、產量結構及水分利用等方面的影響。結果表明，在小麥揚花期和灌漿期，T3+1處理的寬窄行處理，可有效提高小麥冠層頂部以及2/3株高處的氣溫，12 cm等行距處理可提高10 cm處的土壤溫度，并且使溫度變幅增大；T3+1處理的寬窄行處理可提高根系活力，揚花期和灌漿期T3+1處理的小麥根系活力均超過85 g/（g·h），顯著高于其他2個處理。T12處理小麥產量為8 041.6 kg/hm2，比T15處理高14.4%。T12處理可降低耗水量，提高水分利用效率，其耗水量和水分利用效率分別是15 cm等行距處理的96.9%和120%。

關鍵詞：冬小麥；行距配置；農田溫度；根系分布；產量

中圖分類號： S512.1+10.4文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0082-04

收稿日期：2014-11-12

基金項目：國家科技支撐計劃（編號：2011BAD16B08、2012BAD04B06、2013BAD07B05）；河北省現代農業產業技術體系項目。

作者簡介：尹寶重（1981—），男，河北滄州人，碩士，講師，研究方向為農業氣象學。E-mail：yinbaozhong@hebau.edu.cn。

通信作者：甄文超，教授，博士生導師，研究方向為農業氣象學與農業生態學。E-mail：wenchao@hebau.edu.cn。冬小麥群體結構可顯著影響到農田通風和透光特性，同時也影響作物對水肥的利用，合理的群體結構是小麥高產栽培的重要基礎[1]。作物行向、行距、株距及密度等可影響“土壤-植物-大氣”連續體（SPAC）內光照截獲、溫度傳導、水分運動等。而SPAC系統內能量和物質的傳輸和轉化過程均可顯著影響農田小氣候環境[2-4]。因此，通過創造合理的田間作物群體分布，協調群、個體關系，優化農田小氣候，對于促進作物生長和產量形成具有積極意義。孫淑娟等報道，株行距分布較均勻的麥田可明顯降低近地面氣溫和土壤溫度，增加空氣相對濕度[5]。孫宏勇等報道，7.5 cm行距與15 cm和30 cm行距處理相比，小麥水分利用效率分別提高 0.11 kg/m3 和0.23 kg/m3[6]。陳雨海等研究認為，群體分布狀況明顯影響群體的光截獲量，均勻分布群體比大小行種植的不均勻群體具有較高的光截獲率[7]。劉麗平等研究認為，15 cm等窄行種植的群體總莖數、葉面積系數、干物質積累量和產量最高，20 cm等寬行次之[8]。張雙利等針對對大穗型小麥品種研究認為，在相同密度下，縮小行距可有抑制無效分蘗[9]。而朱統泉等認為，在單行密度相同的條件下，小麥總莖數隨著行距的增加呈增加趨勢[10]。河北省是全國小麥主產區之一，常年播種面積230萬hm2[11]。該區小麥播種曾采用過適應套播玉米的“三密一稀”、“四密一稀”（窄行距15～20 cm，寬行距20～30 cm）。夏玉米改套播為平播后，開始推行15 cm等行距形式。本研究在播量不變的前提下，設計 12 cm 等行距和新“三密一稀”（12.5 cm+12.5 cm+20 cm，平均行距15 cm）2種行距，以15 cm等行距為對照，探索基本苗相同條件下，冬小麥不同行距配置對麥田溫度、根系生長、產量和水分利用效率的影響，為冬小麥高產栽培模式的構建提供參考。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2013—2014年在河北省農林科學院旱作農業研究所深州實驗站（37°54′N、115°42′ E）進行。試驗地為中壤土，地力中等。試驗單因素隨機區組設計，設12 cm等行距（以下簡寫為“T12”）、“三密一稀”（12.5 cm+12.5 cm+20 cm，以下簡寫為“T3+1”）處理，以15 cm等行距為對照（以下簡寫為“T15”）。每處理3次重復，每重復3個小區，每小區60 m2。供試品種為良星99（冀審麥2004007號），10月13日播種，基本苗3.15×106苗/hm2。播前底肥施純氮 240 kg/hm2、P2O5 112.5 kg/hm2、K2O 112.5 kg/hm2，拔節期隨灌水追施純氮135 kg/hm2。所用肥料分別為尿素（N 464%）、磷酸二銨（P2O5 46%，N 18%）和硫酸鉀（K2O 52%）。6月13日收獲。

1.2測定內容和方法

選擇典型晴天和陰天，在冬小麥揚花期（4月24—26日連續3 d）和灌漿中期（5月24—26日連續3 d），參考孫淑娟[5]、嚴菊芳[12]和郭家選等[13]對麥田小氣候的研究方法，測定冬小麥2/3株高處氣溫（該層次一般為冬小麥葉面積最大層次，又稱為農田小氣候形成的內活動層）和冬小麥冠層頂部氣溫（該層次溫度可反映農田熱量平衡和水分脅迫程度）。在田間氣溫用手持環境測量儀（HHEM-SD1型）測定；地中10 cm溫度用曲管地溫表（WQG-16型）測定。取0～20 cm土壤中小麥根系，采用TTC還原法測定根系活力[15]。以上測定指標，均從06：00—20：00，每1 h測1次。測量時，選取長勢均一的相鄰3壟。其中，“三密一稀”處理選擇2個窄行與相鄰的1個寬行測量。

小麥成熟期，采用長方形樣方分層取樣方法，選取同行內連續且植株長勢均勻20 cm樣段，長寬各向外1/2株距長度，用鍬每20 cm分層取0～60 cm根系，清水洗根系，掃描后用WinRHIZO根系分析系統分析根長密度、根系表面積、根平均直徑和根體積，后80 ℃烘干至恒質量，計算根系干物質積累量。

小麥收獲期測定產量構成要素和產量，用水量平衡法計算農田總耗水量[16]。農田水分利用效率計算公式為：WUE=Y/ET[17]，ET為單位面積蒸散量（kg）；Y是單位面積收獲干物質量（kg），WUE是水分利用效率。

1.3數據統計方法

采用DPS 7.05統計軟件對試驗數據進行統計分析，多重比較用Tukey 法，用 Microsoft Excel 2010軟件作圖。

2結果與分析

2.1不同行距麥田溫度的變化特征

2.1.1揚花期和灌漿期小麥冠層頂部氣溫由圖1-a可知，在小麥揚花期晴天條件下，14：00以前，各處理冠層頂部氣溫均快速上升，其中，T3+1處理溫度上升最快。至14：00，T3+1處理為32.1 ℃，分別比T12處理和T15處理高7.7%和39%。14：00以后，各處理氣溫均開始下降，至觀測結束，T15處理冠層頂部氣溫下降了6.8 ℃，T12處理和T3+1處理分別下降了6.3 ℃和6.2 ℃。與晴天相比，陰天時條件下，T3+1處理冠層頂部氣溫最高值出現在12：00，其他2處理則出現在14：00（圖1-b）。峰值過后，各處理溫度開始下降。其中，T15處理溫度下降幅度最大，為7.4 ℃，分別是12 cm等行距處理和T3+1處理的2.5倍和2.0倍。灌漿期晴天條件下麥田冠層頂部氣溫變化規律與揚花期晴天條件下基本相似（圖2-a）。灌漿期陰天條件下，各處理差異要比揚花期小，除 16：00—18：00 外，各處理溫度均無顯著差異（P>0.05）（圖2-b）。

2.1.2揚花期和灌漿期小麥2/3株高處氣溫由圖3-a可知，在揚花期，晴天條件下12：00前，3種處理麥田2/3株高處氣溫差異不顯著。14：00，各處理達到峰值，其中，T3+1處理2/3株高處氣溫最高，為30.1 ℃，分別比T12處理和T15處理高1.7 ℃和0.6 ℃。至18：00，處理間差異最大，此時T3+1處理溫度最高，為29.1 ℃，顯著高于其他2個處理（P<0.05）。陰天條件下，12：00—14：00，不同處理2/3株高處氣溫先后達峰值，其中T3+1處理最高，為25.7 ℃，分別比T12和T15處理高1.6 ℃和0.7 ℃（圖3-b）。由圖4-a可知，灌漿期晴天T15和T3+1處理2/3株高處氣溫差異不顯著，觀測時段平均分別為28.1 ℃和28.2 ℃，分別比T12處理高0.6 ℃和0.7 ℃；陰天時，T12處理2/3株高處氣溫在12：00前總體高于其他2個處理。之后，3種處理該層次氣溫開始下降，其中T3+1處理下降最快，至觀測結束下降4 ℃（圖4-b）。

2.1.3麥田10 cm地溫由圖5可知，在觀測時間段內，T12處理10 cm地溫峰值顯著高于其他2個處理。尤其是在揚花期（圖5-a），至14：00，T12處理10 cm地溫達29.9 ℃，分別比T15處理和T3+1處理高4.5 ℃和3.8 ℃。14：00后，各處理溫度均開始下降，其中，T12處理下降幅度最大，降低11.8 ℃，顯著低于另2個處理（P<0.05）。觀測時間段內，T3+1處理 10 cm 地溫平均為21.7 ℃，顯著高于其他2個處理。在灌漿期（圖5-b），3個處理10 cm地溫變化規律和差異與揚花期類似。

2.2不同行距小麥根系分布特征及根系活力

2.2.1根系分布特征由表1可知，0～20 cm土層，根系干質量、根長密度、根系表面積、根系平均直徑和總根體積等指

標，均為T3+1處理最高，T12處理最低。20～40 cm土層，根系干質量、根長密度、根系表面積和總根體積等4個指標的表現與0～20 cm土層一致；T15處理根和T3+1處理根系干質量和平均直徑2個指標無顯著差異，均顯著高于T12處理（P<005）。在40～60 cm土層，不同處理小麥根系表面積、根平均直徑、總根體積3種指標均無顯著差異；根系干質量表現為T3+1處理最高，T12處理和T15處理無顯著差異；根長密度則表現為T15處理和T3+1處理無顯著差異，但顯著高于T12處理。

2.2.2小麥根系活力小麥揚花期（圖6-a）10：00前，各處理小麥根系活力均呈快速上升趨勢，其中T12處理上升速度最快，上升幅度達28.7%，顯著高于另2個處理（P<0.05）。10：00后，各處理小麥根系活力均開始下降。至觀測結束（20：00），T12處理根系活力為81.5 μg/（g.h），仍顯著高于另2個處理。小麥灌漿中期（圖6-b），6：00—10：00，T3+1處理根系活力快速上升，最高達100.2 μg/（g·h），顯著高于另2個處理。12：00—20：00，T12處理根系活力逐漸下降，而另2個處理經過12：00—16：00緩慢上升后才開始下降。

2.3不同行距冬小麥產量和水分利用效率

由表2可知，T12處理與常規的15 cm等行距播種方式相比，小麥穗數和千粒質量分別提高7.1%和4.9%，而T3+1處理則與T15處理無顯著差異。T12處理小麥產量為8 041.6 kg/hm2，比T15處理高14.4%。T12處理可降低耗水量，提高水分利用效率，其耗水量和水分利用效率分別是T15處理的96.9%和

120%。T3+1處理不利于麥田節水，其耗水量為442.1 mm，比T15處理高5.7%；水分利用效率為16.31 kg/（mm·hm2），與T15處理無顯著差異（P>0.05）。

3結論與討論

通過改變行距配置，優化農田小氣候，可以促進群體內部空氣流通加強，提升透光性，促進小麥個體質量形成[17-18]。鄭亭等報道，麥田增大行距后，成穗率提高，有效穗增多。張雙利等、鄭亭等也提出，寬窄行種植小麥，可以充分利用邊行優勢，有效解決小麥超高產栽培中群體結構的不協調、田間郁蔽、后期易倒伏等難題[9，19]。本研究表明，在小麥揚花期和灌漿期，T3+1處理，可提高小麥冠層頂部、2/3株高處的氣溫，以及10 cm處土壤溫度，并且使土壤溫度變幅增大。T3+1的寬窄行處理可提高根系活力，促進根系干物質積累。研究結果與孫淑娟等提出的冬小麥田行距均勻可降低地面空氣溫度[5]相似，與劉麗平等所報道的寬窄行配置可提高小麥干物質積累[8]也有較好的一致性。

張全國等認為，相同密度下等窄行播種有利于增加分蘗和成穗，從而提高產量[20]。閻素紅等認為，隨行距縮小，千粒質量和穗粒數減少，但有效穗數和產量提高[21]。而劉印杰等則報道，小麥高產田實行寬窄行種植，能充分發揮其邊行優勢，產量三要素協調發展，提高產量[22]。吳玉娥等研究認為，16.7 cm 窄行距通過增加穗數而增產[23]。本研究表明，與常規15 cm 等行距相比，12 cm等行距處理麥田穗數和千粒質量顯著提高，分別提高7.1%和4.9%。另外，本研究還表明，T12處理耗水量最低，產量也獲得顯著提高。這與前人研究中關于窄行距有利于小麥增產的結果[18-21]一致。

總體來看，12 cm等行距由于更為有效地起到了“縮行勻株”的效果，使植株在田間分布更為均勻，更有利于促進小麥產量形成，且水分利用效率也明顯提高。而“三密一稀”處理則可在進行套種，對光熱資源有更多需求的地區進一步改進應用。本研究是在播量和品種都相同條件下進行的，如果綜合考慮品種、播量與行距配置的關系，可能對充分利用品種特性，構建合理的群個體協調模式，促進小麥高產更具實踐意義。

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