不同墑情對小麥生長發(fā)育特性及產(chǎn)量的影響

李文紅， 丁永輝， 韓 波， 曹 丹， 張朝顯

(1.徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院/徐州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，江蘇徐州 221006； 2.江蘇省沛縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇沛縣 221600)

徐州市位于江蘇省北部，小麥秋播播種期間經(jīng)常會遇到干旱問題的困擾，墑情不足問題已成為嚴重影響小麥正常出苗的因素之一。小麥作為我國主要的糧食作物之一，在干旱、半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位[1-3]。干旱條件下的高產(chǎn)栽培越來越引起小麥專家和學(xué)術(shù)界的高度重視，而目前在干旱地區(qū)造墑播種時，土壤含水量具體多少更易獲得高產(chǎn)，以及高產(chǎn)機理方面的研究相對較少。為此選擇在徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院的農(nóng)場內(nèi)進行徐麥33不同墑情的播種試驗，以期探索出徐麥33播種期間不同土壤墑情對小麥出苗、生育進程、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，為該地區(qū)在墑情不足的條件下節(jié)本高效造墑播種促進小麥高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2014—2015年在徐州生物工程學(xué)院試驗田進行，前茬作物為大豆，土壤質(zhì)地是沙壤土，0～20 cm耕層含有機質(zhì)15.6 g/kg、堿解氮81.2 mg/kg、速效磷21.6 mg/kg、速效鉀88.9 mg/kg。徐州市屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年日照時數(shù)為 2 284～2 495 h，日照率52%～57%，年均氣溫14 ℃，年均無霜期200～220 d，年均降水量800～930 mm，雨季降水量占全年的56%，雨熱同期，夏季高溫多雨。試驗?zāi)甓刃←溔诳偨邓?24.8 mm，其中播種期至分蘗期79.1 mm，分蘗期至返青期20.7 mm，返青期至拔節(jié)期31.5 mm，拔節(jié)期至抽穗期24.9 mm，抽穗期至成熟期68.6 mm。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)3個處理，其中條播覆蓋后整個小區(qū)全部窨透，灌水量250 t/hm2為處理A，小麥開溝后行內(nèi)澆水再播種覆蓋，灌水量80 t/hm2為處理B，以條播后覆蓋不澆水為對照(CK)，隨機區(qū)組排列，每個處理設(shè)3次重復(fù)，共9個小區(qū)，小區(qū)長5 m、寬5 m，南北向條播，行距25 cm，每小區(qū)20行。試驗地四周留1 m保護行，按行稱種播種，供試小麥品種為徐麥33。10月15日播種，播種量210 kg/hm2，按小麥成熟日期收獲測產(chǎn)。耙地前撒施“億有霸”有機肥(有機質(zhì)≥45%，N+P2O5+K2O≥5%)1 500 kg/hm2、尿素375 kg/hm2、磷酸二銨240 kg/hm2，辛硫磷6.0 kg/hm2拌土撒施。藥肥撒施后用手扶拖拉機耙地整平。越冬前(11月12日)追施苗肥，施尿素115 kg/hm2，拔節(jié)肥在第1節(jié)間定長時(3月31日)追施，施尿素250 kg/hm2、復(fù)合肥(N ∶P ∶K=15 ∶15 ∶15)300 kg/hm2[4]。除播種時人工造墑灌溉外，其余時期沒有灌溉。

1.3 土壤含水量的測定與計算

在小麥主要生育期，分0～20、20～40、40～60、60～90和90～120 cm共5個土層取土樣，采用烘干法測定0～120 cm土壤含水量，各處理取樣位置均位于小麥行間，0～120 cm平均含水量為5個土層含水量的加權(quán)平均值。

土壤含水量=(土壤濕土質(zhì)量-土壤干土質(zhì)量)/土壤干土質(zhì)量×100%。

1.4 莖蘗數(shù)測定

從第4張葉開始定點調(diào)查，4葉期調(diào)查基本苗，分蘗期(11月12日)、春季返青期(2月24日)、拔節(jié)期(3月31日)、抽穗期(4月22日)調(diào)查總莖蘗數(shù)，并計算莖蘗成穗率[5]。

莖蘗成穗率=(莖蘗成穗數(shù)/拔節(jié)期總分蘗數(shù))×100%。

1.5 葉面積指數(shù)(LAI)測定

在返青期、拔節(jié)期、抽穗期，分別選取生長均勻、具有代表性的10個單株，剪下10株上全部綠葉，選取其中有代表性綠葉30張作為小樣，分別測定其長度和寬度，然后烘干，再把余下的葉片作為大樣，烘干[6]，計算單株葉面積。

1.6 小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測定

收獲前每小區(qū)計數(shù)1 m2穗數(shù)，在1 m2范圍內(nèi)取10穗，測定每穗粒數(shù)。每小區(qū)實收計產(chǎn)，小麥曬干至籽粒含水量為13%時稱質(zhì)量計產(chǎn)，并測定種子千粒質(zhì)量，重復(fù)3次。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

運用Microsoft Excel進行數(shù)據(jù)計算與作圖，采用DAS 1.0版軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表1可知，處理B的產(chǎn)量最高，為9 589.10 kg/hm2，分別比處理A和對照產(chǎn)量提高16.53%和11.65%，達顯著水平。從產(chǎn)量構(gòu)成的三因素分析可知，處理B的有效穗數(shù)顯著高于對照和處理A，分別高19.70%和10.83%，呈顯著水平；處理B的每穗粒數(shù)比處理A增加6.50%，與對照相比下降2.91%，差異顯著；處理B的千粒質(zhì)量與處理A無顯著差異，比對照低4.64%。這說明小麥造墑要適度，造墑播種對產(chǎn)量的影響主要依賴于增加有效穗數(shù)來實現(xiàn)增產(chǎn)。處理A反而比對照減產(chǎn)了4.18%，原因是處理A在小麥生長后期出現(xiàn)了大面積倒伏，造成植株生長不良，個體細弱、穗小，籽粒質(zhì)量低，產(chǎn)量下降。

表1 不同處理產(chǎn)量特性的差異

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2 不同處理對小麥生育進程的影響

由表2可以看出，不同處理對小麥生育進程的影響不同，水分充足有延長生育期的效應(yīng)。3種處理在小麥拔節(jié)前生長發(fā)育進程沒有差異，拔節(jié)以后則有了一定的變化，即處理A的抽穗期和成熟期均較對照明顯推遲，分別較對照推遲了2、4 d，處理B的抽穗期和成熟期與對照相差不大，僅推遲了1 d。

表2 不同處理的小麥生育期 月-日

2.3 不同處理對小麥群體動態(tài)的影響

由表3可以看出，不同處理的群體消長動態(tài)總體趨勢一致，均表現(xiàn)出由低到高再迅速下降，然后緩慢降至最后穩(wěn)定的過程。處理A于冬前分蘗期形成的莖蘗數(shù)比處理B和對照顯著多7.94%和15.12%；至越冬期，莖蘗數(shù)比處理B和對照顯著多8.91%和19.83%；至拔節(jié)期，處理A的最高莖蘗數(shù) 1 047.79萬個/hm2，比處理B和對照的莖蘗數(shù)顯著多12.57%和33.79%；至抽穗期，3個處理全田總莖蘗數(shù)均下降，處理A與處理B莖蘗數(shù)無顯著差異，比對照顯著多12.93%，至成熟期仍顯著高于對照7.31%，但比處理B顯著低6.93%。結(jié)合生產(chǎn)實際進一步分析，處理A前期水分充足，利于小麥植株的分蘗，拔節(jié)前分蘗迅速，形成了一個較大的植株群體，但拔節(jié)期過后隨著生長中心的轉(zhuǎn)移，群體中的許多小分蘗相繼死亡，造成無效分蘗增多，使得分蘗成穗率顯著降低，甚至出現(xiàn)倒伏，到成熟時收獲穗數(shù)較處理B下降。

表3 不同處理小麥莖蘗數(shù)的差異

2.4 不同處理對小麥葉面積指數(shù)(LAI)和株高的影響

由表4可知，處理A全生育期的LAI均顯著高于對照；拔節(jié)前處理A的LAI顯著高于處理B，抽穗期處理A反而顯著低于處理B，至成熟期兩者差異不顯著。拔節(jié)前，處理B的LAI雖然一直高于對照，但兩者差異不顯著；抽穗期，處理B的LAI顯著高于對照，至成熟期處理B的LAI仍較高。雖然3個處理的最大LAI均出現(xiàn)在抽穗期，在7.15～8.14之間，但處理A的LAI高峰值前移至了拔節(jié)期。同時，處理A、B對小麥株高的影響是顯著的。盡管有底墑越足株高越高的趨勢，但2個處理間差異并不顯著。

表4 不同處理主要生育時期小麥LAI和株高

2.5 不同處理主要生育時期各土層土壤含水量的變化動態(tài)

由圖1可知，播種期至返青期，2個處理0～120 cm土壤平均含水量均顯著高于CK，土壤含水量呈下降趨勢，2個處理間差異不顯著；拔節(jié)期，2個處理的土壤含水量顯著高于CK，分別較CK高30.20%和 25.70%，這可能與該生育期間31.5 mm的降水有關(guān)。由于CK底墑不足，降水僅能滿足此期小麥的生理需求，致使其拔節(jié)期的土壤含水量僅較返青期增加1.12%；拔節(jié)期至成熟期，2個處理土壤含水量差異不顯著，總體呈下降趨勢。抽穗前的一次較強降水使得對照0～120 cm土壤含水量在抽穗期較大，但仍分別低于2個處理7.15%和1.82%。

由圖2可見，整個小麥生育期間地表以下90～120 cm土層的含水量幾乎沒有變化。灌溉造墑可以影響小麥一生對水分的需求，明顯影響土壤含水量的時期在拔節(jié)之前，且主要是通過影響0～90 cm土壤的含水量實現(xiàn)的。

3 小結(jié)

本研究結(jié)果表明，干旱半干旱條件下，播種后灌溉能顯著提高徐麥33的產(chǎn)量，其中有效穗數(shù)顯著增加，而每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量均顯著下降，說明小麥產(chǎn)量提高主要是有效穗數(shù)增加所致。小水造墑的產(chǎn)量高于大水灌溉，其在產(chǎn)量形成上表現(xiàn)為“穗大、粒多”，在源庫關(guān)系方面表現(xiàn)為“源足(葉面積指數(shù)大)、庫強”。

播后灌溉造墑小麥的莖蘗發(fā)生數(shù)、LAI一直顯著高于對照，說明此處理能顯著改善出苗狀況，提高成苗率，有效增加小麥全生育期的群體數(shù)量[7]，顯著增加LAI和旗葉面積，延長葉片功能期[8]，延長生育期2～5 d，這為提高小麥物質(zhì)生產(chǎn)能力奠定了基礎(chǔ)。播種后大水灌溉的小麥群體數(shù)量和LAI在抽穗前顯著高于小水造墑的處理，抽穗期其生長已接近或低于小水造墑，抽穗期至成熟期的物質(zhì)生產(chǎn)能力(葉面積、光合勢、抽穗后光合速率等)明顯低于小水造墑，說明其前期形成過大的群體沒有發(fā)揮優(yōu)勢，相反，死亡的小分蘗徒耗了田間養(yǎng)分，同時，過大的群體影響小麥的田間通風(fēng)透光特性，兩者都影響小麥單株個體的生長和發(fā)育，使植株瘦弱、細小，倒伏的概率大大增加，致使成穗率偏低，不僅降低了小麥產(chǎn)量，甚至影響小麥品質(zhì)。

本試驗結(jié)果還表明，造墑處理主要是改變了小麥拔節(jié)前0～90 cm土壤含水量，對生育前期生長有促進作用。播種時適宜的墑情是奪取小麥高產(chǎn)的基礎(chǔ)，但造墑并非水量越大越好，要既能滿足小麥前期生長的必需用水，又要降低水費等生產(chǎn)成本，控制拔節(jié)期群體過快過高增長，并為拔節(jié)后防止倒伏、促進上三葉的生長及提高高效葉面積率創(chuàng)造條件。在播期范圍內(nèi)，當(dāng)0～120 cm土壤平均含水量低于14%且無有效降水時，就要及時進行小水造墑播種，水量以80 t/hm2為宜，以便給小麥出苗、生長提供良好的土壤水分環(huán)境。小水造墑不僅產(chǎn)量上高于大水灌溉的處理，而且減少了用工和水資源的消耗，提高了生產(chǎn)效益。

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