播種方式和灌水量對春小麥干物質和產量的影響

劉 沖，賈永紅，張金汕，孫 鵬，李俊志，李 鵬，石書兵

(1.新疆農業大學農學院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆農業科學院奇臺麥類試驗站，新疆奇臺 831800)

播種方式對小麥生長發育和產量有重要影響。勻播方式是基于小麥生長發育特性，充分發揮植株個體生長和群體調控的增產新技術。勻播技術創造了小麥單株營養均衡的條件，使苗期植株個體間營養競爭減小，有利于健苗、壯苗，特別是使拔節后植株能均勻接受光照，從而促進個體和群體光合作用，達到高產高效[1]。研究表明，勻播麥種深淺分布差異在分蘗節位層上趨向一致，與條播相比，勻播麥苗通過單株分蘗調節實現群體均勻，進而充分地利用光熱資源，提高光合作用[2]。小麥分蘗的數量和質量直接影響著群體發展。勻播小麥的株距和播深一致，使植株個體能夠均勻充分利用水土資源，提高了分蘗數，尤其是促進了有效分蘗的發生，進而提高產量[3-4]。

水分是作物產量形成的制約因素[5]。明確小麥不同生育階段對水分的需求特征，對于實行科學節水灌溉具有重要意義[6-7]。研究發現，隨著土壤水分含量的增加，小麥籽粒產量遞增[8-9]。增加灌水量可以顯著提高小麥花后干物質積累量及其對籽粒產量的貢獻率，但過多灌水時，花后干物質在籽粒中的分配減少，導致減產[10-11]。另有研究認為，增加灌水量可促進小麥生長，增加光合作用，但過度灌水可引起植株葉面積、地上生物量、穗重、凈光合速率、氣孔導度下降[12]。

近年來，關于播種方式對小麥生長及產量的研究，主要集中在寬窄行條播[13]、壟播[14]、井字形播種[15]等方面，關于勻播對小麥生長發育、干物質和產量的研究報道較少。前人就灌水量對小麥生長發育的影響開展了一些相關研究[16-17]，而針對勻播方式下灌水量對小麥干物質積累、分配、轉運和產量構成的影響研究則鮮見報道。本試驗在盆栽條件下，比較分析了勻播和條播方式下灌水量對春小麥分蘗、葉片SPAD值、光合面積、干物質積累與分配以及產量的影響，以期為新疆春小麥勻播種植技術推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗采用盆栽方式，于2017年3-7月在新疆農業大學防雨棚中進行，試驗盆上口截面積為0.48 m2(0.80 m×0.60 m)，高1.00 m。試驗前將試驗盆埋入地下，使盆內土壤與地平面高度保持一致。土壤質地為壤土，風干過篩后均勻混合，試驗前土壤有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為33.38 g·kg-1、5.69 g·kg-1、 106.98 mg·kg-1、22.45 mg·kg-1和269.89 mg·kg-1，pH值8.25。

1.2 試驗設計

試驗采用二因素隨機區組設計。播種方式為勻播(Uniforming，簡寫U)和常規條播(Drilling，簡寫D)。勻播小麥株距7 cm，條播行距20 cm，每盆均為88株。灌水量設W75(拔節水)、W150(拔節水+揚花水)、W225(拔節水+揚花水+灌漿水)和W300(起身水+拔節水+揚花水+灌漿水)4個水平，每次灌水量75 mm(表1)。3次重復，共24盆。供試小麥品種為新春34號，于2017年3月12日播種，7月25日收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 分蘗數測定

出苗后10 d，每個試驗盆選取生長狀況良好、長勢一致的小麥植株6株，每10 d對新生蘗進行標記統計，測定單株分蘗數，取其平均值。

1.3.2 綠葉面積測定

開花后，每盆選取生長良好、長勢一致的小麥植株6株，每7 d對綠色葉片進行標記統計，其中葉片綠色部分超過葉片整體的50%時，記為綠色葉片，葉片綠色部分未超過葉片整體的50%時，記為枯黃葉片。測定綠葉長和寬，并按照“葉面積=葉長×葉寬×0.7”計算葉面積[18]。

表1 春小麥各生育時期灌水量Table 1 Irrigation amount of spring wheat at different growth stages

1.3.3 SPAD值的測定

采用SPAD-502型葉綠素儀測定標記的小麥旗葉和倒二葉SPAD值，每葉分別測近葉尖、葉中、近葉柄三分之一處(避開葉脈)，取平均值。

1.3.4 干物質積累量測定與轉運參數計算

選取生長良好、長勢一致且同一天開花的植株掛牌標記，分別于開花后0 d和35 d取樣，每次取樣5株，按莖鞘(莖稈+葉鞘)、葉片、籽粒、穗軸和穎殼等不同器官進行分樣處理，于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，稱重法測定干物質量。參照相關文獻[19-21]計算開花前干物質在開花后的轉運參數：

干物質轉運量= 開花期營養器官干物質重-成熟期營養器官干物質重；

干物質轉運效率=干物質轉運量/開花期營養器官干物質×100%；

干物質轉運對籽粒產量的貢獻率=干物質轉運量/籽粒產量×100%。

1.3.5 籽粒產量及構成測定

成熟期取6株，于室內進行考種，測定穗長、小穗數、穗粒數等指標，用電子天平測定千粒重，折算公頃產量。

1.4 數據分析

采用Excel 2013、DPS 7.05進行數據整理和相關分析。

2 結果與分析

2.1 播種方式和灌水量對春小麥分蘗數的影響

隨著生育進程的推進，小麥單株分蘗數均呈先增后減趨勢(圖1)。出苗10～20 d時，播種方式對小麥分蘗數無顯著影響；出苗20 d、30 d、40 d、50 d和60 d時，勻播小麥的平均分蘗數較條播分別提高14.94%、13.73%、30.17%、 81.65%和75.20%， 并于出苗30 d時達到最大，且勻播小麥在分蘗數達到最大時持續10 d左右，而條播小麥隨后呈下降趨勢。不同灌水條件下小麥單株平均分蘗數表現為W300>W225>W150>W75，勻播方式下不同灌水處理間差異顯著(P<0.05)，而條播方式下差異不顯著(P>0.05)。從灌水效應看，在出苗后10～20 d時，灌水量對小麥分蘗數影響較小；出苗20 d后，灌水量對勻播小麥分蘗數影響顯著，而條播不顯著；出苗后30 d時，勻播方式下W300比W75、W150和W225分別高26.14%、14.88%和6.04%。這表明勻播較條播促進了春小麥分蘗，且增加灌水量更有利于分蘗的發生。

2.2 播種方式和灌水量對春小麥葉源性狀的影響

2.2.1 播種方式和灌水量對春小麥綠葉面積的影響

隨著生育進程的推進，小麥綠葉面積均呈逐漸減小趨勢(圖2)。兩種播種方式下，在花后 0 d、7 d和14 d時，勻播和條播小麥的綠葉面積差異均不顯著；從花后21 d開始差異逐漸增大，其中W75、W150、W225和W300條件下，勻播小麥在花后21 d和28 d的綠葉面積分別比條播提高 26.00%、17.85%、9.09%、26.90%和 101.01%、84.21%、148.15%、102.63%，且花后28 d差異極顯著(P<0.01)。從灌水效應看，在花后0 d、7 d和14 d時，勻播和條播小麥綠葉面積均表現為W75

圖1 播種方式和灌水量對春小麥分蘗數的影響

圖2 播種方式和灌水量對春小麥綠葉面積的影響

2.2.2 播種方式和灌水量對春小麥葉片SPAD的影響

隨著生育進程的推進，小麥旗葉和倒二葉的SPAD值均呈下降趨勢，且表現為倒二葉<旗葉(圖3)。其中，旗葉在花后0～21 d的SPAD值較穩定，但花后28 d呈明顯下降趨勢；倒二葉從花后14 d開始呈下降趨勢，與旗葉相比，勻播和條播小麥的倒二葉平均SPAD值分別下降 26.51%和43.83%。勻播方式下灌水量對旗葉SPAD值的影響表現為W300

2.3 播種方式和灌水量對春小麥花后干物質積累、分配與轉運的影響

2.3.1 播種方式和灌水量對春小麥成熟期干物質積累、分配的影響

播種方式和灌水量對成熟期小麥主莖和分蘗莖的莖、葉、穗軸及穎殼、籽粒干物質積累量均有顯著影響(圖4、圖5)。在W75、W150、W225和W300條件下，勻播小麥的主莖干物質積累總量較條播分別提高20.16%、26.89%、3.06%和 3.52%，分蘗莖分別提高18.53%、20.79%、 10.93%和12.03%。其中，勻播主莖籽粒的平均干物質積累量較條播高8.13%，分蘗莖高 11.68%。從灌水效應看，主莖的莖稈、葉片干物質積累量均表現為W75

圖3 播種方式和灌水量對春小麥葉片SPAD的影響

圖4 播種方式和灌水量對春小麥成熟期主莖干物質積累、分配的影響

2.3.2 播種方式和灌水量對春小麥干物質轉運的影響

由表2、表3可知，春小麥主莖的平均粒重表現為W75

圖5 播種方式和灌水量對春小麥成熟期分蘗莖干物質積累、分配的影響

播種方式Sowing pattern 灌溉Irrigation開花期營養器官干重Biomass before anthesis/(g·plant-1)成熟期營養器官干重Biomass at maturity/(g·plant-1)單株粒重Grain weight/(g·plant-1)干物質轉運量Dry matter transport amount/(g·plant-1)干物質轉運效率Dry matter transport rate/%干物質轉運的貢獻率Dry matter transport contribution rate/%UW75334.16c256.48b444.06b77.68b23.25a17.49aW150474.52b284.53b545.36a189.98ab40.04a34.84aW225630.70a338.61a588.40a292.09a46.31a49.64aW300633.00a355.28a561.86a277.72a43.87a49.43aDW75361.18c189.83b393.19b171.35b47.44a43.58aW150445.49b227.65b426.38b217.84ab48.90a51.09aW225562.17a307.14a592.37a255.03ab45.37a43.05aW300620.57a319.02a566.90a301.55a48.59a53.19a

同列數值后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著(P<0.05)。下表同。

Different lower-case letters following the values within the same columns mean significant difference among the treatments at the 0.05 level. The same in tables 3 and 4.

2.4 播種方式和灌水量對春小麥籽粒產量及穗部性狀的影響

由表4可知，隨著灌水量的增加，小麥穗長在勻播方式下呈下降趨勢，W75比W150、W225和W300分別高12.76%、12.92%和18.45%；在條播方式下穗長表現為W2250.05)，W150分別比W75、W225和W300分別高4.95%、5.68%和4.52%。每穗小穗數在勻播方式下表現W300

表3 播種方式和灌水量對春小麥分蘗莖干物質轉運的影響Table 3 Effects of sowing patterns and irrigation amount on dry matter translocation of spring wheat tiller stems

表4 播種方式和灌水量對春小麥產量的影響Table 4 Effects of sowing patterns and irrigation amount on yield of spring wheat

3 討 論

3.1 播種方式和灌水量對春小麥分蘗動態的影響

小麥單株由主莖和分蘗構成，其發育和空間分布存在明顯差異[22]。小麥分蘗數量和質量直接影響著群體發展，最終決定產量高低[4]。創建合理的群體結構有利于小麥分蘗早發和滿足成穗對營養的需要[23]。 研究表明，小麥單株成穗率與低級蘗位分蘗的成穗率呈正相關[24]。在小麥群體結構發展較為合理的基礎上，提高結實粒數、單位面積成穗數和粒重有助于增加產量[25-26]。勻播小麥可通過單株分蘗調節更好地實現群體均勻生長，促進小麥有效分蘗的發生[2-3]。本研究結果表明，勻播促進了小麥分蘗的發生，提高了分蘗成穗率。這是因為勻播減小了植株對土壤營養的競爭，為分蘗的發生提供了良好的環境基礎。這與前人的研究結果基本一致。另外，勻播方式下灌水對小麥分蘗具有明顯影響。隨著灌水量的增大，兩種播種方式下小麥最高總莖數、收獲穗數和單株成穗數均呈上升趨勢，而分蘗成穗率在勻播方式下不同灌水處理間差異不顯著，在條播方式下隨著灌水量的增大則呈先升后降趨勢，不同灌水處理間差異顯著。導致這種結果的原因可能是勻播具有更高的水分利用效率，而條播下過量的水分沒有被充分利用，造成土壤水分過剩，影響根系呼吸，進而不利于植株的生長。

3.2 播種方式和灌水量對春小麥葉源性狀的影響

光合作用是作物物質合成的關鍵代謝過程。而功能葉是主要的光合器官，且對小麥產量形成具有重要作用[27]。小麥功能綠葉面積與干物質積累、轉運和產量的形成有非常密切的關系[28]。趙廣才等[1]認為，勻播的小麥植株能均勻接受光照，從而促進個體和群體光合作用，進而提高產量。馬政華等[29]研究表明，土壤水分供應不足會使作物光合速率下降，光合產物減少，尤其是生育后期，適宜供水有利于提高葉片葉綠素相對含量。薛香等[30]分析發現，小麥葉綠素含量和SPAD值間具有顯著的正相關關系。本研究結果表明，隨著小麥花后生育時期的推進，小麥綠葉面積和SPAD值呈逐漸降低趨勢，勻播下降速度比條播緩慢，尤其是勻播方式延緩了群體中、下部葉片的衰老。這是由于勻播改善了群體結構，提高了群體的透光通風，有利于中下部葉片的光合作用。

3.3 播種方式和灌水量對春小麥干物質積累、分配與轉運的影響

干物質是作物光合作用產物的最終形態，其積累、分配及運轉與經濟產量的形成密切相關[31]。因此干物質有效積累與合理分配是提高作物產量的關鍵。不同生態區作物的物質生產和積累特點不同，因此要根據不同條件制定適宜的栽培措施，確保實現高產所需的光合生產量[32]。小麥勻播將常規條播的邊行優勢轉化為單株優勢，使小麥個體發育在群體增加的條件下充分發揮穗、粒、重的優勢，實現增產增收[1]。灌水處理顯著提高開花后干物質的積累量及其對籽粒產量的貢獻率，灌水量會顯著減少光合產物向籽粒的分配，使產量降低[11]。本研究結果與前人研究基本一致：不同播種方式下，拔節水和揚花水均有利于提高春小麥干物質積累量，過量灌溉不利于干物質積累。相比條播，勻播降低了春小麥植株成熟期營養器官干物質分配率，同時促進了干物質向籽粒產量的分配，進而提高了粒重，達到增產的效果。

3.4 播種方式和灌水量對產量構成和產量的影響

勻播春小麥能充分地利用光熱資源，通風透光性比常規條播更好[2-3]。勻播下植株根系更為發達，植株與葉片活力強，小麥個體能夠充分有效利用農田水肥等資源，促進了有效分蘗的發生[2-3]。勻播麥田土壤水分分布均勻，土壤貯水消耗量和降水量占總耗水量的比例高，開花至成熟期的耗水模系數高，有利于獲得較高籽粒產量、水分利用效率和灌溉水利用效率[33]。本研究表明，勻播提高小麥有效分蘗數和穗數、干物質積累量和轉運量，尤其是提高分蘗穗的干物質積累量等，進而增加了產量。本研究還表明，產量隨著灌水量增加先呈增加趨勢，達到一定灌溉量后，產量出現下降趨勢，并于W225下達到最大，其中勻播產量比條播高3.52%。這與前人的研究結果基本一致。