機械耕作和播種方式對稻茬小麥光合生產和產量的影響

李福建，徐東憶，吳 鵬，樂 韜，朱 敏,2，李春燕,2，朱新開,2，楊四軍，丁錦峰,2，郭文善,2

機械耕作和播種方式對稻茬小麥光合生產和產量的影響

李福建1，徐東憶1，吳 鵬1，樂 韜1，朱 敏1,2，李春燕1,2，朱新開1,2，楊四軍3，丁錦峰1,2，郭文善1,2※

（1. 揚州大學小麥研究中心，揚州 225009；2. 江蘇省作物遺傳生理重點實驗室/江蘇省糧食作物現代產業技術協同創新中心，揚州 225009；3. 江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所，南京 210014）

沿淮地區水稻種植后土壤質地黏重加之秸稈還田量大制約了小麥生長，耕作和播種方式的合理搭配是解決這一問題的有效方法。于2017－2019年在泗洪設置了不同耕作方式（耕翻、免耕）和播種方式（中型帶播、中型條播、小型帶播、小型條播）的田間試驗，研究了不同處理對小麥穗數和穗質量形成、光合物質生產和產量的影響。結果表明：1）兩年度均以免耕產量最高，比耕翻分別增產25.4%和15.2%。2）兩年度采用中型機械播種方式能夠穩定實現較高的籽粒產量，小型條播僅2017－2018年度免耕條件下產量與中型機械播種方式差異不顯著。帶播相比于條播能夠提高小麥個體生長空間，增大光合面積，增強了群體干物質生產和轉運能力。總的來說，免耕下采用中型帶播方式播種是改善沿淮地區稻茬小麥生長發育和提高產量的一種有效農田管理模式，這為當地優化選擇和推廣適宜的耕播方式組合提供了依據。

機械化；耕作；稻茬小麥；播種方式；產量；光合生產

0 引 言

小麥作為綜合機械化程度最高的糧食作物，耕種收已基本實現全程機械化[1]。耕作和播種環節作為小麥生產的最初步驟，對小麥生長發育十分重要，因此采用適宜的耕作和播種方式是實現小麥產量、品質和效益提升的重要途徑。

耕作方式直接影響土壤質地，改變土壤水、氣、熱和養分供應，進而影響根系的生長、分布和功能，最終影響植株的生長發育和產量[2-3]。北方旱作生態區，水分是限制作物產量提升的關鍵因子。深耕、深松或旋耕技術解決了秸稈入土的問題，改善了土壤緊實度和滲透強度，促進了水分的滲透和儲存，為作物生長提供充足水分，促進了養分吸收和地上部生物量的提高[4-6]。部分地區通過免耕秸稈覆蓋等措施提高了表層水分的利用效率，促進了小麥產量形成[7-8]。南方稻茬小麥生產區降水豐沛，光溫資源充足，是中國小麥增產潛力最大的區域[9]。隨著水稻產量的提高，秸稈還田量增加，處理不當便會影響小麥播種質量；此外，稻麥兩熟的季節矛盾突出，水稻騰茬偏晚常造成了小麥播種時土壤含水量偏高，且水稻土質地黏重、耕性差[10-12]。在此條件下，進行高質量的耕作已成為小麥產量進一步提升的重要條件。

播種方式在形成作物合理的田間布局、調和作物單株和群體生長方面發揮重要作用。前人關于稻茬小麥生產區合理的播種方式已做了相關研究，李朝蘇等[13-14]研究認為機條播較人工撒播提高了播種均勻度、中前期個體和群體質量與產量。趙青松等[15]提出種肥一體智能化條播機可較人工撒播并旋耕方式提高出苗率、氮肥利用效率和產量。前人研究多側重于機械與人工播種的比較。隨著中國農業機械綜合性、智能化的發展，不同類型農機配套農藝研究仍有待加強[16-17]。

針對水稻種植后土壤含水量偏高且質地黏重條件下提高耕播質量和高效生產的需求，本試驗在水稻秸稈全量還田條件下，研究了耕翻和免耕2種耕作方式下4種播種方式對小麥產量、穗數和穗質量形成、單株和群體光合物質生產能力的影響，以期提出適宜沿淮地區稻茬小麥生產的機械化耕播組合方式，為稻茬小麥大面積機械化生產提供理論和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗于2017－2019年在江蘇省泗洪縣稻麥科技綜合示范基地（33°36′N，118°27′E）進行。試驗田前茬為水稻，采用半喂入式收割機收割，秸稈粉碎全量還田，還田量約為8 200 kg/hm2。試驗期間的氣象數據由泗洪縣氣象局提供（圖1）。試驗土壤為黏壤土，2017－2018季（2018）播種前0～20 cm土壤含全氮1.87 g/kg、堿解氮116.72 mg/kg、速效磷33.91 mg/kg、速效鉀78.35 mg/kg、有機質27.91g/kg；2017年10－11月總降水量達146.3 mm（圖1a，多雨年份），造成播種前土壤偏濕（土壤相對含水量為84%）；供試小麥品種為揚麥23。2018－2019季（2019）播種前0～20 cm土壤含全氮1.89 g/kg、堿解氮127.12 mg/kg、速效磷33.53 mg/kg、速效鉀89.46 mg/kg、有機質26.75 g/kg；2018年10－11月總降水量僅55.5 mm（圖1b，少雨年份），播種前土壤墑情適宜（土壤相對含水率為75.55%）；供試小麥品種為遷麥088。

1.2 試驗設計

采用二因素裂區設計，以不同耕作方式（T）為主區，設耕翻（PR）、免耕（NT）2個水平；以機械播種方式（S）為裂區，設中型帶播（S1）、中型條播（S2）、小型帶播（S3）、小型條播（S4）4種方式，共8個處理。耕翻（PR）處理作業流程：鏵式犁旋耕1次+旋耕機旋耕2次，作業深度18～20 cm；免耕（NT）處理在水稻收割后不進行耕作。中型帶播（S1）作業流程：采用2BMQF-7/14型條帶免耕寬幅施肥播種機一次性完成旋耕-施肥-寬幅條播-蓋籽-鎮壓，行距35 cm，帶寬10 cm；中型條播（S2）作業流程：采用2BFG-10（8）230型旋耕智能施肥播種機一次性完成旋耕-施肥-條播-蓋籽-鎮壓-開溝，行距20 cm；小型帶播（S3）作業流程：采用2BG-6A型小麥帶狀條播機一次性完成前置排種-帶狀條播-淺旋蓋籽-鎮壓，行距28 cm，帶寬10 cm；小型條播（S4）作業流程：采用2BG-6A型條播機一次性完成旋耕滅茬-條播-蓋籽-鎮壓，行距20 cm。為保證試驗條件一致，S1和S2方式均未使用機械自帶的施肥功能。鏵式犁、旋耕機、S1和S2方式播種機的牽引動力為64 kW的LX954型東方紅拖拉機，S3和S4方式播種機的牽引動力為9 kW的8-25型常州手扶拖拉機。

播種量為292.5 kg/hm2，每個處理播種面積1 200 m2，于三葉期劃定3個3 m2，按基本苗270×104株/hm2定苗。各處理施純氮240 kg/hm2，基肥、壯蘗肥、拔節肥、孕穗肥施用比例為5:1:2:2，基肥于播種前施用，壯蘗肥于4～5葉期施用，拔節肥于倒三葉期施用，孕穗肥于倒一葉期施用。磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）施用量均為144 kg/hm2，基肥、拔節肥各施50%。于2017年11月6日播種，2018年5月29日收獲。2018年10月22日播種，2018年5月31日收獲。其他管理措施按當地高產田進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 莖蘗數、葉面積和干物質積累量

分別于越冬始期、拔節期、孕穗期、開花期、乳熟期和成熟期調查單株和田間莖蘗數，各小區取樣20株，洗凈晾干，將全部綠葉用葉面積儀（LI-3000C，美國）測定葉面積，計算葉面積指數。葉面積測定后，按器官分開，105 ℃殺青1 h，80 ℃烘干至恒質量，測定干物質積累量。

1.3.2 凈光合速率

開花期標記同一天開花的麥穗，于開花當天（開花期）與開花后21 d（乳熟期），每個處理隨機選取長勢一致的旗葉，在晴天9:00－11:00或14:00－16:30用便攜式光合系統（LI-6 400，美國）測定凈光合速率，重復5次。

1.3.3 產 量

于成熟期每小區收獲1 m2，脫粒后自然晾干，稱質量并測量含水率，換算為13%含水率籽粒產量。

1.4 數據處理與統計分析

采用Excel 2016建立數據庫，用DPS 7.0軟件進行數據統計分析，使用Origin 2018進行做圖。處理間差異顯著性采用方差分析（ANOVA），采用最小顯著差異法（Least Significance Difference, LSD）進行多重比較。方差分析表明，耕作方式和播種方式與年度存在顯著的互作效應，因此對不同年度的耕作方式和播種方式影響分別分析。

2 結果與分析

2.1 耕作與播種方式對籽粒產量的影響

由表1可知，不同年份耕作方式和播種方式均顯著影響籽粒產量。耕作方式間籽粒產量兩年度均以NT處理高于PR處理，NT處理比PR處理分別高25.4%和15.2%，說明NT在播種季節土壤含水量偏高（2018）的情況下增產幅度更為明顯。播種方式對籽粒產量的影響在年度間存在差異。多重比較表明，2018年以S1和S2顯著高于S3和S4（<0.05），S1與S2差異顯著（<0.05），S3與S4差異不顯著（>0.05）；2019年以S1、S2、S3顯著高于S4（<0.05），S1、S2和S3間無顯著差異（>0.05）。另外，兩年度中型播種機械（S1、S2）播種較小型播種機械(S3、S4)分別增產0.14%～16.62%和2.16%～7.28%，帶播（S1、S3）相比條播（S2、S4）方式產量較高且兩年度產量較為穩定。僅在2018年，耕作與播種互作顯著（<0.05）影響籽粒產量。PR處理下采用S1方式能獲得顯著高的籽粒產量，而NT處理下采用S1、S2和S4均能獲得較高的產量。兩年度均以NT和S1組合獲得最高公頃產量，分別為7 232.7和6 456.0 kg。

2.2 耕作和播種方式對穗數形成的影響

由表2可知，耕作方式和播種方式顯著影響各生育時期莖蘗數。兩年度，NT處理各生育時期莖蘗數顯著高于PR處理（<0.05），分蘗成穗率比PR處理分別高6.5%和7.5%（<0.01），但PR處理越冬始期莖蘗數/成穗數的值較NT高（<0.05）。播種方式對莖蘗數的影響在年度間存在差異。多重比較表明，2018年各生育時期莖蘗數表現為S1和S2顯著高于S3和S4，S1與S2間差異顯著（<0.05）。2019年莖蘗數由多到少在越冬始期依次為S1、S2、S3、S4，拔節期和成熟期莖蘗數依次為S1、S3、S2、S4，各生育時期莖蘗數在S1與S2間以及S3與S4間差異均達顯著水平（<0.05）。相比S3和S4，兩年度S1和S2方式具有較高的分蘗成穗率和越冬始期莖蘗數/成穗數。耕作和播種方式互作顯著影響兩年度越冬始期莖蘗數和越冬始期莖蘗數/成穗數，以及2018年拔節期和成熟期莖蘗數和分蘗成穗率（<0.05）。兩年度均以NT和S1組合下獲得最高穗數，每公頃分別為558.8×104和583×104；同時分蘗成穗率也較高，分別達到15.0%和17.1%；2018年度NT下S2與S1無顯著差異。這說明通過提高生育前期（越冬始期）莖蘗數，促進分蘗成穗，有利于獲得較高的穗數。

表1 2018、2019年耕作與播種方式對籽粒產量的影響

注：數據后不同字母表示同一年度處理間在<0.05水平差異顯著；**、*和ns分別代表在<0.01、<0.05和>0.05水平上差異顯著和差異不顯著。T：耕作方式，PR：耕翻，NT：免耕；S：播種方式，S1：中型帶播，S2：中型條播，S3：小型帶播，S4：小型條播。下同。

Note: Different letters following values in the same column mean significant differences between treatments at<0.05 level in the same year; **, *, and ns: significant at<0.01 and<0.05 probability level, and not significant, respectively. T: tillage method, PR: plow tillage followed by rotary tillage, NT: no-tillage, S: sowing method, S1: medium-size strip seeding, S2: medium-size drill seeding, S3: small-size strip seeding, S4: small-size drill seeding.The same below.

表2 2018、2019年耕作和播種方式對穗數形成的影響

2.3 耕作和播種方式對花后葉片光合能力和單穗質量的影響

由表3可以看出，耕作方式和播種方式顯著影響開花期和乳熟期的單莖葉面積、旗葉凈光合速率和單穗質量。兩年度，NT處理的單莖葉面積、旗葉凈光合速率均顯著高于PR處理（<0.05），單穗質量相比PR處理提高了17.2%和15.5%（<0.05）。2018年單莖葉面積、旗葉凈光合速率和單穗質量由大到小依次為S1、S2、S3、S4，多重比較表明，S1與S2間以及S3與S4間的乳熟期旗葉凈光合速率和單穗質量差異顯著（<0.05）。2019年單莖葉面積和旗葉凈光合速率由大到小依次為S1、S3、S2、S4，S1與S2間以及S3與S4間在兩耕作方式平均下的單莖葉面積、旗葉凈光合速率和單穗質量差異均達顯著水平（<0.05）。兩年S1比S2的旗葉凈光合速率分別提高了4.5%和24.2%。耕作和播種方式互作顯著影響兩年度開花期凈光合速率，2019年乳熟期的単莖葉面積，2018年乳熟期凈光合速率和單穗質量。兩年度均以NT和S1組合下單穗質量最高，均達到1.9 g以上；2018年度 NT下S2與S1無顯著差異。因此提高葉片光合面積，延緩花后凈光合速率的下降，較強的光合能力促進了同化物向穗部轉運，有利于提高穗質量。

2.4 耕作和播種方式對群體葉面積指數的影響

由表4可知，除2018年越冬始期和拔節期不顯著（>0.05）外，兩年度其他各時期葉面積指數在耕作方式間均達顯著水平（<0.05）；兩年度耕作方式間各生育時期葉面積指數均表現為NT處理下4種播種方式平均高于PR處理，其中NT處理孕穗期和開花期的葉面積指數相比PR處理提高了41.3%和29.25%（2018），12%和50.59%（2019）。播種方式顯著影響兩年度各生育時期葉面積指數，且年度間存在差異。2018年除越冬始期外，其余各生育時期葉面積指數由大到小依次為 S1、S2、S3、S4；其中S1 和 S2方式間以及S3和S4方式間在整個生育期的葉面積指數差異均不顯著（>0.05），而S1和S2方式開花期和乳熟期葉面積指數顯著高于S3和S4方式（<0.05）。S3和S4拔節期和孕穗期差異顯著（<0.05）。2019年各生育時期葉面積指數由大到小依次為S1、S3、S2、S4；多重比較結果表明，S1和S2方式間以及S3和S4方式間差異均達顯著水平（<0.05）。耕作方式和播種方式互作顯著影響兩年度越冬始期、開花期和乳熟期葉面積指數，以及2019年拔節期葉面積指數（<0.05）。兩年度均以NT處理下采用S1方式有利于保證生育前期較高的葉面積，同時降低后期葉面積指數的下降速率，2018年NT下S2與S1無顯著差異（>0.05）。

2.5 耕作和播種方式對干物質積累的影響

由表5可知，耕作方式和播種方式顯著影響兩年度小麥總干物質積累量、拔節期后各生育時期的干物質積累量和花后干物質積累量，但未顯著影響收獲指數。耕作方式間各生育時期干物質積累量均表現為NT處理高于PR處理（<0.05）；NT處理的總干物質積累量和花后干物質積累量分別比PR處理高34.2%和42%（2018），23.3%和75.3%（2019）。播種方式對干物質積累的影響在年度間存在差異。2018年總干物質積累量、各生育時期和花后干物質積累量由大到小依次為S1、S2、S4、S3；多重比較結果表明，S1和S2方式間差異顯著（<0.05），且均顯著高于S3和S4方式（<0.05），S3和S4方式間開花期前差異顯著（<0.05），開花后差異不顯著（>0.05）。2019 年除開花期PR處理下S2略高于S3（>0.05）外，其余耕作方式下各生育期干物質積累量和花后干物質積累量由大到小依次為S1、S3、S2、S4；多重比較結果表明，S1和S2方式間以及S3和S4方式間總的和花后干物質積累量差異均達顯著水平（<0.05）。S1相比S2兩年的花后干物質積累量分別提高了12.8%和20.4%。耕作方式和播種方式互作顯著影響2018年越冬始期至孕穗期、成熟期和花后干物質積累量，以及2019年拔節期和孕穗期干物質積累量。兩年度均在NT和S1組合下促進了開花后干物質快速積累和轉運；每公頃總生物量也最高，兩年度分別達15 330.0和18 219.8 kg，2018年NT下S2與S1無顯著差異，2019年NT下S3與S1無顯著差異。

表4 2018、2019年耕作和播種方式對主要生育時期葉面積指數的影響

表5 2018、2019年耕作和播種方式對主要生育期干物質積累量、花后干物質積累量和收獲指數的影響

3 討 論

3.1 耕作和播種方式對稻茬小麥穗數形成的影響

穗數是構成產量的三因素之一，在基本苗一致的條件下，分蘗能力就是影響穗數的主要因素，而分蘗能力與苗期降雨量、種子在土壤中的深度直接相關[18-20]。本研究結果表明，相比PR處理，NT處理促進小麥分蘗較早發生，且相對健壯，生育前期顯著高的莖蘗數奠定了穗數的數量基礎，這與前人在稻茬小麥生產區的研究結果基本一致[21]。稻茬麥區土壤濕黏，免耕處理適當降低了播種深度，種子表層僅有少量的泥土和秸稈，分蘗節處于地表，分蘗發生阻力小，低位和有效分蘗多，分蘗成穗數也相對較高[12,22]。而耕翻處理會加大土壤團粒結構的孔隙度，透墑漏風，不利于保溫保墑，加之種子垂直分布、總體播深偏深，不利于種子吸收更多養分，限制了分蘗的發生和后期發育[23-24]。

本試驗結果表明，相比小型機械播種方式，中型機械播種方式在全生育期都具有較高的莖蘗數。段劍釗等[25]研究表明，寬幅條播減弱了群體環境對分蘗生長發育的抑制，單株分蘗能力強，利于穩穗增穗，這與本研究中S1方式莖蘗數起點高，分蘗成穗率高，利于提高最終穗數的結果一致。

3.2 耕作和播種方式對稻茬小麥穗質量形成的影響

研究認為，免耕延長了灌漿期旗葉的光合時間，提高了凈光合速率，有效緩解了小麥光合午休現象和葉綠素的降解，改善了單株的光合性能[26-27]。本試驗結果表明，與PR處理相比，NT開花后單莖葉面積大，凈光合速率高，這有利于光合產物的積累并向穗部轉運以提高單穗質量。免耕處理根系分布較淺，而施用的肥料更多的富集于表層，淺根系更利于吸收淺層更多的養分以促進單株生產能力和后期抗衰老能力的提高[12]。

研究表明，機械勻播、機械條播和人工撒播的小麥花后的葉面積、旗葉SPAD值和凈光合速率等存在明顯差異，但結果不盡相同[13,28-29]。造成不同研究結論的原因可能是田間播種密度和生態區的差異。本試驗結果表明，與小型機械播種方式相比，中型機械播種方式由于機械穩定性能好，播種均勻性高，因此通風透光條件好，利于充分利用光資源，表現為開花后單莖光合面積大，旗葉光合能力高，葉面積和光合速率下降緩慢，小麥單株的生產能力提高。研究表明，與常規條播相比，寬幅條播通過增加播種幅寬，籽粒分散均勻，單株生長空間較大，改善了個體的光合性能，花后旗葉葉綠素降解緩慢[25,30-31]。S1由于小麥單株營養面積大，生長更為健壯，提高了生育后期的光資源利用和抗衰老特性，光合能力最優，單穗質量也最高。

3.3 耕作和播種方式對稻茬小麥光合生產的影響

前人研究表明，免耕提高了小麥生育后期的葉面積指數和整個生育期的干物質積累量以及花后干物質轉運效率[27,32]。本研究結果表明，相比PR處理，NT處理下整個生育期葉面積指數均顯著較高，具有較強的物質生產能力，這與前人在稻茬小麥生產區的研究結果基本一致。與耕翻相比，免耕處理的小麥具有較強的生長開端優勢，后期葉面積指數和生物量高，表現出較強的光合生產能力[22,33]。

播種方式可合理分布田間作物，充分利用地力和光能，形成良好的通風透光條件，對個體與群體的協調發展起著至關重要的作用。研究表明，與人工撒播相比，機械播種能夠提高小麥中前期的個體和群體質量[13]。本試驗結果表明，相比小型機械播種方式，中型機械播種方式在整個生育期葉面積指數和干物質積累量顯著較高，說明中型機械播種所構建的小麥群體更能夠充分利用全生育期的養分和溫光資源，積累更多的營養物質。前人研究表明，與條播相比，寬幅播種方式小麥生育后期冠層結構更為合理，微環境適宜，光截獲量高，增強了群體干物質生產和轉運能力，利于開花后光合物質的生產積累[30-31]，本研究結果與之一致。

3.4 耕作和播種方式對稻茬小麥產量及其構成的影響

耕作和播種方式對小麥產量的影響因播期、前茬作物、土壤墑情、秸稈還田與否和還田質量等表現出明顯的差異[3-4,13]。張向前等[26]在華北地區的研究表明秸稈不還田條件下，免耕產量顯著高于翻耕；而秸稈還田條件下，顯著低于翻耕。稻茬麥區的研究表明，在播種期土壤偏爛和水分正常條件下免耕處理的產量表現不一致[21,34]。本試驗在土壤黏重和稻秸稈全量還田條件下，NT處理前期分蘗能力強，分蘗成穗率高，成熟期獲得了較高的穗數；生育后期具有較大的光合葉面積和凈光合速率，利于提高單穗重、生物量和產量。

前人研究發現，水稻秸稈還田條件下與人工播種小麥相比，機械播種更利于穩定和提高產量[11,15]。本試驗研究結果表明，中型機械播種方式的籽粒產量穩定高于小型播種機械方式。鄭飛娜等[35]研究認為寬幅條播下穗粒數和千粒質量的穩定性高，且具有較高的容穗量，產量高于常規條播。本研究結果也表明，相比條播（S2、S4）方式，帶播（S1、S3）產量高且穩產；其中S1方式通過協同提高穗數和單穗質量，增加了產量。綜合而言，在NT處理下采用S1方式奠定了增產的群體數量和個體生產力基礎，可在較高穗數的基礎上提高單穗質量，從而實現高產。

4 結 論

1）水稻秸稈全量還田的黏壤土條件下，兩年度免耕處理小麥籽粒產量較耕翻分別提高了25.4%和15.2%，主要是由于在相同基本苗基礎上提高了單位面積穗數和單穗質量。

2）兩年度中型播種機械播種較小型播種機械分別增產0.14%～16.62%和2.16%～7.28%，且產量在年際間和耕作方式間較穩定。中型帶播方式較中型條播方式個體的光合性能得以改善，兩年度開花期凈光合速率分別提高了4.5%和24.2%，促進了小麥光合產物的積累，花后干物質積累量提高了12.8%和20.4%。

3）免耕直接采用中型帶播方式播種，兩年度均能夠實現分蘗早發和健壯生長，分蘗成穗率分別達到15.0%和17.1%，且生育中后期植株個體和群體光合生產能力強，促進了花后干物質積累量的提高，總生物量分別達15 330和18 219.8 kg/hm2，單穗質量均為1.93g，公頃產量分別達到7 232.7和6 456.0 kg，可作為沿淮地區稻茬小麥生產可選用的耕播組合方式。本研究是在黏壤土條件下得出的結果，對于稻茬麥區其他土質和水分條件下的結果有待進一步驗證。

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Effects of mechanical tillage and sowing methods on photosynthetic production and yield of wheat in rice stubble

Li Fujian1, Xu Dongyi1, Wu Peng1, Le Tao1, Zhu Min1,2, Li Chunyan1,2,Zhu Xinkai1,2, Yang Sijun3, Ding Jinfeng1,2, Guo Wenshan1,2※

(1.,,225009,; 2./,225009,;3.,,210014,)

The heavy and sticky soil after rice planting and the increasing rice straws returned into field have restricted subsequent wheat growth in the region along the Huai River. An effective way is to combine the tillage and seeding operation. This study aims to propose the optimal combination of mechanical tillage and seeding for wheat following rice. A field experiment was conducted from 2017 to 2019 in Sihong County, Jiangsu Province, China, in order to investigate the effects of tillage and seeding mode on the formation of spike number and single spike weight, photosynthetic production, and yield of wheat. The tillage included the plow tillage followed by rotary tillage (PR) and the no-tillage (NT). The seeding included medium-size strip seeding, medium-size drill seeding, small-size strip seeding, and small-size drill seeding. The measurement indexes were the number of stem and tiller, leaf area and dry matter accumulation at the main stages, the net photosynthetic rate at the anthesis and milk-ripe stage, tiller fertility, and grain yield. The results showed that: 1) The number of stem and tiller, as well as leaf area index during the whole growth stages, and the leaf area of single stem and net photosynthetic rate of flag leaf at the anthesis and milk-ripe stages were higher under the NT treatment than those under the PR treatment. The weight of a single spike increased by 17.2% and 15.5% in the two seasons under the NT, compared with the PR. 2) The tillage significantly (<0.01) affected tiller fertility. Compared with the PR, the accumulation of dry matter during maturity and post-anthesis stages under the NT treatment were higher by 34.2%, and 42% in 2018, while 23.3%, and 75.3% in 2019, respectively. The grain yield under NT was higher than that under PR by 25.4% in 2018, and 15.2% in 2019. 3) In medium-sized mechanical seeding, the crop was facilitated to well use the nutrient and solar-thermal resources during the whole reproductive period, indicating a high photosynthetic capacity of flag leaf and strong material production. The application of medium-size seeders achieved a much higher grain yield in 2018 and 2019, compared with small-size seeders, without significant difference (>0.05) under the NT treatment in 2018. Compared with the drill seeding, strip seeding improved the individual growth space of wheat, the leaf area, as well as the capacity production and transformation of dry matter. Moreover, the increase of spike number and total biomass was attributed to the strong vigor seedlings before the overwintering stage, early emergence with the rapid growth of tillers, and tiller fertility. A large photosynthetic area of individual leaf and canopy leaves with slowly decreasing leaf area index and improved photosynthetic capacity after the anthesis promoted the rapid accumulation of post-anthesis dry matter, the single spike weight, and grain yield. In the NT condition, the medium-size strip seeding was expected as a sustainable and effective practice to improve the growth and grain yield of wheat following rice in the Huai River plain. The findings can provide a further theoretical basis for the optimal selection of combined tillage and seeding in wheat production following rice.

mechanization; tillage; wheat in rice stubble; seeding method; yield; photosynthetic production

李福建，徐東憶，吳鵬，等. 機械耕作和播種方式對稻茬小麥光合生產和產量的影響[J]. 農業工程學報，2021，37(5)：41-49.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.05.005 http://www.tcsae.org

Li Fujian, Xu Dongyi, Wu Peng, et al. Effects of mechanical tillage and sowing methods on photosynthetic production and yield of wheat in rice stubble[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(5): 41-49. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.05.005 http://www.tcsae.org

2020-09-17

2020-11-18

國家重點研發計劃項目（2016YFD0300405、2018YFD0300802）；國家自然科學基金（31771711）；江蘇高校優勢學科建設工程項目；江蘇現代農業（小麥）產業技術體系資助

李福建，博士，主要從事小麥機械化高產栽培與生理技術研究。Email：fjli_agriculture@163.com

郭文善，教授，主要從事麥類作物栽培與生理研究。Email：wheat@yzu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.05.005

S512.1; S352

A

1002-6819(2021)-05-0041-09