播種密度與播種方式對小麥不同穗位結實特性及產量的影響

梁翠麗，田向東，海江波，喬佳秀，羅 潔，米璐璐

(1.西北農林科技大學 農學院，陜西楊凌 712100；2陜西省咸陽市淳化縣農業技術推廣中心，陜西咸陽 711200)

小麥在糧食生產中占有重要地位，其產量和品質受基因型和環境(生態條件和栽培技術)的綜合影響，播種密度和播種方式是其中重要的栽培技術。播種密度適宜是保證小麥高產的必要條件之一，播種密度過小，易浪費土地；播種密度過大，易影響幼苗發育，導致生長緩慢，最終影響產量[1]。播種密度的調整可有效協調小麥單位面積穗數與穗粒數、千粒質量的關系，進而獲取高產[2]。適當增加播種密度有利于提高有效穗數，從而增加產量，但當播種密度超過一定范圍后，會導致穗粒數和千粒質量降低，從而導致產量降低[3]。王夏等[4]則認為隨著播種密度的增加，有效穗數增加，穗粒數減少，千粒質量無明顯變化規律。通過改變播種方式可以建立合理的小麥群體結構，可協調個體與群體關系，為高產奠定基礎[5]。鄭飛娜等[6]研究發現，與條播相比，寬幅播種配合高播種密度能夠有效緩解單位面積穗數增加與單穗粒質量降低之間的矛盾。也有研究[7]結果表明，寬幅播種比條播增產6.3%～11.6%，增產效果顯著。

禾本科植物的穗部性狀發育存在著不均衡性[8]，這種不均衡性在小麥穗部性狀發育上表現出“近中優勢”特征，即小麥中部穗位的籽粒比靠近基部和頂部穗位的籽粒發育好、產量高、品質優[9]。小麥穗部性狀發育的不均衡性在一定程度上限制著小麥籽粒產量的提高[10]。為了充分挖掘小麥籽粒產量潛力，前人圍繞小麥不同穗位的粒數、粒質量、品質做了比較系統的研究[11-12]，但主要集中在播種密度[13]、施氮量[14]、葉面噴素等對其的影響方面[15]。而關于播種密度與播種方式及其互作對小麥穗部結實特性在不同穗位的分布特征以及對產量的影響研究較少。因此，探究播種密度與播種方式對小麥不同穗位結實特性及其產量的影響，揭示小麥不同穗位籽粒發育變化規律及其不同穗位籽粒的增產效應，這對豐富小麥高產栽培理論具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

本試驗于2019年-2020年在西北農林科技大學斗口農作物試驗示范站進行。該試驗示范站位于東經108°52′，北緯34°37′的陜西省咸陽市涇陽縣云陽鎮興隆村。試驗年份平均氣溫 10.65 ℃，小麥全生育期降水量為122.68 mm(圖1)。試驗地土壤為壤土，耕層(0～60 cm)土壤基礎養分含量為：全氮含量為1.39 g/kg、速效氮含量為86.8 mg/kg、速效磷含量為16.83 mg/kg、速效鉀含量為232.07 mg/kg，有機質含量為 18.02 g/kg、pH 7.9，屬于中等肥力。試驗地前茬夏季休閑，播種前旋耕兩次整地。

1.2 試驗設計

本試驗采用二因素隨機區組設計，播種密度為主區，播種方式為副區，播種密度設置4個水平，分別為：D1(112.5 kg/hm2)、D2(150 kg/hm2)、D3(187.5 kg/hm2)、D4(225 kg/hm2)；播種方式設寬幅播(K)、條播(T)、穴播(X)3個處理，3次重復，共36個小區，每個小區面積7 m2(3.5 m×2 m)。條播行距22 cm，幅寬2 cm；寬幅播行距25 cm，幅寬8 cm；穴播行距25 cm，穴距13.5 cm。播種密度根據試驗品種的千粒質量47 g進行折算，其中穴播方式每穴播種密度分別為8、11、13、16粒。試驗施肥水平相同：小麥復混肥(N-P2O5-K2O比例為24-15-5)：尿素(含氮 46.4% ，施氮量390 kg/hm2)+過磷酸鈣(含P2O513%，施肥量937.5 kg/hm2)+硫酸鉀鈣(含K2O 24%，施肥量157.5 kg/hm2)，均以基肥的形式于旋耕整地前一次性施入。試驗于2019年10月1日播種，2020年6月3日收獲。試驗品種為冬小麥品種‘西農805’。試驗田其他措施同高產田栽培技術要求。

1.3 測定項目與方法

苗期和返青期總莖數：在小麥的出苗期選取1 m的樣段進行標記，調查樣段兩側的麥苗數量作為苗期總莖數。在小麥返青期對苗期預留樣段內的樣品進行統計調查，作為返青期總莖數，統計結果單位均以萬株/hm-2記錄。

穗位劃分：小麥穗下部4個小穗為下部穗位、上部4個小穗為上部穗位，其余為中部穗位。

采樣方法：小麥開花后，在每個小區隨機選取生長發育良好、長勢一致的15株小麥進行標記，小麥成熟時采樣。按照不同穗位從下至上，剝取每個小穗，統計不同穗位小穗數、每個小穗的小花數和粒數，并分別將剝好的15個麥穗按照不同穗位進行稱重，計算不同穗位小穗結實率、小花結實率和粒質量等。

產量統計：小麥成熟后，統計每個小區的1 m雙行樣段內的穗數，在每個小區選取代表性麥穗20個，統計其單穗籽粒數，求得平均值。收獲后，曬干去雜，使用數粒板數取1 000粒籽粒，進行稱量，重復3次取平均值作為千粒質量。最后計算其理論產量。

1.4 數據處理

采用WPS 2019對試驗數據進行整理，應用SPSS 26.0對數據統計分析，利用Origin 2020進行作圖，采用Duncan’s法進行多重比較和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 播種密度與播種方式對小麥群體結構動態變化的影響

由圖2可知，總莖數隨小麥生育期的推進呈先增后減的趨勢，并在返青期達到高峰。總莖數在苗期和收獲期均隨播種密度的增加而增加，增幅分別為：11.30%～65.45%和3.94%～ 14.92%；在返青期則隨播種密度的增加呈先增后減的趨勢，并在D3達到最大值，較其他播種密度增幅為：1.43%～29.27%?？偳o數在不同播種方式間表現為：苗期X>K>T，X分別較T和K顯著增加了30.28%、14.56%；返青期和收獲期 T>X>K，其中，T較X和K在返青期分別增加了 2.79%和7.85%，收獲期分別增加了2.95%和6.30%。上述結果表明，播種密度對總莖數的影響大于播種方式，高密度(D3)條播(T)更有利于返青期和收獲期穗數的增加。

2.2 播種密度與播種方式對小麥穗部經濟性狀的影響

2.2.1 對不同穗位結實小穗數的影響 由表1可知，播種密度、播種方式及其互作對下部穗位結實小穗數影響顯著，對上部穗位結實小穗數影響達極顯著，對中部穗位和總結實小穗數影響不顯著。不同穗位結實小穗數表現為：中部>上部>下部。相同播種方式下，隨播種密度的增加，下部和中部穗位結實小穗數均呈先減后增的趨勢，上部穗位結實小穗數呈先增后減的趨勢。相同播種密度下，X較K和T 顯著提高了下部和上部穗位結實小穗數。總結實小穗數則隨播種密度的增加呈先減后增的趨勢，并在D4處達到最大值，X更有助于提高結實小穗數。上述結果表明，高播種密度(D4)配合穴播(X)更有利于增加結實小穗數。

表1 不同處理下的結實小穗數Table 1 Number of fertile spikelets under different treatments

2.2.2 對不同穗位小花數的影響 如圖3所示，僅有播種密度對中部穗位小花數、上部穗位小花數、總小花數影響顯著，播種方式以及播種密度與播種方式互作對不同穗位小花數均無顯著影響。不同穗位小花數表現為：中部>上部>下部。K和X下，不同穗位小花數除上部穗位小花數外，均隨播種密度的增加呈先減后增的趨勢，并在D4處達最大值，但處理間顯著不差異。高播種密度下，不同穗位小花數基本表現為：X>K>T，處理間差異不顯著。且下部穗位小花數、中部穗位小花數和總小花數均在D4X處理達最大值，上部穗位小花數最大值也出現在D3X處理，由此可知，穴播(X)配合高播種密度(D3、D4)更有利于增加小花數。

2.2.3 對不同穗位結實率的影響 由表2可知，播種密度和播種方式對下部穗位小穗結實率有顯著影響，對上部穗位小穗結實率有極顯著影響，對中部穗位小穗結實率影響不顯著。且不同穗位小花結實率表現為：中部>上部>下部。相同播種方式下，隨播種密度的增加，下部和中部穗位小穗結實率呈先減后增的趨勢，上部穗位小穗結實率呈先增后減的趨勢。高播種密度下，X比K和T更有利于提高不同穗位小穗結實率。上述結果表明，下部穗位和上部穗位小穗結實率對播種密度和播種方式的改變更敏感，穴播(X)配合高播種密度(D3、D4)更有利于提高小穗結實率。

表2 不同處理下的小穗結實率Table 2 Seed setting rate of spikelets under different treatments

2.2.4 對不同穗位的小花結實率的影響 由圖4可知，播種密度對下部穗位小花結實率和總小花結實率有顯著影響，播種方式對中部穗位小花結實率有顯著影響，播種密度和播種方式互作對下部穗位小花結實率有極顯著影響。不同穗位小花結實率表現為：中部>下部>上部。相同播種方式下，隨播種密度的增加，中部和上部穗位小花結實率呈先增后減的趨勢，并在D3處達到最大值。相同播種密度下，中部和上部穗位小花結實率均表現為：T>K>X，而X處理的下部穗位小花結實率表現優于K和T。可見，X有利于下部穗位小花結實率提高，而D3T處理更有利于中部穗位和上部穗小花結實率的提高。

2.2.5 對不同穗位粒質量的影響 粒質量對小麥產量提高具有決定性作用。由表3可知，播種密度和播種方式及其互作對上部穗位粒質量的的影響達極顯著水平，播種方式、播種密度與播種方式互作對不同穗位粒質量影響均達顯著或極顯著水平。不同穗位粒質量表現為：中部>下部>上部。除上部穗位粒質量外，隨播種密度的增加，K的不同穗位粒質量均呈先減后增的趨勢，并在D4處達最大值；在X和T條件下，則呈先增后減的趨勢，并在D3處達最大值。相同播種密度下，不同穗位粒質量均表現為K和X優于T。上述結果表明，K與X在播種密度水平較高時對粒質量的影響更顯著，這對于進一步挖掘小麥產量潛力具有重要意義。

表3 不同處理下的不同穗位穗粒質量Table 3 Spikelet mass of different spikelet positions under different treatments

2.3 播種密度與播種方式對小麥產量構成因素及產量的影響

由表4可知，播種密度和播種方式及其互作對產量和有效穗數的影響達顯著或極顯著水平，播種密度對穗粒數、千粒質量也有極顯著影響，而播種方式對穗粒數和千粒質量影響不顯著。相同播種方式下，隨播種密度的增加，產量、穗粒數和千粒質量均呈先減后增的趨勢，產量、有效穗數均在D4處達到最大值。相同播種密度下，X的產量、有效穗數和穗粒數表現優于K和T。在D4X處理，產量最高(10 062.83 kg/hm2)，有效穗數也最高(687.33×104/hm-2)，穗粒數和千粒質量也與最大值差異不顯著，說明穴播(X)配合高播種密度(D3、D4)可在增產的同時使產量構成因素更加協調。

表4 不同處理下的產量及產量構成因素Table 4 Yield and yield component factors under different treatments

2.4 穗部結實特性與產量及其構成要素的相關性分析

由表5可知，穗部結實特性對小麥產量有著重要影響。在所有穗部結實特性指標中，與產量呈顯著正相關的，從大到小分別是：下部穗粒質量、下部結實小穗數、下部小穗結實率、中部穗粒質量和單穗粒質量；與有效穗數呈顯著正相關的是結實小穗數；與穗粒數呈顯著正相關的，從大到小分別是：中部穗位小花數、下部穗位小花結實率、總小花數、下部穗位粒質量，與穗粒數呈顯著負相關的是中部和上部穗位小花數；與千粒質量呈顯著負相關的是上部穗位結實小穗數及其結實率。此外，上部穗位結實特性指標與產量和產量構成要素基本呈負相關，下部穗位結實特性指標與產量和產量構成要素基本呈正相關，說明可以從提高下部穗位結實特性入手，從而提高產量。

表5 穗部結實特性與產量及其構成要素的相關性Table 5 Correlation between spikelet setting characters and yield and its components

3 討 論

3.1 播種密度與播種方式對小麥群體結構動態變化的影響

小麥群體結構和功能是小麥產量形成的基礎[16]，合理的播種方式和播種密度能夠創建合理的群體結構，促進小麥群體與個體協調發展[17]。安霞等[18]研究發現小麥群體總莖數在整個生育期內表現為先增后減的趨勢，并于返青期達最大值，本試驗結果與此表現一致。播種密度顯著影響小麥群體莖蘗消長[19]，有研究表明，隨播種密度的增加，基本苗數、高峰分蘗數、有效穗數均增加，但當播種密度過大時，基本苗過多，無效分蘗增多，群體競爭激烈，最終會導致成穗率降低。在本試驗中，播種密度對苗期總莖數、收獲期總莖數有顯著影響，苗期、返青期、收獲期總莖數均隨著播種密度的增加而增加，其中，返青期總莖數在D4處略微下降，與羊彬等[20]研究結果一致。石玉華等[21]研究發現，寬幅播在越冬前、拔節前以及成熟期的單株和群體分蘗數、成穗數均顯著高于條播；條播小麥的單位面積莖蘗數和最高分蘗數大于穴播[22]。本試驗發現，不同播種方式間，基本苗數表現為：X>K>T，返青期和收獲期總莖數均表現為：T>X>K，與前人研究[21-22]結果一致。

3.2 播種密度與播種方式對小麥穗部結實特性的影響

有研究表明穗部特性對小麥產量有重要作用[23-24]，小麥穗粒數[13]、粒質量[25]和品質[26]等在不同穗位和粒位間均存在近中優勢。本研究中，不同穗位結實小穗數、小穗結實率、小花數均呈：中部>上部>下部；而不同穗位小花結實率和粒質量呈：中部>下部>上部，這與李豪圣等[12]的研究結果一致，說明下部穗位小花結實率的提高可有效增加粒質量。有研究發現播種密度對小穗和小花發育具有調控效應[27]，結實小穗數、穗粒數、粒質量[28]隨播種密度的增加而減少[29]。本研究結果表明，高播種密度(D3、D4)有利于不同穗位小穗和小花的發育，尤其是對下部穗位效果更加顯著。趙奇等[30]研究發現X的小穗數、結實小穗數、穗粒數、產量均高于T。本研究發現，X和K在高密度(D3、D4)下更能夠發揮出改善不同穗位小穗和小花結實特性、提高穗粒質量的優勢，尤其是下部穗位的穗粒質量對播種密度和播種方式的改變更敏感，這與賀明榮等[31]研究的結論相似。因此，增加播種密度，利用X或K播種方式，改善下部穗位和上部穗位小穗、小花結實特性，進而提高粒質量，對進一步挖掘小麥超高產潛力十分重要。

3.3 播種密度與播種方式對小麥產量構成及產量的影響

小麥產量構成三要素中對于產量進一步提升貢獻最重大的因素是穗粒數[32]。播種密度對產量構成和產量均有影響，但影響程度隨環境而異[33]。本研究中，隨播種密度的增加，產量、穗粒數和千粒質量均呈先減后增的趨勢，產量、有效穗數均在D4達到最大；不同播種方式間，X的產量、有效穗數、穗粒數大于K和T，說明X配合高播種密度(D3、D4)可在增產的同時使產量構成因素更加協調。就產量構成因素來說，播種密度和播種方式對千粒質量的調控效應小于對穗粒數和有效穗數的調控效應，這與邵玉偉等[34]和Twizerimana等[35]的研究結果相似。閆雪等[36]指出小穗數、穗粒數和粒質量之間相互影響，生產上不能僅依靠一個性狀來增加產量。本研究結果表明，穗部結實特性對小麥產量有著重要影響，上部穗位結實特性指標與產量和產量構成要素基本呈負相關，下部穗位結實特性指標與產量和產量構成要素基本呈正相關，因此，未來可以從提高下部穗位結實特性入手，從而提高產量。

由于本試驗僅對一個品種的冬小麥進行了分析研究，而前人研究[12]結果表明不同品種間穗部特征存在差異，因此，本試驗的結論是否具有普遍性，未來仍需要進一步在多種類型小麥品種間進行驗證。

4 結 論

播種密度和播種方式對小麥產量和不同穗位結實特性有重要影響。在小麥高產栽培中，適當的高播種密度(187.5～225 kg/hm2)，配合穴播或寬幅播，對增產和改善不同穗位結實特性具有積極作用，尤其是對下部穗位促進作用更顯著，這對實現小麥高產穩產具有重要的理論指導意義。