不同播期對小麥‘泰科麥31’干物質積累轉運及產量的影響

崔兆韻，鄒俊麗，徐 祎，尹遜棟，呂廣德

（1山東省氣象防災減災重點實驗室，濟南 250031；2泰安市生態與農業氣象中心，山東泰安 271000；3泰安農業氣象試驗站，山東泰安 271000；4泰安市農業科學院，山東泰安 271000）

0 引言

小麥是中國重要的糧食作物，在國計民生中起到重要的作用，中國人多地少，提高單位面積產量對保證國家糧食安全有重要作用[1]，其產量的高低除受到光、溫、水、肥等外界環境的因素和品種、基因型等內在因素的影響外[2]，還受到栽培措施的影響[3-4]。適宜的播期，可以促進小麥形成合理的群體結構和產量結構，進而可以提高小麥的產量潛力[5-6]。目前中國推進農業供給側結構性改革的進程，農業種植結構出現調整，小麥與玉米、小麥與水稻等輪作面積逐漸增大，同時，全球氣溫升高，越來越頻繁的出現暖冬天氣，導致中國北部冬麥區傳統適宜播期受到影響，嚴重影響小麥產量。前人研究發現，早播或過度晚播均不利于小麥干物質的積累轉運和葉片的生長，對產量影響極大[7]。干物質積累量是衡量小麥產量高低的重要因素[8-9]。有研究發現，小麥籽粒灌漿物質來源于2部分：一部分來源于開花前營養器官中貯藏的光合作用同化物向籽粒的再轉移；另一部分來源于花后同化物的積累[10]，前者主要用于構建穗器官，后者是小麥籽粒形成的主要來源[11]。‘泰科麥31’是泰安市農業科學院培育的多穗高產型小麥品種，2018 年通過山東省審定。當前，并未有‘泰科麥31’適宜播期的相關報道，因此開展‘泰科麥31’的不同播期試驗，通過干物質積累轉運特性和產量結構來了解‘泰科麥31’的特征特性，對探索‘泰科麥31’的適宜播期有重要意義，以期為其制定適宜高產的栽培措施提供理論參考。

1 研究地區與研究方法

1.1 試驗地概況與試驗設計

1.1.1 試驗基本情況 試驗地位于山東省泰安市農業氣象試驗站(N 36°10′，E 117°09′)。海拔高度128.6 m。試驗地段土壤為沙壤土，顯微酸性，肥力較好，地下水位深度大于2 m。2019—2020年小麥季降雨量227.3 mm，平均氣溫10.3℃；2020—2021年小麥季降雨量239.7 mm，平均氣溫10.1℃；具體數據如圖1所示。耕層土壤0～20 cm 堿解氮96.23 mg/kg、速效磷21.39 mg/kg、速效鉀118.52 mg/kg。

圖1 2019—2020年和2020—2021年小麥生長季將適量和日平均氣溫情況

1.1.2 試驗設計 試驗所用小麥品種為泰安市農業科學院育成的高產小麥新品種‘泰科麥31’。2 年試驗均設置4 個播期，播期1 為9 月30 日(SD1)，播期2 為10 月10 日(SD2)，播期3 為10 月20 日(SD3)，播期4為10 月30 日(SD4)；每個處理3 次重復，播種密度為225 萬基本苗/hm2。每個處理面積為30 m2，采用拉丁方設計。肥料用量2/3 基施，所用肥料為氮磷鉀配比為14-16-15的復合肥750 kg/hm2，1/3拔節期追施，施用30-0-5(N:P:K)的復合肥375 kg/hm2。其他栽培管理措施同一般大田。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 干物質積累及分配 于小麥冬前期、拔節期、開花期以及成熟期取樣，其中小麥冬前期和拔節期取10 棵單株，開花期和成熟期連續取30 個單莖，所有植株取地上部105℃殺青1 h，80℃烘至恒重，稱干重。干物質積累轉運公式如式(1)～(5)所示[12]。

1.2.2 葉面積指數的測定 在三葉、分蘗、越冬、返青、拔節、抽穗、成熟期測定。測定所取植株（每小區順序取10 株）的綠葉的葉面積（長×寬×0.83），并求取平均值。記錄單位[cm2/株(莖)]，換算成葉面積指數。

1.2.3 籽粒灌漿速率 在小麥開始灌漿后的10、15、20、25、30、35 d 分別取30 個單穗，剝粒后烘干稱重，計算單籽粒重，根據公式(6)計算籽粒灌漿速率。

1.2.4 籽粒產量及產量構成因素 在成熟期每個小區選取1 m2調查穗數；隨機取10穗，數穗粒數；脫粒后自然風干至含水量為13.0%時測定千粒重。實時收獲小區面積的籽粒產量。每個處理共計3次重復。

1.3 數據處理

采用Excel 2017 和SPSS 20 軟件對數據進行統計分析和線性方程作圖。采用單因素(one-way ANOVA)和LSD法進行方差分析和多重比較(α=0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同播期對小麥‘泰科麥31’各生育階段干物質積累量的影響

由表1 可知，不同播期對‘泰科麥31’各生育期階段干物質積累量的影響，2 年結果基本一致。在SD1和SD2播期處理中，隨著小麥生育期的進行，干物質積累量呈持續增加的趨勢，在開花到成熟階段積累量達到最高，占整個生育期的比例為34.5%～39.5%之間。在SD3和SD4播期處理中，隨著小麥生育期的進行，干物質積累量呈現先增加后降低的趨勢，在拔節到開花階段積累量最好，占整個生育時期的比例為38.2%～47.9%。在出苗到冬前生育階段，隨著播期的延遲，‘泰科麥31’干物質積累量呈現降低的趨勢，但在2020—2021年小麥生長季，各生育階段的干物質積累量之間差異不顯著；在冬前到拔節階段，SD1和SD2播期的干物質積累量明顯高于SD3和SD4播期，且之間差異顯著；在拔節到開花階段和開花到成熟階段，可以看出，均為SD2處理的干物質積累量最高，但在2019—2020年小麥生長季，SD2處理的拔節到開花階段干物質積累量與其余處理的干物質積累量差異不顯著，在2020—2021年差異顯著，在開花到成熟階段，在2019—2020年小麥生長季，SD2 處理與SD1 處理的干物質積累量差異不顯著，與其余處理差異顯著，在2020—2021 年，SD2與其余處理均差異顯著。

表1 不同播期對小麥‘泰科麥31’各生育階段干物質積累量的影響

2.2 不同播期對小麥‘泰科麥31’干物質轉運的影響

由表2 可知，不同播期對‘泰科麥31’干物質轉運的影響的結果，2 年結果基本一致。花前貯藏干物質轉運量和對籽粒的貢獻率均在SD4 處理下最高，在SD2 處理下最低，但在花后干物質的轉運量和對籽粒的貢獻率均在SD2 處理下最高，在SD4 處理下最低。從對干物質積累轉運對籽粒的貢獻率分析可以看出，花前貯藏干物質轉運對籽粒的貢獻率，2 年結果平均為32.4%～47.5%，花后干物質積累轉運對籽粒的貢獻率，2年結果平均為52.5%～67.6%，可以看出，花后干物質積累是籽粒干物質積累的主要來源。

表2 不同播期對小麥‘泰科麥31’干物質轉運的影響

2.3 不同播期對小麥‘泰科麥31’葉面積指數的影響

由圖2 可以看出，播期對‘泰科麥31’LAI有影響，且2年結果的變化趨勢基本一致。各個播期中，LAI均呈現先不斷增加后降低的趨勢，在抽穗期最高，在三葉期最低。2019—2020 年，在三葉期和分蘗期，播期對‘泰科麥31’LAI影響較小，在分蘗期之后，播期對其的影響較大，在越冬期和返青期，播期對‘泰科麥31’LAI的影響的大小順序為SD1＞SD2＞SD3＞SD4，但在返青期之后，LAI的大小順序為SD2＞SD3＞SD1＞SD4。在2020—2021年，返青期之前LAI差異較小，在返青期之后，不同播期處理下LAI的大小基本順序為SD2＞SD3＞SD1＞SD4。

圖2 不同播期對小麥‘泰科麥31’葉面積指數的影響

2.4 不同播期對小麥‘泰科麥31’籽粒灌漿速率的影響

由圖3 可以看出，不同播期對‘泰科麥31’籽粒灌漿速率的影響的結果，2 a 結果基本一致。從表中可以看出，15～25 d是‘泰科麥31’籽粒灌漿的快增期，在25 d 時籽粒灌漿速率達到最高，各播期2 a 平均結果分別為3.20 mg/(d·粒) (SD1)、2.46 mg/(d·粒) (SD2)、2.89 mg/(d·粒) (SD3)、3.45 mg/(d·粒) (SD4)，而25～30 d 是‘泰科麥31’籽粒灌漿的緩增期，在35 d 時，增長量最低。且SD4 播期的籽粒灌漿的增長要明顯高于其余播期，且SD4＞SD1＞SD3＞SD2。

圖3 不同播期對小麥‘泰科麥31’籽粒灌漿速率的影響

2.5 不同播期對小麥‘泰科麥31’產量結構及產量的影響

由表3 可知，穗數隨著播期的延后，表現得變化趨勢為SD2＞SD1＞SD3＞SD4，2 年的平均變幅為526.0 萬～665.8 萬穗/hm2，且各播期之間的穗數差異顯著；穗粒數在2 年之間的數據存在差異，2019—2020年，各播期之間的穗粒數變化趨勢為SD4＞SD3＞SD1＞SD2，且SD4 與其他3 個播期的差異顯著，而2020—2021年的變化趨勢為SD3＞SD4＞SD1＞SD2，SD3、SD4 和SD1 之間差異不顯著，均與SD2 差異顯著；千粒重在2 年的變化趨勢一致，均表現為SD4＞SD1＞SD3＞SD2，2年的平均變幅為37.5～41.1 g，方差分析可以看出，2019—2020 年，SD4 與SD1 之間差異不顯著，SD4與SD2和SD3之間差異顯著，2020—2021年，SD4、SD1 和SD3 之間差異不顯著，而SD2 與SD1和SD4之間差異顯著；從產量結果來看，2年的變化趨勢一致，均表現為SD2＞SD1＞SD3＞SD4，SD2 的產量平均變幅為8159～9332 kg/hm2，方差分析可以看出，2019—2020 年，SD2 與SD1 之間差異不顯著，但均與SD3 和SD4 之間差異顯著，2020—2021 年，各播期之間的差異顯著。

表3 不同播期對小麥‘泰科麥31’產量結構及產量的影響

由表3 中產量結構及產量之間的相關性分析來看，穗數與穗粒數極顯著負相關，與千粒重之間顯著負相關，與產量極顯著正相關；穗粒數與產量之間極顯著負相關，與千粒重之間極顯著正相關；千粒重與產量之間顯著負相關。

3 討論

3.1 播期對小麥‘泰科麥31’干物質積累轉運的影響

地上部植株干物質積累和向籽粒的轉運能力可以反映群體的光合能力，與籽粒產量呈顯著相關[13]。有研究表明，提高花后干物質積累量能有效促進花后干物質向籽粒的轉運，籽粒產量與抽穗后干物質積累量顯著相關[14]，研究表明，花后光合同化物積累量對籽粒產量貢獻率可達65%以上[15]。適宜的播期可有效提高小麥地上部干物質積累量和轉運能力，研究表明，播期推遲造成小麥生長周期積溫減少，使植株生長延緩是導致干物質積累量減少的主要原因[2]。我們研究發現，‘泰科麥31’在10月10日播種時，花后干物質積累量最高，且花后光合同化物積累量對籽粒產量貢獻率達到67.7%，也是所有播期中最高的占比，這與前人的研究基本一致。對于‘泰科麥31’，適宜的播期提高了花后干物質積累量對籽粒的貢獻率，從而獲得較高的產量。

3.2 播期對小麥‘泰科麥31’葉面積指數的影響

小麥LAI與光能截獲率呈顯著相關關系，調整播期可調節LAI，使光能截獲率在適宜的條件下達到最大值，促進群體對光能的利用[16]。有研究表明，調整播期可改變小麥冠層群體結構，增加種植密度能夠減少小麥漏光損失，提高光能截獲量。我們研究發現，適宜的播期，構建了合理的群體結構，最大程度的保證葉面積指數，從而獲得最大的光能截獲率，增加籽粒產量。從試驗結果分析來看，‘泰科麥31’在10月10日播種時，收獲時群體結構最大，從返青期開始，LAI明顯高于其它播期處理，稍有不足的地方是我們并沒有對‘泰科麥31’各個播期的群體動態做一個調查，不能明確各生育時期的群體與葉面積指數確切的相關性。

3.3 播期對小麥‘泰科麥31’籽粒產量的影響

小麥產量對不同栽培的措施有不同的適應性[17]。目前，關于播期對小麥產量影響的研究報道較多[18-20]，其所用品種也各不相同。有研究認為，隨著播期推遲，冬小麥籽粒產量呈先減少后增加的趨勢[21]，有研究認為，適當晚播，可以減少小麥營養物質的流失，從而提高小麥籽粒產量[22]。還有研究表明，適期播種對于小麥產量的提高作用更明顯[23]。郜慶爐等[24]研究結果表明，播期能夠改變小麥籽粒灌漿高峰期和灌漿持續時間，進而對小麥產量產生一定影響。安霞等[23]研究認為，小麥品種‘山農23’在晚播后，其葉面積減小，灌漿速率和穗粒數均降低，最終造成產量降低，相比較播期10月20日，‘山農23’更適宜在10月10日播種。李豪圣等[25]對‘濟麥22’的播期研究表明，播期從9月25 日推遲至10月25日時，穗粒數增加，但變幅不大，千粒重隨播期的推遲先增加后下降，差異達顯著或極顯著水平，這與我們對‘泰科麥31’的研究結果不一致，‘泰科麥31’隨著播期的延遲，穗粒數增加明顯，而千粒重卻出現先降低后增加的趨勢，我們分析認為，播期逐步延遲，造成‘泰科麥31’群體發生變化，且差異顯著，對‘泰科麥31’不同播期下的穗粒數和千粒重產生影響。早播，造成‘泰科麥31’后期郁蔽，下部分蘗過早衰竭，而晚播，‘泰科麥31’冬前分蘗減少，很難形成‘泰科麥31’合理的群體。