播期和密度對冬小麥普冰151籽粒灌漿特性及產量的影響

劉芳亮++任益鋒++王衛東++黨忠++張保軍

摘要：選用優質強筋小麥普冰151為試驗材料，設置10月3日、10月8日、10月13日3個播期和基本苗135萬、195萬、255萬、315萬/hm2 4個密度，研究播期和密度對普冰151籽粒灌漿特性及產量的影響。結果表明：播期和密度對其群體莖蘗消長和各個生育時期葉面積指數有很大影響。不同處理灌漿進程符合三次正交多項式Cubic方程。籽粒灌漿期的最大灌漿速率、平均灌漿速率以及快增期的平均灌漿速率隨播期的推遲而降低，隨密度的增加而升高。播期推遲會降低普冰151的有效穗數和千粒重，不利于產量的提高，而穗粒數則隨著播期的推遲先增后減。不同密度對普冰151的產量、穗數、穗粒數、千粒重也有極顯著影響，穗數隨密度的增加而增加，而穗粒數、千粒重都隨密度的增加而降低。播期、密度以及兩者之間的互作效應對普冰151的產量和產量構成三因素的影響均達到極顯著或顯著水平。籽粒產量以A1B2最高，為8 150.33 kg/hm2，除與A1B1和A2B3差異不顯著外，與其它處理差異均達極顯著水平。因此，普冰151可選擇10月3日播種、密度為135萬～195萬/hm2或者10月8日播種、密度為255萬/hm2。

關鍵詞：小麥；普冰151；播期；密度；灌漿特性；產量

中圖分類號：S512.1+10.1文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）06-0041-07

AbstractTaking high-quality strong-gluten wheat cultivar Pubing 151 as test material，setting 3 sowing dates， October 3，October 8，October 13， and 4 planting densities， 1 350 thousand seedlings per hectare， 1 950 thousand seedlings per hectare，2 550 thousand seedlings per hectare，3 150 thousand seedlings per hectare，the effects of sowing date and planting density on the grain filling characteristics and yield of Pubing 151 were researched. The results showed that the sowing date and planting density had significant impacts on population growth and decline of stems and leaf area index at various growth stages. The filling process was in line with the orthogonal polynomials Cubic equation in different treatments. The maximum grain-filling rate and average grain-filling rate at the grain-filling stage and the average grain-filling rate at the rapid increasing stage decreased with the delay of sowing date， and increased with the increase of planting density. With the delay of sowing date， the spike number per hectare and thousand-grain weight of Pubing 151 reduced，the yield could not be improved，and the grains per spike increased first and then decreased. The different density had very significant impacts on yield，spike number per hectare，grains per spike and thousand-grain weight. The spike number per hectare increased with the increase of planting density，while the grains per spike and thousand-grain weight decreased with the increase of planting density. The sowing date， planting density and the interaction effects had very significant or significant influence on yield and yield components of Pubing 151.Treatment A1B2 had the highest grain yield of 8 150.33 kg/hm2，which were very significant different with the other treatments except A1B1 and A2B3. Therefore，the suitable sowing date and planting density of Pubing 151 was October 3 with 1 350 to 1 950 thousand seedlings per hectare or October 8 with 2 550 thousand seedlings per hectare.

KeywordsWheat；Pubing 151； Sowing date；Planting density；Grain-filling characteristics；Yield

作物只有生長在適宜的環境條件下，并加之適宜的栽培管理措施，才能使品種的遺傳特性完全表達，達到高產、優質、高效的目的[1]。籽粒灌漿是小麥籽粒形成的重要生理過程，對粒重和產量具有重要的影響。有關小麥籽粒灌漿過程已有很多研究報道[2-6]，但研究結果不盡相同，究其原因，可能是由于小麥籽粒灌漿受生態氣候條件、品種基因型、栽培措施等因素的影響。一般研究認為粒重與籽粒灌漿速率呈顯著正相關，與灌漿持續時間無顯著相關性。但也有學者認為，粒重與灌漿持續天數呈顯著相關性[7-10]。

關于播期和密度對小麥籽粒產量的影響前人已做了很多研究[11-21]。適期播種的小麥籽粒產量明顯高于早播和晚播[11-13]；在一定范圍內，隨著播期推遲，產量呈下降趨勢[14]。余澤高等[15]認為播種日期對產量和產量構成因素的影響均達到顯著水平；馬溶慧等[16]則認為，播種日期對穗數、穗粒數和產量的影響不顯著，只對千粒重影響顯著；胡煥煥等[17]認為，播種日期只對小麥生育前期總莖數和籽粒產量有顯著影響，對穗數、穗粒數和千粒重的影響均不顯著。

湯永祿等[18]研究表明，中密度處理下的小麥籽粒產量顯著高于低密度處理，與高密度處理無顯著差異。溫明星等[19]認為，小麥產量隨著密度的增加先升高后降低。劉萍等[20]研究表明，揚麥9號和揚麥12號的種植密度在低于臨界值的范圍內增加時，產量呈上升趨勢，若密度繼續增加產量則減少。易杰忠等[21]報道，降低強筋小麥蘇徐2號的種植密度，有利于改善小麥的群體結構，提高小麥產量，種植密度對小麥穗粒數也有較大影響。

本試驗選用高產優質強筋小麥新品種普冰151為試材，研究不同播期和密度對小麥生長發育、產量以及灌漿速率的影響和調控效應，以期為進一步了解該品種特性、確定配套栽培技術進而發揮其高產潛力提供技術參考和理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地與材料

本試驗于2015年10月—2016年6月在西北農林科技大學農作一站試驗田進行。土質為壤土，地力均勻，播種前旋耕。0～20 cm土層養分含量為：有機質17.1 g/kg，全氮1.146 g/kg，速效氮74 mg/kg，速效磷13.2 mg/kg，速效鉀215.7 mg/kg。前茬作物為小麥。

供試材料為小麥新品種普冰151（甘審麥2016008），冬性，株高80～85 cm，中穗型，莖稈矮硬，抗倒性好，中抗到高抗條銹病，中感白粉病、赤霉病，田間綜合抗病性好，抗旱耐肥，水旱兼用，白粒角質、飽滿，達到國家優質中筋小麥標準。

1.2試驗設計

采用播期、密度二因素隨機區組設計。播期設3個水平：10月3日（早播）、10月8日（中播）、10月13日（晚播），分別用A1、A2和A3表示；密度設4個水平：基本苗135萬、195萬、255萬、315萬/hm2，分別用B1、B2、B3和B4表示；共12個處理，重復3次。播種前根據品種的發芽率、千粒重和田間出苗率確定播種量，分行稱重并人工播種。各處理每公頃施純N 240 kg、P2O5 90 kg、K2O 112.5 kg，氮、磷、鉀肥料的種類分別為尿素、磷酸二銨、氯化鉀。按小區面積計算出小區肥料用量，作為基肥一次性施入。試驗小區面積為8 m2（2 m×4 m），行距20 cm，等行距種植，小區間距50 cm。其它管理同一般大田管理。

1.3測定項目和方法

1.3.1農藝性狀調查在各個生育時期調查小麥群體莖蘗消長規律。葉面積指數采用AccuPAR植物冠層分析儀測定。

1.3.2干物質積累測定在小麥越冬期、返青期、拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期和成熟期，于每個小區隨機取10株小麥，去掉根部，放入烘箱，在105℃下殺青0.5 h后，在80℃下烘干至恒重稱量即為該生育時期的干物質重。

1.3.3籽粒灌漿指標測定選擇花期相同小麥植株進行標記，于花后每三天取一次樣穗帶回實驗室，迅速剝出穗中部籽粒，105℃條件下殺青30 min，然后80℃恒溫烘至恒重，再放入干燥器中至常溫，測其千粒重。利用三次正交多項式（Cubic）方程擬合花后籽粒（1 000粒）干重變化。Cubic方程表達式參考朱志敏等[22]的研究結論，即：y=a+bx+cx2+dx3，其中x代表花后天數，開花日x為零；y表示花后籽粒干重。其它指標公式為：

1.3.4小麥籽粒產量測定熟后各小區選長勢均勻一致的4 m2收獲測產，后折算為公頃產量。選取20個均勻一致的麥穗室內考種，查測穗粒數和千粒重。

1.4數據處理與分析

采用Microsoft Excel對試驗數據進行整理和作圖，利用SPSS 20.0軟件進行方差分析和非線性擬合回歸分析。

2結果與分析

2.1不同播期和密度對普冰151群體莖蘗動態的影響

由表1可以得出，各處理起身期莖蘗數為320萬～1 276萬/hm2，拔節期（最高莖蘗數）為1 092萬～1 880萬/hm2，成熟期有效穗數為488萬～748萬/hm2，成穗率為31.53%～52.73%。各處理群體莖蘗消長規律基本一致，隨生育進程呈現出先升高后降低、最后趨于穩定的趨勢。越冬期各處理群體莖蘗數增長緩慢，起身期后增長較快，并在拔節期達到最高莖蘗數，之后無效分蘗逐漸消亡，群體莖蘗數又呈現出下降趨勢。在早播A1各個密度處理中，B3的莖蘗數在拔節期和成熟期最高，B4的莖蘗數在越冬期、起身期和灌漿期表現最高；在中播A2各個密度處理中，B3的莖蘗數在起身期、拔節期、孕穗期、灌漿期和成熟期最高，而B4在越冬期表現最高；在晚播A3各個密度處理中，B3的莖蘗數在越冬期、起身期和灌漿期最高，B4的莖蘗數在拔節期、孕穗期和成熟期最高。各個播期處理的成穗率都隨密度增加表現出先升高后降低的趨勢，這表明過高和過低的密度都不利于小麥成穗率的提高。

2.2不同播期和密度對普冰151葉面積指數的影響

由表2可以看出，各個處理的葉面積指數變化趨勢基本一致，均為先升高后下降，并且在孕穗期達到最大值（A3B1除外）。越冬期、拔節期各處理葉面積指數較小；拔節后葉面積指數迅速增加，在早播A1和中播A2各個處理中分別以B2、B4處理最高（A2成熟期除外），而在晚播A3各個密度處理中均以B4（315萬/hm2）處理最高。說明在晚播情況下，可以通過增加播種量來提高葉面積指數。

2.3不同播期和密度對普冰151籽粒灌漿特性的影響

2.3.1對籽粒干重動態的影響籽粒干重變化過程大致呈“S”型曲線，即灌漿開始一段時間內其干重的增長比較慢，開花一段時間后快速增長，灌漿后期又回到較為緩慢增長狀態。對不同處理小麥籽粒干重變化進行非線性擬合回歸分析，分別利用指數曲線、S曲線、三次正交多項式Cubic方程、增長曲線、Growth曲線和Linear方程進行擬合，根據擬合后的r值的大小選取最合適的曲線方程。經過對擬合結果進行比較，三次正交多項式Cubic方程的r值結果最好，其r值都達到0.991以上。因而，利用三次正交多項式Cubic方程能夠較好地擬合各個處理小麥的籽粒灌漿動態變化。由圖1可以看出，普冰151的灌漿速率呈“慢—快—慢”的“S”型曲線，因此可以將其整個灌漿期分成漸增期、快增期和緩增期。不同播期各個密度水平中，小麥籽粒干重隨著密度增大而降低，B1的籽粒干重顯著高于其它處理，可見密度增大不利于籽粒干重的提高。

2.3.2對籽粒灌漿參數的影響不同處理小麥籽粒干重動態的三次正交多項式Cubic方程參數如表3所示，方程特征值如表4所示。在早播各個處理中，B4的最大灌漿速率Vmax、籽粒灌漿平均速率V和快增期平均灌漿速率Vs都表現最高，出現Vmax的時間Tv有所提前，灌漿快增期持續時間Tk較短；在中播各個處理中B1的Vmax、V和Vs顯著高于其它處理，而Tv出現時間較早，Tk持續時間較短；在晚播各個處理中B2的Vmax、V、Vs均表現最高，而Tv出現時間較晚，Tk持續時間較長。在早播和中播情況下，隨密度增加Vmax、V、Vs呈先降低后升高的趨勢，不利于籽粒干重的提高，而在晚播情況下，隨密度增加Vmax、V、Vs呈先上升后下降趨勢，在一定范圍內可以提早達到最大灌漿速率，而且灌漿快增期持續時間隨密度增加先升高后降低，利于籽粒干重的提高。適當增加密度能夠提高小麥籽粒灌漿的最大灌漿速率和平均灌漿速率，從而提高小麥籽粒的干重，最終達到小麥增產的目的。但是過高的密度反而會使灌漿期的最大灌漿速率、平均灌漿速率以及快增期的平均灌漿速率降低，而達到最大灌漿速率的時間有所推遲，且快增期的時間短，不利于籽粒干重的增加。

2.4不同播期和密度對小麥干物質積累的影響

由圖2可以看出，隨著生育進程，小麥干物質積累呈增大趨勢，而且這種趨勢在拔節期之后表現尤為明顯。拔節期之前，小麥干物質積累速度緩慢，拔節期之后積累速度急劇增大。小麥干物質積累隨著播期的推遲表現出先增大后減小的趨勢，干物質積累總量在A2播期下達最大值。播期相同時，不同密度處理下的干物質積累量之間有顯著差異，具體表現為：A1播期時，小麥各生育期干物質積累隨著密度的增大表現出先增大后減小的趨勢，成熟期干物質積累量在B3密度水平下達到最大，為30 742 kg/hm2，較B1高出26.2%，A2播期水平下小麥干物質積累變化規律同A1相似。可見，過低和過高的密度都不利于小麥干物質的積累。A3播期水平下，小麥各生育期干物質積累隨著密度的增大而增大，各時期干物質積累量均在B4密度水平下達最大值，可能是由于播期較晚，小麥分蘗成穗能力弱，高密度處理下主莖成穗彌補了分蘗成穗。在小麥成熟期，A3播期下干物質積累量最大的為A3B4處理，但明顯低于A1B4和A2B4處理下的干物質積累量，這表明，晚播不利于小麥干物質的積累。

2.5不同播期和密度對小麥經濟系數的影響

由表5可以看出，在晚播情況下，普冰151的經濟系數較高；隨著密度的增加，普冰151的經濟系數呈先升高后降低的趨勢。可見，密度過大和過小都不利于小麥經濟系數的提高。

2.6不同播期和密度對普冰151產量的影響

從表6中可以看出，在早播和中播情況下，隨著密度增加，產量呈先升高后降低趨勢；晚播時，隨著密度增加，產量一直增加。密度相同，播期對產量的影響表現為：基本苗在135萬、195萬/hm2時，隨著播期推遲，產量一直降低；在255萬/hm2時，隨著播期推遲，產量呈先增加后降低趨勢；基本苗為315萬/hm2時，隨著播期推遲產量一直降低，但降幅較小。各處理理論產量與實際產量變化規律基本一致，但理論產量都高于實際產量，這可能是由于收獲、脫粒過程中有損失造成的。

播期與密度對小麥有效穗數、穗粒數、千粒重也有互作效應。在早播和中播時，隨密度增加，有效穗數先增加后減少；晚播時，有效穗數隨著密度增加一直增加。在同一播期內，隨著密度增加，穗粒數、千粒重一直呈降低趨勢。同一密度不同播期間，有效穗數隨播期推遲而減少，中低密度（135萬、195萬/hm2）水平下穗粒數隨播期推遲先升高后降低。而千粒重的表現不盡一致，在基本苗為135萬/hm2時，千粒重隨播期的推遲先升高后降低，在基本苗195萬、255萬、315萬/hm2時隨播期推遲千粒重一直下降。在本試驗條件下，普冰151的籽粒產量以A1B2處理最高，為8 150.33 kg/hm2，多重比較結果表明，該處理除與A1B1和A2B3處理的產量差異不顯著外，與其它處理的產量差異均達到極顯著水平。

3討論與結論

關于播期和密度對小麥籽粒產量的影響已有較多報道。本研究表明，各處理群體莖蘗消長規律為：隨生育進程的推進先升高后降低，最后趨于穩定。隨播期推遲普冰151的成熟期穗數呈下降趨勢，隨密度增加除晚播處理外其它處理呈先升后降趨勢。這與梁志剛[23]的研究結果一致。普冰151拔節后的葉面積指數在早播A1各個處理中均以B2（195萬/hm2）處理最高，特別是在灌漿中期和成熟期表現的尤為明顯，而在晚播A3各個密度處理中，以B4（315萬/hm2）處理最高，中播A2與A1近似。由于早播情況下小麥單株分蘗力強，可以選擇較低播種密度而通過分蘗成穗來保證有效穗數；晚播小麥分蘗力低，低密度處理下成穗數不足，需要提高播種密度來增加主莖成穗數。這與馬冬云、陳素英、張永麗等[24-26]的研究結果一致。

任紅松、龔月華等[5，27]認為小麥籽粒灌漿速率受遺傳控制，灌漿速率與粒重呈顯著正相關。曾浙榮等[28]研究表明，在成穗數600萬/hm2、產量6 000 kg/hm2情況下，決定籽粒產量的重要性狀是千粒重，而決定千粒重的主要因素是平均灌漿速率。本試驗條件下，各處理小麥灌漿期粒重均可用一元三次曲線來描述，灌漿期內粒重積累呈現“慢—快—慢”的“S”型變化趨勢。隨著播期推遲，小麥籽粒最大灌漿速率、平均灌漿速率以及快增期平均灌漿速率都下降，最大灌漿速率出現的時間也相應推遲，而適當增加密度能夠提高小麥籽粒的最大灌漿速率和平均灌漿速率，從而提高小麥籽粒干重，最終達到小麥增產的目的。但是過高的密度反而會使小麥的最大灌漿速率、平均灌漿速率以及快增期平均灌漿速率降低，不利于籽粒干重的提高。密度增大，出現最大灌漿速率的時間會有所推遲，灌漿持續期和有效灌漿持續期延長，這與閆翠萍等[29]的研究結果一致。

董劍等[30]認為適宜的播期可使小麥充分利用光、熱、水資源，有利于培育壯苗；適宜密度可以構建合理的群體結構，利于單位面積穗數、穗粒數和千粒重的協調發展。因此，對小麥品種、播期、密度等進行適當的調整很有必要。郭天財、陰衛軍等[31，32]認為早播和晚播都不利于形成較高的單位面積穗數、穗粒數、千粒重和產量，隨播期的推遲各項指標均是先升后降。而簡大為等[33]認為，播種期對穗粒數、千粒重的影響不顯著，但對單位面積穗數和籽粒產量的影響顯著；密度對產量構成因素的影響均達到顯著水平，但對籽粒產量的影響不顯著。本試驗結果表明，播期推遲會降低普冰151的有效穗數和千粒重，不利于產量的提高，而穗粒數則隨著播期的推遲呈現出先增后減的趨勢，這與劉萬代等[34]的研究結果不同。可能是不同地域和氣候因素對產量及其構成因素的影響不同。密度對普冰151的產量、單位面積穗數、穗粒數、千粒重影響顯著，其中單位面積有效穗數、產量在早、中播條件下隨密度增加先升高后降低，晚播時則一直上升，而穗粒數、千粒重都隨密度的增加而呈降低趨勢。表明在一定范圍內，增加播量，可以顯著提高小麥的有效穗數，但是穗粒數和千粒重會隨之下降，這與劉萬代等[ 34]的研究結果相同。早播和中播情況下，除B3密度水平外（255萬/hm2）其余密度下產量隨著播種期推遲而下降，晚播時增大播種密度能夠提高產量，這與楊健等[ 35]的研究結果一致。

在本試驗條件下，普冰151的籽粒產量以A1B2處理最高，該處理除與A1B1和A2B3處理的產量差異不顯著外，與其它處理的產量差異均達到極顯著水平。綜合播期、密度對產量及產量構成因素的影響，為了適應氣候變化，普冰151適宜播期為10月3日至10月8日，播量應隨播期的推遲而增加，基本苗應由10月3日的135萬～195萬/hm2增加到10月8日的255萬/hm2。根據普冰151的品種特性，研究結果只能代表中穗型品種的適宜播期和密度。

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