播期對秸稈帶狀覆蓋下冬小麥干物質積累、產量及水分利用效率的影響

黃彩霞，趙德明，柴守璽，王燕培，常 磊，程宏波，王玉才，藺阿榮

(1.甘肅農業大學水利水電工程學院，甘肅蘭州 730070； 2.甘肅省工程咨詢中心，甘肅蘭州 730000; 3.甘肅農業大學農學院，甘肅蘭州 730000；4.甘肅農業大學生命科學技術學院，甘肅蘭州 730070; 5.甘肅農業大學管理學院，甘肅蘭州 730070)

播期對秸稈帶狀覆蓋下冬小麥干物質積累、產量及水分利用效率的影響

黃彩霞1，趙德明2，柴守璽3，王燕培3，常 磊3，程宏波4，王玉才1，藺阿榮5

(1.甘肅農業大學水利水電工程學院，甘肅蘭州 730070； 2.甘肅省工程咨詢中心，甘肅蘭州 730000; 3.甘肅農業大學農學院，甘肅蘭州 730000；4.甘肅農業大學生命科學技術學院，甘肅蘭州 730070; 5.甘肅農業大學管理學院，甘肅蘭州 730070)

為明確半干旱雨養區玉米秸稈帶狀覆蓋條件下播種時間對小麥產量和水分利用效率可能帶來的影響，在甘肅省通渭縣常河鎮甘肅農業大學旱作小麥試驗基地設7個播期處理，分別為9月14日(T1)、9月19日(T2)、9月24日(T3)、9月29日(T4)、10月4日(T5)、10月9日(T6)，以9月24日露地種植為對照(CK)，研究了播期對冬小麥生育期、干物質積累及產量等性狀的影響。結果表明， T2處理的產量和WUE最高，穗粒數和千粒重也顯著高于其他處理。推遲播期縮短了冬小麥全生育其天數，各生育階段天數抽穗前大于抽穗后；播期對植株干物質積累的影響表現為營養生長期大于生殖生長期，花前干物質向籽粒的轉運量及其對籽粒的貢獻率隨播期推遲呈增加的趨勢。綜合來看，在半干旱雨養區玉米秸稈帶狀覆蓋條件下9月19日是冬小麥最佳播期。

冬小麥; 旱地；秸稈帶狀覆蓋; 播期; 產量; 水分利用效率

適期播種是實現小麥生長發育與當地氣候相匹配的主要措施，有利于發揮水肥的增產效應，實現高產。有關播期對小麥產量及生長發育的影響已有較多研究[1,2]，但受試驗條件、小麥品種等限制，研究結果尚不一致。研究表明，播期顯著影響小麥產量、穗數和千粒重，對穗粒數的影響不明顯[3]。相反，馬溶慧等[2]認為，播期主要影響小麥千粒重，對穗數、穗粒數及產量的影響不大。張煥軍等[4]的研究結果顯示，隨著播期的推遲，小麥株高、生物量、籽粒產量和收獲指數顯著降低, 小麥的葉位下移，冠層空間降低，葉面積減少，同時生長發育進程加快，成穗數和有效小穗數減少，最終造成減產[5-6]。

西北旱作區光熱資源豐富，耕地充足，具有農業持續發展的特有優勢。但降水稀少且時空分布不均等自然條件限制了該區域小麥的持續增產，因此尋求有效措施提高有限降水的利用效率是實現該區小麥穩產高產的關鍵,也是該區農業生產中急需解決的問題[7]。秸稈覆蓋具有減少土壤水分蒸發、蓄水保墑、平抑低溫變幅的效果，已成為實現旱作農田可持續發展的有效技術措施之一[8-13]。玉米秸稈帶狀覆蓋技術在西北地區表現出明顯的增產效果[14]，但有關該技術下播期對小麥產量、干物質積累與分配的影響尚未見報道。本研究設置了6個播種期，系統分析了播期對玉米秸稈帶狀覆蓋下冬小麥干物質積累與分配、產量和水分利用效率的影響，以期為黃土高原雨養區秸稈帶狀覆蓋冬小麥的播期選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況及試驗設計

試驗于2013年9月21日至2014年7月30日在甘肅省通渭縣常河鎮甘肅農業大學旱作小麥試驗基地進行，該區屬于典型的黃土高原雨養農業代表區。該試驗基地位于甘肅省東南部，屬溫帶半干旱性季風氣候，土壤為黃綿土。試驗基地海拔1 590 m，年日照時數2 100～2 430 h，年均氣溫7.4 ℃，無霜期120～170 d，年蒸發量>1 350 mm，年均降水量390.7 mm，且主要集中在6-9月份，與冬小麥需水高峰期不吻合。

1.2 試驗設計

冬小麥采用玉米整稈帶狀覆蓋種植技術(圖1)，秸稈覆蓋帶和小麥種植帶寬度均為30 cm，秸稈覆蓋量6 000 kg·hm-2，覆蓋時間為出苗后2葉期或3葉期。試驗共設7個處理，播期分別為9月14日(T1)、9月19日(T2)、9月24日(T3)、9月29日(T4)、10月4日(T5)、10月9日(T6)，以9月24日露地種植為對照(CK)；每處理3次重復, 隨機區組排列, 小區面積30 m2。各小區施肥量和播種密度相同，供試品種為蘭天26，采用條播種植方式，行距15 cm，播種量150 kg·hm-2；肥料在播前整地時一次基施，施肥量折純N 150 kg·hm-2和P2O5120 kg·hm-2。灌漿后期實施“一噴三防”。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 干物質積累量測定及轉運參數計算

在冬小麥返青期、拔節期、抽穗期、開花期和灌漿期等主要生育期，每個小區取樣20株，根據植株的器官發育情況，將植株按照葉、莖+葉鞘、穗軸+穎殼+籽粒等器官分樣，105 ℃殺青1 h后，于80 ℃烘至恒重，稱其干重，然后計算單株地上部干物質重、器官干重占單株干重的比例及干物質轉運參數。

營養器官開花前貯藏干物質轉運量=開花期干重-成熟期營養器官干重；營養器官開花前貯藏干物質轉運效率=開花前貯藏干物質轉運量/開花期干重×100%；花前貯藏干物質轉運量對籽粒的貢獻率=開花前貯藏干物質轉運量/成熟期籽粒干重×100%；開花后干物質積累量=成熟期總干重-開花期干重；花后貯藏干物質轉運量對籽粒的貢獻率=花后干物質積累量/成熟期籽粒干重×100%。

1.3.2 土壤含水量測定、土壤耗水量及水分利用效率計算

在小麥播種期、出苗期、返青期、抽穗期、開花期、灌漿期及完熟期，于各小區小麥行間分 0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150、150～180 和 180～200 cm 共 8 個土層分別取土樣1次。采用烘干法測定土壤含水量。計算土壤貯水量、作物耗水量及水分利用效率(WUE)。

W=h×ρ×ω×10；ET=ΔW+P+I-D+Gg-R；ΔW=W1-W2；WUE=Y/ET。

其中，W為土壤貯水量(mm)；h土層深度(cm)；ρ為土壤容重(g·cm-3)，本試驗各土層ρ平均為 1.25 g·cm-3；ω為土壤含水量(%)。ET 為小麥生育期農田總耗水量(mm)；ΔW為生育期土壤貯水量變化量(mm)；P為≥5 mm 有效降雨量(mm)；I為灌溉量(mm)；D為灌溉后土壤水向下層流動量(mm)；Gg為深層地下水利用量(mm);R為地表徑流(mm)；W1、W2分別為播前和收獲時的土壤貯水量(mm)。本試驗無灌溉條件，地下水位在 10 m 以下，冬小麥生育期無地表徑流，故I、D、Gg和R可忽略不計。WUE為水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)；Y為籽粒產量(kg·hm-2)。

1.3.3 產量及其構成因素測定

小麥成熟后各小區選20株進行常規考種，并實收測產。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2003軟件對數據進行整理和繪圖，采用DPS 7.0S進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 播期對冬小麥生育期的影響

秸稈帶狀覆蓋種植條件下，播期對冬小麥的全生育期天數具有顯著影響(表1)。T1、T2處理小麥成熟期接近，全生育期天數無明顯差異；播期推遲10～25 d后(T3、T4、T5、T6)，各生育階段明顯滯后，全生育期天數較T1處理減少6～13 d。從各生育時期來看，隨播期的推遲，播種-出苗天數逐漸增加，T6處理與T1處理相差達9 d；返青后，各生育時期天數隨播期推遲而減小，其中返青-拔節期、拔節-抽穗期天數相差最大，T6處理較T1處理減少8 d；抽穗后，各生育階段最多減少2 d。可見，播期對小麥生育期的影響主要表現在冬前，并在適應環境變化過程中播期對營養生長階段調節的可變性大，而對生殖生長階段的播期調節可變性小。覆蓋處理中，只有T3處理全生育天數與CK差異不顯著。

2.2 播期對冬小麥干物質積累量與分配的影響

秸稈帶狀覆蓋條件下，播期對冬小麥干物質積累具有顯著影響(表2)。在返青-抽穗期，隨著播期的推遲，植株干物質積累量呈降低趨勢；開花后，各處理植株干物質積累量表現不一，T2處理在開花-成熟期干物質積累量最大，顯著高于T3處理之后播種期，同時播種期最遲的T6處理全生育期干物質積累量最小。與CK相比，T1～T4處理的單株干物質量不同程度增加，說明秸稈覆蓋下適期播種可促進冬小麥生長。從各時期處理間的變異系數看，播期對小麥干物質積累的影響也表現為營養生長期大于生殖生長期。

表1 不同播期冬小麥的生育期差異Table 1 Winter wheat growth period under different treatments d

不同的小寫字母表示0.05水平上處理間差異顯著。下表同。

Different lower-case letters mean significantly different among the treatments at 0.05 level. The same in table 2-4.

從成熟期小麥干物質分配來(表3)看，隨著播期的推遲，收獲指數有提高的趨勢，T5、T6處理籽粒干重占地上部干物質總重的比例高于T1～T4處理，但籽粒干重及地上干物質總量總體低于早播處理(9月14日)。播期對花前干物質向籽粒的轉運量具有顯著調控效果。花前干物質向籽粒的轉運量及其對籽粒干重的貢獻率隨播期推遲呈增加的趨勢，對籽粒干重的貢獻率為40.02%～59.97%，且表現為T2

表2 播期對冬小麥干物質積累量的影響Table 2 Effect of sowing date on dry matter accumulation of winter wheat g·stem-1

表3 播期對冬小麥干物質轉運及分配的影響Table 3 Effects of sowing dates on dry matter accumulation and translocation

GW:Grain weight; GWR:Ratio of grain weight to total weight; SSR:Ratio of stem and sheath weight to total weight; LR:Ratio of leaf weight to total weight; RGR:Ratio of rachis + glume to total weight; TDMP:Total dry matter before anthesis; RGWM：Ratio of total dry matter before anthesis; GDMPA:Grain dry matter accumulation after anthesis; RGDMAP:Ratio of grain dry matter accumulation after anthesis

2.3 播期對冬小麥產量及WUE的影響

從表4可以看出，播期處理間冬小麥籽粒產量、單位面積穗數、穗粒數、千粒重及WUE均存在顯著差異。T2處理籽粒產量顯著高于T1、T4～T6處理和CK，但與T3處理無顯著差異。在產量構成要素中，T2處理單位面積穗數雖顯著低于T1處理，但穗粒數和千粒重明顯高于其他處理，說明粒多粒重是其高產的主要原因。在播期相同條件下，秸稈帶狀覆蓋的T3處理較CK在籽粒產量、穗粒數、千粒重均具有顯著優勢。

處理間WUE的差異趨勢基本和籽粒產量一致，但全生育期耗水總量則以T1處理最高，與T2、T3、T4處理差異顯著；與CK比較，相同播種期的T3處理顯著降低小麥生育期耗水量，提高WUE，說明秸稈帶狀覆蓋和適宜播期均有利于提高水分利用效率。

表4 播期對冬小麥耗水量和水分利用效率的影響Table 4 Effect of sowing date on water consumption and WUE of winter wheat

3 討 論

研究表明，隨著播期的推遲，小麥各生育時期呈現規律性推遲，全生育期縮短[15]，但其縮短天數小于播期推遲天數[16]。沈慶雷等[17]以揚麥11為材料的試驗結果表明，播期每推遲7 d，小麥生育期縮短了4～14 d。本研究中，較T1處理，播期推遲10～25 d后，全生育期總天數顯著減少6～13 d。不同播期處理間的差異主要表現在冬前，返青后各生育持續時間隨播期推遲而減小，拔節后各生育期最多相差2 d，可見小麥在適應環境變化過程中營養生長階段調節的可變性大于生殖生長階段。

干物質是產量形成的基礎，播期對小麥營養物質的運轉分配具有顯著影響。研究發現，適期播種可增加有效積溫，延長小麥有效生長期，增加干物質積累量[18]，同時有利于冬小麥花后同化物與花前積累的干物質在花后向籽粒的轉運[19]。本研究結果表明，籽粒產量最高的T2處理在開花-成熟期干物質量最大，顯著高于其他播種期處理，播期對植株干物質量影響表現為營養生長期大于生殖生長期；同時，花前干物質向籽粒的轉運量及對籽粒的貢獻率隨播期推遲呈增加的趨勢，這可能與小麥適應環境而表現的可調控性有關。有研究認為，當有逆境脅迫出現，小麥營養器官中暫貯的碳水化合物對籽粒產量的形成尤為重要[20]，對粒重的貢獻率最高可達70%[21-22]。

小麥播種期存在一定的彈性，能否與當地氣候條件相協調對高產十分重要。李豪圣、董 靜等認為冬小麥產量隨著播期推遲先增后減[23-24]。本研究結果表明，T2處理產量高于其他處理，說明在西北旱地秸稈帶狀覆蓋種植條件下，早播或晚播均會造成顯著減產，早播引起前期生育進程加快，冬前生長過旺，過多地消耗了養分和水分，抗寒旱能力降低，越冬后莖穗和低位大蘗穗的成穗率下降，最終導致產量和WUE下降；播種過晚時單位面積有效穗數和穗粒數降低，生育后期進程加快，使粒重不穩定，對產量造成一定影響[25]，這與本研究結果基本一致。孫培良等[26]分析發現，不同播種期小麥產量與穗粒數關聯度最高，高于千粒重和成穗率的關聯度。總體來看，9月19日前后適墑播種是利用秸稈帶狀覆蓋新技術種植高產小麥的最佳播期。

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EffectofSowingTimeonYieldofWinterWheatandWaterUseEfficiencyinSemiaridRain-fedRegionunderStrawStripCoveringCondition

HUANGCaixia1,ZHAODeming2,CHAIShouxi3,WANGYanpei3,CHANGLei3,CHENGHongbo4,WANGYucai1,LINArong5
(1.Institute of Water Resources and Hydropower Engineering,Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070, China; 2.Gansu Government Project Approval Center, Lanzhou, Gansu 730030,China; 3.Agronomy College, Gansu Agricultural University,Lanzhou, Gansu 730070, China; 4.College of Bioscience and Technology, Gansu Agricultural University,Lanzhou, Gansu 730070, China; 5.College of Management, Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070, China;)

In order to supply suitable sowing time for this new straw strip covering technology, the experiment was conducted at test station of Gansu Agricultural University in Tongwei County of Gansu Province, and seven treatments were designed to study the effect of sowing date on the growth period of winter wheat, dry matter accumulation and distribution, and yield. Seven sawing date is September 14th (T1), September 19th (T2), September 24th (T3) September 29th (T4), October 4th (T5), October 9th (T6) and September 24th as control (CK). The results showed that T2 had the highest yield and WUE, and gave significantly higher grain number and grain weight than other treatments. The correlation analysis showed that wheat yield was significantly positively correlated with grain number per panicle, 1000 grain weight and WUE, which illustrated the grain number and grain weight were the main factors affecting production. The delay of the sowing date of winter wheat shortened the whole growth duration, and the duration of each stage before heading and after heading. The effects of sowing date on dry matter quality of the vegetative growth period were higher than those of reproductive period, and dry matter translocation amount and the contribution rate to grain before anthesis increased as sowing date delayed.

Winter wheat; Dryland; Straw strip covering technology; Sowing time; Yield; Water use efficiency

時間：2017-12-11

網絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171211.1106.022.html

2017-04-20

2017-05-26

甘肅農業大學盛彤笙基金項目(GSAU-STS-1526)；國家自然科學基金項目(31560356)；甘肅農業大學工學院青年教師創新基金項目

E-mail：xlish2008@163.com

柴守璽(E-mail：sxchai@126.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)12-1604-07

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《中國生態農業學報》主要報道全球環境變化與農業、農業生態系統與生態農業理論基礎、農田生態系統與農業資源、生態農業模式和技術體系、農業生態經濟學、農業環境質量及環境保護、農業有害生物的綜合防治等領域創新性研究成果。適于從事農業生態學、生態學、生態經濟學以及環境保護等領域科技人員、高等院校有關專業師生，農業及環境管理工作者和基層從事生態農業建設的技術人員閱讀與投稿。

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