株行距配置對寬幅播種小麥產量形成的影響

殷復偉，王文鑫，谷淑波，王 東

(1.山東農業大學/作物生物學國家重點實驗室/農業部作物生理生態與耕作重點實驗室，山東泰安 271018; 2.泰安市農業技術推廣站，山東泰安 271000)

小麥是全球最重要的糧食作物之一，全世界約有 35%的人口以小麥作為主食。同時小麥也是我國的三大糧食作物之一，在我國的口糧消費總量中，小麥約占 43%左右，提高小麥單產對解決我國糧食安全問題意義重大。大穗型小麥品種穗粒數多，穗粒重高，但分蘗成穗率低，因而在生產上多采用縮小行距、加大播量等栽培措施，保持其強根系活力和高光合速率，以挖掘增產潛力[1]。不同播種方式下，小麥群體配置不同，增產潛力及其實現途徑也不相同。多穗型品種適應性較強，生產中多采用寬窄行精量播種等技術實現高產、超高產，主要是因為在超高產栽培條件下，多穗型品種產量相對穩定，但受飽和穗數限制，其高產的關鍵是擴大庫容、延緩衰老和增加粒重[2-4]。 前人創建的冬小麥精播高產栽培技術通過調整種植密度的大小，較好地協調了群體與個體的矛盾[5]。除種植密度外，種子在單位面積土地上的分布方式，如撒播、條播、穴播等亦對小麥個體發育和群體結構有顯著影響。董慶裕等[6]2011年研發的小麥寬幅播種機，改密集條播(苗帶寬3 cm)為寬幅精播(苗帶寬6～10 cm)，擴大了個體占地空間，并在一定程度上解決了傳統條播機下種不均勻、缺苗斷壟的問題，有顯著增產效果。而關于寬幅帶播種條件下株行距配置對小麥群體發育、產量形成的影響尚未見報道。本試驗在大田生產條件下，選用高產冬小麥品種泰山28為研究對象，分別在3種密度(150×104、225×104和300×104株·hm-2)和3種行距(25、20和15 cm)下播種，形成不同株行距配置方式，獲得不同基本苗數，建立不同的群體結構，重點研究寬幅播種下株行距配置對小麥群體發育和產量形成的影響，找到最優寬幅播種的株行距配置，以期為冬小麥寬幅播種高產栽培提供理論依據與配套技術措施。

1 材料與方法

1.1 試驗地生態條件

試驗于2014-2015年度在山東省肥城市邊家院鎮南仇村(E116°88′，N35°98′)大田進行。該地區屬暖溫帶大陸性半濕潤季風性氣候，雨熱同季，年平均氣溫13.6 ℃，年均降雨量為645.7 mm。試驗田土壤類型均為壤土。前茬作物玉米收獲后秸稈全部還田。試驗田播種前0～20 cm土壤有機質、全氮、堿解氮、速效鉀和速效磷含量分別為15 g·kg-1、0.10%、94.4 mg·kg-1、104.8 mg·kg-1和55.73 mg·kg-1，0～200 cm土壤容重、田間持水量見表1，生長季內降水量見圖1。

表1 試驗田播種前0～200 cm土層容重和田間持水量Table 1 Bulk density and field capacity content in 0-200 cm soil layer in experimental field before sowing

1.2 供試材料與試驗設計

供試材料為高產冬小麥品種泰山28。試驗采用裂區設計，其中種植密度為主區，設150×104株·hm-2(D150)、225×104株·hm-2(D225)和300×104株·hm-2(D300)3個水平；行距為副區，設15 cm(S15)、20 cm(S20)和25(S25)cm 3個水平。小麥采用寬幅精量播種，開溝排種器為苗帶寬度8 cm的圓盤機械，出苗后通過間苗的方式確定各處理的基本苗數。

小區面積為120 m2(30 m×4 m)，3次重復。播種前每公頃底施105 kg純氮、 150 kg P2O5和 150 kg K2O，拔節期每公頃追施135 kg純氮。氮肥為尿素(含N 46%)，磷肥為磷酸二銨(含P2O546%，N 18%)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)。于2014年10月11日播種，2015年6月15日收獲，其他管理措施同一般高產田。

圖1 2014-2015年冬小麥生長季降雨量Fig.1 Precipitation during the growing season of winter wheat in 2014-2015

1.3 測定項目與方法

1.3.1 各生育時期群體變化動態調查

在小麥越冬、返青、拔節、開花和成熟期，選取田間生長均勻處，采用1 m雙行法調查各小區小麥莖數。

1.3.2 干物質積累與分配測定

在營養生長期(越冬、返青和拔節期)，每小區取30株長勢均勻的冬小麥，在生殖生長期(開花期和成熟期)每小區隨機取長勢一致的30個單莖。開花期樣品分為三部分(莖稈+葉鞘、葉片和穗)，成熟期樣品分為四部分(莖鞘、葉、穗軸+穎殼和籽粒)。取樣后，樣品置于105 ℃烘箱中殺青15 min，然后80 ℃烘至恒重。參照胡夢蕓等[7]的方法計算花前營養器官貯藏干物質轉運量、花前營養器官貯藏干物質轉運效率、花前營養器官貯藏干物質對籽粒產量的貢獻率、花后干物質在籽粒中的分配量、花后干物質對籽粒產量的貢獻率等相關指標。

1.3.3 小麥的產量及其構成因素測定

成熟期調查小麥穗粒數、千粒重、每公頃穗數，每個小區收獲3 m2脫粒，籽粒自然風干至含水量為12.5%左右時稱重，并折算成公頃產量。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2003軟件進行數據計算，用DPS7.05統計分析軟件進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 株行距配置對小麥群體動態變化的影響

2.1.1 小麥群體變化動態

在不同處理條件下，冬小麥生育期內群體數量均呈先升后降的變化趨勢，且均在拔節期達高峰值(表2)。在相同種植密度下，各生育時期冬小麥群體數量均隨種植行距的增加而下降；在同一行距下冬小麥群體數量隨種植密度的增加而增加。這說明通過設置行距和種植密度可對小麥群體大小進行有效調節。

表2 不同處理對小麥群體動態的影響Table 2 Effects of different treatments on dynamics of wheat population 104 stems·hm-2

2.1.2 單株分蘗成穗

各處理下小麥單株分蘗數隨生育進程均呈先升后降的變化趨勢，在拔節期達高峰值(表3)。在同一種植密度條件下，各時期的單株分蘗數均表現為S15>S20>S25，基于拔節期分蘗數計算的分蘗成穗率則表現為S20>S15>S25；在相同行距下，單株分蘗數表現為D150> D225>D300，分蘗成穗率在D150與D225處理之間差異不顯著，但二者均顯著大于D300處理。這表明增加行距或種植密度均會降低單株分蘗能力和質量。

表3 不同處理對小麥分蘗成穗的影響Table 3 Effects of different treatments on dynamics of wheat population

分蘗成穗率為成熟期單株穗數占拔節期單株分蘗數的百分率。

Tiller earing rate is the percentage of spike number per plant at maturity stage to tiller number per plant at jointing stage.

表4 不同處理對小麥群體干物質積累量的影響Table 4 Effects of different treatments on dry matter accumulation amount in wheat population kg·hm-2

2.2 株行距配置對物質積累的影響

2.2.1 干物質積累動態

冬小麥的群體干物質積累量隨生育期推進而增加，在越冬期至拔節期增長緩慢，拔節期至成熟期迅速增長(表4)。在相同種植密度條件下，越冬期的干物質積累量均以S25處理最大，S15和S20處理間無顯著差異；返青期和拔節期均在S20和S25處理間無顯著差異，但均二處理顯著高于S15處理；而開花期和成熟期在低密度(D150)條件下，S20和S25處理間無顯著差異，二處理也是均顯著高于S15處理；在中高密度(D150和D300)條件下，S20處理最高，S25處理次之，S15處理最低。在相同行距下，干物質積累量隨種植密度的增加而增加。

在同一種植密度條件下，增加行距對單株干物質積累量具有明顯的促進效應；在S15條件下單株干物質積累量隨著種植密度的增加而提高，在S20和S25條件下則表現為D225>D300>D150(表5)。由此表明合適的株行距才有利于植株個體的生長發育。

表5 不同處理對小麥單株干物質積累量的影響Table 5 Effects of different treatments on dry matter accumulation per wheat plant g

2.2.2 成熟期干物質分配

小麥成熟期不同器官干物質分配量和分配比例均表現為籽粒>莖稈+葉鞘>穗軸+穎殼>葉，干物質積累量在籽粒中的分配占總積累量的一半以上(表6)。在低密度條件下，隨著行距的增加，籽粒、莖稈+葉鞘、穗軸+穎殼、葉中的干物質分配量均呈升高趨勢，分配比例無顯著變化；而由20 cm行距增加至25 cm行距時，各器官干物質積累量無顯著變化，分配比例在莖稈+葉鞘和穗軸+穎殼表現為降低趨勢，而在籽粒、葉片中均無顯著性變化。在中密度條件下，隨著行距的增加，各器官的干物質積累量均表現為先增后降的趨勢；干物質在籽粒中的分配比例以S15和S20處理最高。在高密度條件下，不同行距處理的干物質在各器官中的分配量與中密度條件下基本一致，在籽粒中的分配比例以S20處理最高。在三種行距下，增加密度均有利于提高籽粒中干物質分配量，在小和大行距下增加種植密度不利于提高籽粒的分配比例，在中行距下，增加密度有利于提高籽粒的分配比例。在三種種植密度條件下，S20處理成熟期籽粒干物質分配量和分配比例均處于較高水平，有利于籽粒產量的提高。

表6 不同處理對小麥成熟期各器官干物質分配的影響Table 6 Effects of different treatments on dry matter distribution in different organs at maturity stage of wheat

2.2.3 干物質積累對籽粒產量的貢獻

由表7可知，在低密度條件下，隨行距的增加，開花前營養器官貯藏的同化物向籽粒的轉運量表現為先升后無顯著變化，對籽粒產量的貢獻率均表現為先降后無顯著變化；開花后干物質在籽粒中的積累量及對籽粒產量的貢獻率均表現為先升后無顯著變化趨勢。在中密度條件下，隨行距的降低開花前營養器官貯藏的同化物向籽粒的轉運量表現為先增后降，對籽粒產量的貢獻率均表現為先降而后增；花后干物質在籽粒中的積累量及其對籽粒產量的貢獻率均表現為先增后降的變化趨勢。在高密度條件下，隨行距的增加，花前營養器官貯藏的同化物向籽粒的轉運量和開花后干物質在籽粒中的積累量均以S20處理最高，而開花前營養器官貯藏的同化物對籽粒產量的貢獻率以S15處理最高，S20和S25處理間無顯著差異，開花后干物質對籽粒產量的貢獻率以S20和S25處理最高，兩者無顯著差異。在S15和S20條件下，花前干物質轉運量和花后積累量均隨種植密度的增加而增加，而在S25下，花前干物質轉運量變化不明顯，花后積累量呈增加趨勢；花前干物質轉運的貢獻率在三種行距下隨種植密度的增加呈下降趨勢，而花后干物質的貢獻率在S15下變化不明顯，在S20和S25條件下呈增加趨勢。由此可見，株行距合理配置對花前干物質在花后向籽粒的轉運及花后干物質的光合積累非常重要。綜合來看，在低中高密度條件下，S20處理開花前營養器官貯藏的同化物向籽粒的轉運量和開花后干物質在籽粒中的積累量及其對籽粒產量的貢獻率均處于較高水平，有利于干物質向籽粒中的分配，提高籽粒產量。

表7 不同處理對開花后干物質同化量和營養器官貯存干物質向籽粒再分配的影響Table 7 Effects of different treatments on photoassimilate translocation amount from vegetative organs to grain and its accumulation amount after anthesis

2.3 株行距配置對小麥產量及其構成的影響

在同一種植密度條件下，隨著種植行距的增大，冬小麥穗數呈降低趨勢，穗粒數和千粒重呈增加趨勢；在相同行距下，隨著種植密度的增加， 穗數呈增加的趨勢，穗粒數和千粒重呈下降趨勢(表8)。隨著行距的增加，籽粒產量在低中密度條件下先增后降，在高密度條件下呈增加趨勢；在同一行距下，隨著種植密度的升高，籽粒產量呈現先升后降的趨勢。綜合來看，在D225+S20條件下小麥產量最高。

3 討 論

3.1 不同密度及行距配置對冬小麥產量及產量構成因素的影響

小麥分蘗成穗與多種因素密切相關。在大田生產中，采取合理的栽培措施，通過建立良好的群體結構，保證產量三因素之間的協調，是提高產量的重要技術措施。研究表明，隨著播種密度的增大，分蘗成穗數有上升趨勢，但單株發育不良，甚至出現了主莖不成穗現象，而且穗粒數、千粒重向減少方向發展，致使產量不高。本研究亦發現，150萬株·hm-2密度下，穗數過少是導致其產量較低的主要原因，而隨著播量的增加，穗數先增加后無顯著變化；但當配以適當的行距時，225萬株·hm-2密度下亦可達到300萬株·hm-2密度條件下的成穗數。在本試驗條件下，同一密度水平下隨著行距的降低，穗粒數呈升高趨勢；但在行距相同的情況下，增加種植密度后穗粒數卻呈降低趨勢。從本試驗結果可看出，隨密度和行距的增加，千粒重有下降趨勢。因此，合理的密度和行距配置是實現小麥高產的重要途徑。在本試驗條件下，泰山28合理的密度及行距配置為225萬株·hm-2/20 cm、225萬株·hm-2/25 cm以及300萬株·hm-2/25 cm。

表8 不同處理對冬小麥籽粒產量構成因素的影響Table 8 Effects of different treatments on grain yield components of winter wheat

3.2 不同密度及行距配置對冬小麥干物質積累分配的影響

農作物產量主要來自于光合產物的積累，既有花后同化又有花前積累干物質的再分配。當光合產物同化量較少時，光合產物的源供應能力不足，或者光合產物向籽粒的流動不暢，轉運能力不足，均能導致干物質的積累分配不能滿足植株生長發育所需，使籽粒發育受到影響，最終導致作物產量下降[8]。充足的干物質積累是小麥籽粒產量最終形成的物質基礎。小麥合成的干物質在營養生長階段主要用于形態建成，而后期積累干物質以及再利用干物質主要供應籽粒生長發育，最終影響產量構成[9]。高產條件下，小麥前期物干質積累較多，后期干物質積累強度較大，從而有較高的干物質積累量和經濟系數。有學者認為，相同密度下較窄的行距能夠增大葉面積和消光系數，在一定范圍內，葉面積指數與光截獲量呈正相關，因此窄行距的光截獲能力要比寬行距高 25%～35%，株行距配置還可改善花后群體通風透光條件[10-12]，隨著行距的加大，株距的縮小，冠層光截獲減少，透光率增大[13]。本研究表明，同一播種密度條件下，降低行距更有利于小麥干物質的積累，但播種密度超過一定范圍時開花前后營養器官貯存干物質對籽粒產量的貢獻率不再增加，甚至有降低至趨勢。在本試驗條件下，泰山28開花前后積累干物質向籽粒轉運量最高的種植密度及行距配置為225萬株·hm-2/15 cm。

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