糧棉輪作模式下播期播量對棉茬小麥生長發育和產量的影響

王 燕，祁 虹，張 謙，馮國藝，雷曉鵬，梁青龍，王樹林，林永增

(河北省農林科學院棉花研究所，河北石家莊 050051)

近年來，由于農村勞動力轉移、種植棉花成本上升等因素，我國棉花種植面積呈加速下降態勢，小麥、玉米等糧食作物面積逐漸提高，糧棉爭地的矛盾日益突出。在河北省傳統的棉區出現的新型種植模式——糧棉輪作兩年三熟種植模式(棉花-冬小麥-夏玉米)可以有效解決糧棉爭地矛盾，提高農業效益，增加農民收入，對保障國家糧食安全和棉花穩定供給具有重要意義[1]。

播期、播量是影響小麥群體產量形成的主要因素，播期是影響糧棉輪作模式下棉茬小麥獲得高產的關鍵所在。研究表明，隨著小麥播期的推遲，小麥的營養生長期縮短，成熟期不推遲，群體葉面積指數減小，干物質積累量降低，群體莖蘗高峰在越冬期出現，大分蘗較少，且成穗率低，小麥的穗數、穗粒數和產量顯著低于早播小麥[2-3]。播量通過影響小麥分蘗、葉面積指數、光合速率、干物質積累量和氮素同化量等影響小麥產量[4-5]。本研究擬以河北省小麥主栽品種冀麥585為材料，探討播期、播量對棉茬小麥生長發育的影響，以期明確棉茬小麥的適宜播期、播量，為河北棉區小麥的高產提供技術指導。

1 材料和方法

1.1 試點概況

試驗于2015-2016年在河北省威縣試驗站(威縣棗元鄉東張莊村)進行，前茬棉花，秸稈還田。試驗田土壤為沙壤土，有機質含量7.5 g·kg-1、全氮0.678 mg·kg-1、速效磷21.5 g·kg-1、速效鉀118.5 g·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗采用裂區設計，以播期為主區，設 10月15日、10月25日及11月5日(依次記為A1、A2和A3)3個處理；以播量為副區，4個處理分別是187.5 kg·hm-2、225.0 kg·hm-2、262.5 kg·hm-2和300.0 kg·hm-2(依次記為B1、B2、B3和B4)。小區面積8.4 m2(2.1 m×4 m)，行距0.15 m，播種12行，壟背寬30 cm。重復3次。供試材料為冀麥585。播種前結合整地撒施復合肥(氮∶磷∶鉀=25∶8∶12)750 kg·hm-2，隨后旋耕播種；2016年3月14日隨灌水追施尿素(750 kg·hm-2)，灌水量1 275 m3·hm-2；6月9日收獲。其他田間管理措施同當地大田。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 葉面積和生物量測定

在小麥拔節期、孕穗期和揚花期，在小區內選相對均勻的3個點，量取25 cm樣段，取地上部；小麥葉面積用比葉重法測定；將小麥地上部 105 ℃殺青20 min，于80 ℃烘干至恒重，計算生物量。

1.3.2 旗葉葉綠素含量測定

于小麥揚花期，每7 d用葉綠素儀(SPAD-502，Japan)測定旗葉中部葉綠素含量，測定時間為9:00-11:00。

1.3.3 小麥群體數調查

出苗后，每個處理選相對均勻的3個點，量取并定位1 m樣段，分別在三葉期、拔節期、孕穗期和揚花期調查莖蘗總數，在收獲期調查穗數。

1.3.4 籽粒灌漿速率的測定[6]

于小麥開花期選擇同日開花長勢一致的植株掛牌，小麥開花5 d后每隔5 d取一次樣，每次取10個主莖穗，剝離出籽粒，105 ℃殺青20 min，80 ℃烘干至恒重。

灌漿速率=某時期籽粒干物質積累量/該時期灌漿天數

1.3.5 小麥產量及其構成因素的測定

收獲期，每小區收取2 m2測定產量、穗數、千粒重和生物量；取30個穗子測定穗粒數。

1.4 數據處理

數據采用Excel 2003和SPSS 11.0進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 播期和播量對小麥葉面積的影響

由表1可知，小麥葉面積在孕穗期最大。拔節期，小麥葉面積隨著播期的延遲顯著降低；孕穗期和揚花期，播期對小麥葉面積沒有顯著影響。播量對小麥葉面積的影響隨著小麥生育期的推進而不同，在拔節期，播量對葉面積沒有顯著影響；在孕穗期，A2播期下，B4處理小麥的葉面積顯著低于B2處理；在揚花期，A3播期下，B1處理小麥葉面積顯著低于B4處理。說明在小麥拔節期，葉面積隨著播期延后而下降，受播量影響不顯著；到孕穗期和揚花期，播期對小麥葉面積沒有顯著影響，而播量過大或過小都會降低葉面積。

表1 播期和播量對小麥葉面積的影響Table 1 Effect of sowing date and density on leaf area of wheat ×104 m2·hm-2

同列數據后不同小寫字母表示相同播期不同播量間差異在0.05水平顯著；同列數據后大寫字母表示不同播期間差異在0.05水平顯著。表2～表8同。

Different small letters and capital letters following data in same column mean significant difference among different sowing density on same sowing date and different sowing date at 0.05 level, resipectively. The same in table 2-table 8.

2.2 播期和播量對小麥生物量的影響

由表2 可知，在拔節期和孕穗期，小麥生物量隨著播期的延遲而降低，A1播期比A2播期的生物量分別高59.39%和15.24%，A2播期比A3播期生物量分別高62.81%和8.15%，差異均達到顯著水平。在揚花期、收獲期，A1播期的生物量比A2和A3播期分別高25.48%和32.75%、8.57%和11.1%，差異均顯著，A2和A3之間沒有顯著差異。在孕穗期，B3處理小麥生物量顯著或不顯著高于B1、B2和B4處理；拔節期、揚花期和收獲期，相同播期時播量對小麥生物量沒有顯著影響。說明隨著播期的推遲，小麥生物量逐漸降低，且隨著小麥的生長發育，播期對小麥生物量的影響程度逐漸降低。

2.3 播期和播量對小麥群體莖蘗數的影響

由表3可知，不同處理的小麥群體莖蘗數隨著生育進程的推進呈先上升后下降的趨勢，均在拔節期達到最高值(A3B1除外)。在拔節期、揚花期和成熟期，A1處理小麥莖蘗數顯著高于A3處理，而播期推遲對小麥的基本苗和孕穗期的莖蘗數沒有顯著影響。相同播期時，高播量(B3和B4)小麥的基本苗、成熟期的莖蘗數不同程度高于低播量(B1和B2)，在小麥孕穗期，不同播期均以B3處理小麥的莖蘗數最多。

表2 播期和播量對小麥生物量的影響Table 2 Effect of sowing date and density on biomass accumulation of wheat ×104 kg·hm-2

表3 播期和播量對小麥群體莖蘗數的影響Table 3 Effect of sowing date and sowing density on stem number of wheat ×104 stems·hm-2

2.4 播期和播量對小麥灌漿期旗葉葉綠素含量的影響

在小麥花后0～21 d，與A1相比，A3處理可顯著提高旗葉葉綠素含量；花后28 d時，旗葉中葉綠素含量表現為A2>A3>A1(表4)。這說明適當晚播可以提高小麥灌漿期旗葉的葉綠素含量。A2播期時，B2處理的葉綠素含量較高；A3播期時，B3處理的葉綠素含量較高。說明在一定范圍內，播期推遲時，適當增加播量可以提高小麥灌漿期旗葉的葉綠素含量。

表4 播期和播量對小麥灌漿期旗葉葉綠素含量(SPAD)的影響Table 4 Effect of different sowing date and sowing density on SPAD value in flag leaf of wheat during grain filling period

2.5 播期和播量對小麥籽粒灌漿速率的影響

在小麥灌漿前期(0～10 d)，小麥的灌漿速率隨著播期的推遲而降低(表5)。其中，在花后5 d時，各處理間差異顯著；在花后10 d時，A1的灌漿速率顯著高于A2和A3處理。在灌漿中期，播期對小麥籽粒的灌漿速率沒有顯著影響；在花后25 d時，A2和A3的灌漿速率顯著高于A1處理，而在花后30 d時，不同播期間小麥的灌漿速率差異不顯著。這說明播期對小麥籽粒灌漿前期的灌漿速率影響較大。

表5播期和播量對小麥籽粒灌漿速率的影響

Table5Effectofsowingdateandsowingdensityongrainfillingrateofwheatg·d-1·1000-grain-1

2.6 播期和播量對小麥產量及構成因素的影響

隨著播期的推遲，小麥穗數逐漸減少，A1顯著高于A3處理(表6)，說明早播有利于穗數的形成。播期對穗粒數和千粒重的影響不顯著。以A1處理產量最高，且顯著高于A3處理。這說明，播期推遲使小麥穗數下降，從而導致產量下降。相同播期下，小麥穗數隨著播量的增加而提高；穗粒數和千粒重隨著播量的增加整體呈降低趨勢；各處理間產量沒有顯著差異。可能因為增加播量增加了小麥穗數，彌補了穗粒數和千粒重下降導致的產量損失。在各處理組合中，A1B3的小麥產量最高，A3B1的小麥產量最低，A1B3的產量比A3B1高18.75%。其中，A1B3的穗數最高，A3B1的穗數最少；而A1B3和A3B1的穗粒數和千粒重沒有顯著差異，從A1B3和A3B1的產量及其構成因素來看，穗數對產量的貢獻最大。

表6 播期×播期播量對小麥產量及構成因素的影響Table 6 Effect of sowing date and sowing density on grain yield and its components of wheat

3 討 論

3.1 不同播期播量對小麥植株生理特性的影響

由于播期與密度的改變，小麥的生長發育過程也會發生相應的變化。播期通過影響小麥生殖生長而影響群體質量；播量則主要是通過營養生長影響群體質量[7]。

葉片是小麥進行光合作用的主要器官，而葉片葉綠體是進行光合作用的場所，小麥光能利用效率的高低取決于其葉面積大小和葉綠體含量[8]。牟春生等[9]研究發現，小麥葉面積與產量因素間關系密切，與穗粒數、穗粒重呈極顯著正相關關系。在本研究中，播期對小麥生長發育后期的葉面積及小麥的穗粒數和千粒重影響均不顯著；播量過大(300.0 kg·hm-2)或過小(187.5 kg·hm-2)均會降低小麥的葉面積，播量過高會降低小麥的穗粒數和千粒重。

小麥的生物量是產量形成的物質基礎，在一定范圍內，產量與花后生物量顯著正相關[10-11]。本試驗中，在小麥的不同生長時期，小麥的生物量均隨著播期的推遲而下降，且隨著小麥的生長發育的推進，播期對小麥生物量的影響程度逐漸降低。說明適期早播有利于小麥的生物量積累，提高產量。揚花期后，播量對小麥生物量和產量影響不大。播期對小麥的基本苗數沒有顯著影響；而播期推遲會顯著降低拔節期群體莖蘗數，說明播期過晚會降低小麥的分蘗數；而在孕穗期，各個播期處理小麥的莖蘗數差異不顯著，可能是早播條件下小麥群體郁閉，通風透光差，無效分蘗多造成的。小麥揚花期和成熟期，播期提前有助于小麥穗數和單株成穗率的提高，說明適期早播，可使小麥充分利用秋末的光溫資源，在冬前有足夠的時間發根分蘗，形成強健的營養體，為整個生育期的生長提供較好的生長條件，是小麥豐產的關鍵措施之一。適當提高播量，可以提高小麥的基本苗數和成穗數。

研究表明，隨著播期的推后，小麥生育期縮短，生育進程推遲[13]。在本研究中，小麥灌漿期時，播期推遲提高了旗葉葉綠素含量。在小麥灌漿前期，早播可顯著提高小麥籽粒的灌漿速率；而在小麥灌漿25 d時，晚播比早播有更高的灌漿速率，可能與此時晚播小麥旗葉的葉綠素含量較高有關；而在灌漿30 d時，播期對小麥的灌漿速率沒有顯著影響，可能與此時溫度過高、熱干風催熟小麥有關。因此，在糧棉輪作模式下，如果受棉花收獲期影響，小麥播期過晚，則應選擇灌漿速率高、耐高溫逼熟的小麥品種，利用灌漿速率的提高補償灌漿時間不足的不利影響。

3.2 不同播期播量對小麥產量的影響

適宜的播期播量可以構建良好的群體結構，對提高小麥產量有著重要的作用。播期過早或過晚都會導致小麥產量下降[14-15]。前人研究表明，適期晚播會使小麥的有效穗數減少，但穗粒數高于對照，適當推遲播期可以通過協調有效穗數和穗粒數的關系，維持較高的小麥產量[16-17]。本研究表明，小麥的產量隨著播期的推遲而下降，有效穗數下降是導致小麥產量下降的主要原因。也有研究認為，千粒重的下降[13]或穗粒數的減少[18]是導致小麥產量下降的主要原因。在本研究中，播期對小麥千粒重和穗粒數沒有顯著影響，原因可能和小麥品種和當地氣候有關。田文鐘等[19]研究表明，半冬性小麥品種要適當提前播種，而弱春性小麥則要適當推遲播種。

適當增加密度可以增加小麥穗數，降低穗粒數和千粒重，且對產量有顯著影響[14]；也有研究表明；播量對產量影響不大[20-21]。楊衛君等[2]認為，播期在與種植密度的互作效應中起主導作用，隨著播期的推遲，種植密度對產量的影響逐漸減弱。王樹林等[22]認為，小麥播量增加則穗數增加，但單株發育趨弱，單株成穗數降低，穗粒數和千粒重降低。本研究表明，相同播期時，播量對小麥產量沒有顯著影響，因為小麥的穗數隨著播量的增加而增加，但穗粒數和千粒重隨著播量的增加而降低。

在本研究中，以播期10月15日，播量262.5 kg·hm-2產量最高；穗數對產量的貢獻最大；適當早播可提高小麥的產量。在河北省中南部傳統一熟棉區，棉花的收獲完成一般是在十月下旬，因此，應采取短生育期棉花品種或化控催熟等方法，盡量使棉花提早收獲，為播種小麥留出足夠的時間。如遇到棉花生育期延長，收獲推遲的情況下，則應適當增加小麥播量，提高小麥有效穗數，以保證小麥產量。