北疆超晚冬播小麥高產生育規律及干物質積累研究

薛麗華，王 銅，李 磊，周芳芝，王 歡，蘇文平，章建新

(1.新疆農業科學院糧食作物研究所，新疆 烏魯木齊 830091；2.新疆農業大學農學院，新疆 烏魯木齊 830052；3.新疆農業科學院墨玉農業實驗站，新疆 和田 848100)

超晚播小麥是指冬前葉齡小于3葉的小麥，最晚播的冬前不能出苗，俗稱“土里捂”[1]。北疆超晚冬播小麥在10月中旬至11月中旬(凍前)播種，較適期播冬小麥(9月15日至25日)[2]晚近30 d。以出苗、發芽或萌動狀態在積雪覆蓋下越冬，早春出苗。與春小麥相比，超晚冬播小麥具有春季早出苗、早成熟等優點[3-4]，因此，可以降低干熱風危害[5-6]的風險，增加產量，但易出現春季出苗率低而不穩[4]，限制了該技術在生產上的應用。新疆棉花、小麥種植面積大，棉花收獲后種植小麥是棉田最主要的倒茬方式。由于北疆棉花在10月下旬才收獲完畢，棉茬小麥只能在10月下旬后播種。因此，超晚冬播小麥適合于棉茬等前茬作物收獲晚需倒茬的小麥地塊。超晚冬播小麥還具有節水的優點[7]，應用前景廣闊。在20世紀60年代，僅有東北[8-10]、新疆[11]春麥區冬播小麥生產經驗介紹[12]。將春小麥品種超晚冬播產量高于冬小麥[4]，缺乏系統的科學試驗研究結果。近年，由于作物倒茬和節水的需要，超晚冬播小麥技術在黃淮冬麥區受到重視[7,13-14]。北疆超晚冬播小麥出苗條件與黃淮冬麥區超晚播小麥不同，幼苗、種芽在厚積雪的覆蓋下，需經過漫長嚴寒的冬季，在復雜多變的溫度、水分環境下出苗。北疆超晚冬播小麥高產生育特性不清楚，限制了超晚冬播小麥技術在晚茬田增產、節水潛力的發揮。本文在田間研究了不同超晚冬播期對春小麥品種生育進程、干物質積累及產量等的影響，為超晚冬播小麥高產栽培提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于2016—2018年在新疆農業科學院瑪納斯試驗站進行。2016—2017年試驗地前茬為冬小麥。基礎肥力：0～20 cm土層有機質為13.3 g·kg-1，堿解氮51.4 mg·kg-1，速效磷為21.1 mg·kg-1，速效鉀為216.0 mg·kg-1。基施尿素45 kg·hm-2、磷酸二銨300 kg·hm-2。試驗采用裂區設計，品種處理主區：新春6號、新春27號、新春29號；播期處理副區：10月25日(B1)、11月5日(B2)、3月27日(B3)，共9個處理，小區面積為3 m×4 m=12 m2，重復3次。10月初灌底墑水750 m3·hm-2。人工開溝播種，行距20 cm，冬前播種量1 000.0×104粒·hm-2，春播750.0×104粒·hm-2。采用滴灌，毛管1管4行配置，毛管間距80 cm，于第二年小麥拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期各滴灌水一次，每次750 m3·hm-2。分別在拔節期、孕穗期隨水各滴入尿素225 kg·hm-2,共施尿素450 kg·hm-2。

2017—2018年試驗地前茬為冬小麥。基礎肥力：0～20 cm有機質為12.1 g·kg-1，堿解氮53.6 mg·kg-1，速效磷為19.2 mg·kg-1，速效鉀為196.0 mg·kg-1。基施尿素45 kg·hm-2、磷酸二銨300 kg·hm-2。試驗設計同2016—2017年，品種處理主區：新春6號(早熟)、新春27號(晚熟)、新春29號(晚熟)、新春43號(晚熟)；播期處理副區：10月15日(B0)、10月25日(B1)、11月2日(B2)、4月2日(B3)共16個處理，小區面積為3 m×4 m=12 m2，重復3次。其余田間管理與2016—2017年相同。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 生育進程記載及總莖數動態測定 12月1日(小麥已停止生長)調查各冬播處理小麥越冬種苗形態，記載各處理小麥的生育進程。從出苗后開始，各處理分別選取有代表性的100 cm長樣段3行，每10 d左右調查一次總莖數動態至齊穗期后停止，計算單株分蘗成穗數(成穗數/基本苗數-1)。

1.2.2 葉面積指數及干物質量測定 2016—2017年，自4月1日起每15 d左右(2017—2018年，自4月24日起每10 d左右)，各小區連續取生長整齊一致具有代表性樣段30莖，采用長寬系數法測定綠葉面積，計算單莖平均綠葉面積，并將所取樣品在105℃下殺青30 min，然后在80℃下烘至恒重, 稱質量。

葉面積指數(LAI)=總莖數×單莖綠葉面積÷土地面積

干物質量(kg·hm-2)=總莖數×單莖質量

1.2.3 產量測定 成熟期各小區去邊行選取中間具有代表性樣點(每樣點面積6 m2)收獲、脫粒、自然風干后稱各小區籽粒質量，同時用谷物水分速測儀測籽粒含水率。以3點小區平均值和籽粒含水率計算各處理含水量為13%的折合產量，測定千粒重。各處理取3個有代表性樣點(每樣點面積0.3 m2)調查穗數，每點各取30個莖考察穗粒數。

1.3 統計分析

采用Microsoft Excel 2010進行數據處理和作圖,運用SPSS 16.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 超晚冬播小麥的生育進程和生育期

2016—2017年各品種冬播B1、B2處理分別以1心葉、種子萌動狀態越冬。由表1可見，與B3相比，新春6號冬播B1、B2處理早出苗13 d、15 d，分別提早成熟11 d、9 d，生育期均延長4 d，新春27號和新春29號與新春6號表現相似。同一播期新春6號的成熟期均較新春27號(新春29號)早2 d、生育期短2 d。各品種冬播較春播處理生育進程提前、提早成熟、生育期延長4～8 d。2017—2018年各品種冬播B1、B2處理分別以1心葉、種子萌動狀態越冬，與2016—2017年相同，B0處理均以2葉1心狀態越冬。由表2可見，新春6號冬播B0、B1、B2處理分別比B3早出苗，B1、B2處理分別早24、21 d，分別提早成熟9、9、7 d，生育期分別延長18、15、14 d；新春27號和新春29號與新春6號表現相似。2017—2018年超晚冬播小麥比2016—2017年生育期延長時間長，主要是因為2017—2018年春小麥播期晚。兩年結果一致，超晚冬播小麥出苗、成熟比春小麥早且生育期延長。

2.2 超晚冬播小麥的總莖數動態

由圖1可見，2017—2018年不同品種各播期總莖數差異顯著。新春6號B0、B1、B2的基本苗數(4月5日)分別比B3(4月15日)降低60.0%、41.1%、15.6%；新春27號B0、B1、B2的基本苗數分別比B3降低64.2%、36.8%、33.7%；新春29號B0、B1、B2的基本苗數分別比B3降低79.4%、52.6%、15.5%；新春43號B0、B1、B2的基本苗數分別比B3降低58.7%、55.4%、43.5%。各品種B2的基本苗數降幅均較小。其中，以新春6號、新春27號、新春29號的B2基本苗降幅分別為15.6%、33.7%、15.5%。各品種B0、B1、B2處理的最高總莖數出現的日期均較B3(4月29日)提前，其中B2處理的總莖數高峰出現在5月5日前后，且其峰值新春6號、新春27號、新春29號、新春43號分別低于B3處理22.5%、12.4%、5.4%、24.2%。其中，新春6 號、新春27號、新春29號、新春43號B2處理的峰值分別為960×104·hm-2、860×104·hm-2、920×104·hm-2、795×104·hm-2，單株分蘗成穗數依次為0.19、0.41、0.04、0.49。2016—2017年結果與此一致(圖略)。超晚冬播小麥基本苗數和最高總莖數較春小麥大幅度降低，以新春6號、新春27號B2處理基本苗數和最高總莖數較多，單株分蘗成穗數以新43號、新春27號較高。

2.3 超晚冬播小麥葉面積指數動態

由圖2可見，2016—2017年不同品種各播期葉面積指數差異顯著。新春6號B1、B2處理葉面積指數峰值出現在5月12日，早于B3處理(5月26日)，B1、B2處理葉面積指數峰值分別為4.5、5.1，較B3處理(7.0)大幅度降低，分別降低35.7%、27.1%。新春27號、新春29號與新春6號表現一致,B1、B2處理葉面積指數峰值均較B3處理降低，以新春27號B2處理的葉面積指數峰值較高為5.5，僅較B3處理降低14.1%。2017—2018年不同品種各播期葉面積指數差異顯著，新春6號B0、B1、B2處理葉面積指數峰值出現在5月12日，早于B3處理(5月22日)，B0、B1、B2處理葉面積指數的峰值分別為4.0、4.5、5.4，較B3處理(6.0)大幅度降低，分別降低33.4%、25.0%、10.0%。新春27號、新春29號、新春43號葉面積指數動態與新春6號表現一致，B0、B1、B2處理均較B3處理降低，以新春27號B2處理葉面積指數峰值較高為5.8，僅較B3處理降低8.3%。兩年結果一致，超晚冬播小麥葉面積指數較春小麥大幅度降低，且提早達到峰值,以新春27號B2處理的葉面積指數峰值較高。

圖1 總莖數動態Fig.1 Dynamics of total stem number

圖2 葉面積指數動態Fig.2 Dynamics of leaf area index (LAI)

2.4 超晚冬播小麥干物質積累動態

由圖3可見，2016—2017年各品種播期處理間干物質量差異顯著。新春6號B1、B2干物質量分別較B3減少14.1%、11.5%；新春27號B1、B2干物質量分別較B3增加19.9%、25.3%；新春29號B1、B2干物質量分別較B3減少17.0%、6.0%。以新春27號B2處理較高，為16 925.5 kg·hm-2。2017—2018年各品種播期處理間干物質量差異顯著。新春6號B0、B1、B2干物質量分別較B3增加-17.6%、9.8%、39.3%；新春27號B0、B1、B2干物質量分別較B3增加29.0%、27.5%、61.1%；新春29號B0、B1、B2干物質量分別較B3增加-4.3%、4.2%、44.0%；新春43號干物質量分別較B3增加11.8%、-5.4%、27.2%。除新春6號和新春29號B0、新春43號的B1干物質量較對應品種B3略降低外，其余處理均較對應品種B3大幅度增加。其中，以新春6號、新春27號、新春29的B2處理較高，依次為16 724.3、16 708.1、16 929.7 kg·hm-2。兩年結果一致，超晚冬播小麥干物質量可較春小麥大幅度增加，增幅因小麥品種、年份而異，以新春27號B2的干物質量較高。

2.5 超晚冬播小麥經濟系數

由圖4(a)可見,2016—2017年各品種播期處理間經濟系數差異顯著。新春6號B1、B2經濟系數分別較B3增加15.8%、17.5%；新春27號B1、B2經濟系數分別較B3增加6.4%、10.3%；新春29號B1、B2經濟系數分別較B3增加25.2%、20.7%，以新春27號B2的經濟系數較高，為0.46。由圖4(b)可見，2017—2018年各品種播期處理間經濟系數差異顯著，新春6號B0、B1、B2經濟系數分別較B3增加6.1%、9.9%、10.1%；新春27號B0、B1、B2經濟系數分別較B3增加20.3%、20.0%、21.5%；新春29號B0、B1、B2經濟系數分別較B3增加11.9%、17.3%、10.1%；新春43號經濟系數分別較B3增加19.4%、12.8%、6.1%，以新春27號B2經濟系數較高為0.47。兩年結果一致，超晚冬播小麥經濟系數較春小麥大幅度增加，其增幅因品種而異，以新春27號B2的經濟系數較高。

圖3 干物質量積累動態Fig.3 Dynamics of dry matters

2.6 超晚冬播小麥產量及其構成因素

由表3可見，2016—2017年各品種播期處理間穗數、穗粒數、千粒重和產量均達顯著水平。新春6號的B1、B2較B3穗數分別減少30.3%、31.4%，而穗粒數分別增加36.7%、45.5%，千粒重分別增加20.1%、19.5%，產量分別增加-0.52%、4.0%；新春27號、新春29號與新春6號表現相似。3個品種平均產量以B2處理較高，為7 184.4 kg·hm-2，較B3平均產量(6 454.5 kg·hm-2)增加11.3%，較B1平均產量(6 475.3 kg·hm-2)增加7.4%，其穗數較B3減少，穗粒數和千粒重增加較B3增加，以新春27號B2處理產量較高，為7 764.7 kg·hm-2。

由表4可見，2017—2018年各品種播期處理間穗數、穗粒數、千粒重和產量均達顯著水平。新春6號的B0、B1、B2處理較B3穗數分別減少36.7%、28.6%、21.3%，而穗粒數分別增加1.6%、35.4%、29.6%，千粒重分別增加12.4%、9.7%、9.4%，產量分別增加-27.6%、-3.3%、11.4%。新春27號、新春29號、新春43號與新春6號表現相似。4個品種平均產量以B2處理較高，為7 268.9 kg·hm-2，較B3平均產量(6 032.6 kg·hm-2)增加20.5%，較B0平均產量(5 997.0 kg·hm-2)增加21.2%，較B1平均產量(6 141.0 kg·hm-2)增加18.4%，其穗數較B3減少，穗粒數和千粒重增加較B3增加。以新春27號、新春6號B2處理產量較高，分別為7 852.8、7 796.8 kg·hm-2。兩年結果一致，以新春27號超晚冬播B2產量較高，主要原因是其穗數、穗粒數多于其它品種。

3 討論與結論

播期是影響小麥生長發育、籽粒產量的重要栽培措施之一[15-16]。適宜播期可以創建優良的群體結構，利于穗數、穗粒數和粒重的協調發展[17]。北疆棉區春小麥多在7月中旬成熟，比冬小麥成熟期(6月底)晚熟15 d左右[18]，極易受干熱風危害，降低千粒重[6]。播期改變超晚冬播小麥的越冬狀態。北疆超晚冬播春小麥品種以幼芽、幼根長到3～4 mm時越冬較好[11]。冬前胚根長1.5～3 cm，胚芽長1.0～1.5 cm冬播小麥，第二年春天較正常播種春小麥早出苗10～12 d，出苗率64%以上，而冬前種子未萌動冬播小麥，第二年春天出苗較前者晚5～7 d，出苗率為51.4%，選擇適宜的春小麥品種是提高冬播小麥出苗率的關鍵[5]。春小麥品種冬播最適宜播種期是5 cm地溫穩定在0～3℃左右時,在越冬時種子遭受凍害較輕[8]。本試驗結果表明：采用春小麥品種超晚冬播B0(2葉1心越冬)、B1(1心葉越冬)、B2(萌動越冬)處理均較春小麥早出苗、早成熟、延長生育期，增加穗粒數、千粒重和經濟系數，可能是由于超晚冬播小麥生育進程提前，使其幼穗分化和籽粒灌漿期間的溫度明顯低于春小麥的結果；另一方面，超晚冬播小麥較春小麥降低基本苗數、總莖數峰值和穗數，降低葉面積指數峰值，各品種基本苗數多表現為B3>B2>B1>B0,這可能是超晚冬播小麥出苗(或幼苗)要經過漫長嚴寒冬季而受凍害的緣故。結果表明B0處理以2葉1心狀態越冬受凍害程度大于B2、B1，而B2處理以種子萌動狀態越冬，受凍害程度較輕，基本苗數較多，B3處理未經越冬無凍害。新春27號B2基本苗數(315×104·hm-2)雖然低于新春6號(380×104·hm-2)、新春29號(410×104·hm-2)，但是其成穗數仍達441×104·hm-2，是其單株分蘗成穗數較高(0.41)的緣故。表明在北疆冬麥區，采用越冬出苗率高和單株分蘗成穗數高的春小麥品種在11月初播種，可以獲得較高的成穗數。

圖4 經濟系數Fig.4 Economic coefficient

表3 產量及產量構成因素(2016—2017年)

表4 產量及產量構成因素(2017—2018年)

2016—2017年新春6號、新春29號B1、B2干物質量較B3降低，2017—2018年B1、B2較B3增加，可能是2016—2017年B3播期(3月27日)早于2017—2018年(4月2日)，有利于B3干物質積累的結果。超晚冬播小麥的產量提高取決于穗粒數、千粒重的增加，對穗數降低起補償作用。由于穗粒數、千粒重對產量的補償作用有限，因此，爭取較多的基本苗數保證穗數是超晚冬播小麥高產的技術關鍵。北疆采用新春27號在11月上旬播種可獲得產量7 852.8 kg·hm-2。超晚冬播小麥比適期播種冬小麥節省出苗水、冬水；比春小麥早熟，可省去最后1次灌水，節水潛力很大。北疆冬麥區冬季有穩定積雪(降水約70 mm)，冬小麥可安全越冬，故不存在因冬季無雪覆蓋使超晚冬播小麥受嚴重凍害的問題。目前，有關北疆超晚冬播小麥高產栽培的研究很少，出苗率低仍是制約超晚冬播小麥高產的重要因素。因此，為保證小麥高產的基本苗數，需適當增加播種量。在超晚冬播條件下，篩選種芽越冬出苗率高、分蘗成穗率高的高產小麥品種、改進播種技術、保證足穗數是北疆超晚冬播小麥高產亟需解決的問題。