不同栽培方式對旱地冬小麥生長發育及產量的影響

邵千順 王斐 王克雄 楊琳

摘要：以寧冬16號為試驗材料，探索3種不同栽培方式[覆膜穴播栽培（T1）、不覆膜穴播栽培（T2）、不覆膜條播栽培（CK）]對冬小麥葉綠素含量、光合速率、干物質積累量、灌漿動態及產量性狀等的影響。結果表明，不同栽培模式間產量差異顯著，T1、T2、CK產量分別達7.6、5.3、3.8 t/hm2。不同栽培方式下冬小麥各營養器官中干物積累量和分配率在成熟期表現為籽粒>莖稈>穗軸+穎殼>葉鞘>葉片，其中籽粒中干物質量占植株總量的比例最大，其分配率達到25.1%～29.0%。灌漿速率呈雙峰曲線，且呈慢-快-慢的變化趨勢，覆膜穴播灌漿速率快速增長期較其他2種方式提前5 d左右。不同栽培方式下葉綠素含量表現為T1與T2、CK差異極顯著，T2與CK差異不顯著;不同生育期的光合速率差異不同。不同栽培方式下的株高、穗長、結實小穗數差異極顯著，從產量構成因子來看，覆膜穴播方式下增產的主要因素是結實小穗數、穗粒數和千粒質量，而與覆膜穴播和不覆膜條播相比，不覆膜穴播產量的提高主要是千粒質量。

關鍵詞：冬小麥;栽培模式;產量;灌漿特性;干物質;光合速率

中圖分類號： S512.1+10.4 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）23-0102-04

小麥是我國第二大糧食作物，是寧夏人民的重要口糧作物。但受區域氣候因素的影響，小麥單產提高有限。干物質積累和灌漿速率對小麥產量形成具有重要影響[1]。有學者研究表明，不同栽培方式對冬小麥干物質積累和籽粒灌漿特性都有一定影響[2]，也有學者研究表明，自然環境及耕作方式等對干物質積累和運轉有一定影響[3-5]。在甘肅地區的調查研究報道顯示，采用不同的栽培措施研究冬小麥、春小麥產量、籽粒灌漿特性及其影響因素，發現覆膜增加了籽粒平均灌漿速率，縮短了灌漿持續期，加快了灌漿進程。姚建民在旱區關于滲水地膜對小雨資源的利用及增產作用作了大量的工作[6]。李鳳民等在甘肅定西對春小麥地膜覆蓋的生產機制作了深入研究[7]，目前，研究的重點主要集中在提高作物初始產量和提前收獲等方面[8]。

綜合前人的研究進展，本研究在前人研究的基礎上，通過對傳統平地條播、覆膜穴播、不覆膜穴播3種方式下籽粒灌漿特性、干物質積累、葉綠素含量、光合速率、產量等進行研究，旨在探索不同栽培方式下旱地冬小麥的生長發育變化規律，為尋找更為穩產、高效的小麥栽培模式提供理論及實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

于2017—2018年在寧夏農林科學院固原分院彭陽試驗示范基地開展試驗。供試土壤為黑壚土，前茬作物為小麥，耕層深度為20 cm。

1.2 試驗設計

選用寧冬16號為供試品種，共設3個栽培模式：覆膜穴播栽培（T1）、不覆膜穴播栽培（T2）、不覆膜條播栽培（CK）。試驗采用單因素隨機區組排列，3次重復。小區面積為 1.2 m×10 m=12 m2。每個小區種植8行，行長10 m。

1.3 測定項目與方法

灌漿期干物質變化：于小麥開花期在每個小區選取200個開花時間、生長均勻一致的單莖，統一掛牌標記，并于開花期，花后7、14、21、28、35、42 d和成熟期分別取樣。每次取樣20個單莖，按照葉片、莖稈、葉鞘、穗軸+穎殼、籽粒、穗等進行分解，然后在105 ℃條件下殺青30 min，80 ℃烘干至恒質量，分別稱干質量。干物質積累與轉運特征參數按以下公式計算：

干物質積累量=成熟期干質量-開花期干質量。

灌漿期籽粒灌漿速率：選取花期長勢、長相、大小等一致的麥穗，從花后第5天開始取樣，每5 d取樣1次，直到成熟。每個處理取10個主莖，每穗剝去全部籽粒，測定籽粒的鮮質量，在105 ℃條件下烘15 min，殺青后于80 ℃恒溫24 h至烘干，稱其干質量。

灌漿速率=籽粒干物質增加量/灌漿間隔天數。

光合速率采用德國生產的CI-340手持式光合儀測定，每次測定時間為09：00—11：00，每個處理取3個點，測定旗葉光合速率。葉綠素含量采用手持式葉綠素儀測量。

產量性狀：成熟收獲期，各處理每小區選取均勻一致的樣本20株，風干2周后進行常規考種，包括株高、穗長、穗下節長、穗數、穗粒數、結實小穗數、千粒質量等，計算單株生物產量、收獲指數，并結合實收測產。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2010處理試驗數據，用DPS 10.1統計軟件分析顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式對冬小麥灌漿期干物質變化的影響

2.1.1 不同栽培方式下葉片干物質積累量變化 由圖1可知，3種播種方式下小麥花后葉片中干物質積累量變化動態相同，大致呈單峰曲線，峰值均出現在花后14 d左右，且干物質積累量表現為覆膜穴播>不覆膜穴播>不覆膜條播。在花后7～14 d葉片干物質積累量呈上升趨勢，此時葉片儲存物主要是花前光合同化物，在花后14 d之后，葉片干物質積累量開始緩慢下降，此時籽粒灌漿速率增加，葉片同化物開始向籽粒轉移。花后28 d開始快速下降。推測此時期籽粒已進入灌漿中期，葉片中積累的干物質快速向籽粒轉移。

2.1.2 不同栽培方式下葉鞘干物質積累量變化 由圖2可知，3種不同栽培方式下葉鞘干物質積累量變化呈現雙峰曲線，在花后14 d呈現第1次峰值，峰值表現為覆膜穴播>不覆膜條播>不覆膜穴播，之后開始下降，在花后28 d葉鞘干物質積累量最低，在花后35 d出現第2次峰值，峰值表現為覆膜穴播>不覆膜穴播>不覆膜條播，之后開始快速下降。

2.1.3 不同栽培方式下莖稈干物質積累量變化 由圖3可知，3種不同栽培方式下，覆膜穴播和不覆膜穴播栽培方式下莖稈干物質積累量在花后14 d出現峰值，之后干物質積累量開始下降，不覆膜條播栽培方式下干物質積累量在花后21 d出現峰值，且各栽培方式下峰值表現為覆膜穴播>不覆膜穴播>不覆膜條播。不覆膜穴播和不覆膜條播栽培方式下干物質積累量變化呈雙峰曲線，在花后35 d達到第2次峰值，之后干物質積累量呈現快速下降的趨勢。

2.1.4 不同栽培方式下穗軸+穎殼干物質積累量變化 由圖4可知，3種栽培方式下小麥穗軸+穎殼中干物質積累量變化差異較大，覆膜穴播方式下穗軸+穎殼中干物質積累量在花后14 d達到第1個峰值，14～21 d緩慢下降，之后又緩慢上升。不覆膜穴播方式下穗軸+穎殼中干物質積累量變化呈雙峰曲線，在花后21、35 d均出現峰值，不覆膜條播方式下穗軸+穎殼中干物質積累量在花后35 d出現峰值。

2.1.5 不同栽培方式下籽粒干物質積累量變化 由圖5可知，3種不同栽培方式下，籽粒干物質積累量變化均呈“S”形曲線。覆膜穴播方式下花后7～21 d籽粒干物質積累變化較緩，在花后21～35 d籽粒干物質積累量增加較快，而不覆膜穴播和不覆膜條播方式下籽粒干物質積累量在花后7～28 d增長緩慢，在花后28～35 d增長較快。在花后35 d各栽培方式下籽粒干物質積累量表現為不覆膜穴播>覆膜穴播>不覆膜條播。在花后35 d之后，干物質累積量逐漸下降，這可能與后期葉片脫落等有關。

2.1.6 不同栽培方式下穗干物質積累量變化 由圖6可知，3 種不同栽培方式下， 穗部干物質積累量呈現相似的變化趨

勢，先緩慢上升，后快速上升。不覆膜穴播和不覆膜條播方式下，干物質積累量在花后7～28 d呈現緩慢上升趨勢，在花后28 d之后，干物質積累量呈快速上升趨勢，在花后35 d達到最大值。但覆膜穴播方式下，穗部干物質積累量從花后21 d開始呈現線性上升，到花后35 d達到最大值。在峰值處各栽培方式下干物質積累量表現為不覆膜穴播>覆膜穴播>不覆膜條播。

2.1.7 各器官花后干物質分配特點 從表1可以看出，不同栽培方式小麥各營養器官中干物積累量和分配率在成熟期表現為籽粒>莖稈>穗軸+穎殼>葉鞘>葉片，其中籽粒干物質量占植株總干物質量的比例最大，其分配率達到25.1%～29.0%，不覆膜穴播籽粒干物質占比最高，達29.0%，其次是覆膜穴播，再次是不覆膜條播，且覆膜穴播方式和不覆膜條播方式均與不覆膜穴播方式差異極顯著。覆膜穴播方式莖稈干物質量占比最高，達21.2%，其次是不覆膜穴播，不覆膜條播占比最低，且與其他2種方式差異極顯著。覆膜穴播和不覆膜穴播穗軸+穎殼干物質量占總干質量比相當，均為7.3%，不覆膜條播穗軸+穎殼干物質量占比為6.9%，覆膜穴播與對照差異不顯著，與不覆膜穴播差異極顯著。覆膜穴播和不覆膜條播方式下葉片干物質量與不覆膜穴播間差異顯著。各栽培方式間葉鞘干物質量差異不顯著。

2.2 不同栽培方式對冬小麥灌漿期籽粒灌漿速率的影響

從圖7可以看出，不同栽培方式對冬小麥灌漿不同階段的影響較大。整體來看，灌漿速率呈雙峰曲線，且呈慢-快-慢的變化趨勢。在覆膜穴播方式下冬小麥灌漿速率在花后10 d出現第1次高峰，之后15～25 d快速增長，在花后25 d達到第2次高峰，最大速率達0.101 g/d;不覆膜穴播和不覆膜條播方式下灌漿速率曲線基本相似，在花后15 d出現第1次高峰，之后20～25 d快速增長，在花后25 d出現第2次高峰，峰值分別為0.084、0.089 g/d。由圖7可以看出，覆膜穴播灌漿速率快速增長期較其他2種方式提前5 d左右。

2.3 不同栽培方式對冬小麥葉綠素含量及光合速率的影響

通過對比拔節期至灌漿期不同栽培模式下葉綠素含量和開花期與灌漿期光合速率的變化，了解不同栽培方式對冬小麥光合能力的影響，由表2可以看出，覆膜穴播方式下的葉綠素含量與其他2種方式間差異極顯著，不覆膜穴播和不覆膜條播間差異不顯著。由表2可知，拔節期覆膜穴播光合速率較其他2種方式快，且差異顯著;進入開花期后，覆膜穴播光合速率較不覆膜穴播和不覆膜條播快，且覆膜穴播與不覆膜條播間差異極顯著，不覆膜穴播與不覆膜條播間差異顯著;進入灌漿期后，覆膜穴播較其他2種方式光合速率快，且差異極顯著。

2.4 不同栽培方式對冬小麥產量因子的影響

從表3可以看出，3種不同栽培方式下，各性狀均表現出不同的差異。不同栽培方式下的株高、穗長、結實小穗數差異極顯著，覆膜穴播株高最高，其次是不覆膜穴播，不覆膜條播株高最低;不覆膜條播穗長最長，其次是覆膜穴播，不覆膜穴播穗長最短;覆膜穴播結實小穗數最多，其次是不覆膜條播，最后是不覆膜穴播。穗下節長最長的是覆膜穴播，其次是不覆膜穴播，最后是不覆膜條播。不同栽培方式間穗粒數差異不顯著，說明不同栽培方式對穗粒數的影響較小。單株粒質量最大的是不覆膜條播，其次是覆膜穴播，不覆膜穴播的最低。從產量方面來看，各播種方式中覆膜穴播產量最高，數值為7.6 t/hm2，其次是不覆膜穴播，產量為5.3 t/hm2，不覆膜條播產量最低，數值為3.8 t/hm2。覆膜穴播較不覆膜條播增產100.5%，不覆膜穴播較不覆膜條播增產39.8%。從產量構成因子來看，覆膜穴播方式下增產的主要因素是結實小穗數、穗粒數和千粒質量，而與覆膜穴播和不覆膜條播相比，不覆膜穴播產量的提高主要是千粒質量。

3 結論與討論

本研究結果表明，不同播種方式小麥各營養器官中干物積累量和分配率在成熟期表現為籽粒>莖稈>穗軸+穎 殼> 葉鞘>葉片，這與吳禎的研究結果[9]一致。小麥籽粒產量受品種、播期、密度、土壤環境、耕種措施等因素的影響[10-11]。另外有學者認為小麥籽粒產量的形成主要來自花后光合產物的同化，占小麥籽粒產量的60%～80%，受播種方式的影響不大[12-14];然而也有研究表明，籽粒產量的最終形成受花前和花后光合產物共同影響[15-16]。本研究結果表明，不同的栽培方式對冬小麥產量的影響不同，3種播種方式小麥產量表現為覆膜穴播最高，其次是不覆膜穴播，不覆膜條播最低。覆膜栽培對冬小麥有顯著的增產作用，覆膜可作為增溫保墑的栽培措施。從本研究結果來看，不覆膜穴播也較不覆膜條播增產，究其原因，可能是不同栽培方式改變了土壤松緊度、土壤水分和溫度，從而為種子萌發創造良好條件，提高出苗數，同時，對群體結構、根系吸收能力、光合生理狀況等都有所影響，從而對最終產量產生影響，但具體生理機制還有待進一步研究。

然而，覆膜穴播在提高產量的同時也增加了生產投入，在寧夏南部山區旱作農業區，小麥生產效益低下，在覆膜情況下平均產量為5 250 kg/hm2，較不覆膜提高50%，每公頃收益增加1 500元，而每公頃機械和地膜投入750元，因此每公頃可較傳統條播增加收入750元，這有利于山區小麥的推廣種植。然而，覆膜也對土壤結構和環境造成嚴重破壞，隨著覆膜年限的增加，土壤殘膜的大量累積，將對土壤質量和作物產量產生嚴重影響[17-18]。因此，在當前生產中研發生產能夠快速降解的生物膜十分必要[19-20]。

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收稿日期：2018-11-06

基金項目：寧夏農業育種專項小麥新品種選育（編號：2018NYYZ02-06）;寧夏農林科學院先導資金（編號：NKYQ-18-12）。

作者簡介：邵千順（1986—），男，寧夏固原人，碩士，研究實習員，主要從事小麥遺傳育種研究。E-mail：shaoqianshun@126.com。

通信作者：楊 琳，研究員，主要從事小麥育種研究。E-mail：nxgyyl@126.com。