一體化勻播技術對冬小麥生長發育及產量的影響

張永強，方 輝，范貴強，陳傳信，陳興武 ,2，雷鈞杰,2，賽力汗·賽,2，薛麗華,2

(1.新疆農業科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；2.農業部荒漠綠洲作物生理生態與耕作重點實驗室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】新疆南疆三地州(喀什地區、和田地區和克孜勒蘇柯爾克孜自治州)屬于農作物一年兩熟區，小麥-大豆一年兩收是當地的主要農業種植模式。在冬小麥、夏大豆播種前均翻耕整地播種，1年中對土地進行2次翻耕，整地成本高。采用小麥勻播播種機播種，可減少1次對土壤的翻耕擾動，且大豆茬口較小，加之該區是沙壤土，非常易于小麥勻播機田間操作，播種質量好，出苗均勻、整齊。采用勻播機械播種，可有效縮短農耗期，在夏大豆收獲騰茬結束后，適墑播種，節約了翻地整地所耗用的時間，可有效增加當地冬小麥的適播期的播種面積，實現小麥冬前壯苗，為小麥獲得高產奠定基礎。對比分析一體化勻播技術與常規條播對南疆冬小麥生長發育及產量的影響。對該技術的大面積推廣有實際意義。【前人研究進展】播種方式不僅影響其立苗質量、作物生長發育與產量，也關系到生產效率和經濟效益的提高[1-2]。郝德有[3]研究表明，小麥機械化“無壟栽培”有利于小麥根多苗壯，穗多、穗大、產量高。Liu[4]等、Ansari等[5]和Li等[6]研究均表明，小麥均勻分布，利于單株通風透光，提高個體優勢。楊飛等[7]研究表明，勻播可促進了小麥分蘗，較條播增加0.5～1.2個，分蘗成穗率在15% 左右。喬俊芳[8]研究表明，窄行稀條播、膜側條播和溝播3種種植方式下的冬小麥產量均要高于常規寬行條播。吳新勝等[9]研究表明，稻茬淺旋機械均勻撒播各生育階段群體莖蘗總數和穗數均最多。【本研究切入點】目前研究均是在內地、非免耕下進行；有關在新疆干旱灌區、免耕下進行未見的研究報道。研究一體化勻播技術對新疆南疆冬小麥生長發育及產量的影響。【擬解決的關鍵問題】設置一體化免耕勻播和常規條播2種不同的播種方式，分析不同播種方式對冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)、葉面積指數(LAI)、干物質積累及產量和產量構成因素的影響，為新疆南疆冬小麥一體化勻播高產栽培技術的推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2016年10月～2018年7月2個冬小麥生長季，在新疆喀什地區澤普縣新疆小麥育種家基地(77°16' E，38°10' N)進行，海拔高度為1 215～1 490 m，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫11.4℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-22.7℃。光熱資源充足，光照時間長，干旱少雨，蒸發強烈，晝夜溫差大，四季分明，夏長春秋短；春夏多大風、沙暴、浮塵天氣。試驗地土壤為沙壤土，前茬為夏大豆，土壤有機質為 1.487 g/kg，全氮 0.635 g/kg，堿解氮37.3 mg/kg，速效磷18.2 mg/kg，速效鉀104.0 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗采用單因素大區試驗設計，設計2種播種方式。

勻播處理，采用小麥勻播機播種(中國農業科學院作物科學研究所與中衡金豐農科技有限公司聯合研制)，該播種方式將施肥、旋耕、播種、1次鎮壓、覆土、2次鎮壓共6道工序于一體。

條播處理，即當地常規15 cm等行距條播。供試品種為新冬20號，分別于2016年10月18日和2017年10月15日播種，播種量為300 kg/hm2。兩種播種方式均基施尿素75 kg/hm2，磷酸二銨450 kg/hm2。在返青期和拔節期分別追施尿素300和150 kg/hm2。灌水方式采用漫灌，全生育期共灌水5次，越冬期、返青期、拔節期、抽穗期、灌漿中期，共計灌水6 000 m3/hm2。其他管理同當地高產田。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 葉綠素相對含量(SPAD值)

使用SPAD葉綠素儀測得的SPAD值與實際葉綠素含量呈極顯著正相關[10]，于冬小麥拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期，采用日本生產的SPAD-502葉綠素測定儀進行測定，每葉從基部到尖端測3點取平均值，每小區測20片葉子，花前測定倒2葉，開花期及其之后測定旗葉。

1.2.2.2 葉面積指數

在拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期取樣，每小區隨機選取10株整株，標樣后測定葉面積。

1.2.2.3 干物質

于冬小麥拔節期、孕穗期、開花期，灌漿期、成熟期，每處理每重復取20株小麥鮮樣，剪去根，將植株分為葉片、莖鞘、穎殼和穗軸、籽粒部分，放入105℃烘箱中殺青15 min，80℃烘24 h至恒重后稱干重，分別測定各部分的干物質重。

1.2.2.4 產量及其構成因素

在小麥成熟期，每處理取具有代表性的樣點6個，每個樣點選取0.667 m2進行室內考種，計算出有效穗數、穗粒數和千粒重。每小區收獲4 m2(2 m×2 m)用于測定生物量和產量。

1.3 數據處理

采用Microsoft office 2016軟件進行數據處理和繪圖，采用SPSS統計分析軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同播種方式對冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)的影響

研究表明,隨著生育進程的推進，2種播種方式下冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)的基本呈“先升后降”的變化趨勢，處理間表現為勻播處理>條播處理，且均在開花期達到最大；最大值為59.27(2017年)、55.98(2018年)，分別較同年條播處理的葉片SPAD值提高了6.41%、4.13%，在同種管理模式下，勻播能增加冬小麥葉綠素含量。小麥葉綠素含量的提高，能促進葉片光合作用，增加光合產物積累，提高產量。圖1

圖1 不同播種方式下冬小麥葉片SPAD值變化

Fig.1 Changes of SPAD values of winter wheat leaves under different sowing methods

2.2 不同播種方式對冬小麥葉面積指數(LAI)的影響

研究表明,2種播種方式下冬小麥葉面積指數(LAI)的總體變化趨勢一致，均呈現出“先增后減”的變化趨勢。不同處理間2年試驗顯示勻播處理>條播處理，且2種播種方式下冬小麥LAI均在孕穗期達到最大值，最大值分別為3.52(2017年)、3.50(2018年)，較同期條播處理的LAI 分別提高了10.00%和3.86%。勻播條件下，小麥植株均勻分布，植株生長健壯，葉片大，葉面積指數高。圖2

圖2 不同播種方式下冬小麥葉面積指數(LAI)變化

Fig.2 Changes of leaf area index (LAI) of winter wheat under different sowing methods

2.3 不同播種方式對冬小麥干物質積累的影響

研究表明,隨著生育進程的推進，2種播種方式下冬小麥單株干物質積累量逐漸增加。2年試驗數據顯示，勻播處理下冬小麥單株干物質積累量均高于條播處理，且2種處理下單株干物質均在成熟期達到最高，其中2017年分別為3.32 g/株(勻播)和3.06 g/株(條播)，其中勻播較條播處理單株干物質增加了8.50%；2018年分別為3.13(勻播)和2.95 g/株(條播)，其中勻播較條播處理單株干物質增加了6.10%。2年各處理間差異均達顯著水平(P<0.05)。小麥單株干物質是籽粒產量的形成的物質基礎，干物質積累量增加有利于產量的提高。圖3

圖3 不同播種方式下冬小麥干物質積累量變化

Fig.3 Changes of dry matter accumulation of winter wheat under different sowing methods

2.4 不同播種方式對冬小麥產量及產量構成因素的影響

研究表明,不同播種方式對冬小麥產量及產量構成因素均存在明顯的影響，與條播相比，2017年、2018年勻播處理下，有效穗數分別增加了1.34%、6.47%，穗粒數分別增加2.10%、5.43%，千粒重分別提高了2.37%、9.35%，生物量分別提高了2.72%、22.75%，籽粒產量分別提高了5.92%、18.91%。2017年2種播種方式下冬小麥有效穗數、穗粒數、千粒重及生物量間差異不顯著，籽粒產量間差異達顯著水平(P<0.05)；2018年2種播種方式下冬小麥效穗數、穗粒數及千粒重間差異達顯著水平(P<0.05)，生物量、籽粒產量間差異達極顯著水平(P<0.01)。表1

表1 不同處理下冬小麥產量及產量構成因素變化

Table 1 Effects of different treatments on yield and yield components of winter wheat

年份Year處理Treatment有效穗數Number of productive ear(104穗/hm2)穗粒數Number of Kernels per spike(粒/穗)千粒重1 000-grainWeigh(g)生物量Total biomass(kg/hm2)產量Yield(kg/hm2)收獲指數Harvest index2016～2017條播614.55aA39.94aA35.48aA25 853.448 273.10aA0.32aA勻播622.80aA40.78aA36.32aA26 555.458 763.30aA0.33aA2017～2018條播493.50bA44.77bA37.65bA22 808.717 070.70bB0.31aA勻播525.45aA47.20aA41.17aA27 121.888 679.00aA0.32aA

注：大小寫字母分別表示差異達到0.01和0.05顯著水平

Note:The capital and lowercase letters indicate significant difference at 0.01 and 0.05level,respectively

2.5 不同播種方式下冬小麥經濟效益

研究表明,勻播處理采用小麥勻播機，該機械是集“施肥、旋耕、播種、1次鎮壓、覆土、2次鎮壓”6道工序于一體,作業費975元/hm2，在試驗區較傳統條播(撒肥、犁地、整地、播種)節省了撒肥及播種的2項作業費，共345元/hm2；基施尿素減少75 kg/hm2，磷酸二銨減少75 kg/hm2，共節約肥料肥421.5元/hm2。2項共減少766.5元/hm2。由于播種方式的改變，勻播處理下冬小麥籽粒產量提高，籽粒產出增加，其中2017年分別為20 243.22(勻播)和19 110.86元/hm2(條播)，勻播較條播處理增加了5.93%，差異達顯著水平(P<0.05)；2018年分別為20 048.49(勻播)和16 333.32元/hm2(條播)，勻播較條播處理增加了22.75%，差異達顯著水平(P<0.01)。2年試驗顯示處理間產投比均表現為，冬小麥勻播不僅可以提高小麥產量，而且可節約成本增加經濟效益；尤其對于南疆麥豆兩熟區，與傳統播種方式相比，冬小麥一體化勻播具有省工、省時的優點。表2

表2 不同處理的經濟效益

Table 2 Analysis on economic benefit of winter wheat under different treatments (yuan/hm2)

年份Year處理Treatment投入類型Type of input整地SoilPreparation施肥Apply fertilizer播種Sowing種子Seed收割Harvest化肥Fertilizer水電費Charge of water &electricity勞力Laber總投入Totalinput產出類型Type of output秸稈Straw籽粒Grainyield總產值Totaloutput凈收入Netincom產投比Inputoutput ratio2016～2017條播9751501951 2008252 587.51 5002 4009 8331 35019 110.8620 46110 6282.081勻播009751 2008252 1661 5002 4009 0661 35020 243.2221 59312 5272.3822017～2018條播9751501951 2008252 587.51 5002 4009 8331 35016 333.3217 6837 850.81.798勻播009751 2008252 1661 5002 4009 0661 35020 048.4921 39812 3322.36

3 討 論

研究發現,不同播種方式冬小麥葉片SPAD值變化基本相似，均呈單峰曲線，這與張秋英等[11]的研究結果一致。牛立元等[12]、羅宏博[13]研究表明,小麥葉片葉綠素含量在孕穗期達到最大值，張秋英等[11]則認為在開花期達到最大值，但研究中發現2種不同播種方式冬對小麥旗葉SPAD值均在開花期達到最大值，這可能是由于品種和田間管理措施影響葉綠素最高含量出現的時間。試驗研究表現為勻播高于條播的SPAD值，其原因可能是不同播種方式改變了小麥群體結構和旗葉光照條件，影響小麥旗葉的衰老進程，進而使旗葉SPAD值出現差異。

陳雨海等[14]研究表明，冬小麥的行距越均勻，則其冠層陽光截獲率則越髙，可提高作物產量。但也有學者認為機械條播能夠提高小麥光合效率，減輕中后期病蟲害[15]。周勛波等[16]研究表明，冬小麥越均勻的種植模式，其產量越高。喬蕊清等[17]研究表明，撒播比條播增產10%以上，有效穗數和千粒重，提高幅度分別12%～15%和1.5～2 g；撒播能夠增加單莖生育后期綠葉面積和光能利用效率。皮丕蘭[18]研究表明，小麥撒播冬前莖蘗多，干物質量較高。吳新勝等[9]研究表明，條播小麥的產量要高于撒播。李娜娜等[19]研究表明，撒播前期群體過大，個體干物質積累較低，穗粒數和粒重較小。研究結果表明，與條播相比，勻播使每株小麥都相對均勻地分布在土地上，更勻地獲得光熱資源和生長空間，促進個體的生長發育，增大了葉面積指數(LAI)，促進干物質的積累，提高了籽粒產量。研究經濟效益分析表明，與常規條播相比，勻播處理節省整地、撒肥及播種作業費1 320元/hm2，節約肥料肥421.5元/hm2；2年籽粒產出效益分別增加了5.93%(2017年)和22.75%(2018年)。與條播相比，一體化勻播技術確實可以節本增效、提高小麥籽粒產量，增加種植效益，但與之相關的高產機理、群體和個體之間的生長發育規律、群體內部環境變化等有待進一步研究。

4 結 論

與條播相比，勻播處理使每株小麥都相對均勻地分布在土地上，更勻地獲得光熱資源和生長空間，從而促進個體的生長發育，有利于葉綠素含量(SPAD值)的提高，增大了葉面積指數(LAI)，促進干物質的積累，進而有效提高了籽粒產量。通過實際試驗及經濟效益分析得出，與常規條播相比，勻播處理可節省機械作業費1 320元/hm2，節約肥料肥421.5元/hm2，且2年試驗小麥籽粒增產均在5%以上。冬小麥勻播不僅可以提高小麥產量，還可節約成本增加經濟效益；尤其對于新疆南疆麥豆兩熟區，與傳統播種方式相比，冬小麥一體化勻播具有省工、省時、肥料利用率高的優點。