寬幅條播和種植密度對燕麥抗倒伏性及產量的影響

馮學穎,米俊珍，劉景輝 ,趙寶平，王 英，田 露，陳曉晶，王欣欣

(1.內蒙古農業大學/內蒙古農業大學雜糧產業協同創新中心，內蒙古呼和浩特 010019;2.赤峰農牧科學研究院，內蒙古赤峰 024031)

燕麥(AvenasativaL.)是北方旱區重要的糧飼兼用作物,營養價值高[1-2]。燕麥植株高大、披散，在一些雨水較多的年份或地區，生長后期因田間群體郁蔽，莖稈支撐性減弱，若在灌漿期至成熟期期間遇降雨和大風天氣,極易發生倒伏，進而導致群體小環境惡化、病蟲害加重，對產量形成造成影響[3]。有研究表明，燕麥倒伏嚴重影響籽粒灌漿進程[4]，導致籽粒品質和產量急劇下降，種子空癟程度提高20%，倒伏發生的時間越早，倒伏角度及面積就越大，造成的減產幅度就越高，給田間機械化收割帶來不便，嚴重影響生產效率[5]。因此，燕麥倒伏已成為限制燕麥高產、穩產和大面積推廣應用的重要因素之一。

播種方式是作物獲得高產和抗倒伏的基礎環節。目前，燕麥種植主要以傳統窄幅條播為主，有關燕麥寬幅條播效應的研究尚未見報道。相比于傳統窄幅條播，寬幅條播小麥的單株生長空間較大，有利于形成健壯植株[6]，并且寬幅條播還可以實現小麥成穗數、穗粒數、千粒重的協調增長和顯著增產[7]。前人研究認為，適當擴大播幅可塑造小麥高光效和抗倒伏群體,能通過改善群體結構，增加冠層透光率和葉面積，促進光能利用[8-9]，提高小麥產量、肥料利用效率[10]和水分利用效率[11]。寬幅條播具有不增加生產成本、環境友好等特點[12]。此外，種植密度對作物的倒伏和產量也有著重要的影響[13]。合理的種植密度是塑造合理作物群體結構、提高莖稈質量、增強抗倒伏性能和增加產量的關鍵技術[14-15]。低密度雖可增加作物單株產量，但群體數量偏低，不利于單位面積產量提高；而過高密度雖會增加單位面積穗數，但會增加倒伏風險，不利于產量形成[16-18]。對于植株高大的燕麥而言，適宜的種植密度對提高莖稈質量、降低倒伏風險和損失、保障高產優質的意義重大。本研究通過裂區試驗，設置兩種播種方式和三個種植密度水平，分析播種方式與種植密度對燕麥植株抗倒伏性和籽粒產量的影響，同時確定寬幅條播下燕麥最佳種植密度，以期為寬幅條播在燕麥生產中的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗于2019-2020年在烏蘭察布市農牧業科學研究院進行。試驗地位于內蒙古烏蘭察布市察右前旗平地泉鎮(40.9232°N，113.1196°E)，屬于溫帶大陸性季風氣候，晝夜溫差大，年均氣溫為4.5 ℃，最高氣溫為39.7 ℃，最低氣溫為 -34.4 ℃；2019年5-8月總降水量為290.4 mm，2020年5-8月總降水量為334.2 mm；土壤類型為栗鈣土。土壤有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別為11.69、1.36、0.74和0.52 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為 76.25、14.12和112.35 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗采用二因素裂區設計。其中，主區為播種方式，設寬幅條播和常規條播2種；副區為種植密度，設300×104株hm-2(D1)、450×104株hm-2(D2)、600×104株hm-2(D3)3個水平。每個處理重復3次，共18個小區，小區面積為43 m2。供試品種為蒙農大燕1號。于播種前一次施入復合肥150 kg·hm-2(氮、磷、鉀含量分別為15%、15%和15%)，其他田間管理措施與高產燕麥田相同。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 抗倒伏相關指標測定

于灌漿期、成熟期分別從每個小區的固定樣段中隨機選取20株燕麥，齊地面剪下，稱取鮮重。確定每個莖稈的平衡支點，用軟米尺量取莖稈基部至其(帶穗、葉和鞘)平衡支點的距離，即為重心高度[13]。

參照馬 均等[19]的方法，自制簡易裝置測定莖稈機械強度。取莖稈基部第二節間和穗下第一節間，剝除葉鞘，兩端放于高50 cm、間隔5～7 cm 的支撐木架凹槽內，在其中部掛一塑料盒，向盒內勻速緩慢倒入細沙，至節間折斷時停止，用電子天平稱取塑料盒和細沙重，即為節間機械強度。

1.3.2 形態指標測定

用軟尺測定株高及穗下第一節間長度及基部第二節間長度，節間長度為前一節到下一節的節間距離；株高為莖稈基部到穗頂的長度;用游標卡尺測量莖粗后，從中部用剪刀傾斜45°剪開，測定基部第二節間莖壁厚度。

1.3.3 產量及其構成因子測定

成熟期每小區選取長勢均勻的3.0 m×1.0 m 區域調查單位面積穗數，然后人工收割、脫粒、風干后稱重，計算產量。成熟期每小區隨機取50個單莖，調查穗粒數、千粒重，穗粒重。

1.4 數據處理與統計

采用 Microsoft Excel 2016 和 SAS 9.4數據分析軟件整理與分析數據。

2 結果與分析

2.1 播種方式與種植密度對燕麥莖稈形態性狀的影響

兩年數據(表1)表明，在三個種植密度下寬幅條播的燕麥株高均小于常規條播，其中灌漿期株高2019年在D3下和2020年在D1～D3下均差異顯著。除2020年成熟期D1外，在相同種植密度下,寬幅條播的燕麥莖稈重心高度均顯著低于常規條播，降幅為5.0%～9.2%。在相同種植密度下莖稈基部第二節間長和穗下節間長均表現為寬幅條播小于常規條播，且除2020年D1外，其他種植密度條件下兩種播種方式間差異均顯著。兩時期的基部第二節間長和穗下節間長減幅分別為0.40%～3.78%和6.29%～12.07%。在同一播種方式下,隨著種植密度的增加，燕麥株高、重心高度、基部第二節間長和穗下節間長均呈增加趨勢。這說明寬幅條播和低種植密度均會減弱燕麥莖稈伸長生長，降低重心高度。

表1 不同播種方式和密度下燕麥莖稈形態性狀的差異Table 1 Difference of the morphological characteristics of oat stems under different sowing forms and planting densities

2.2 播種方式與種植密度對燕麥莖稈機械強度、莖粗和莖壁厚的影響

與常規條播相比，在三個種植密度下寬幅條播在各時期兩年均顯著提高燕麥莖稈基部第二節間和穂下節間機械強度(表2)。其中，在灌漿期和成熟期，基部第二節間機械強度的增幅分別為 7.18%～20.82%和8.15%～42.27%，穂下節間的增幅分別為12.12%～31.30%和12.85%～41.16%；在同一時期,莖稈基部第二節間和穂下節間機械強度的增幅均表現為D3>D2>D1。在同一種植密度下，寬幅條播的莖粗均顯著高于常規條播，且以成熟期增幅最大，達8.37%～ 28.13%；除2019年灌漿期D1、D2下外，寬幅條播的莖壁厚均顯著高于常規條播，增幅6.59%～ 17.74%。在同一播種方式下，隨著種植密度的增加，莖稈基部第二節間機械強度、穂下節間機械強度、莖粗和壁厚均呈下降趨勢。這說明寬幅條播和低種植密度可增加燕麥莖稈機械強度、粗度和壁厚，有利于提高抗倒伏能力。

表2 不同播種方式和密度下燕麥莖稈莖粗、壁厚、機械強度的差異Table 2 Difference of stem diameter,wall thickness and mechanical strength of oat under different sowing forms and planting densities

2.3 播種方式與種植密度對燕麥產量及其構成的影響

在D1、D2和D3下，與常規條播相比，寬幅條播均提高了燕麥的穗數、穗粒數、千粒重和產量，其中穗數、穗粒數和產量在三個種植密度下差異均達顯著水平(表3)，千粒重在D2和D3下差異顯著；三個種植密度下，穗數增幅分別為24.1%、18.6%和20.4%，穗粒數增幅分別為 6.2%、 7.6%和9.2%,產量增幅分別為8.6%、 9.3%和14.5%，千粒重增幅分別為2.23%、 8.55%和16.96%。在兩種播種方式下，隨種植密度的增加，穗數和產量均呈增加趨勢，千粒重和穗粒數呈下降趨勢。在常規條播下在中密度和高密度間，產量差異不顯著，但在寬幅條播下不同種植密度間產量差異均顯著。以上結果說明，寬幅條播有利于產量構成三因素協同增加，尤其是穗數增加，進而起到增產作用，較高種植密度下效果更明顯。

表3 不同播種方式和密度下燕麥產量及其構成的差異Table 3 Difference of yield and its components of oat under different sowing forms and planting densities

3 討 論

倒伏嚴重制約燕麥生產力的提高。前人研究表明，種植密度過大,會引起株高、重心高度以及基部節間長度的增加，降低莖稈機械強度，使莖稈變細，增加倒伏的風險，不利于產量的進一步提高[3，16-17，20]。本試驗結果表明，隨著種植密度的增加，燕麥株高、重心高度、節間長增加，莖稈機械強度、莖粗、壁厚減小。但寬幅條播與常規條播相比顯著提高了莖節間機械強度、莖粗和壁厚。隨著種植密度的增加，寬幅條播莖稈機械強度、莖粗及壁厚的降幅也小于常規條播。由此可見，寬幅條播可有效改善莖稈質量，進而提高燕麥抗倒伏能力,這與前人研究結果基本一致[21]。

燕麥的產量受控于群體數量和個體生產力兩個方面。在燕麥產量構成因素中，單位面積穗數是高產的關鍵,增加種植密度是提高單位面積穗數的有效途徑。研究表明，在一定范圍內增加種植密度可提高燕麥產量，但繼續增加種植密度則會顯著減產[20]，并在一定程度上增加了倒伏的風險。王雪萊等[22]、劉麗萍等[23]研究發現，燕麥最適種植密度為300萬～450萬株·hm-2。一般認為，隨著單位面積穗數的增加，穗粒重會因穗粒數和(或)千粒重的降低而降低，因此在增加單位面積穗數的同時盡可能減小穗粒重的降低幅度才能獲得更高產量[7]。與常規條播相比，寬幅條播能夠較好地協調小麥群體和個體之間的關系[24-25]，通過提高單株分蘗數和單株成穗數來增加單位面積穗數，實現增產[26-30]。本研究結果與前人研究結果基本一致。在本試驗條件下，寬幅播種擴大了燕麥單株營養面積，植株個體長勢強,分蘗成穗率高,與常規條播相比，在單位面積穗數顯著增加的情況下，千粒重及穗粒數未顯著性下降，寬幅條播能夠較好協調燕麥單位面積穗數與穗粒重的協同增長，進而提高產量。同時，寬幅條播也顯著提高了燕麥莖稈質量，降低倒伏風險。另外，寬幅條播獲得最高產的密度為600萬株·hm-2，相同密度下比常規條播增產14.5%。

4 結 論

與常規條播相比，寬幅條播既能改善燕麥莖稈質量，提高了莖稈抗倒伏能力，又可促進燕麥產量構成因素協同增加，尤其是穗數的增加，進而提高產量。在本試驗條件下，寬幅條播燕麥高產的適宜密度為600萬株·hm-2。