株、行距配置對南疆冬小麥干物質積累、轉運及產量的影響

梁雪齊，張 鋒，陳 猛，李 玲，吳全忠，陳國棟，翟云龍

(塔里木大學 農學院，新疆阿拉爾 843300)

小麥作為新疆第二大作物，其生產對保證邊疆糧食安全至關重要。小麥產量由穗數、穗粒數以及千粒質量三因素共同制約，干物質積累是衡量作物產量的一項重要指標，在一定范圍內產量與花后干物質轉運量呈極顯著正相關，小麥籽粒的飽滿程度1/3來源于花前營養器官轉移，2/3來源于花后的同化產物[1-3]，大穗型品種地上部分干物質量、花后不同營養器官干物質量向籽粒的轉運量極顯著高于多穗型、中穗型品種[4-5]。

外界環境和栽培管理措施對小麥干物質積累、轉運及產量均有較大的影響[6]，通過改變農藝措施來調節源庫平衡以確定合理群體結構。前人研究大多集中在耕作方式、播期、密度以及土壤肥力等方面[7-8]，對超窄行密植種植冬小麥研究較少。有研究表明，調整行距配置可改善植株空間分布，緩和群體壓力，使個體協調發展，窄行距種植條件下不僅使花后干物質積累量增加，還增加單位面積成穗數，達到高產效果[9-10]。Chen等[11]研究發現行距從30cm降至7.5cm分蘗數逐漸增加，超窄行距顯著高于寬行距，在此基礎上繼續縮小行距至勻播狀態，對群體內單株性狀變異程度影響的研究未見報道。本試驗以此為切入點，選用兩種不同穗型冬小麥品種為材料，確定同一密度，在常規播種模式基礎上，通過不斷縮小行距、擴大株距的方式，研究株、行距配置對冬小麥干物質積累、轉運、產量及其構成因素的影響，以期為南疆冬小麥提供適宜的株、行距配置模式及不同栽培模式下的品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019-2020年在新疆阿拉爾市塔里木大學農學試驗站(40°32′20″N，81°17′57″E)進行，試驗區位于塔里木盆地北緣，≥10 ℃年有效積溫為4 113 ℃，年均氣溫10.8 ℃，年平均降水量50 mm左右，海拔1 015 m，無霜期220 d，屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候區。試驗地前茬作物為大豆，土壤質地為壤土，土壤有機質含量為 7.81 g·kg-1、速效磷18.3 mg·kg-1、速效鉀112 mg·kg-1、堿解氮33.5 mg·kg-1、pH 7.9。

1.2 試驗材料

供試冬小麥為多穗型品種‘新冬22號’(A1)和大穗型品種‘新冬50號’(A2)。

1.3 試驗設計

采用裂區設計，品種為主區(A)：多穗型品種‘新冬22號’(A1)、大穗型品種‘新冬50號’(A2)。株、行距配置為副區(B)：設行距、株距配置為15 cm×1.7 cm(B1)、12.5 cm×2 cm(B2)、10 cm×2.5 cm(B3)、7.5 cm×3.3 cm(B4)、 5 cm×5 cm(B5)5個處理，種植密度400萬 株·hm-2，小區長4 m，寬1.9 m，重復3次(圖1)。2019-10-03播種，2020-06-15收獲。出苗后以間苗的方式確定各處理的基本苗數，后期管理措施同一般高產田。

圖1 裂區試驗設計Fig.1 Split-plot experiment design

1.4 測定項目與方法

1.4.1 干物質測定 于越冬前、返青期、拔節期、開花期和成熟期取樣測定干物質，將各器官分開(莖、葉、鞘、穗，成熟期將穗分為籽粒和穗軸+穎殼)裝入信封置于烘箱中，105 ℃下殺青0.5 h， 80 ℃下烘干至恒質量，使用天平稱其干物質量。計算公式如下：

花前營養器官干物質向籽粒轉運量=開花期營養器官干物質積累量-成熟期營養器官干物質積累量

花前營養器官干物質轉運率=花前營養器官干物質向籽粒轉運量/花前營養器官干物質積累量×100%

花前營養器官干物質轉運量對籽粒產量貢獻率=花前營養器官干物質向籽粒轉運量/籽粒產量×100%

花后干物質生產量=籽粒產量-花前營養器官干物質向籽粒轉運量

花后干物質生產對籽粒產量貢獻率=花后干物質生產量/籽粒產量×100%

1.4.2 產量測定 于成熟期在各小區內選取長勢均勻一致的區域(去掉邊行)，劃定1 m2的樣方，調查有效穗數，而后將所有麥穗剪下后脫粒、風干、稱質量，折算成公頃產量；每樣方測產籽粒中隨機取4個1 000粒烘干后稱質量，最終按照籽粒含水率13%折算成千粒質量；每小區選取有代表性的20穗室內考種，調查小穗數、穗粒數等。

1.4.3 數據處理與統計分析 采用Microsoft Excel 2010進行數據統計和處理，采用DPS v 7.05進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 株、行距配置對冬小麥干物質積累的影響

冬小麥群體干物質積累量隨生育期的推進而增加，越冬期至拔節期增長緩慢，拔節期至成熟期迅速增長(圖2)?！露?2號’于越冬前以B5處理最高，達2 596.13 kg·hm-2，較B4、B3、B2、B1處理分別高16.95%、12.02%、16.95%和 24.04%；拔節期各處理間差異不顯著，表現為隨行距縮小干物質積累量呈上升趨勢；抽穗期各處理間存在顯著性差異，以B2處理最高，達 12 347.29 kg·hm-2，B5處理最低，僅為 9 853.83 kg·hm-2；抽穗期以后，B2處理干物質積累量達最大值，顯著高于其他處理，且各處理間差異顯著，出現這種現象的原因可能與多穗型品種隨行距縮小、株距加大，分蘗數逐漸增加，B3、B4、B5處理拔節后群體過大，抽穗期有不同程度倒伏有關；開花期，B2、B1、B3處理間差異不顯著，但顯著高于B4、B5處理，較B1、B3、B4、B5處理分別高 2.73%、8.31%、13.75%、20.89%；成熟期B2處理干物質積累量最高，為34 875.08 kg·hm-2，與B1處理差異不顯著，但顯著高于B3、B4、B5處理，且B3、B4、B5處理間差異顯著。說明多穗型品種在400萬株·hm-2密度下行距越小越不利于群體的光合物質積累。

‘新冬50號’越冬前以B1處理最低，僅達 1 996.10 kg·hm-2，顯著低于B5、B4、B3、B2處理；拔節期以B5處理最高，與B4、B3、B2處理間差異不顯著，但顯著高于B1處理；抽穗期各處理間差異顯著，以B5處理最高，B1處理最低；開花期B5處理的干物質積累量最高，達24 061.21 kg·hm-2，其余處理依次為B4、B3、B2、B1；成熟期各處理間差異顯著，均以B5處理最高，B1處理最低。單從干物質積累情況分析，密植條件下，縮小行距更有利于大穗型品種的干物質積累。

BS.越冬前；JS.拔節期；HS.抽穗期；AS.開花期；MS.成熟期。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)

2.2 株、行距配置對冬小麥各生育階段干物質積累的影響

干物質是小麥光合作用產物的最終體現形式，全生育期干物質積累量因品種特性、株、行距配置等因素存在差異(表1)。

表1 不同處理冬小麥各生育階段干物質積累量Table 1 Dry matter accumulation at different development stage of winter wheat

越冬前,‘新冬22號’干物質積累量占全生育時期8.02%左右，‘新冬50號’占全生育時期 7.93%左右，越冬前干物質積累是小麥安全越冬的基礎。兩穗型品種均以B5處理最高，分別為 2 596.13 kg·hm-2和2 684.13 kg·hm-2，B1處理最低，為1 972.1 kg·hm-2和19 996.1 kg·hm-2，B4處理略高于B3處理，B1均顯著低于其他處理，且‘新冬50號’干物質積累量高于‘新冬22號’。說明在越冬前，行距的縮小對不同處理下兩穗型品種的干物質積累影響較小，但仍表現為大穗型品種的干物質積累量多于多穗型 品種。

越冬-拔節階段，‘新冬22號’干物質積累量占全生育時期10.48%左右，‘新冬50號’占全生育時期13.57%左右。‘新冬22號’以B5處理最高，B1處理最低，且各處理間無顯著差異，干物質積累量占總干物質量的比例隨行距縮小不斷增加；‘新冬50號’以B5處理最高，達4 388.22 kg·hm-2，與其他4個處理差異不顯著，但干物質積累量占總干物質量的比例隨行距縮小呈先增后降的趨勢。

拔節-抽穗階段，干物質積累速度加快，隨行距縮小，‘新冬22號’呈先增加后降低的趨勢。其中以B2處理的積累量占全生育時期比例最大，達23.09%，與B1處理差異不顯著，但顯著高于的B3、B4、B5處理，這可能與多穗型品種B3、B4、B5處理拔節后群體過大，抽穗期有不同程度倒伏有關；‘新冬50號’隨行距縮小不同處理的干物質積累量及其占總干物質量的比例均表現為先減小后增加，以B5處理最高，且各處理間差異不顯著。

開花-成熟階段，干物質積累量對最終產量形成起決定性作用?！露?2號’干物質積累量占全生育時期62.57%左右，該階段B2處理干物質積累量最高，其次為B1處理，B3處理略高于B2處理，B5處理最低；‘新冬50號’干物質積累量占全生育時期積累量的57.98%左右，B5、B4、B3處理間差異不顯著，但顯著高于B2、B1處理，且干物質積累量占總干物質量的比例低于‘新冬22號’。

多穗型品種表現為隨行距縮小，群體過大，個體間的競爭增加，抽穗期發生不同程度倒伏，不利于群體后期干物質的生產；大穗型品種隨行距縮小干物質積累量呈增加趨勢。

2.3 株、行距配置對冬小麥花前干物質轉運和花后干物質生產量的影響

不同株、行距配置處理對不同穗型品種冬小麥的花前貯藏干物質轉運、花后干物質生產量、轉運及對籽粒產量的貢獻率均有顯著影響(表2)。

表2 不同處理下冬小麥營養器官的花前貯藏干物質轉運量與花后干物質生產量Table 2 Storage dry matter transportation before flowering and photochemical accumulation after flowering in winter wheat under different treatments

隨行距縮小，‘新冬22號’花前干物質轉運量、花后干物質生產量均呈先增加后降低的趨勢，且在B2處理達到最大，開花前B2處理為 3 197.83 kg·hm-2，與B1、B3處理差異不顯著，但顯著高于B4、B5處理；花后干物質生產量B2處理較B1、B3、B4、B5分別增加0.93%、 8.86%、27.44%、46.25%。‘新冬50號’品種花前干物質轉運量、花后干物質生產量隨行距縮小不斷升高，B5處理的花前干物質轉運量最大，與B4、B3、B2、B1分別對應增加6.52%、15.09%、48.39%、 49.43%，與B4、B3處理差異不顯著，但顯著高于B2、B1處理，花后干物質的生產量B1處理最低，僅為8 407.09 kg·hm-2，顯著低于其他處理。表明適當縮小行距能顯著提高冬小麥花前、花后的干物質轉運。

‘新冬22號’花前干物質對籽粒貢獻率為19.68%～29.01%，呈B2>B1>B3>B4>B5，干物質轉運率隨行距縮小逐漸降低，花后干物質的貢獻率為70.9%～80.35%，呈B5>B4>B3>B1>B2；‘新冬50號’花前干物質轉運率均為B5>B4>B3>B1>B2，對籽粒貢獻率為20.50%～ 33.03%，花后干物質對籽粒貢獻率為66.97%～ 79.50%，呈B5>B4>B3>B1>B2。說明花前干物質轉運量、花后干物質生產量均會對籽粒產量產生影響，但花后干物質生產量的影響更大。

2.4 株、行距配置對冬小麥產量及其構成因素的影響

株、行距配置、品種對冬小麥產量及產量構成因素影響顯著(表3)。‘新冬22號’單位面積收獲穗數遠高于‘新冬50號’，但小穗數、穗粒數遠低于‘新冬50號’。

表3 不同處理冬小麥產量及其構成因素Table 3 Grain yield and yield components of winter wheat under different treatments

多穗型品種‘新冬22號’產量以B2處理最高，其次為B1處理，顯著高于其他3個處理，B5處理均顯著低于其他處理；單位面積收獲穗數隨行距減小呈先增加后減小的趨勢，B2處理顯著高于其他處理，B5處理顯著低于其他處理，B1處理略高于B3、B4處理，與產量呈正相關；小穗數隨行距減小呈先增加后減小的趨勢，B3處理顯著高于其他處理，B5處理最低；穗粒數、千粒質量均隨行距減小而降低，B5處理顯著低于其他處理，造成此現象的原因可能是B3、B4、B5處理拔節后群體過大，抽穗期有不同程度倒伏有關。

大穗型品種‘新冬50號’產量結果為B5處理顯著高于其他處理，比B4、B3、B2、B1處理分別高3.58%、6.83%、10.21%、12.58%，且B1處理顯著低于其他處理；單位面積收獲穗數隨行距縮小逐漸增加，B5處理顯著高于其他處理；小穗數各處理間差異明顯，隨行距減小逐漸降低，B1處理最高，分別比B2、B3、B4、B5高1.10%、 3.57%、4.07%、4.43%；穗粒數、千粒質量均呈隨行距縮小而降低，穗粒數處理間差異明顯，千粒質量差異未達顯著水平。說明縮小行距對冬小麥的增產效應主要因為單位面積穗數提高。

3 討 論

3.1 株、行距配置對小麥干物質積累、轉運的 影響

干物質是小麥光合作用產物的最終體現形式，它的積累、轉運與產量的形成關系密切[12]。有研究指出，干物質積累會因品種特性、栽培措施等環境因素的不同而存在差異。抽穗期前的干物質主要用于營養器官和穗器官的構建，抽穗期后主要為了充實籽粒。大穗型品種在同一密度下以低行距效果最佳，表現出縮小行距抑制無效分蘗的作用[13]，同時薛盈文等[14]也發現，在同一播種量下，小行距較大行距而言，株距拉大，植株個體間矛盾減小，導致干物質積累均隨生育進程的推進呈增加趨勢。邵敏敏等[15]通過設置不同行距和種植苗帶對小麥群體大小進行調節，發現窄行距配置小苗帶有利于小麥的干物質積累和提高花前營養器官對籽粒的貢獻率。勻播種植條件下使小麥邊行優勢轉化為單株優勢，增加其分蘗數，促進干物質向籽粒產量分配，達到增產效果[16]。屈會娟等[17]研究發現開花前營養器官的貯藏干物質在開花后向籽粒的轉運量對成熟期籽粒干物質積累量的貢獻率較小，僅為21.00%～27.00%，花后干物質生產對籽粒的貢獻率在64.00%以上。本研究結果表明，在相同密度下，小麥的干物質積累量隨行距縮小逐漸增加。多穗型品種‘新冬22號’花前干物質對籽粒的貢獻率為19.68%～ 29.01%，花后干物質的貢獻率為70.90%～ 80.35%，大穗型品種‘新冬50號’花前干物質對籽粒的貢獻率為 20.50%～33.03%，花后干物質對籽粒的貢獻率為 66.97%～79.50%，可見冬小麥籽粒產量的形成同樣以花后同化物轉運為主，與前人研究結論一致。適當縮小行距能顯著提高冬小麥的花前干物質轉運和花后干物質積累，有利于提高小麥產量。

3.2 株、行距配置對小麥產量及其構成因素的 影響

小麥產量由單位面積穗數、穗粒數以及千粒質量共同決定，三因素之間既相互聯系又相互制約，很難達到同步增長，往往存在負相關關系[18]，馮偉等[19]研究發現密度、株、行距配置協調有利于調整個體空間分布，是解決超高產和倒伏問題的主要技術措施。在高密度條件下，縮小行距可提高分蘗成穗率，優化冠層結構，從而增加有效分蘗數，但穗粒數、千粒質量差異不顯著。有研究發現，在行距縮小至10 cm時能通過增加有效分蘗而獲得高產，繼續縮小至7.5 cm超窄行距下仍然對產量起促進作用[20-21]，而增大行距有利于千粒質量的增加；行距縮小，一定程度上抑制無效分蘗的形成，其成穗數不僅取決于分蘗數，還與群體質量有關，不同穗型品種，可結合當地生態條件，因地制宜選擇合適的株、行距配置來達到高產的效果[14]。本研究認為改變株、行距距配置可以有效調節群體結構。大穗型品種‘新冬50號’株、行距距相等的B5處理產量顯著高于其他處理，有效穗數與產量呈顯著正相關，有效小穗數對產量有一定的影響，穗粒數、千粒質量與產量呈負相關。隨著行距減小至勻播狀態(株、行距相等)，種子分布更加均勻，大群體單株競爭激烈，穗粒數、千粒質量有所降低。多穗型品種‘新冬22號’B3、B4、B5處理在抽穗期發生不同程度倒伏，使產量大幅度下降。其原因可能是‘新冬22號’分蘗能力較強，隨著行距減小，分蘗增加，群體過大容易發生倒伏，中、低密度條件下株、行距配置對其干物質積累、運轉及產量的影響如何尚待進一步研究。

4 結 論

隨著行距縮小、株距擴大，植株在田間分布趨于均勻，小麥單株優勢明顯，群體莖蘗增加，雖然受穗粒數減少、千粒質量降低的影響，但在未發生倒伏的情況下群體收獲穗數增加，最終產量呈增加趨勢。

南疆400萬株·hm-2種植密度條件下，冬小麥株距行距相等的均勻種植模式為最佳株、行距配置模式，但多穗型品種群體過大，存在倒伏的風險。