麦棉套作模式下播种方式与播量对小麦灌浆特性及产量性状的影响

王树林，祁 虹，王 燕，张 谦，冯国艺，林永增，梁青龙

(河北省农林科学院棉花研究所/农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北石家庄 050051)



麦棉套作模式下播种方式与播量对小麦灌浆特性及产量性状的影响

王树林，祁 虹，王 燕，张 谦，冯国艺，林永增，梁青龙

(河北省农林科学院棉花研究所/农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北石家庄 050051)

摘要：为探索麦棉套作模式下适宜的小麦播种方式与播量，通过裂区试验，以播种方式(撒播和条播)为主因素，播量(187.5、225.0、262.5、300.0 kg·hm-2)为副因素，研究了播种方式与播量对小麦灌浆特性及产量的影响。结果表明，与条播相比，撒播小麦灌浆期边行、内行分别延长3.3和0.6 d，平均灌浆速率、最大灌浆速率边行分别降低0.18、0.26 mg·粒-1·d-1，最大灌浆速率出现时间推迟了0.2 d；内行小麦平均灌浆速率与最大灌浆速率分别提高0.02、0.04 mg·粒-1·d-1，最大灌浆速率出现时间推迟0.6 d；撒播使内行小麦理论最大粒重提高1.7 g。随播量的增加，小麦灌浆期延长，与187.5 kg·hm-2播量相比，300 kg·hm-2播量下撒播边行和内行及条播边行和内行分别延长2.8、1.8、2.6、2.2 d，平均灌浆速率分别降低0.10、0.02、0.11、0.10 mg·粒-1·d-1，最大灌浆速率分别降低0.15、0.03、0.15、0.15 mg·粒-1·d-1，最大灌浆速率出现时间分别推迟0.7、0.5、0.9和-0.8 d，理论最大粒重分别降低1.5、3.1、1.1、6.5 g。撒播内行穗数达到529.0万穗·hm-2，显著高于条播，穗粒数与千粒重分别较条播高1.4粒与0.2 g，产量较条播高405.0 kg·hm-2，而边行穗数、穗粒数、千粒重、产量与条播无显著差异；撒播平均产量较条播高5.1%。随播量的增加，单位面积穗数增加，穗粒数、千粒重下降。产量撒播以播量225.0 kg·hm-2最高，条播以播量262.5 kg·hm-2最高。以上结果说明，在麦棉套作模式下小麦采用撒播，播量在225.0 kg·hm-2时可有效提高产量。

关键词：麦棉套作;小麦;播种方式;播量;灌浆；产量

麦棉套作两熟种植是20世纪90年代黄河流域的主要作物种植模式[1]，但后来由于不适应机械收获，导致种植面积萎缩，甚至在部分地区消失。近年来，随着国家对粮食安全问题的日益重视以及粮棉争地矛盾的日益尖锐，麦棉套作种植模式被重新提及，在解决了小麦联合收割机应用的问题后，麦棉套作模式大面积推广又有了新希望[2]。目前关于麦棉套作种植技术的研究多集中于基础理论方面，如套作对土壤生态系统[3-4]、棉花根系生长的影响[5]，而对麦棉套作的应用性研究不多。在麦棉套作模式下，由于小麦播幅仅占总幅宽的一半，因此如何采取措施充分利用有限的土地面积提高小麦产量是需要重点研究的课题。关于撒播对小麦个体发育及产量的影响，近年来在冬小麦栽培中已进行了不少研究[6-8]，但结果不尽相同，究其原因可能由于试验的播种量不同而引起的，且前人研究未涉及到不同播种方式下的小麦灌浆特性。针对小麦播量的研究也有大量报道，但研究对象均是针对普通种植模式下的冬小麦[9-10]。有关麦棉套作下的适宜播量研究甚少。王树林等[2]研究认为，在麦棉套作模式下，播量对套作小麦产量三因素影响的大小依次为穗数、穗粒数和千粒重，麦棉套作小麦适宜播量在225.0～262.0 kg·hm-2。本试验将小麦播种方式和播量相结合，研究麦棉套作模式下二者对边行与内行小麦灌浆特性及产量的影响，以期为麦棉套作模式下适宜小麦高产栽培的播种方式与播量选择提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2014-2015年在河北省邯郸市曲周县西漳头村河北省农林科学院棉花研究所试验田进行，供试小麦品种为婴泊700。该品种于2012年通过河北省审定，适宜麦棉套作模式下种植。试验田为粘壤土，地力均匀，地势平坦，排灌方便。0～20 cm土层有机质含量16.3 g·kg-1，全氮含量1.06 g·kg-1，速效磷含量31.5 mg·kg-1，速效钾含量 325 mg·kg-1，属高肥力地块。

1.2试验设计

试验采用裂区设计，以播种方式为主区，设撒播(以S表示)与条播(以T表示)两种播种方式；以播量为副区，设187.5、225.0、262.5、300.0 kg·hm-2四个水平(分别以B1、B2、B3、B4表示)。三次重复，小区宽6.4 m，长8.0 m，面积51.2 m2。种植模式为麦棉套作，小麦幅宽80 cm，棉花预留行80 cm。撒播小麦播种时先开80 cm宽的沟，人工撒播后覆土压实；条播小麦播种时采用单行小耧播种，播种四行，四行幅宽80 cm。2014年10月30日播种后浇蒙头水。播种前结合整地每公顷施复合肥(氮磷钾比例为18-16-7)750 kg，2015年3月4日浇水1次，同时追施尿素225 kg·hm-2，4月22日播种棉花，4月24日浇水1次，5月18日浇水1次，6月11日收获小麦，其他管理同大田。各试验小区分别进行施肥、灌水以保持试验条件一致。

1.3测定项目与方法

1.3.1小麦籽粒灌浆特性测定

撒播小麦将80 cm幅宽分为4个小幅，每小幅宽20 cm，两侧的两小幅作为边行，中间的两小幅作为内行；条播小麦两侧两行为边行，中间两行为内行，在盛花期每小区的两个边行与两个内行分别选取大小一致、长势正常的200个穗挂牌标记用于调查取样。从开花后5 d开始，每隔5 d取样1次，每次取10穗，将各处理3次重复的麦穗混合后剥出籽粒于85 ℃烘干至恒重，测定千粒重。

1.3.2小麦产量性状调查

每个小区选取两个点，每个点长1 m，分边行与内行分别调查穗数，同时收取50穗，用于测定穗粒数与千粒重；小区单独收获计产。

1.3.3小麦籽粒灌浆特征值计算方法

籽粒灌浆特征参数的计算采用三次多项式f(x)=ax3+bx2+cx+d对籽粒灌浆过程进行拟合[11]，其参数分别计算如下：

籽粒灌浆持续期(S)：令f′(x)=3ax2+2bx+c=0,求得灌浆起始、终止的时间x1和x2(x1

最大籽粒灌浆速率出现时间(T)：对f(x)二次求导并令导数为0，求得x=-2b/6a，即为最大籽粒灌浆速率出现时间(T)。

最大灌浆速率(Vmax)：将最大籽粒灌浆速率出现时间(T)代入籽粒灌浆速率方程f′(T)=3aT2+2bT+c,求得最大灌浆速率Vmax。

1.4统计分析

使用Excel 2003软件进行数据整理，使用DPS 7.05进行统计分析。

2结果与分析

2.1播种方式与播量对小麦灌浆特性的影响

不同处理下小麦籽粒干物质积累的动态变化均呈“S”型曲线，通过三次多项式对其进行拟合，千粒重与花后天数的模拟方程决定系数在0.996 2～0.999 7之间，均达到极显著水平，说明模拟方程可以客观地反映小麦粒重的形成过程。

2.1.1对持续灌浆时间的影响

播种方式对小麦的持续灌浆时间影响明显(表1)。无论边行还是内行，撒播小麦的持续灌浆时间均高于条播小麦，撒播边行的持续灌浆时间平均比条播边行多3.3 d，内行平均多0.6 d，说明撒播对边行灌浆时间的影响大于内行。随着播量的增加，小麦持续灌浆期呈增加趋势，撒播和条播的边行与内行趋势基本相同。

2.1.2对理论最大粒重的影响

从表1结果看，撒播小麦理论最大粒重高于条播，其中边行平均高0.8 g，内行平均高1.7 g，表明撒播更有利于内行小麦的籽粒增重；随着播量的增加，理论最大粒重呈明显下降趋势，撒播边行比内行理论最大粒重高2.4 g，条播边行比内行高3.3 g，条播边行优势更明显，而撒播明显增加了内行的理论最大粒重，使边行与内行的差距减小。

2.1.3对平均灌浆速率的影响

播种方式对小麦平均灌浆速率影响显著(表1)。撒播小麦边行平均灌浆速率为1.35 mg·粒-1·d-1，明显低于条播边行，而两种播种方式的内行小麦平均灌浆速率差异不大；随着播种量的增加，内外行的平均灌浆速率均呈降低趋势。

2.1.4对最大灌浆速率出现时间的影响

从表1可以看出，撒播小麦边行的最大灌浆速率出现在开花后的21.4 d，与条播差异不大，内行撒播小麦出现在花后21.5 d，较条播延后0.6 d。随着播量的增加，最大灌浆速率出现时间有推迟的趋势，但规律性不明显。

2.1.5对最大灌浆速率的影响

撒播小麦边行的最大灌浆速率平均比条播低0.26 mg·粒-1·d-1，内行与条播差异不明显，说明条播小麦边行灌浆优势更明显，撒播则使小麦内行与边行的最大灌浆速率差距减小，更有利于内行籽粒的生长发育(表1)。随播量的增加，撒播与条播、边行与内行最大灌浆速率均呈下降趋势。

2.2播种方式与播量对小麦单位面积穗数的影响

从表2可以看出，撒播小麦边行穗数达到684.3万·hm-2，较条播边行少17.7万·hm-2，但差异不显著；撒播小麦内行穗数显著高于条播；条播小麦的边行与内行差值显著高于撒播，但撒播小麦的平均穗数亦显著高于条播，表明条播具有明显的边行优势，撒播更有利于内外行小麦均衡生长发育，有利于内行穗数形成。无论撒播还是条播，随着播量的增加，单位面积穗数均呈增加趋势，但增幅随播量的增加而逐渐减小；撒播的4个播量处理中，225.0 kg·hm-2与300.0 kg·hm-2两个处理间差异不显著，但均显著高于其他两个播量处理，在条播下187.5 kg·hm-2播量处理显著低于其他三个处理，而后三个播量处理间差异不显著。

2.3播种方式与播量对小麦穗粒数的影响

播种方式对小麦平均穗粒数及内外行穗粒数影响均不显著(表3)。随播量的增加，穗粒数降低趋势明显，同一播种方式下边行的穗粒数在不同播量间差异均达显著水平，但内行穗粒数差异均不显著。低播量撒播穗粒数与条播差异较大，高播量时撒播穗粒数与条播差异较小。

表1　不同播种方式与播量下小麦的灌浆参数

表2　不同播种方式与播量下小麦边行与内行的单位面积穗数

数值后不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平。下同

Values followed by different small letters are significantly different among the treatments at 5% level. The same as following tables

表3　不同播种方式与播量下小麦边行与内行的穗粒数

2.4播种方式与播量对小麦千粒重的影响

撒播小麦内行和边行千粒重比条播小麦均高0.2 g，但差异均不显著；同一播种方式下边行与内行差值比较接近，说明播种方式对小麦内外行千粒重的影响不大。随着播量的增加，小麦千粒重逐渐降低，撒播小麦边行在4个播量间差异不显著，但内行差异显著；条播小麦在四个播量间无论边行还是内行，千粒重差异均达显著水平。总体来看，低播量时条播千粒重较高，高播量时撒播较高。

2.5播种方式与播量对小麦产量的影响

撒播小麦较条播小麦边行和内行平均产量分别高3.3%和8.4%，其中内行差异达到显著水平；条播的边行与内行差值比撒播高116.0 kg·hm-2，具有一定的边行优势，但差异未达显著水平；撒播平均产量较条播高5.1%，差异未达显著水平。从播量结果看，撒播和条播的边行产量均以225.0和262.5 kg·hm-2两个播量较高，但这两个播量之间差异均不显著，内行产量受播量的影响不显著。条播下平均产量以262.5 kg·hm-2播量最高，但4个播量间差异不显著；撒播下产量以225.0 kg·hm-2播量最高，但与187.5和262.5 kg·hm-2播量差异显著，与300 kg·hm-2播量差异不显著。

表4　不同播种方式与播量下小麦边行与内行的千粒重

表5　不同播种方式与播量小麦边行与内行产量

3讨 论

关于小麦撒播技术，科研人员已做了大量相关研究，但结果不尽相同。李娜娜等[6]认为，小麦撒播较条播显著减产，原因主要是前期过高的分蘖力导致群体数量增加，降低了个体干物质积累，穗粒数及粒重大幅度下降所致；刘保华等[7]也得出了类似的结论。陈留根等[12]研究发现，撒播小麦生育前期茎蘖发生快，叶面积指数高，群体相对较大，生育中后期条播小麦群体结构更加合理，生长速度加快，叶面积指数较高，干物质累积量大，最终产量显著增加；乔蕊清等[8]研究表明，冬小麦撒播与条播栽培相比，在产量因素构成上明显地表现出“两增一平”的特点，即单位面积有效穗数增多，一般增加12%～15%，粒重增高，千粒重平均增加1.5～2.0 g，而穗粒数基本持平，但撒播栽培对品种类型有一定的选择，应选用分蘖成穗率低的主茎优势型品种和春季分蘖力弱的冬前一次分蘖高峰型品种，如选用分蘖成穗率高的多穗型品种，应适当减少播量。综合前人研究结果，撒播增加单位面积穗数结论基本一致，但对穗粒数和千粒重的影响结果不一，这与播种量的不同有关。本试验结果表明，在麦棉套作模式下，小麦撒播时边行单位面积穗数有所降低，但显著增加了内行单位面积穗数，单位面积平均穗数显著高于条播，这与前人研究结果一致；撒播对边行穗粒数影响不大，内行穗粒数增加，平均穗粒数也有所提高，该结果与前人研究结果不同，原因在于麦棉套作模式下，存在着明显的边行优势所致；千粒重撒播较条播有所增加，但差异不明显，该结果与前人研究结论基本一致；从产量结果看，撒播边行和内行均高于条播，但外行差异不显著，平均产量撒播较条播提高5.1%。从小麦的灌浆特性看，与条播相比，撒播延长了边行与内行小麦的灌浆期，但降低了边行的平均灌浆速率和最大灌浆速率，推迟了最大灌浆速率出现时间，对内行的平均灌浆速率和最大灌浆速率则有提高作用，内行最大灌浆速率出现时间也有推迟，最终撒播明显提高了内行小麦的理论最大粒重；随播量的增加，小麦灌浆期延长，平均灌浆速率与最大灌浆速率降低，最大灌浆速率出现时间推迟，理论最大粒重降低。

综合试验结果，在麦棉套作模式下，撒播较条播增产的原因在于其保持了边行优势的同时，提高了内行小麦的单位面积穗数、穗粒数与千粒重，条播由于边行优势[13]的存在，边行与内行小麦的生长发育差异明显，而撒播使边行与内行小麦分布更加均匀，降低了边行对内行的抑制，使内行小麦发育更好，从而提高了整幅小麦的产量。

随着播量的增加，小麦单位面积穗数呈增加趋势，穗粒数与千粒重呈降低趋势，而且撒播与条播穗粒数的差值有减小的趋势，而千粒重则是在低播量时条播高于撒播，高播量时撒播高于条播；撒播的四个播量间小麦产量差异达显著水平，以225.0 kg·hm-2播量处理产量最高，达到了7 283 kg·hm-2，条播小麦产量以播量262.5 kg·hm-2最高，达到了6 970 kg·hm-2，但差异不显著。在麦棉套作模式下小麦采用撒播，播量控制在225.0 kg·hm-2时可有效提高产量。

参考文献：

[1]王国平,毛树春,韩迎春,等.中国麦棉两熟种植制度的研究[J].中国农学通报,2012,28(6):14-18.

Wang G P,Mao S C,Hang Y C,etal.The study on wheat-cotton double cropping system in China [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2012,28(6):14-18.

[2]王树林,祁虹,王燕,等.麦棉套作模式下播量对小麦边行优势与产量的影响[J].河南农业科学,2015,44(7):22-24,28.

Wang S L,Qi H,Wang Y,etal.Effect of sowing rate on marginal superiority and yield of wheat in wheat-cotton intercropping system [J].JournalofHenanAgriculturalSciences,2015,44(7):22-24,28.

[3]孙 磊,陈兵林,周治国.麦棉套作系统中小麦根区化感物质对棉苗生长的影响[J].棉花学报,2006,18(4):213-217.

Sun L,Chen B L,Zhou Z G.Effect of allelopathic substance from wheat root zones on the growth of cotton seedling in wheat-cotton interplanting system [J].CottonScience,2006,18(4):213-217.

[4]孙 磊,陈兵林,周治国.麦棉套作Bt棉花根系分泌物对土壤速效养分及微生物的影响[J].棉花学报,2007,19(1):18-22.

Sun L,Chen B L,Zhou Z G.Effects of root exudates on available soil nutrition,micro-organism quantity ofBtcotton in wheat-cotton intercropping system [J].CottonScience,2007,19(1):18-22.

[5]王 瑛,王立国,陈兵林,等.麦棉共生期间棉花根系的生理特性研究[J].棉花学报,2007,19(6):46-449.

Wang Y,Wang L G,Chen B L,etal.Study on the physiological characteristic of cotton root in the composite root population of wheat-cotton double cropping system in symbiotic period [J].CottonScience,2007,19(6):446-449.

[6]李娜娜,田奇卓,裴艳婷,等.播种方式对两类小麦品种分蘖成穗及其产量构成的影响[J].麦类作物学报,2007,27(3):508-513.

Li N N,Tian Q Z,Pei Y T,etal.Effects of planting pattern on formation of spike and yield component of two types of wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2007,27(3):508-513.

[7]刘保华,苏玉环,申景梅,等.冀南麦区小麦适宜播种方式研究[J].河北农业科学,2007,27(3):508-513.

Liu B H,Su Y H,Shen J M,etal.Study on suitable sowing methods of wheat in southern of Hebei province [J].JournalofHebeiAgriculturalSciences,2007,27(3):508-513.

[8]乔蕊清,刘新月,卫云宗,等.冬小麦撒播简化高产栽培技术的研究与应用[J].麦类作物学报,2001,21(3):84-86.

Qiao R Q,Liu X Y,Wei Y Z.Study on the technique of high-yield cultivation with broadcast sowing and simplification and application in winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2001,21(3):84-86.

[9]刘 萍,魏建军,张东升,等.播期和播量对滴灌冬小麦群体性状及产量的影响[J].麦类作物学报,2013,33(6):1202-1207.

Liu P,Wei J J,Zhang D S,etal.Effect of seeding rate and sowing date on population traits and grain yield of drip irrigated winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2013,33(6):1202-1207.

[10]王 夏,胡 新,孙忠富,等.不同播期和播量对小麦群体性状和产量的影响[J].中国农学通报,2011,27(21):170-176.

Wang X,Hu X,Sun Z F,etal.Effect of different sowing dates and planting density on group characters and yield of wheat [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2011,27(21):170-176.

[11]马冬云,郭天财,宋 晓,等.籽粒灌浆特性对小麦磨粉品质的影响及其氮肥调控效应研究[J].华北农学报,2010,25(4):226-230.

Ma D Y,Guo T C,Song X,etal.Interrelationships among grain filling,milling quality in wheat and nitrogen fertilizer application [J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica,2010,25(4):226-230.

[12]陈留根,刘红江,沈明星,等.不同播种方式对小麦产量形成的影响[J].江苏农业学报,2015,31(4):786-791.

Chen L G,Liu H J,Shen M X,etal.Effects of different seeding modes on grain yield formation of wheat [J].JiangsuJournalofAgriculturalSciences,2015,31(4):786-791.

[13]刘安能,刘祖贵,周新国,等.麦棉套作小麦边际效应与生态效应[J].山地农业生物学报,2005,24(6):471-476.

Liu A N,Liu Z G,Zhou X G,etal.Study on effect and ecological effect in system of winter wheat intercropping with cotton [J].JournalofMountainAgricultureandBiology,2005,24(6):471-476.

Effect of Sowing Methods and Seeding Rates on Grain Filling and Yield Traits of Wheat in Wheat-cotton Intercropping System

WANG Shulin,QI Hong,WANG Yan,ZHANG Qian,FENG Guoyi,LIN Yongzeng,LIANG Qinglong

(Cotton Research Institute,Hebei Academy of Agriculture and Forestry Science/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area,Ministry of Agriculture,Shijiazhuang,Hebei 050051,China)

Abstract:In order to increase wheat yield and select suitable sowing method and seeding rate of wheat in wheat-cotton intercropping system,a split plot experiment involving two sowing methods (broadcasting and drilling) and four seeding rates (187.5 kg·hm-2,225.0 kg·hm-2,262.5 kg·hm-2,300.0 kg·hm-2) was designed to study the effect of sowing methods and seeding rates on grain filling and yield traits of wheat. The results showed that compared with drilling,broadcasting increased grain filling period by 3.3,0.6 d for marginal and inner rows,respectively,but decreased the average and maximum grain-filling rate by 0.18,0.26 mg·grain-1·d-1for marginal rows,and delayed the appearing time of the maximum grain-filling rate by 0.2 d. For the inner rows,broadcasting increased the theoretical final grain weight by 1.7 g obviously due to the increase of the average and maximum grain-filling rate by 0.02,0.04 mg·grain-1·d-1,respectively,at the same time delayed the appearing time of the maximum grain-filling rate by 0.6 d. Compared with the seeding rate of 187.5 kg·hm-2,the sustainable filling period at seeding rate of 300.0 kg·hm-2was prolonged by 2.8 and 1.8 d,2.6 and 2.2 d respectively for marginal rows,inner rows of broadcasting and drilling,the average grain-filling rate was decreased by 0.10 and 0.02,0.11 and 0.10 mg·grain-1·d-1and the maximum grain-filling rate was decreased by 0.15 and 0.03,0.15 and 0.15 mg·grain-1·d-1,the appearing time of the maximum grain-filling rate was prolonged by 0.7 and 0.5 d,0.9 and -0.8 d. And the theoretical final grain weight was decreased by 1.5 and 3.1,1.1 and 6.5 g. Broadcasting significantly increased wheat yield of inner rows by 405.0 kg·hm-2due to the significantly increased panicle number per unit area by 1 460 thousand panicle·hm-2,also the increased grain number per ear by 1.4 and thousand-grain weight by 0.2 g of inner rows. The difference of panicle number per unit area,grain number per ear,thousand-grain weight and wheat yield between drilling and broadcasting was not significant. The yield of broadcasting increased by 5.1% compared with drilling. With the increase of seeding rate,the panicle number per unit area increased but grains per ear and thousand-grain weight decreased. For broadcasting the yield was the highest at the seeding rate of 225.0 kg·hm-2and for drilling it was at the seeding rate of 262.5 kg·hm-2. In wheat-cotton intercropping system the suitable sowing method was broadcasting and the optimum seeding rate was 225.0 kg·hm-2.

Key words:Wheat-cotton intercropping system;Wheat;Sowing method;Seeding rate;Grain filling traits;Yield

中图分类号：S512.1；S311

文献标识码：A

文章编号：1009-1041(2016)03-0355-07

基金项目：科技部支撑计划项目“渤海粮仓科技示范工程”(2013BAD05B00)；国家棉花产业技术体系建设专项(CARS-18-21)

收稿日期：2015-10-12修回日期：2015-11-07

网络出版时间：2016-03-01

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160301.1343.028.html

第一作者E-mail：wshl1001@sohu.com