晚冬早春田间阶段性覆膜增温促进冬小麦产量提高

杜 雄张维宏张永升曹彩云李科江

1河北农业大学 / 河北省作物生长调控重点实验室， 河北保定 071001；2河北省农林科学院旱作农业研究所， 河北衡水 053000

晚冬早春田间阶段性覆膜增温促进冬小麦产量提高

杜 雄1，*张维宏1张永升1曹彩云2李科江2

1河北农业大学 / 河北省作物生长调控重点实验室， 河北保定 071001；2河北省农林科学院旱作农业研究所， 河北衡水 053000

针对华北平原北部冬春温度变化与冬小麦生长发育所需适宜温度间的矛盾， 以及由此造成的冬小麦相对低产问题， 于2012—2013和2013—2014连续2个生长季， 通过大田试验研究了晚冬早春搭建棚室阶段性升高田间温度对小麦产量的影响。结果表明， 2月20日前后麦田塑膜覆盖每提前1周积温提高23.0～49.7℃， 1月下旬至3月上旬的整个升温阶段内可增加积温167.7～176.8℃， 从而小麦生长发育提前。塑膜揭除后形成的相对低温环境使后续各生育阶段持续时间延长4～10 d。与常规种植（对照）相比， 最早增温处理的开花期干物质产量提高18.8%， 叶面积指数提高14.7%， 花后光合势增加43.6%， 花后净光合速率高值持续期延长10 d以上； 返青后各生育阶段的延长促进了干物质积累和向籽粒转移， 有效穗数增加48～98万hm-2、单穗粒数增加3.9～4.5粒、千粒重增加2.5～5.6 g。在全生长季积温较少的2012—2013年度， 最早增温处理的籽粒产量提高37.5%， 在积温较多的2013—2014年度增产18.2%， 并提前5 d成熟。晚冬早春农田阶段性覆膜增温是有效提高小麦籽粒产量的新型方法， 提前并延长了生长发育和干物质累积的时间是改善小麦产量构成因素和获得高产的原因。

晚冬早春； 阶段性覆膜增温； 冬小麦； 产量； 华北平原北部

华北平原北部是中国重要的小麦产区， 也是中国气候变暖最显著的地区［1-3］， 温度是影响区域小麦产量的主要环境因子之一［4-5］。华北平原北部因水资源稀缺［6］和地理区位［7］的原因， 地面热容量低导致冬季寒冷且漫长、春季升温迅速而短暂， 气候变暖的大环境和区域热容量低的小环境共同作用， 致使小麦在长时间休眠后生长发育又被高温所“驱使”，严重偏离了适宜发育轨道［8］， 产量相对降低。对于全球气候变暖背景下小麦花后常遇高温影响， 业已开展了大量研究。花后高温导致小麦减产业已基本定论［9-12］， 原因在于花后初始阶段高温可导致不孕小穗增加和穗粒数减少［10，13］， 长时间高温又致使植株早衰和灌浆期缩短［14-15］、粒重降低［16］。而全生育期增温， 在华北北部偏冷年型下弥补了低温对小麦的负面作用， 产量得以提高［2］， 而在偏暖年型下基于前述原因产量又显著下降［2］。当前几乎都是采用花后或全生育期人工控制升温， 预测或探索未来气温变化对冬小麦产量的影响［17-20］。针对华北北部气候特征和未来变化， 如何主动采取有效应对措施来缓解对小麦生产的负面作用［21-23］， 以及对采取措施下小麦增产效果的研究相对薄弱， 导致的相对低产问题至今依然无法有效缓解或解决。因此创造小麦早发环境和耦合热量供需， 在提前返青和生长发育的前提下， 延缓后续生育进程来增加穗粒数和延长灌浆时间以提高粒重， 成为规避热害和实现小麦增产的关键所在。本试验在小麦完成春化的晚冬早春季节， 通过农田搭建简易塑膜棚室实施阶段性升温而后揭膜相对降低温度， 研究温度变化对冬小麦生长发育和产量的效果， 以缓解区域气候原因对其生长发育消极影响， 为进一步提高籽粒产量提供理论和方法上的依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

实施田间试验的河北省农林科学院深州旱作节水农业试验站位于典型的黑龙港平原区（37°54′12.50″N， 115°42′10.94″ E， 海拔20 m）， 年降水量500 mm左右， 小麦生长季平均降水量 60～120 mm， 年平均气温12.7℃， 地下水埋深10 m以下。研究用地土壤类型为壤质潮土， 耕层土壤含有机质12.53 g kg-1、碱解氮65.8 mg kg-1、速效磷15.3 mg kg-1、速效钾121.9 mg kg-1。其主要生态条件代表了华北北部平原。

1.2 试验设计

1.2.1 试验方法与田间管理 2012—2013和2013—2014连续实施两个生长季， 均以石麦18为试验品种， 采取随机区组排列， 3次重复， 小区面积为4 m ×4 m。播种前按纯氮 135 kg hm-2、P2O5135 kg hm-2、K2O 180 kg hm-2底施， 旋耕镇压后在每年10月10日使用Wintersteiger精量播种机播种， 行距15 cm，播种量187.5 kg hm-2。在拔节期、扬花期和灌浆期灌水3次， 每次定量灌溉75 mm， 保证整个生长季小麦不存在水分胁迫， 拔节期随灌水追氮 135 kg hm-2。

1.2.2 增温处理 小麦经过春化后， 以田间搭建简易塑膜棚室实现阶段性增温， 在小区四周和中部位置用砖搭建高 30 cm的支架， 支架上放置竹竿做支撑， 而后在上面覆盖塑膜， 以覆盖时间的早晚和长短、以及不同的覆盖层数来获得不同积温数量和小麦生长起始时间。塑膜覆盖后在小区四周用砖将膜压实， 随着外界气温的回升， 通过减少塑膜层数来降低膜下温度， 每次揭膜后小区四周仍被压实。以常规种植为对照。

2012—2013生长季设置4个增温处理。2013年2月1日同时覆盖3层塑膜， 在2月25日、3月5日和10日分3次逐层揭除（A1-3）； 此后每隔7 d设置一个处理， 即在2月8日（B1-2）、15日（C1-2）和22日（D1-2）同时覆盖两层塑膜， 这 3个处理的塑膜均在3月5日和10日分两次逐层揭除。

2013—2014生长季设置5个增温处理。2014年1月25日布置2个处理， 一是同时覆盖3层塑膜， 并在2月10日、2月26日和3月4日分3次逐层揭除（A2-3）； 二是同时覆盖2层塑膜， 并在2月20日和3月4日分2次逐层揭除（A2-2）； 2月1日、8日各布置一个处理， 同时覆盖两层塑膜， 均在2月20日和3月4日分两次逐层揭除（B2-2和C2-2）； 2月15日布置一个单层有孔膜覆盖处理， 3月4日揭除（D2-1）。

使用的塑膜厚度为0.03 mm且白色透明。多层覆盖处理的最内层和单层膜覆盖处理为有孔膜， 孔口直径1 cm， 孔口间距为2 cm左右， 孔口用电钻钻取而成。棚室搭建后， 露地和棚室内用MicroLite5008 型U盘式温度记录仪测定温度， 温度记录仪放置于小百叶箱内， 每小时自动记录一次温度。计算日均温和积温。同时试验站内有自动气象站全年监测逐日温度（图1）。2个冬小麦生长季的积温分别为1866.2℃和2329.7℃。

图1 2012-2013和2013-2014年度小麦全生育期内逐日气温Fig.1 Daily air temperature during winter wheat growing season of 2012-2013 and 2013-2014

1.3 小麦生长发育监测及产量测定

1.3.1 生育时期调查 记录不同处理各生育时期的出现的日期。以伸长的节间伸出地面 1.5～2.0 cm定为拔节的标准， 全田 50%的主茎达到此标准视为拔节期； 50%的穗中部小穗上有小花开花为开花期；扬花后15 d为灌浆期； 当籽粒含水量达到20%时为成熟的标准， 此时小麦整株全部枯黄， 籽粒变黄变硬。

1.3.2 叶面积指数和光合特性参数 开花后每 7 d从每处理同时取代表性小麦植株30株， 测量叶面积指数， 直至收获。用干重法测定和计算叶面积指数。

样叶面积（cm2）= ∑（长×宽）/1.2； 叶面积指数=样叶面积（cm2）/样叶重（g）×绿叶总重（g）/30×基本苗（株m-2）/10 000； 光合势= （阶段起始时叶面积+阶段结束时叶面积）/2×阶段持续天数。

使用 CI-340便携式光合测定系统（CID公司，USA）， 从开花之日起各处理每10 d于自然光下测定旗叶的净光合速率（Pn）， 自8：30开始至18：30每2 h测定一次。

1.3.3 产量相关性状的测定 成熟后在每小区中心位置选取 2行长度 2 m的样本行计数有效穗数，根据行距折算单位面积穗数， 而后拔取代表性样株30株并去除根部， 考察穗粒数后， 按籽粒和营养器官分样， 80℃烘至恒重并称重， 计算收获指数； 在各小区中心区域收取4 m2面积并脱粒， 当籽粒晾晒至含水量 13%时， 测定千粒重。将样株籽粒合并于各小区后称取籽粒重量， 并换算各处理单位面积产量。

1.4 土壤水分含量测定及水分利用效率计算

在播种和收获后用土钻钻取 0～200 cm土层土样， 每10 cm为一层， 采用烘干法测定土壤含水量。用自动气象站跟踪监测小麦全生育期内降水量，2012—2013和 2013—2014生长季降水量分别为122.2 mm和79.5 mm。依据下列公式计算小麦田间耗水量和水分利用效率［24］： 土壤贮水量（mm）= 土层厚度（cm）×土壤容重（g cm-3）×土壤重量含水量×10；土壤贮水消耗量（mm）= 播种时土壤贮水量－收获时土壤贮水量； 田间水分蒸散量（mm）= 土壤贮水消耗量+降水量+灌水量+地下水补给量- 径流量- 渗漏量。水分利用效率（kg mm-1hm-2）= 籽粒产量/田间水分蒸散量。

因试验地点的地下水埋深在10 m以下， 小麦生长季的单次降水和灌水量都不大于 75 mm， 计算公式中的地下水补给量、渗漏量、径流量均以0计算。

1.5 统计分析

采用Microsoft Excel 2003整理数据和绘图； 用SAS 8.12软件统计数据， 并用Duncan’s新复极差法比较差异显著性。

2 结果与分析

2.1 增温效果与冬小麦生育进程

塑膜覆盖时间和层数决定着升温阶段积温的数量（图2和图3）， 覆盖时间越长、层数越多积温就越多。2层塑膜条件下， 覆盖每提前1周积温提高23.0～49.7℃， 同期覆盖3层（A2-3）较2层（A2-2）积温提高24.4℃， 而单层有孔膜（D2-1）积温增加效果最差。综合来看， 升温时间最早的3层处理（A1-3和A2-3）在覆盖的40 d内较对照增加积温167.7～176.8℃。

图2 升温阶段不同处理的日均温动态Fig.2 Dynamics of average daily temperature in different treatments during artificial warming

图3 升温阶段不同处理的积温比较Fig.3 Comparison of accumulated temperature in different treatments under artificial warming

升温越早、时间越长， 冬小麦返青后的各生育时期越往前移。小麦提前生长发育后， 其各生育阶段日均温度较对照降低， 有效延长了各生育阶段的持续时间（表1）， 这为小麦的穗发育、授粉和灌浆提供了充分的温度和（或）时间保障。升温处理每提前1周， 返青、拔节和扬花期分别提前4～7、3～5和2 d。 2个年度升温最早的A1-3、A2-3较对照返青至拔节期延长5～10 d、拔节至扬花期延长5～7 d、扬花至收获期延长4～8 d， 因2012—2013年度返青后长期持续低温的原因（图1）， 各增温处理较对照未能提前成熟； 而在全生育期积温较多的 2013—2014年度，A2-3较对照提前5 d成熟。综上所述， 晚冬早春麦田阶段性升温有效提前并延长了冬小麦返青至成熟的生育进程， 为小麦干物质累积和增加产量准备了时间条件， 小麦提前灌浆和成熟又可有效规避生育后期高温热害对产量形成的负面作用。

表1 不同处理下冬小麦各生育阶段的经历时间及其积温数量Table1 Duration of each growing period and accumulated temperature in the growing period under different treatments

2.2 籽粒产量及水分利用效率

晚冬早春麦田阶段性升温有效增加了小麦的单位面积穗数、穗粒数和千粒重， 产量显著增加（表2），升温越早、时间越长对产量构成要素的增加作用就越大。在春季温度较低的2012—2013年度， 田间升温后较对照最多可增产2263 kg hm-2， 增幅为37.5%，对产量的贡献为千粒重>穗粒数>单位面积穗数。在温度条件较好的2013—2014年度， 增产效果较上年降低， 最多增产1592 kg hm-2， 增幅为18.2%， 对产量的贡献为穗粒数≈单位面积穗数>千粒重， 增产效果的降低在于对照的产量较上年大幅提升。两年结果对比表明， 在积温不足年份， 人工增加生长季积温， 产量可得到快速提高， 而在积温较多年份继续增加积温的增产效果降低， 这则是“最小因子定律”和“报酬递减律”［25-26］在温度方面的共同体现。

升温显著增产的同时， 也相应增加了小麦的田间耗水， 但田间耗水的增加幅度小于增产幅度，2012—2013年度全部升温处理、2013—2014年度除D2-1 （覆盖最晚）外的其他升温处理的 WUE均显著高于对照。对于两年度产量最高的A1-3和A2-3， 在增产 37.5%和 18.2%的情况下， 田间耗水仅增加5.5%和5.9%， 结果是WUE提高30.3%和11.6%， 说明晚冬早春麦田阶段性升温也是一种促进小麦高效用水的栽培方法。

表2 不同处理的冬小麦产量和水分利用效率Table2 Yield and water use efficiency of the winter wheat under different treatments in two growing seasons

2.3 开花后的光合性能

2.3.1 叶面积指数和光合势变化 晚冬早春升温后冬小麦提前返青生长， 升温越早返青到扬花的时间就越长（表1）， 花期叶面积指数（LAI）显著增加（图4）； 阶段性增温也使开花提前并延缓了花后 LAI下降。2012—2013年度， 增温最早的 A1-3开花时的LAI较对照提高14.7%， 花后28 d对照降至1.33， 仅为A1-3处理的25.6%， 2个年度LAI虽然增温处理与对照间的比值不同， 但变化趋势一致。同样， 适时升温后的花后光合势（LAD）也较对照显著增加， 覆盖日期越早且时间越长 LAD增加就越多（图5）。2个年度花后LAD最大的A1-3和A2-3分别较对照提高46.3%和33.0%。两年对比表明， 阶段性增温处理的花后LAD不仅同升温早晚和持续时间有关， 还同全生育期温度条件有关。在温度较低的2012—2013年度， 阶段性升温对增加花后LAD的效果好于翌年但总量较少， 这也是该年度增产幅度较大而产量较低的原因所在。

图4 开花后不同处理的叶面积指数Fig.4 Leaf area index after anthesis in different treatments

图5 开花后不同处理的光合势Fig.5 Leaf area duration after anthesis in different treatments

2.3.2 净光合速率 从4月26日至5月16日， 各处理全天净光合速率（Pn）呈单峰变化趋势， 5月6日前最高值出现在12：30， 随着生育进程的推进和环境温度的升高， 各处理全天Pn最高值提前至10：30， 进而转变为5月26日的双峰特征， 12：30—14：30成为全天的低点， 在较高的温度下， 小麦 Pn存在明显的“午休”现象（图6）。在田间升温小麦开花提前条件下，5月6日前全天Pn增温的A2-3和A2-2显著高于对照， 至5月16日， 各处理间的全天Pn除在10：30外均不存在显著差异。而5月26日对照和D2-1的Pn在10：30和12：30显著高于A2-3和A2-2， 说明对照和 D2-1因开花时间较晚其耐受高温的能力相对强于A2-3和A2-2。花后各处理比较表明， A2-3和A2-2 的Pn高值持续期较对照多10 d以上。对照虽然灌浆后期（5月26日）上午Pn显著高于其他处理， 但因总持续时间短而减少了光合产物的累积。Pn高值持续时间长且不存在“午休”现象， 是较早升温处理的粒重显著高于对照的一个重要原因。

图6 2014年不同处理相同日期的小麦旗叶净光合速率日变化Fig.6 Daily dynamic of net photosynthetic rate of flag leaf of the winter wheat in a whole day under different treatments in 2014

2.4 干物质转移与分配

晚冬早春阶段性升温因提早并延长了冬小麦返青至成熟（收获）的持续时间， 花期干物质重量显著提高， 两个年度较对照最大可提高 11.7%～18.8%，且 2013—2014年度干物质积累量高于 2012—2013年度（表3）。晚冬早春升温有效增加花期干物质的结果为其向籽粒转移提供了基本前提， 升温越早营养器官干物质转移量就越大， 两个年度干物质转移量最高比对照分别提高 37.0%和 57.6%。也正是2012—2013年度因花期物质累积量相对不足， 导致产量较下生长季更多地依赖花后同化物的输送， 同样是升温越早且时间越长， 花后同化物向籽粒输送就越多； 但物质转移、花后同化物输送同籽粒产量的线性关系， 两种途径物质对籽粒的贡献率处理间不具显著差异。而在2013—2014年度， 营养器官物质转移量、转移率及对籽粒贡献率均随升温时间提前而显著增加， 虽然花后同化物向籽粒的输送量较上年显著提高， 但对籽粒的贡献率较对照降低， 也由此提高了较早升温处理的收获期营养器官的重量。这表明晚冬早春阶段性升温是小麦累积较多干物质和获得高产的充分条件， 开花前后同化物均较充足时，选用库容大的品种充分贮存花后同化物并提高对籽粒的贡献率， 则是进一步提高产量的必要条件。

表3 干物质在冬小麦营养器官和籽粒中的分配与转运Table3 Distribution and transportation of dry matter in vegetative organs and grains under different treatments

2.5 产量构成因素与温度的关系

返青至开花期的日平均气温越高， 小麦单位面积有效穗数就越少（图7-A）， 在2012—2013年度， 该阶段的日平均气温每升高 1℃， 有效穗数将减少17.88万穗 hm-2， 在翌年该阶段当日均温达到 14.0℃时， 穗数将达到 715.3万穗 hm-2的最低值， 春季快速升温是造成小麦单位面积穗数减少的重要原因。返青至灌浆较高的环境温度， 也可导致单穗粒数下降， 当返青至灌浆阶段的日均温为 12.7℃时，可获得最多的穗粒数， 而该阶段的日均温在 16.8℃时穗粒数降到最少（图6-B）。开花至收获阶段日均温度同小麦千粒重在2个年度均呈显著负相关（图6-C），在2012—2013年度开花时间较晚条件下，日均温每提高 1℃千粒重降低 4.8 g， 在下个年度开花时间相对提前时，日均温提高对千粒重的负面作用变小，每提高1℃千粒重降低1.41 g， 在粒重较低时开花至收获阶段温度升高对粒重的负面作用就越大。升温阶段获得的积温越多籽粒产量就越高（图7-D）， 回归分析表明该阶段最多可获得300℃的积温， 每增加1℃可提高产量10.3 kg hm-2， 春化完成后延长晚冬早春的塑膜覆盖时间获得更多积温是华北北部进一步提高小麦产量的原因所在。综合分析表明， 晚冬早春麦田覆盖阶段性升温， 提前小麦生长发育后适时揭除塑膜， 相对降低了早发小麦生长的所处温度并延长了后续发育时间， 有效改善了单位面积有效穗数、单穗粒数和粒重等产量构成因素， 从而产量得以显著提高。

图7 不同生育阶段温度与小麦产量相关性状的关系Fig.7 Relationship between temperature of different growing phases and yield-related traits of wheat

3 讨论

当前技术条件下， 水分、养分均不成为产量的限制因子， 小麦获得了相对的高产或超高产［27］， 若继续增加水分和养分的投入， 增产速率开始小于水肥投入增加速率， 甚至产量不再继续提高［28-29］， 资源利用效率降低从而出现“报酬递减”［27］。研究并确定当前作物进一步增产的限制因子并将其科学缓解或消除， 可视为持续提升产量的指导性策略。本研究在综合考量作物所需的光、热、水、肥、气等多种资源要素后， 确定了华北北部冬小麦不同生长发育阶段对热量（温度）的需求与环境温度实际供应间的矛盾， 即冬季小麦通过春化后需要较高温度来打破越冬休眠而发育， 春季需要较低温度而延长穗分化时间， 环境温度供应及变化同生长发育需求适宜温度间存在着以时序错位为特征的“剪刀差”， 导致小麦严重偏离最适发育轨道而致减产。依据“供需平衡”原则， 本研究确定了晚冬早春麦田实施覆盖阶段性升温提早发育、而后揭膜降温延缓后续生长的方法， 某种程度上平衡了环境温度“供应”与小麦对温度“需求”间的矛盾， 缓解了温度因子“供需”时序错位的限制， 实现了小麦提前发育， 有效延长了返青至成熟的生育时间， 促进了各产量构成要素的协同提高， 充分利用了原不能利用的光、水、肥、气等非限制性资源， 又可提前成熟避开干热风的危害。在热量紧张的华北北部冬小麦-夏玉米两熟种植区， 用此方法实现了冬小麦提早成熟收获又为夏玉米早播增产［30］开辟了出路， 产生了两熟周年均衡增产的连锁反应， 深化了“双抢两晚”的技术实践［31-33］，探索出“夏玉米生长短季问题由冬小麦提早成熟来解决”的系统学新途径。

研究表明， 通过人工增温越冬前≥0℃积温增加超过 60℃， 幼穗分化进程加快， 在早春极易造成小花受冻败育甚或小穗冻死， 结果是穗粒数和千粒重降低［34］。本研究采用的晚冬早春阶段性升温的策略， 在环境温度较低时小麦有塑膜覆盖的保护并提前发育， 外界温度升高后才揭膜降温， 这可避免小麦因早发遭遇冻害的危险。模拟气候变暖全生育期增温条件下， 华北平原的小麦越冬期缩短， 冬后生育期前移， 全生育期缩短［2，12］， 且有利于形成大穗，本研究采用的阶段性增温也得到了同样结果。但全生育期或花后增温， 因灌浆中期热害致使产量显著降低［2］。本研究中， 晚冬早春阶段性升温下小麦开花提前8～9 d， 相对降低了灌浆期的温度且显著延长了灌浆时间， 有效缓解了灌浆期热害的问题， 这则是主动应对气候变暖的一种有效措施。在华东地区， 全生育期增温显著提高了小麦产量［17，19］， 而花后增温导致产量显著降低［9］， 相对于全生育期增温， 开花时间未提前条件下的花后增温热害在该地区也是造成产量降低的重要原因， 全生育期增温与华北不一致的结果说明增温后的产量效果同地域条件、温度升高的多少和快慢直接相关。也有研究表明， 花后增温在显著降低小麦产量的同时却提高了其品质［9，20］，晚冬早春阶段性升温下增产后小麦品质的变化也是一个值得深入研究的问题。本研究中， 棚室搭建与盖揭塑膜的操作都是由人工实施的， 本方法如何在实际生产中形成应用技术， 膜棚一体化的研制、棚室放置及撤离的机械开发可视为下一步重点解决的技术问题。

本研究中， 2012—2013年度A1-3产量获得了与2013—2014年度对照相近的结果， 原因在于人工措施在2013年春季创造了一个类似2014年春季的温度条件， 说明春季温度是产量能否有效提高的限制性环境因子。已有研究表明， 高温和弱光都能够降低小麦净光合速率， 导致千粒重下降［35］。而本研究采用的晚冬早春麦田阶段性升温的方法， 揭膜降温后使提前生长发育的小麦处在一个相对适宜的温度环境中， 有效延长了光合作用的时间。在2013年春季雾霾严重、光照不足［36］条件下， 麦田阶段性升温通过延长光合作用时间弥补了光照不足， 显著提高了千粒重。在本试验中， 通过对阶段性升温早晚和时间长短的控制， 获得了相同时间点上小麦具有不同发育进程的结果。我们观测到2014年5月16日前不同灌浆进程全部处理的光合作用均未出现“午休”现象， 而在5月26日光合作用的“午休”现象则全部出现， 这表明小麦“午休”现象在本试验条件下主要由环境温度所决定， 而与生育进程或开花后日数关系不大； 而较高的温度加快了小麦旗叶的衰老速度［35］， 高温条件下即使开花较晚的处理也会出现光合速率的“午休”现象， 而晚冬早春麦田阶段性升温，揭膜后的相对低温环境延缓了小麦叶片衰老、维持了较高的光合速率和较长的持续时间， 这些都是小麦显著增产的重要原因。

4 结论

华北平原北部麦田晚冬早春塑膜覆盖增温促进了小麦提前生长发育， 塑膜揭除后相对较低的环境温度又延长了后续各生育阶段的持续时间， 显著提高了小麦的单位面积穗数和单穗粒数； 并由于花后叶面积指数下降的延缓和光合速率高值持续期的延长， 促进了花后干物质积累和营养器官干物质向籽粒的转移， 千粒重得以显著提高。晚冬早春农田适时阶段性覆膜升温有效缓解了冬小麦生长发育与温度匹配时序错位的矛盾， 取得了积温较少年份籽粒增产37.5%、积温较多年份增产18.2%且提前5 d成熟的显著效果。

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Artificial Warming from Late Winter to Early Spring by Phased Plastic Mulching Increases Grain Yield of Winter Wheat

DU Xiong1，*， ZHANG Wei-Hong1， ZHANG Yong-Sheng1， CAO Cai-Yun2， and LI Ke-Jiang2

1Agricultural University of Hebei / Hebei Key Laboratory of Crop Growth Regulation， Baoding 071001， China；2Institute of Dryland Farming， Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Hengshui 053000， China

Low temperature from late winter to early spring is a main restraint to high yield in winter wheat production in the northern part of North China Plain.We attempted to artificially increase the temperature during this period through phased plastic film mulching.A field experiment was carried out in the 2012-2013 and 2013-2014 growing seasons with several treatments differing from artificial warming period.Compared with the normal condition （control）， mulching since January 25 or February 1 resulted in 167.7-176.8°C increment of accumulated temperature from late January to early March， and mulching one week earlier contributed to higher accumulated temperature by 23.0-49.7°C.Wheat seedlings under artificial warming showed earlier revival and growth than the control.And the subsequent growth stages were prolonged for 4-10 days because of the relative lower temperature after the plastic film was removed.The earliest warming treatment was most favorable to dry matter accumulation，translocation， and yield enhancement among all treatments.Compared with the control， the earliest warming treatment with mulching increased the dry matter weight and leaf area index at anthesis stage by 18.8% and 14.7%， respectively； as well as prolonged active photosynthetic duration by more than 10 days， and increased leaf area duration by 43.6%， spike number per hectare by 0.48-0.98 million， kernel number per spike by 3.9-4.5 kernels， and thousand-kernel weight by 2.5-5.6 g.The final yields of the earliest warming treatment were 37.5% and 18.9% higher than those of the control in the cool 2012-2013 and the warm 2013-2014 growing season， respectively， and the maturity date was five days earlier than that of control in the 2013-2014 grow-ing season.Our results indicate that artificial warming by phased mulching with plastic film is an applicable technique in wheat production in North China Plain.

Late-winter and early-spring； Artificial warming by phased plastic mulching； Winter wheat； Yield； Northern part of the North China Plain

10.3724/SP.J.1006.2016.01530

本研究由河北省科技支撑计划项目（14226401D）， 国家科技支撑计划项目（2013BAD07B05）， 国家公益性行业（农业）科研专项（201203100）和河北省青年优秀拔尖人才专项基金资助。

This study was supported by the Key Technology R&D Program of Hebei Province （14226401D）， the National Key Technology R&D Program of China （2013BAD07B05）， the National Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest （201203100）， and the Hebei Provincial Fund for Outstanding Young Scholars.

（Corresponding author）： 杜雄， E-mail： duxiong2002@163.com

Received（）： 2015-10-01； Accepted（接受日期）： 2016-06-20； Published online（网络出版日期）： 2016-06-27.

URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160627.0837.008.html