不同种植方式对冬小麦花后干物质积累与分配特征及产量的影响

吴 祯，张保军，海江波，董永利，陈军晓，马娟娟，韩雪冰

(西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100)

不同种植方式对冬小麦花后干物质积累与分配特征及产量的影响

吴 祯，张保军，海江波，董永利，陈军晓，马娟娟，韩雪冰

(西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100)

为探索不同种植方式对冬小麦干物质积累、转运与分配特征及产量的影响，选用大穗型小麦品种农大1108为试验材料，研究在大田生产中主要的4种种植方式(穴播、撒播、窄幅条播和宽幅条播)对冬小麦花后各器官干物质积累、分配及产量的影响。结果表明，4种种植方式下花后各器官的干物质积累量变化趋势基本一致，且均表现为窄幅条播显著高于其他3组处理；窄幅条播主要通过提高花后干物质同化量及其对籽粒的贡献率而获得高产；与宽幅条播相比，窄幅条播花后营养器官干物质积累量及干物质在籽粒中的积累量分别增加45.59%和19.44%；与穴播和撒播相比，窄幅条播产量分别提高17.25%和11.39%；花后干物质对籽粒的贡献率表现为穴播最高，达到80.26%。不同种植方式对冬小麦籽粒的灌浆速率影响不大，表现为各处理间千粒重差异不显著。

冬小麦；种植方式；干物质积累与分配；产量

小麦是世界主要粮食作物之一，同时也是我国仅次于玉米和水稻的第三大粮食作物，全世界以小麦为主粮的人口占世界总人口的30%以上。小麦产量主要取决于光合物质的生产、积累与运转，特别是花后物质的积累及其在各器官间的分配[1-2]。干物质作为作物光合作用产物的最终形式，是作物经济产量的基础[3]。有研究表明，小麦籽粒产量大部分来自花后的光合生产[4]。一般认为，作物较高的经济产量依赖于较高的总干物质量。光照、温度、降水等自然环境条件和土壤类型及土壤水分对小麦植株干物质的积累与转运有显著影响[5-6]；水分、密度、肥料和播期也会影响小麦干物质积累及其转运[7-8]。有研究认为，正常播种、适当低密度处理和晚播、中高密度处理能够提高小麦花前营养器官干物质积累量及其向籽粒的转运率[8-9]，花后干旱会显著降低小麦干物质的积累及其向籽粒的转运量[10]。增施氮肥可促进花前同化物向籽粒的分配[11]。虽然前人对小麦花后干物质转运和分配的研究已较多，但多集中在肥水、播期、播量等方面，有关不同种植方式下小麦花后干物质积累、转运及分配的研究较少。本试验以小麦高产高效栽培为目标，设置了四种关中地区大田生产常见的种植方式，研究不同种植方式对冬小麦花后干物质积累与分配及产量的影响，旨在找出适合关中地区的小麦种植方式，为该地区小麦高产高效栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计与材料

试验于2015-2016年度在陕西咸阳三原县西北农林科技大学斗口小麦玉米试验示范站(34°37′N，108°56′E)进行。试验地土壤为壤土， 0～20 cm土壤有机质17.96 g·kg-1，速效氮150.92 mg·kg-1, 速效磷25.51 mg·kg-1，前茬休闲，播种前旋耕两次整地。试验设置4种种植方式，即穴播(X)、撒播(S)、窄幅条播(Z)、宽幅条播(K)，播期为2015年10月10日，各小区播种量为300 kg·hm-2。穴播为人工播种，穴距23 cm，行距25 cm；播种采用人工撒播，再耙一遍覆盖种子；窄幅条播行距15 cm；宽幅条种播幅10 cm，带间距15 cm。小区面积为100 m2，随机排列，重复3次。供试品种选用大穗型品种农大1108。

1.2 田间取样和计算方法

于小麦开花期每小区选择100穗开花时间、生长一致的单茎，统一标记，并在开花期、花后7、14、21、28、35 d分别取样，每次每小区取10株。按籽粒、穗轴+颖壳、叶片、茎秆、叶鞘分样，于105 ℃下杀青20 min，80 ℃烘干至恒重。成熟时每小区实收1 m2测产。相关指标计算方法如下:

花后干物质积累量=成熟期植株干重-开花期植株干重

花后干物质积累对籽粒的贡献率=花后干物质积累量/籽粒干重×100%

花前干物质转运量=籽粒干重-花后干物质积累量

花前干物质转运率=花前干物质转运量/开花期植株干重×100%

花前干物质积累对籽粒的贡献率=花前干物质转移量/成熟期籽粒干重×100%

1.3 统计分析

数据采用Excel 2007和SPSS 20.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1不同种植方式对冬小麦不同器官花后干物质积累量的影响

2.1.1 对花后叶片和叶鞘干物质积累量的影响

4种种植方式下小麦花后叶片干物质积累量变化趋势基本一致(图1)，均呈先增加后减少的趋势，其中，S和X处理峰值出现在花后7 d，K和Z处理峰值出现在花后14 d，说明在灌浆前期仍有光合同化物向叶片中转运。Z和K处理峰值后移，可能与小麦叶片的功能期延长有关。出现峰值至花后28 d期间，叶片干物质积累量整体缓慢下降，花后21～28 d，S处理有小幅度的回升；花后28 d 后，4种种植方式小麦叶片干物质积累量均迅速下降，推测此时期叶片中积累的干物质迅速向籽粒转移。小麦花后各时期叶片干物质积累量均以Z处理最高，X处理最低，且Z与X处理间差异显著。花后35 d，与X处理相比，Z、S和K处理小麦叶片干物质积累量分别提高41.01%、22.58%、19.15%。

由图2可以看出，小麦花后叶鞘干物质积累量变化趋势与叶片变化趋势基本一致，也呈先增加后下降的趋势。在灌浆初期，叶鞘干物质量逐渐增加，说明灌浆初期仍有光合同化物在叶鞘中积累。X和S处理在花后7～14 d、Z和K处理在花后14～21 d叶鞘干物质积累量迅速降低。这可能是因为小麦灌浆中期叶鞘中贮藏的干物质向籽粒中迅速转移。花后各时期叶鞘干物质积累量均以Z处理最高，除花后21 d外，Z处理都显著高于X处理。花后35 d，与X处理相比，Z、S和K处理的叶鞘干物质积累量分别增加34.62%、21.26%、12.48%。

相同花后天数不同字母表示种植方式间差异显著(P<0.05)。

Different letters following date at same days post-anthesis mean significant difference(P<0.05).

图1不同种植方式下小麦花后叶片干物质积累量的变化

Fig.1Drymatteraccumulationtrendsofwheatleavesunderdifferentplantingpatterns

图2 不同种植方式下小麦花后叶鞘干物质积累量的变化

2.1.2 对花后茎秆和穗轴+颖壳干物质积累的影响

小麦茎秆是同化物运输的主要器官，在开花前后一段时间可以作为同化物的临时贮藏场所。由图3 可以看出，4种处理小麦茎秆的干物质积累量变化趋势基本呈单峰曲线，峰值均出现在花后14 d左右，以Z处理最高，且显著高于其他3组处理，其他3组处理间差异不显著。花后各时期Z处理小麦茎秆干物质积累量均最高，说明Z处理有利于小麦茎秆干物质的积累。与叶片和叶鞘相比，茎秆的干物质积累量峰值推迟了7 d(K处理除外)，这可能是由于叶片和叶鞘产生的光合产物除了供给籽粒和本身外，也向茎秆中转移。4种处理花后茎秆干物质积累量在花后0～7 d升高幅度较大，7～14 d缓慢升高。这表明在籽粒形成期，茎秆仍不断的积累光合产物。随着灌浆进程的推移，茎秆中干物质积累量在花后14 d开始下降，花后28 d后下降趋势变缓，这与叶片和叶鞘变化趋势相似。可能是由于当籽粒进入灌浆盛期，茎秆贮藏的同化物快速向籽粒中转运，从而导致茎秆中干物质积累量下降。花后28 d之后，茎秆向籽粒转运光合产物的速度变缓。

由图4可以看出，4种处理的小麦穗轴+颖壳干物质积累量变化趋势均呈双峰曲线，分别在花后14 d和花后28 d达到峰值；花后0～14 d呈上升趋势，且花后0～7 d增长迅速，7～14 d增长缓慢。花后14 d，Z处理较S、X和K处理轴+颖壳干物质积累量分别提高6.65%、10.78%和12.06%，与X和K处理差异显著。说明在籽粒形成期，穗轴+颖壳中仍有光合产物积累。花后14～28 d，穗轴+颖壳干物质积累量呈先降后升的趋势，4种处理的最低值均出现在花后21 d。花后28 d，穗轴+颖壳干物质积累量达到第二个峰值，且Z处理显著高于S、X和K处理，X和K处理间无显著差异。花后28 d以后，穗轴+颖壳干物质积累量持续下降，这可能是由于生育后期，叶片、根系衰老，光合能力减弱，光合产物减少，穗轴+颖壳中积累的光合同化物向籽粒中转运。

图4 不同种植方式下小麦穗轴+颖壳干物质积累量的变化

图5 不同种植方式下小麦籽粒干物质积累量的变化

2.1.3 对籽粒和植株总干物质积累量的影响

各处理小麦籽粒干物质积累量均呈先缓慢增长、再快速增长、后增长速度又变缓的趋势(图5)。籽粒干物质积累量花后0～14 d为缓慢增长阶段，4种处理间差异不大；花后14～28 d为快速增长阶段，为小麦的灌浆盛期，灌浆速度较快，花后14～21 d，各处理间差异不显著，花后28 d时，Z处理显著高于其他3种处理。从花后28 d开始，各处理均进入缓慢增长阶段，Z处理籽粒干物质积累量显著高于其他3组处理。表明不同种植方式对小麦籽粒花后干物积累量有一定影响。由图6可知，4种处理下，小麦植株总干物质积累量随籽粒灌浆进程推进呈持续增长趋势，均表现为花后0～7 d增长较快；花后7 d，小麦总干物质积累量表现为Z处理最大，K处理最小，Z处理显著大于X和K处理。在整个籽粒形成期，Z处理植株总干物质积累量均高于其他处理。花后35 d， Z、S和K处理植株总干物质积累量分别比X处理增加23.54%、10.81%和2.79%，Z和S处理与X处理间差异显著。

图6 不同种植方式下小麦植株干物质积累量的变化

2.2不同种植方式对冬小麦产量及其构成因素的影响

不同播种方式下，小麦产量以Z处理最高，产量达到9 051.81 kg·hm-2(表1)，比X、S和K处理分别增加17.24%、11.39%、19.44%，差异达到显著水平，X、S和K处理间差异不显著；经济系数表现为X处理显著高于Z处理。

从产量构成因素看，有效穗数以Z处理最高，S处理次之，Z处理分别比X和K处理增加22.28%和17.07%，差异显著。X处理的穗粒数显著大于其他3组处理，S、Z和K处理间差异不显著。不同处理小麦的千粒重差异不显著。说明Z处理小麦产量增加主要是由于有效穗数的增加。

2.3不同种植方式对冬小麦干物质积累与分配的影响

2.3.1 对总干物质积累的影响

从表2可以看出，不同种植方式对冬小麦花前干物质积累量、转运率及对籽粒的贡献率、花后干物质积累量对籽粒的贡献率的影响不同。花前干物质转运率和对籽粒的贡献率均表现为K处理最大，X处理最小，且Z、S和X处理间差异不显著。说明K处理可提高花前积累的干物质对籽粒的转运率和贡献率。不同种植方式花后干物质对籽粒的贡献率均在60%以上。与K处理相比，S和Z处理的花后干物质积累量分别提高19.25%和45.59%，差异显著。说明Z处理可显著提高冬小麦花后干物质积累量；花后干物质积累对Z和X处理籽粒产量影响较大。

表1 不同种植方式下冬小麦产量及其构成因素Table 1 Yield and its components of wheat under different plating patterns

同列数据后不同小写字母表示不同播种方式间差异显著(P<0.05)。下同。

Different small letters following values in same column mean significant difference at 0.05 level. The same in table 2 and 3.

表2 不同种植方式下冬小麦的干物质积累与转运状况Table 2 Translocation characteristics and accumulation of dry matter under different plating patterns

2.3.2 对各器官花后干物质分配的影响

从表3可以看出，不同处理间小麦各营养器官中的干物质积累量和分配率在成熟期表现为籽粒>茎秆>穗轴+颖壳>叶鞘>叶片，其中，籽粒中干物质的分配率为53.73%～56.71%。Z处理各器官中的干物质积累量均大于其他3组处理。与X处理相比，S、Z和K处理叶片、叶鞘和茎秆中干物质的分配率均有所上升，其中，叶鞘中的干物质的分配率差异达到显著水平；籽粒中干物质的分配率，Z与X处理间差异显著。表明不同种植方式影响了干物质积累量在各器官中的分配比例。

表3 不同种植方式下冬小麦的干物质在不同器官中的分配Table 3 Dry matter distribution in various organs under different plating patterns

3 讨 论

种植方式对冬小麦产量的影响结果不尽一致。张 睿等[12]研究表明，露地穴播小麦比条播小麦的成穗率高7%～9%，增产5.5%～15.1%；陈留根等[13]研究表明，条播小麦产量比撒播和穴播增加3.0%和9.1%。本研究发现，窄幅条播小麦产量，比穴播和撒播处理分别提高28.1%和23.5%，这与陈留根等的研究结果相似。增产程度不同可能与选用的小麦品种、试验地及气候条件不同有关。

叶片、叶鞘和茎秆等器官是小麦进行光合作用的主要场所，其合成和积累的光合产物是籽粒产量形成的主要来源，花前和花后光合产物积累、转运和分配状况对籽粒产量影响显著[14]。有学者认为，小麦籽粒产量的形成主要来自花后光合产物，占小麦籽粒产量的60%～80%[15-16]，也有研究表明，籽粒产量的最终形成是花前和花后光合产物共同作用的结果[3]。本研究结果表明，产量的最终形成因种植方式的不同而有所差异，花后干物质积累对籽粒的贡献率为60.47%～80.26%。

本研究发现，种植方式对小麦叶片、茎秆和穗轴+颖壳的干物质分配率影响不显著，对籽粒的干物质分配率有显著影响。种植方式对籽粒干物积累量有一定的影响，但对籽粒的灌浆速率无显著差异，试验是否具有普遍性及其作用机理还有待进一步研究。

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EffectofDifferentPlantingPatternsonDryMatterAccumulationandDistributionPost-AnthesisandYieldofWinterWheat

WUZhen,ZHANGBaojun,HAIJiangbo,DONGYongli,CHENJunxiao,MAJuanjuan,HANXuebing

(College of Agronomy,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China)

The study was conducted to investigate the effects of different planting patterns on dry matter accumulation and distribution in post-anthesis and yield of winter wheat. A large-spike cultivar Nongda 1108 and four planting patterns, i.e. bunch planting, broadcast sowing,narrow drilling and wide drilling were used in the field experiment. The results showed that the trend of dry matter accumulation and distribution in different organs after anthesis were similar, and narrow drilling had significantly higher dry matter accumulation than other three treatments. Compared with wide drilling, the post-anthesis dry matter accumulation in grain and other vegetative organ of narrow drilling was increased by 19.44% and 45.59%, respectively. The grain yield under narrow drilling was increased by 28.1% and 23.5%, respectively, compared with that under bunch planting and broadcost sowing.Contribution of dry matter accumulation after anthesis to grain was the highest under bunch planting,which reached to 80.26%.In addition,no significant difference was found in 1 000-grain weight among different planting patterns, which indicated that the grain filling rate of winter wheat was slightly affected by planting patterns.

Winter wheat; Planting patterns; Accumulation and distribution of dry matter; Yield

时间：2017-10-11

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171011.1602.028.html

2017-02-09

2017-03-06

西北农林科技大学农业科技推广基金项目(Z22021211)；唐仲英科研专项(A212021302)

E-mail：1326438124@qq.com

张保军(E-mail:517234298@qq.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)10-1377-06