株行距配置对宽幅播种小麦产量形成的影响

殷复伟，王文鑫，谷淑波，王 东

(1.山东农业大学/作物生物学国家重点实验室/农业部作物生理生态与耕作重点实验室，山东泰安 271018; 2.泰安市农业技术推广站，山东泰安 271000)

小麦是全球最重要的粮食作物之一，全世界约有 35%的人口以小麦作为主食。同时小麦也是我国的三大粮食作物之一，在我国的口粮消费总量中，小麦约占 43%左右，提高小麦单产对解决我国粮食安全问题意义重大。大穗型小麦品种穗粒数多，穗粒重高，但分蘖成穗率低，因而在生产上多采用缩小行距、加大播量等栽培措施，保持其强根系活力和高光合速率，以挖掘增产潜力[1]。不同播种方式下，小麦群体配置不同，增产潜力及其实现途径也不相同。多穗型品种适应性较强，生产中多采用宽窄行精量播种等技术实现高产、超高产，主要是因为在超高产栽培条件下，多穗型品种产量相对稳定，但受饱和穗数限制，其高产的关键是扩大库容、延缓衰老和增加粒重[2-4]。 前人创建的冬小麦精播高产栽培技术通过调整种植密度的大小，较好地协调了群体与个体的矛盾[5]。除种植密度外，种子在单位面积土地上的分布方式，如撒播、条播、穴播等亦对小麦个体发育和群体结构有显著影响。董庆裕等[6]2011年研发的小麦宽幅播种机，改密集条播(苗带宽3 cm)为宽幅精播(苗带宽6～10 cm)，扩大了个体占地空间，并在一定程度上解决了传统条播机下种不均匀、缺苗断垄的问题，有显著增产效果。而关于宽幅带播种条件下株行距配置对小麦群体发育、产量形成的影响尚未见报道。本试验在大田生产条件下，选用高产冬小麦品种泰山28为研究对象，分别在3种密度(150×104、225×104和300×104株·hm-2)和3种行距(25、20和15 cm)下播种，形成不同株行距配置方式，获得不同基本苗数，建立不同的群体结构，重点研究宽幅播种下株行距配置对小麦群体发育和产量形成的影响，找到最优宽幅播种的株行距配置，以期为冬小麦宽幅播种高产栽培提供理论依据与配套技术措施。

1 材料与方法

1.1 试验地生态条件

试验于2014-2015年度在山东省肥城市边家院镇南仇村(E116°88′，N35°98′)大田进行。该地区属暖温带大陆性半湿润季风性气候，雨热同季，年平均气温13.6 ℃，年均降雨量为645.7 mm。试验田土壤类型均为壤土。前茬作物玉米收获后秸秆全部还田。试验田播种前0～20 cm土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷含量分别为15 g·kg-1、0.10%、94.4 mg·kg-1、104.8 mg·kg-1和55.73 mg·kg-1，0～200 cm土壤容重、田间持水量见表1，生长季内降水量见图1。

表1 试验田播种前0～200 cm土层容重和田间持水量Table 1 Bulk density and field capacity content in 0-200 cm soil layer in experimental field before sowing

1.2 供试材料与试验设计

供试材料为高产冬小麦品种泰山28。试验采用裂区设计，其中种植密度为主区，设150×104株·hm-2(D150)、225×104株·hm-2(D225)和300×104株·hm-2(D300)3个水平；行距为副区，设15 cm(S15)、20 cm(S20)和25(S25)cm 3个水平。小麦采用宽幅精量播种，开沟排种器为苗带宽度8 cm的圆盘机械，出苗后通过间苗的方式确定各处理的基本苗数。

小区面积为120 m2(30 m×4 m)，3次重复。播种前每公顷底施105 kg纯氮、 150 kg P2O5和 150 kg K2O，拔节期每公顷追施135 kg纯氮。氮肥为尿素(含N 46%)，磷肥为磷酸二铵(含P2O546%，N 18%)，钾肥为氯化钾(含K2O 60%)。于2014年10月11日播种，2015年6月15日收获，其他管理措施同一般高产田。

图1 2014-2015年冬小麦生长季降雨量Fig.1 Precipitation during the growing season of winter wheat in 2014-2015

1.3 测定项目与方法

1.3.1 各生育时期群体变化动态调查

在小麦越冬、返青、拔节、开花和成熟期，选取田间生长均匀处，采用1 m双行法调查各小区小麦茎数。

1.3.2 干物质积累与分配测定

在营养生长期(越冬、返青和拔节期)，每小区取30株长势均匀的冬小麦，在生殖生长期(开花期和成熟期)每小区随机取长势一致的30个单茎。开花期样品分为三部分(茎秆+叶鞘、叶片和穗)，成熟期样品分为四部分(茎鞘、叶、穗轴+颖壳和籽粒)。取样后，样品置于105 ℃烘箱中杀青15 min，然后80 ℃烘至恒重。参照胡梦芸等[7]的方法计算花前营养器官贮藏干物质转运量、花前营养器官贮藏干物质转运效率、花前营养器官贮藏干物质对籽粒产量的贡献率、花后干物质在籽粒中的分配量、花后干物质对籽粒产量的贡献率等相关指标。

1.3.3 小麦的产量及其构成因素测定

成熟期调查小麦穗粒数、千粒重、每公顷穗数，每个小区收获3 m2脱粒，籽粒自然风干至含水量为12.5%左右时称重，并折算成公顷产量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003软件进行数据计算，用DPS7.05统计分析软件进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 株行距配置对小麦群体动态变化的影响

2.1.1 小麦群体变化动态

在不同处理条件下，冬小麦生育期内群体数量均呈先升后降的变化趋势，且均在拔节期达高峰值(表2)。在相同种植密度下，各生育时期冬小麦群体数量均随种植行距的增加而下降；在同一行距下冬小麦群体数量随种植密度的增加而增加。这说明通过设置行距和种植密度可对小麦群体大小进行有效调节。

表2 不同处理对小麦群体动态的影响Table 2 Effects of different treatments on dynamics of wheat population 104 stems·hm-2

2.1.2 单株分蘖成穗

各处理下小麦单株分蘖数随生育进程均呈先升后降的变化趋势，在拔节期达高峰值(表3)。在同一种植密度条件下，各时期的单株分蘖数均表现为S15>S20>S25，基于拔节期分蘖数计算的分蘖成穗率则表现为S20>S15>S25；在相同行距下，单株分蘖数表现为D150> D225>D300，分蘖成穗率在D150与D225处理之间差异不显著，但二者均显著大于D300处理。这表明增加行距或种植密度均会降低单株分蘖能力和质量。

表3 不同处理对小麦分蘖成穗的影响Table 3 Effects of different treatments on dynamics of wheat population

分蘖成穗率为成熟期单株穗数占拔节期单株分蘖数的百分率。

Tiller earing rate is the percentage of spike number per plant at maturity stage to tiller number per plant at jointing stage.

表4 不同处理对小麦群体干物质积累量的影响Table 4 Effects of different treatments on dry matter accumulation amount in wheat population kg·hm-2

2.2 株行距配置对物质积累的影响

2.2.1 干物质积累动态

冬小麦的群体干物质积累量随生育期推进而增加，在越冬期至拔节期增长缓慢，拔节期至成熟期迅速增长(表4)。在相同种植密度条件下，越冬期的干物质积累量均以S25处理最大，S15和S20处理间无显著差异；返青期和拔节期均在S20和S25处理间无显著差异，但均二处理显著高于S15处理；而开花期和成熟期在低密度(D150)条件下，S20和S25处理间无显著差异，二处理也是均显著高于S15处理；在中高密度(D150和D300)条件下，S20处理最高，S25处理次之，S15处理最低。在相同行距下，干物质积累量随种植密度的增加而增加。

在同一种植密度条件下，增加行距对单株干物质积累量具有明显的促进效应；在S15条件下单株干物质积累量随着种植密度的增加而提高，在S20和S25条件下则表现为D225>D300>D150(表5)。由此表明合适的株行距才有利于植株个体的生长发育。

表5 不同处理对小麦单株干物质积累量的影响Table 5 Effects of different treatments on dry matter accumulation per wheat plant g

2.2.2 成熟期干物质分配

小麦成熟期不同器官干物质分配量和分配比例均表现为籽粒>茎秆+叶鞘>穗轴+颖壳>叶，干物质积累量在籽粒中的分配占总积累量的一半以上(表6)。在低密度条件下，随着行距的增加，籽粒、茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳、叶中的干物质分配量均呈升高趋势，分配比例无显著变化；而由20 cm行距增加至25 cm行距时，各器官干物质积累量无显著变化，分配比例在茎秆+叶鞘和穗轴+颖壳表现为降低趋势，而在籽粒、叶片中均无显著性变化。在中密度条件下，随着行距的增加，各器官的干物质积累量均表现为先增后降的趋势；干物质在籽粒中的分配比例以S15和S20处理最高。在高密度条件下，不同行距处理的干物质在各器官中的分配量与中密度条件下基本一致，在籽粒中的分配比例以S20处理最高。在三种行距下，增加密度均有利于提高籽粒中干物质分配量，在小和大行距下增加种植密度不利于提高籽粒的分配比例，在中行距下，增加密度有利于提高籽粒的分配比例。在三种种植密度条件下，S20处理成熟期籽粒干物质分配量和分配比例均处于较高水平，有利于籽粒产量的提高。

表6 不同处理对小麦成熟期各器官干物质分配的影响Table 6 Effects of different treatments on dry matter distribution in different organs at maturity stage of wheat

2.2.3 干物质积累对籽粒产量的贡献

由表7可知，在低密度条件下，随行距的增加，开花前营养器官贮藏的同化物向籽粒的转运量表现为先升后无显著变化，对籽粒产量的贡献率均表现为先降后无显著变化；开花后干物质在籽粒中的积累量及对籽粒产量的贡献率均表现为先升后无显著变化趋势。在中密度条件下，随行距的降低开花前营养器官贮藏的同化物向籽粒的转运量表现为先增后降，对籽粒产量的贡献率均表现为先降而后增；花后干物质在籽粒中的积累量及其对籽粒产量的贡献率均表现为先增后降的变化趋势。在高密度条件下，随行距的增加，花前营养器官贮藏的同化物向籽粒的转运量和开花后干物质在籽粒中的积累量均以S20处理最高，而开花前营养器官贮藏的同化物对籽粒产量的贡献率以S15处理最高，S20和S25处理间无显著差异，开花后干物质对籽粒产量的贡献率以S20和S25处理最高，两者无显著差异。在S15和S20条件下，花前干物质转运量和花后积累量均随种植密度的增加而增加，而在S25下，花前干物质转运量变化不明显，花后积累量呈增加趋势；花前干物质转运的贡献率在三种行距下随种植密度的增加呈下降趋势，而花后干物质的贡献率在S15下变化不明显，在S20和S25条件下呈增加趋势。由此可见，株行距合理配置对花前干物质在花后向籽粒的转运及花后干物质的光合积累非常重要。综合来看，在低中高密度条件下，S20处理开花前营养器官贮藏的同化物向籽粒的转运量和开花后干物质在籽粒中的积累量及其对籽粒产量的贡献率均处于较高水平，有利于干物质向籽粒中的分配，提高籽粒产量。

表7 不同处理对开花后干物质同化量和营养器官贮存干物质向籽粒再分配的影响Table 7 Effects of different treatments on photoassimilate translocation amount from vegetative organs to grain and its accumulation amount after anthesis

2.3 株行距配置对小麦产量及其构成的影响

在同一种植密度条件下，随着种植行距的增大，冬小麦穗数呈降低趋势，穗粒数和千粒重呈增加趋势；在相同行距下，随着种植密度的增加， 穗数呈增加的趋势，穗粒数和千粒重呈下降趋势(表8)。随着行距的增加，籽粒产量在低中密度条件下先增后降，在高密度条件下呈增加趋势；在同一行距下，随着种植密度的升高，籽粒产量呈现先升后降的趋势。综合来看，在D225+S20条件下小麦产量最高。

3 讨 论

3.1 不同密度及行距配置对冬小麦产量及产量构成因素的影响

小麦分蘖成穗与多种因素密切相关。在大田生产中，采取合理的栽培措施，通过建立良好的群体结构，保证产量三因素之间的协调，是提高产量的重要技术措施。研究表明，随着播种密度的增大，分蘖成穗数有上升趋势，但单株发育不良，甚至出现了主茎不成穗现象，而且穗粒数、千粒重向减少方向发展，致使产量不高。本研究亦发现，150万株·hm-2密度下，穗数过少是导致其产量较低的主要原因，而随着播量的增加，穗数先增加后无显著变化；但当配以适当的行距时，225万株·hm-2密度下亦可达到300万株·hm-2密度条件下的成穗数。在本试验条件下，同一密度水平下随着行距的降低，穗粒数呈升高趋势；但在行距相同的情况下，增加种植密度后穗粒数却呈降低趋势。从本试验结果可看出，随密度和行距的增加，千粒重有下降趋势。因此，合理的密度和行距配置是实现小麦高产的重要途径。在本试验条件下，泰山28合理的密度及行距配置为225万株·hm-2/20 cm、225万株·hm-2/25 cm以及300万株·hm-2/25 cm。

表8 不同处理对冬小麦籽粒产量构成因素的影响Table 8 Effects of different treatments on grain yield components of winter wheat

3.2 不同密度及行距配置对冬小麦干物质积累分配的影响

农作物产量主要来自于光合产物的积累，既有花后同化又有花前积累干物质的再分配。当光合产物同化量较少时，光合产物的源供应能力不足，或者光合产物向籽粒的流动不畅，转运能力不足，均能导致干物质的积累分配不能满足植株生长发育所需，使籽粒发育受到影响，最终导致作物产量下降[8]。充足的干物质积累是小麦籽粒产量最终形成的物质基础。小麦合成的干物质在营养生长阶段主要用于形态建成，而后期积累干物质以及再利用干物质主要供应籽粒生长发育，最终影响产量构成[9]。高产条件下，小麦前期物干质积累较多，后期干物质积累强度较大，从而有较高的干物质积累量和经济系数。有学者认为，相同密度下较窄的行距能够增大叶面积和消光系数，在一定范围内，叶面积指数与光截获量呈正相关，因此窄行距的光截获能力要比宽行距高 25%～35%，株行距配置还可改善花后群体通风透光条件[10-12]，随着行距的加大，株距的缩小，冠层光截获减少，透光率增大[13]。本研究表明，同一播种密度条件下，降低行距更有利于小麦干物质的积累，但播种密度超过一定范围时开花前后营养器官贮存干物质对籽粒产量的贡献率不再增加，甚至有降低至趋势。在本试验条件下，泰山28开花前后积累干物质向籽粒转运量最高的种植密度及行距配置为225万株·hm-2/15 cm。

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