北疆超晚冬播小麦高产生育规律及干物质积累研究

薛丽华，王 铜，李 磊，周芳芝，王 欢，苏文平，章建新

(1.新疆农业科学院粮食作物研究所，新疆 乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学农学院，新疆 乌鲁木齐 830052；3.新疆农业科学院墨玉农业实验站，新疆 和田 848100)

超晚播小麦是指冬前叶龄小于3叶的小麦，最晚播的冬前不能出苗，俗称“土里捂”[1]。北疆超晚冬播小麦在10月中旬至11月中旬(冻前)播种，较适期播冬小麦(9月15日至25日)[2]晚近30 d。以出苗、发芽或萌动状态在积雪覆盖下越冬，早春出苗。与春小麦相比，超晚冬播小麦具有春季早出苗、早成熟等优点[3-4]，因此，可以降低干热风危害[5-6]的风险，增加产量，但易出现春季出苗率低而不稳[4]，限制了该技术在生产上的应用。新疆棉花、小麦种植面积大，棉花收获后种植小麦是棉田最主要的倒茬方式。由于北疆棉花在10月下旬才收获完毕，棉茬小麦只能在10月下旬后播种。因此，超晚冬播小麦适合于棉茬等前茬作物收获晚需倒茬的小麦地块。超晚冬播小麦还具有节水的优点[7]，应用前景广阔。在20世纪60年代，仅有东北[8-10]、新疆[11]春麦区冬播小麦生产经验介绍[12]。将春小麦品种超晚冬播产量高于冬小麦[4]，缺乏系统的科学试验研究结果。近年，由于作物倒茬和节水的需要，超晚冬播小麦技术在黄淮冬麦区受到重视[7,13-14]。北疆超晚冬播小麦出苗条件与黄淮冬麦区超晚播小麦不同，幼苗、种芽在厚积雪的覆盖下，需经过漫长严寒的冬季，在复杂多变的温度、水分环境下出苗。北疆超晚冬播小麦高产生育特性不清楚，限制了超晚冬播小麦技术在晚茬田增产、节水潜力的发挥。本文在田间研究了不同超晚冬播期对春小麦品种生育进程、干物质积累及产量等的影响，为超晚冬播小麦高产栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2016—2018年在新疆农业科学院玛纳斯试验站进行。2016—2017年试验地前茬为冬小麦。基础肥力：0～20 cm土层有机质为13.3 g·kg-1，碱解氮51.4 mg·kg-1，速效磷为21.1 mg·kg-1，速效钾为216.0 mg·kg-1。基施尿素45 kg·hm-2、磷酸二铵300 kg·hm-2。试验采用裂区设计，品种处理主区：新春6号、新春27号、新春29号；播期处理副区：10月25日(B1)、11月5日(B2)、3月27日(B3)，共9个处理，小区面积为3 m×4 m=12 m2，重复3次。10月初灌底墒水750 m3·hm-2。人工开沟播种，行距20 cm，冬前播种量1 000.0×104粒·hm-2，春播750.0×104粒·hm-2。采用滴灌，毛管1管4行配置，毛管间距80 cm，于第二年小麦拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期各滴灌水一次，每次750 m3·hm-2。分别在拔节期、孕穗期随水各滴入尿素225 kg·hm-2,共施尿素450 kg·hm-2。

2017—2018年试验地前茬为冬小麦。基础肥力：0～20 cm有机质为12.1 g·kg-1，碱解氮53.6 mg·kg-1，速效磷为19.2 mg·kg-1，速效钾为196.0 mg·kg-1。基施尿素45 kg·hm-2、磷酸二铵300 kg·hm-2。试验设计同2016—2017年，品种处理主区：新春6号(早熟)、新春27号(晚熟)、新春29号(晚熟)、新春43号(晚熟)；播期处理副区：10月15日(B0)、10月25日(B1)、11月2日(B2)、4月2日(B3)共16个处理，小区面积为3 m×4 m=12 m2，重复3次。其余田间管理与2016—2017年相同。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 生育进程记载及总茎数动态测定 12月1日(小麦已停止生长)调查各冬播处理小麦越冬种苗形态，记载各处理小麦的生育进程。从出苗后开始，各处理分别选取有代表性的100 cm长样段3行，每10 d左右调查一次总茎数动态至齐穗期后停止，计算单株分蘖成穗数(成穗数/基本苗数-1)。

1.2.2 叶面积指数及干物质量测定 2016—2017年，自4月1日起每15 d左右(2017—2018年，自4月24日起每10 d左右)，各小区连续取生长整齐一致具有代表性样段30茎，采用长宽系数法测定绿叶面积，计算单茎平均绿叶面积，并将所取样品在105℃下杀青30 min，然后在80℃下烘至恒重, 称质量。

叶面积指数(LAI)=总茎数×单茎绿叶面积÷土地面积

干物质量(kg·hm-2)=总茎数×单茎质量

1.2.3 产量测定 成熟期各小区去边行选取中间具有代表性样点(每样点面积6 m2)收获、脱粒、自然风干后称各小区籽粒质量，同时用谷物水分速测仪测籽粒含水率。以3点小区平均值和籽粒含水率计算各处理含水量为13%的折合产量，测定千粒重。各处理取3个有代表性样点(每样点面积0.3 m2)调查穗数，每点各取30个茎考察穗粒数。

1.3 统计分析

采用Microsoft Excel 2010进行数据处理和作图,运用SPSS 16.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 超晚冬播小麦的生育进程和生育期

2016—2017年各品种冬播B1、B2处理分别以1心叶、种子萌动状态越冬。由表1可见，与B3相比，新春6号冬播B1、B2处理早出苗13 d、15 d，分别提早成熟11 d、9 d，生育期均延长4 d，新春27号和新春29号与新春6号表现相似。同一播期新春6号的成熟期均较新春27号(新春29号)早2 d、生育期短2 d。各品种冬播较春播处理生育进程提前、提早成熟、生育期延长4～8 d。2017—2018年各品种冬播B1、B2处理分别以1心叶、种子萌动状态越冬，与2016—2017年相同，B0处理均以2叶1心状态越冬。由表2可见，新春6号冬播B0、B1、B2处理分别比B3早出苗，B1、B2处理分别早24、21 d，分别提早成熟9、9、7 d，生育期分别延长18、15、14 d；新春27号和新春29号与新春6号表现相似。2017—2018年超晚冬播小麦比2016—2017年生育期延长时间长，主要是因为2017—2018年春小麦播期晚。两年结果一致，超晚冬播小麦出苗、成熟比春小麦早且生育期延长。

2.2 超晚冬播小麦的总茎数动态

由图1可见，2017—2018年不同品种各播期总茎数差异显著。新春6号B0、B1、B2的基本苗数(4月5日)分别比B3(4月15日)降低60.0%、41.1%、15.6%；新春27号B0、B1、B2的基本苗数分别比B3降低64.2%、36.8%、33.7%；新春29号B0、B1、B2的基本苗数分别比B3降低79.4%、52.6%、15.5%；新春43号B0、B1、B2的基本苗数分别比B3降低58.7%、55.4%、43.5%。各品种B2的基本苗数降幅均较小。其中，以新春6号、新春27号、新春29号的B2基本苗降幅分别为15.6%、33.7%、15.5%。各品种B0、B1、B2处理的最高总茎数出现的日期均较B3(4月29日)提前，其中B2处理的总茎数高峰出现在5月5日前后，且其峰值新春6号、新春27号、新春29号、新春43号分别低于B3处理22.5%、12.4%、5.4%、24.2%。其中，新春6 号、新春27号、新春29号、新春43号B2处理的峰值分别为960×104·hm-2、860×104·hm-2、920×104·hm-2、795×104·hm-2，单株分蘖成穗数依次为0.19、0.41、0.04、0.49。2016—2017年结果与此一致(图略)。超晚冬播小麦基本苗数和最高总茎数较春小麦大幅度降低，以新春6号、新春27号B2处理基本苗数和最高总茎数较多，单株分蘖成穗数以新43号、新春27号较高。

2.3 超晚冬播小麦叶面积指数动态

由图2可见，2016—2017年不同品种各播期叶面积指数差异显著。新春6号B1、B2处理叶面积指数峰值出现在5月12日，早于B3处理(5月26日)，B1、B2处理叶面积指数峰值分别为4.5、5.1，较B3处理(7.0)大幅度降低，分别降低35.7%、27.1%。新春27号、新春29号与新春6号表现一致,B1、B2处理叶面积指数峰值均较B3处理降低，以新春27号B2处理的叶面积指数峰值较高为5.5，仅较B3处理降低14.1%。2017—2018年不同品种各播期叶面积指数差异显著，新春6号B0、B1、B2处理叶面积指数峰值出现在5月12日，早于B3处理(5月22日)，B0、B1、B2处理叶面积指数的峰值分别为4.0、4.5、5.4，较B3处理(6.0)大幅度降低，分别降低33.4%、25.0%、10.0%。新春27号、新春29号、新春43号叶面积指数动态与新春6号表现一致，B0、B1、B2处理均较B3处理降低，以新春27号B2处理叶面积指数峰值较高为5.8，仅较B3处理降低8.3%。两年结果一致，超晚冬播小麦叶面积指数较春小麦大幅度降低，且提早达到峰值,以新春27号B2处理的叶面积指数峰值较高。

图1 总茎数动态Fig.1 Dynamics of total stem number

图2 叶面积指数动态Fig.2 Dynamics of leaf area index (LAI)

2.4 超晚冬播小麦干物质积累动态

由图3可见，2016—2017年各品种播期处理间干物质量差异显著。新春6号B1、B2干物质量分别较B3减少14.1%、11.5%；新春27号B1、B2干物质量分别较B3增加19.9%、25.3%；新春29号B1、B2干物质量分别较B3减少17.0%、6.0%。以新春27号B2处理较高，为16 925.5 kg·hm-2。2017—2018年各品种播期处理间干物质量差异显著。新春6号B0、B1、B2干物质量分别较B3增加-17.6%、9.8%、39.3%；新春27号B0、B1、B2干物质量分别较B3增加29.0%、27.5%、61.1%；新春29号B0、B1、B2干物质量分别较B3增加-4.3%、4.2%、44.0%；新春43号干物质量分别较B3增加11.8%、-5.4%、27.2%。除新春6号和新春29号B0、新春43号的B1干物质量较对应品种B3略降低外，其余处理均较对应品种B3大幅度增加。其中，以新春6号、新春27号、新春29的B2处理较高，依次为16 724.3、16 708.1、16 929.7 kg·hm-2。两年结果一致，超晚冬播小麦干物质量可较春小麦大幅度增加，增幅因小麦品种、年份而异，以新春27号B2的干物质量较高。

2.5 超晚冬播小麦经济系数

由图4(a)可见,2016—2017年各品种播期处理间经济系数差异显著。新春6号B1、B2经济系数分别较B3增加15.8%、17.5%；新春27号B1、B2经济系数分别较B3增加6.4%、10.3%；新春29号B1、B2经济系数分别较B3增加25.2%、20.7%，以新春27号B2的经济系数较高，为0.46。由图4(b)可见，2017—2018年各品种播期处理间经济系数差异显著，新春6号B0、B1、B2经济系数分别较B3增加6.1%、9.9%、10.1%；新春27号B0、B1、B2经济系数分别较B3增加20.3%、20.0%、21.5%；新春29号B0、B1、B2经济系数分别较B3增加11.9%、17.3%、10.1%；新春43号经济系数分别较B3增加19.4%、12.8%、6.1%，以新春27号B2经济系数较高为0.47。两年结果一致，超晚冬播小麦经济系数较春小麦大幅度增加，其增幅因品种而异，以新春27号B2的经济系数较高。

图3 干物质量积累动态Fig.3 Dynamics of dry matters

2.6 超晚冬播小麦产量及其构成因素

由表3可见，2016—2017年各品种播期处理间穗数、穗粒数、千粒重和产量均达显著水平。新春6号的B1、B2较B3穗数分别减少30.3%、31.4%，而穗粒数分别增加36.7%、45.5%，千粒重分别增加20.1%、19.5%，产量分别增加-0.52%、4.0%；新春27号、新春29号与新春6号表现相似。3个品种平均产量以B2处理较高，为7 184.4 kg·hm-2，较B3平均产量(6 454.5 kg·hm-2)增加11.3%，较B1平均产量(6 475.3 kg·hm-2)增加7.4%，其穗数较B3减少，穗粒数和千粒重增加较B3增加，以新春27号B2处理产量较高，为7 764.7 kg·hm-2。

由表4可见，2017—2018年各品种播期处理间穗数、穗粒数、千粒重和产量均达显著水平。新春6号的B0、B1、B2处理较B3穗数分别减少36.7%、28.6%、21.3%，而穗粒数分别增加1.6%、35.4%、29.6%，千粒重分别增加12.4%、9.7%、9.4%，产量分别增加-27.6%、-3.3%、11.4%。新春27号、新春29号、新春43号与新春6号表现相似。4个品种平均产量以B2处理较高，为7 268.9 kg·hm-2，较B3平均产量(6 032.6 kg·hm-2)增加20.5%，较B0平均产量(5 997.0 kg·hm-2)增加21.2%，较B1平均产量(6 141.0 kg·hm-2)增加18.4%，其穗数较B3减少，穗粒数和千粒重增加较B3增加。以新春27号、新春6号B2处理产量较高，分别为7 852.8、7 796.8 kg·hm-2。两年结果一致，以新春27号超晚冬播B2产量较高，主要原因是其穗数、穗粒数多于其它品种。

3 讨论与结论

播期是影响小麦生长发育、籽粒产量的重要栽培措施之一[15-16]。适宜播期可以创建优良的群体结构，利于穗数、穗粒数和粒重的协调发展[17]。北疆棉区春小麦多在7月中旬成熟，比冬小麦成熟期(6月底)晚熟15 d左右[18]，极易受干热风危害，降低千粒重[6]。播期改变超晚冬播小麦的越冬状态。北疆超晚冬播春小麦品种以幼芽、幼根长到3～4 mm时越冬较好[11]。冬前胚根长1.5～3 cm，胚芽长1.0～1.5 cm冬播小麦，第二年春天较正常播种春小麦早出苗10～12 d，出苗率64%以上，而冬前种子未萌动冬播小麦，第二年春天出苗较前者晚5～7 d，出苗率为51.4%，选择适宜的春小麦品种是提高冬播小麦出苗率的关键[5]。春小麦品种冬播最适宜播种期是5 cm地温稳定在0～3℃左右时,在越冬时种子遭受冻害较轻[8]。本试验结果表明：采用春小麦品种超晚冬播B0(2叶1心越冬)、B1(1心叶越冬)、B2(萌动越冬)处理均较春小麦早出苗、早成熟、延长生育期，增加穗粒数、千粒重和经济系数，可能是由于超晚冬播小麦生育进程提前，使其幼穗分化和籽粒灌浆期间的温度明显低于春小麦的结果；另一方面，超晚冬播小麦较春小麦降低基本苗数、总茎数峰值和穗数，降低叶面积指数峰值，各品种基本苗数多表现为B3>B2>B1>B0,这可能是超晚冬播小麦出苗(或幼苗)要经过漫长严寒冬季而受冻害的缘故。结果表明B0处理以2叶1心状态越冬受冻害程度大于B2、B1，而B2处理以种子萌动状态越冬，受冻害程度较轻，基本苗数较多，B3处理未经越冬无冻害。新春27号B2基本苗数(315×104·hm-2)虽然低于新春6号(380×104·hm-2)、新春29号(410×104·hm-2)，但是其成穗数仍达441×104·hm-2，是其单株分蘖成穗数较高(0.41)的缘故。表明在北疆冬麦区，采用越冬出苗率高和单株分蘖成穗数高的春小麦品种在11月初播种，可以获得较高的成穗数。

图4 经济系数Fig.4 Economic coefficient

表3 产量及产量构成因素(2016—2017年)

表4 产量及产量构成因素(2017—2018年)

2016—2017年新春6号、新春29号B1、B2干物质量较B3降低，2017—2018年B1、B2较B3增加，可能是2016—2017年B3播期(3月27日)早于2017—2018年(4月2日)，有利于B3干物质积累的结果。超晚冬播小麦的产量提高取决于穗粒数、千粒重的增加，对穗数降低起补偿作用。由于穗粒数、千粒重对产量的补偿作用有限，因此，争取较多的基本苗数保证穗数是超晚冬播小麦高产的技术关键。北疆采用新春27号在11月上旬播种可获得产量7 852.8 kg·hm-2。超晚冬播小麦比适期播种冬小麦节省出苗水、冬水；比春小麦早熟，可省去最后1次灌水，节水潜力很大。北疆冬麦区冬季有稳定积雪(降水约70 mm)，冬小麦可安全越冬，故不存在因冬季无雪覆盖使超晚冬播小麦受严重冻害的问题。目前，有关北疆超晚冬播小麦高产栽培的研究很少，出苗率低仍是制约超晚冬播小麦高产的重要因素。因此，为保证小麦高产的基本苗数，需适当增加播种量。在超晚冬播条件下，筛选种芽越冬出苗率高、分蘖成穗率高的高产小麦品种、改进播种技术、保证足穗数是北疆超晚冬播小麦高产亟需解决的问题。