一体化匀播技术对冬小麦生长发育及产量的影响

张永强，方 辉，范贵强，陈传信，陈兴武 ,2，雷钧杰,2，赛力汗·赛,2，薛丽华,2

(1.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】新疆南疆三地州(喀什地区、和田地区和克孜勒苏柯尔克孜自治州)属于农作物一年两熟区，小麦-大豆一年两收是当地的主要农业种植模式。在冬小麦、夏大豆播种前均翻耕整地播种，1年中对土地进行2次翻耕，整地成本高。采用小麦匀播播种机播种，可减少1次对土壤的翻耕扰动，且大豆茬口较小，加之该区是沙壤土，非常易于小麦匀播机田间操作，播种质量好，出苗均匀、整齐。采用匀播机械播种，可有效缩短农耗期，在夏大豆收获腾茬结束后，适墒播种，节约了翻地整地所耗用的时间，可有效增加当地冬小麦的适播期的播种面积，实现小麦冬前壮苗，为小麦获得高产奠定基础。对比分析一体化匀播技术与常规条播对南疆冬小麦生长发育及产量的影响。对该技术的大面积推广有实际意义。【前人研究进展】播种方式不仅影响其立苗质量、作物生长发育与产量，也关系到生产效率和经济效益的提高[1-2]。郝德有[3]研究表明，小麦机械化“无垄栽培”有利于小麦根多苗壮，穗多、穗大、产量高。Liu[4]等、Ansari等[5]和Li等[6]研究均表明，小麦均匀分布，利于单株通风透光，提高个体优势。杨飞等[7]研究表明，匀播可促进了小麦分蘖，较条播增加0.5～1.2个，分蘖成穗率在15% 左右。乔俊芳[8]研究表明，窄行稀条播、膜侧条播和沟播3种种植方式下的冬小麦产量均要高于常规宽行条播。吴新胜等[9]研究表明，稻茬浅旋机械均匀撒播各生育阶段群体茎蘖总数和穗数均最多。【本研究切入点】目前研究均是在内地、非免耕下进行；有关在新疆干旱灌区、免耕下进行未见的研究报道。研究一体化匀播技术对新疆南疆冬小麦生长发育及产量的影响。【拟解决的关键问题】设置一体化免耕匀播和常规条播2种不同的播种方式，分析不同播种方式对冬小麦叶片叶绿素含量(SPAD值)、叶面积指数(LAI)、干物质积累及产量和产量构成因素的影响，为新疆南疆冬小麦一体化匀播高产栽培技术的推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2016年10月～2018年7月2个冬小麦生长季，在新疆喀什地区泽普县新疆小麦育种家基地(77°16' E，38°10' N)进行，海拔高度为1 215～1 490 m，属暖温带大陆性干旱气候，年平均气温11.4℃，极端最高气温39.5℃，极端最低气温-22.7℃。光热资源充足，光照时间长，干旱少雨，蒸发强烈，昼夜温差大，四季分明，夏长春秋短；春夏多大风、沙暴、浮尘天气。试验地土壤为沙壤土，前茬为夏大豆，土壤有机质为 1.487 g/kg，全氮 0.635 g/kg，碱解氮37.3 mg/kg，速效磷18.2 mg/kg，速效钾104.0 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验采用单因素大区试验设计，设计2种播种方式。

匀播处理，采用小麦匀播机播种(中国农业科学院作物科学研究所与中衡金丰农科技有限公司联合研制)，该播种方式将施肥、旋耕、播种、1次镇压、覆土、2次镇压共6道工序于一体。

条播处理，即当地常规15 cm等行距条播。供试品种为新冬20号，分别于2016年10月18日和2017年10月15日播种，播种量为300 kg/hm2。两种播种方式均基施尿素75 kg/hm2，磷酸二铵450 kg/hm2。在返青期和拔节期分别追施尿素300和150 kg/hm2。灌水方式采用漫灌，全生育期共灌水5次，越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、灌浆中期，共计灌水6 000 m3/hm2。其他管理同当地高产田。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 叶绿素相对含量(SPAD值)

使用SPAD叶绿素仪测得的SPAD值与实际叶绿素含量呈极显著正相关[10]，于冬小麦拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期，采用日本生产的SPAD-502叶绿素测定仪进行测定，每叶从基部到尖端测3点取平均值，每小区测20片叶子，花前测定倒2叶，开花期及其之后测定旗叶。

1.2.2.2 叶面积指数

在拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期取样，每小区随机选取10株整株，标样后测定叶面积。

1.2.2.3 干物质

于冬小麦拔节期、孕穗期、开花期，灌浆期、成熟期，每处理每重复取20株小麦鲜样，剪去根，将植株分为叶片、茎鞘、颖壳和穗轴、籽粒部分，放入105℃烘箱中杀青15 min，80℃烘24 h至恒重后称干重，分别测定各部分的干物质重。

1.2.2.4 产量及其构成因素

在小麦成熟期，每处理取具有代表性的样点6个，每个样点选取0.667 m2进行室内考种，计算出有效穗数、穗粒数和千粒重。每小区收获4 m2(2 m×2 m)用于测定生物量和产量。

1.3 数据处理

采用Microsoft office 2016软件进行数据处理和绘图，采用SPSS统计分析软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同播种方式对冬小麦叶片叶绿素含量(SPAD值)的影响

研究表明,随着生育进程的推进，2种播种方式下冬小麦叶片叶绿素含量(SPAD值)的基本呈“先升后降”的变化趋势，处理间表现为匀播处理>条播处理，且均在开花期达到最大；最大值为59.27(2017年)、55.98(2018年)，分别较同年条播处理的叶片SPAD值提高了6.41%、4.13%，在同种管理模式下，匀播能增加冬小麦叶绿素含量。小麦叶绿素含量的提高，能促进叶片光合作用，增加光合产物积累，提高产量。图1

图1 不同播种方式下冬小麦叶片SPAD值变化

Fig.1 Changes of SPAD values of winter wheat leaves under different sowing methods

2.2 不同播种方式对冬小麦叶面积指数(LAI)的影响

研究表明,2种播种方式下冬小麦叶面积指数(LAI)的总体变化趋势一致，均呈现出“先增后减”的变化趋势。不同处理间2年试验显示匀播处理>条播处理，且2种播种方式下冬小麦LAI均在孕穗期达到最大值，最大值分别为3.52(2017年)、3.50(2018年)，较同期条播处理的LAI 分别提高了10.00%和3.86%。匀播条件下，小麦植株均匀分布，植株生长健壮，叶片大，叶面积指数高。图2

图2 不同播种方式下冬小麦叶面积指数(LAI)变化

Fig.2 Changes of leaf area index (LAI) of winter wheat under different sowing methods

2.3 不同播种方式对冬小麦干物质积累的影响

研究表明,随着生育进程的推进，2种播种方式下冬小麦单株干物质积累量逐渐增加。2年试验数据显示，匀播处理下冬小麦单株干物质积累量均高于条播处理，且2种处理下单株干物质均在成熟期达到最高，其中2017年分别为3.32 g/株(匀播)和3.06 g/株(条播)，其中匀播较条播处理单株干物质增加了8.50%；2018年分别为3.13(匀播)和2.95 g/株(条播)，其中匀播较条播处理单株干物质增加了6.10%。2年各处理间差异均达显著水平(P<0.05)。小麦单株干物质是籽粒产量的形成的物质基础，干物质积累量增加有利于产量的提高。图3

图3 不同播种方式下冬小麦干物质积累量变化

Fig.3 Changes of dry matter accumulation of winter wheat under different sowing methods

2.4 不同播种方式对冬小麦产量及产量构成因素的影响

研究表明,不同播种方式对冬小麦产量及产量构成因素均存在明显的影响，与条播相比，2017年、2018年匀播处理下，有效穗数分别增加了1.34%、6.47%，穗粒数分别增加2.10%、5.43%，千粒重分别提高了2.37%、9.35%，生物量分别提高了2.72%、22.75%，籽粒产量分别提高了5.92%、18.91%。2017年2种播种方式下冬小麦有效穗数、穗粒数、千粒重及生物量间差异不显著，籽粒产量间差异达显著水平(P<0.05)；2018年2种播种方式下冬小麦效穗数、穗粒数及千粒重间差异达显著水平(P<0.05)，生物量、籽粒产量间差异达极显著水平(P<0.01)。表1

表1 不同处理下冬小麦产量及产量构成因素变化

Table 1 Effects of different treatments on yield and yield components of winter wheat

年份Year处理Treatment有效穗数Number of productive ear(104穗/hm2)穗粒数Number of Kernels per spike(粒/穗)千粒重1 000-grainWeigh(g)生物量Total biomass(kg/hm2)产量Yield(kg/hm2)收获指数Harvest index2016～2017条播614.55aA39.94aA35.48aA25 853.448 273.10aA0.32aA匀播622.80aA40.78aA36.32aA26 555.458 763.30aA0.33aA2017～2018条播493.50bA44.77bA37.65bA22 808.717 070.70bB0.31aA匀播525.45aA47.20aA41.17aA27 121.888 679.00aA0.32aA

注：大小写字母分别表示差异达到0.01和0.05显著水平

Note:The capital and lowercase letters indicate significant difference at 0.01 and 0.05level,respectively

2.5 不同播种方式下冬小麦经济效益

研究表明,匀播处理采用小麦匀播机，该机械是集“施肥、旋耕、播种、1次镇压、覆土、2次镇压”6道工序于一体,作业费975元/hm2，在试验区较传统条播(撒肥、犁地、整地、播种)节省了撒肥及播种的2项作业费，共345元/hm2；基施尿素减少75 kg/hm2，磷酸二铵减少75 kg/hm2，共节约肥料肥421.5元/hm2。2项共减少766.5元/hm2。由于播种方式的改变，匀播处理下冬小麦籽粒产量提高，籽粒产出增加，其中2017年分别为20 243.22(匀播)和19 110.86元/hm2(条播)，匀播较条播处理增加了5.93%，差异达显著水平(P<0.05)；2018年分别为20 048.49(匀播)和16 333.32元/hm2(条播)，匀播较条播处理增加了22.75%，差异达显著水平(P<0.01)。2年试验显示处理间产投比均表现为，冬小麦匀播不仅可以提高小麦产量，而且可节约成本增加经济效益；尤其对于南疆麦豆两熟区，与传统播种方式相比，冬小麦一体化匀播具有省工、省时的优点。表2

表2 不同处理的经济效益

Table 2 Analysis on economic benefit of winter wheat under different treatments (yuan/hm2)

年份Year处理Treatment投入类型Type of input整地SoilPreparation施肥Apply fertilizer播种Sowing种子Seed收割Harvest化肥Fertilizer水电费Charge of water &electricity劳力Laber总投入Totalinput产出类型Type of output秸秆Straw籽粒Grainyield总产值Totaloutput净收入Netincom产投比Inputoutput ratio2016～2017条播9751501951 2008252 587.51 5002 4009 8331 35019 110.8620 46110 6282.081匀播009751 2008252 1661 5002 4009 0661 35020 243.2221 59312 5272.3822017～2018条播9751501951 2008252 587.51 5002 4009 8331 35016 333.3217 6837 850.81.798匀播009751 2008252 1661 5002 4009 0661 35020 048.4921 39812 3322.36

3 讨 论

研究发现,不同播种方式冬小麦叶片SPAD值变化基本相似，均呈单峰曲线，这与张秋英等[11]的研究结果一致。牛立元等[12]、罗宏博[13]研究表明,小麦叶片叶绿素含量在孕穗期达到最大值，张秋英等[11]则认为在开花期达到最大值，但研究中发现2种不同播种方式冬对小麦旗叶SPAD值均在开花期达到最大值，这可能是由于品种和田间管理措施影响叶绿素最高含量出现的时间。试验研究表现为匀播高于条播的SPAD值，其原因可能是不同播种方式改变了小麦群体结构和旗叶光照条件，影响小麦旗叶的衰老进程，进而使旗叶SPAD值出现差异。

陈雨海等[14]研究表明，冬小麦的行距越均匀，则其冠层阳光截获率则越髙，可提高作物产量。但也有学者认为机械条播能够提高小麦光合效率，减轻中后期病虫害[15]。周勋波等[16]研究表明，冬小麦越均匀的种植模式，其产量越高。乔蕊清等[17]研究表明，撒播比条播增产10%以上，有效穗数和千粒重，提高幅度分别12%～15%和1.5～2 g；撒播能够增加单茎生育后期绿叶面积和光能利用效率。皮丕兰[18]研究表明，小麦撒播冬前茎蘖多，干物质量较高。吴新胜等[9]研究表明，条播小麦的产量要高于撒播。李娜娜等[19]研究表明，撒播前期群体过大，个体干物质积累较低，穗粒数和粒重较小。研究结果表明，与条播相比，匀播使每株小麦都相对均匀地分布在土地上，更匀地获得光热资源和生长空间，促进个体的生长发育，增大了叶面积指数(LAI)，促进干物质的积累，提高了籽粒产量。研究经济效益分析表明，与常规条播相比，匀播处理节省整地、撒肥及播种作业费1 320元/hm2，节约肥料肥421.5元/hm2；2年籽粒产出效益分别增加了5.93%(2017年)和22.75%(2018年)。与条播相比，一体化匀播技术确实可以节本增效、提高小麦籽粒产量，增加种植效益，但与之相关的高产机理、群体和个体之间的生长发育规律、群体内部环境变化等有待进一步研究。

4 结 论

与条播相比，匀播处理使每株小麦都相对均匀地分布在土地上，更匀地获得光热资源和生长空间，从而促进个体的生长发育，有利于叶绿素含量(SPAD值)的提高，增大了叶面积指数(LAI)，促进干物质的积累，进而有效提高了籽粒产量。通过实际试验及经济效益分析得出，与常规条播相比，匀播处理可节省机械作业费1 320元/hm2，节约肥料肥421.5元/hm2，且2年试验小麦籽粒增产均在5%以上。冬小麦匀播不仅可以提高小麦产量，还可节约成本增加经济效益；尤其对于新疆南疆麦豆两熟区，与传统播种方式相比，冬小麦一体化匀播具有省工、省时、肥料利用率高的优点。