不同播期对小麦‘泰科麦31’干物质积累转运及产量的影响

崔兆韵，邹俊丽，徐 祎，尹逊栋，吕广德

（1山东省气象防灾减灾重点实验室，济南 250031；2泰安市生态与农业气象中心，山东泰安 271000；3泰安农业气象试验站，山东泰安 271000；4泰安市农业科学院，山东泰安 271000）

0 引言

小麦是中国重要的粮食作物，在国计民生中起到重要的作用，中国人多地少，提高单位面积产量对保证国家粮食安全有重要作用[1]，其产量的高低除受到光、温、水、肥等外界环境的因素和品种、基因型等内在因素的影响外[2]，还受到栽培措施的影响[3-4]。适宜的播期，可以促进小麦形成合理的群体结构和产量结构，进而可以提高小麦的产量潜力[5-6]。目前中国推进农业供给侧结构性改革的进程，农业种植结构出现调整，小麦与玉米、小麦与水稻等轮作面积逐渐增大，同时，全球气温升高，越来越频繁的出现暖冬天气，导致中国北部冬麦区传统适宜播期受到影响，严重影响小麦产量。前人研究发现，早播或过度晚播均不利于小麦干物质的积累转运和叶片的生长，对产量影响极大[7]。干物质积累量是衡量小麦产量高低的重要因素[8-9]。有研究发现，小麦籽粒灌浆物质来源于2部分：一部分来源于开花前营养器官中贮藏的光合作用同化物向籽粒的再转移；另一部分来源于花后同化物的积累[10]，前者主要用于构建穗器官，后者是小麦籽粒形成的主要来源[11]。‘泰科麦31’是泰安市农业科学院培育的多穗高产型小麦品种，2018 年通过山东省审定。当前，并未有‘泰科麦31’适宜播期的相关报道，因此开展‘泰科麦31’的不同播期试验，通过干物质积累转运特性和产量结构来了解‘泰科麦31’的特征特性，对探索‘泰科麦31’的适宜播期有重要意义，以期为其制定适宜高产的栽培措施提供理论参考。

1 研究地区与研究方法

1.1 试验地概况与试验设计

1.1.1 试验基本情况 试验地位于山东省泰安市农业气象试验站(N 36°10′，E 117°09′)。海拔高度128.6 m。试验地段土壤为沙壤土，显微酸性，肥力较好，地下水位深度大于2 m。2019—2020年小麦季降雨量227.3 mm，平均气温10.3℃；2020—2021年小麦季降雨量239.7 mm，平均气温10.1℃；具体数据如图1所示。耕层土壤0～20 cm 碱解氮96.23 mg/kg、速效磷21.39 mg/kg、速效钾118.52 mg/kg。

图1 2019—2020年和2020—2021年小麦生长季将适量和日平均气温情况

1.1.2 试验设计 试验所用小麦品种为泰安市农业科学院育成的高产小麦新品种‘泰科麦31’。2 年试验均设置4 个播期，播期1 为9 月30 日(SD1)，播期2 为10 月10 日(SD2)，播期3 为10 月20 日(SD3)，播期4为10 月30 日(SD4)；每个处理3 次重复，播种密度为225 万基本苗/hm2。每个处理面积为30 m2，采用拉丁方设计。肥料用量2/3 基施，所用肥料为氮磷钾配比为14-16-15的复合肥750 kg/hm2，1/3拔节期追施，施用30-0-5(N:P:K)的复合肥375 kg/hm2。其他栽培管理措施同一般大田。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 干物质积累及分配 于小麦冬前期、拔节期、开花期以及成熟期取样，其中小麦冬前期和拔节期取10 棵单株，开花期和成熟期连续取30 个单茎，所有植株取地上部105℃杀青1 h，80℃烘至恒重，称干重。干物质积累转运公式如式(1)～(5)所示[12]。

1.2.2 叶面积指数的测定 在三叶、分蘖、越冬、返青、拔节、抽穗、成熟期测定。测定所取植株（每小区顺序取10 株）的绿叶的叶面积（长×宽×0.83），并求取平均值。记录单位[cm2/株(茎)]，换算成叶面积指数。

1.2.3 籽粒灌浆速率 在小麦开始灌浆后的10、15、20、25、30、35 d 分别取30 个单穗，剥粒后烘干称重，计算单籽粒重，根据公式(6)计算籽粒灌浆速率。

1.2.4 籽粒产量及产量构成因素 在成熟期每个小区选取1 m2调查穗数；随机取10穗，数穗粒数；脱粒后自然风干至含水量为13.0%时测定千粒重。实时收获小区面积的籽粒产量。每个处理共计3次重复。

1.3 数据处理

采用Excel 2017 和SPSS 20 软件对数据进行统计分析和线性方程作图。采用单因素(one-way ANOVA)和LSD法进行方差分析和多重比较(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同播期对小麦‘泰科麦31’各生育阶段干物质积累量的影响

由表1 可知，不同播期对‘泰科麦31’各生育期阶段干物质积累量的影响，2 年结果基本一致。在SD1和SD2播期处理中，随着小麦生育期的进行，干物质积累量呈持续增加的趋势，在开花到成熟阶段积累量达到最高，占整个生育期的比例为34.5%～39.5%之间。在SD3和SD4播期处理中，随着小麦生育期的进行，干物质积累量呈现先增加后降低的趋势，在拔节到开花阶段积累量最好，占整个生育时期的比例为38.2%～47.9%。在出苗到冬前生育阶段，随着播期的延迟，‘泰科麦31’干物质积累量呈现降低的趋势，但在2020—2021年小麦生长季，各生育阶段的干物质积累量之间差异不显著；在冬前到拔节阶段，SD1和SD2播期的干物质积累量明显高于SD3和SD4播期，且之间差异显著；在拔节到开花阶段和开花到成熟阶段，可以看出，均为SD2处理的干物质积累量最高，但在2019—2020年小麦生长季，SD2处理的拔节到开花阶段干物质积累量与其余处理的干物质积累量差异不显著，在2020—2021年差异显著，在开花到成熟阶段，在2019—2020年小麦生长季，SD2 处理与SD1 处理的干物质积累量差异不显著，与其余处理差异显著，在2020—2021 年，SD2与其余处理均差异显著。

表1 不同播期对小麦‘泰科麦31’各生育阶段干物质积累量的影响

2.2 不同播期对小麦‘泰科麦31’干物质转运的影响

由表2 可知，不同播期对‘泰科麦31’干物质转运的影响的结果，2 年结果基本一致。花前贮藏干物质转运量和对籽粒的贡献率均在SD4 处理下最高，在SD2 处理下最低，但在花后干物质的转运量和对籽粒的贡献率均在SD2 处理下最高，在SD4 处理下最低。从对干物质积累转运对籽粒的贡献率分析可以看出，花前贮藏干物质转运对籽粒的贡献率，2 年结果平均为32.4%～47.5%，花后干物质积累转运对籽粒的贡献率，2年结果平均为52.5%～67.6%，可以看出，花后干物质积累是籽粒干物质积累的主要来源。

表2 不同播期对小麦‘泰科麦31’干物质转运的影响

2.3 不同播期对小麦‘泰科麦31’叶面积指数的影响

由图2 可以看出，播期对‘泰科麦31’LAI有影响，且2年结果的变化趋势基本一致。各个播期中，LAI均呈现先不断增加后降低的趋势，在抽穗期最高，在三叶期最低。2019—2020 年，在三叶期和分蘖期，播期对‘泰科麦31’LAI影响较小，在分蘖期之后，播期对其的影响较大，在越冬期和返青期，播期对‘泰科麦31’LAI的影响的大小顺序为SD1＞SD2＞SD3＞SD4，但在返青期之后，LAI的大小顺序为SD2＞SD3＞SD1＞SD4。在2020—2021年，返青期之前LAI差异较小，在返青期之后，不同播期处理下LAI的大小基本顺序为SD2＞SD3＞SD1＞SD4。

图2 不同播期对小麦‘泰科麦31’叶面积指数的影响

2.4 不同播期对小麦‘泰科麦31’籽粒灌浆速率的影响

由图3 可以看出，不同播期对‘泰科麦31’籽粒灌浆速率的影响的结果，2 a 结果基本一致。从表中可以看出，15～25 d是‘泰科麦31’籽粒灌浆的快增期，在25 d 时籽粒灌浆速率达到最高，各播期2 a 平均结果分别为3.20 mg/(d·粒) (SD1)、2.46 mg/(d·粒) (SD2)、2.89 mg/(d·粒) (SD3)、3.45 mg/(d·粒) (SD4)，而25～30 d 是‘泰科麦31’籽粒灌浆的缓增期，在35 d 时，增长量最低。且SD4 播期的籽粒灌浆的增长要明显高于其余播期，且SD4＞SD1＞SD3＞SD2。

图3 不同播期对小麦‘泰科麦31’籽粒灌浆速率的影响

2.5 不同播期对小麦‘泰科麦31’产量结构及产量的影响

由表3 可知，穗数随着播期的延后，表现得变化趋势为SD2＞SD1＞SD3＞SD4，2 年的平均变幅为526.0 万～665.8 万穗/hm2，且各播期之间的穗数差异显著；穗粒数在2 年之间的数据存在差异，2019—2020年，各播期之间的穗粒数变化趋势为SD4＞SD3＞SD1＞SD2，且SD4 与其他3 个播期的差异显著，而2020—2021年的变化趋势为SD3＞SD4＞SD1＞SD2，SD3、SD4 和SD1 之间差异不显著，均与SD2 差异显著；千粒重在2 年的变化趋势一致，均表现为SD4＞SD1＞SD3＞SD2，2年的平均变幅为37.5～41.1 g，方差分析可以看出，2019—2020 年，SD4 与SD1 之间差异不显著，SD4与SD2和SD3之间差异显著，2020—2021年，SD4、SD1 和SD3 之间差异不显著，而SD2 与SD1和SD4之间差异显著；从产量结果来看，2年的变化趋势一致，均表现为SD2＞SD1＞SD3＞SD4，SD2 的产量平均变幅为8159～9332 kg/hm2，方差分析可以看出，2019—2020 年，SD2 与SD1 之间差异不显著，但均与SD3 和SD4 之间差异显著，2020—2021 年，各播期之间的差异显著。

表3 不同播期对小麦‘泰科麦31’产量结构及产量的影响

由表3 中产量结构及产量之间的相关性分析来看，穗数与穗粒数极显著负相关，与千粒重之间显著负相关，与产量极显著正相关；穗粒数与产量之间极显著负相关，与千粒重之间极显著正相关；千粒重与产量之间显著负相关。

3 讨论

3.1 播期对小麦‘泰科麦31’干物质积累转运的影响

地上部植株干物质积累和向籽粒的转运能力可以反映群体的光合能力，与籽粒产量呈显著相关[13]。有研究表明，提高花后干物质积累量能有效促进花后干物质向籽粒的转运，籽粒产量与抽穗后干物质积累量显著相关[14]，研究表明，花后光合同化物积累量对籽粒产量贡献率可达65%以上[15]。适宜的播期可有效提高小麦地上部干物质积累量和转运能力，研究表明，播期推迟造成小麦生长周期积温减少，使植株生长延缓是导致干物质积累量减少的主要原因[2]。我们研究发现，‘泰科麦31’在10月10日播种时，花后干物质积累量最高，且花后光合同化物积累量对籽粒产量贡献率达到67.7%，也是所有播期中最高的占比，这与前人的研究基本一致。对于‘泰科麦31’，适宜的播期提高了花后干物质积累量对籽粒的贡献率，从而获得较高的产量。

3.2 播期对小麦‘泰科麦31’叶面积指数的影响

小麦LAI与光能截获率呈显著相关关系，调整播期可调节LAI，使光能截获率在适宜的条件下达到最大值，促进群体对光能的利用[16]。有研究表明，调整播期可改变小麦冠层群体结构，增加种植密度能够减少小麦漏光损失，提高光能截获量。我们研究发现，适宜的播期，构建了合理的群体结构，最大程度的保证叶面积指数，从而获得最大的光能截获率，增加籽粒产量。从试验结果分析来看，‘泰科麦31’在10月10日播种时，收获时群体结构最大，从返青期开始，LAI明显高于其它播期处理，稍有不足的地方是我们并没有对‘泰科麦31’各个播期的群体动态做一个调查，不能明确各生育时期的群体与叶面积指数确切的相关性。

3.3 播期对小麦‘泰科麦31’籽粒产量的影响

小麦产量对不同栽培的措施有不同的适应性[17]。目前，关于播期对小麦产量影响的研究报道较多[18-20]，其所用品种也各不相同。有研究认为，随着播期推迟，冬小麦籽粒产量呈先减少后增加的趋势[21]，有研究认为，适当晚播，可以减少小麦营养物质的流失，从而提高小麦籽粒产量[22]。还有研究表明，适期播种对于小麦产量的提高作用更明显[23]。郜庆炉等[24]研究结果表明，播期能够改变小麦籽粒灌浆高峰期和灌浆持续时间，进而对小麦产量产生一定影响。安霞等[23]研究认为，小麦品种‘山农23’在晚播后，其叶面积减小，灌浆速率和穗粒数均降低，最终造成产量降低，相比较播期10月20日，‘山农23’更适宜在10月10日播种。李豪圣等[25]对‘济麦22’的播期研究表明，播期从9月25 日推迟至10月25日时，穗粒数增加，但变幅不大，千粒重随播期的推迟先增加后下降，差异达显著或极显著水平，这与我们对‘泰科麦31’的研究结果不一致，‘泰科麦31’随着播期的延迟，穗粒数增加明显，而千粒重却出现先降低后增加的趋势，我们分析认为，播期逐步延迟，造成‘泰科麦31’群体发生变化，且差异显著，对‘泰科麦31’不同播期下的穗粒数和千粒重产生影响。早播，造成‘泰科麦31’后期郁蔽，下部分蘖过早衰竭，而晚播，‘泰科麦31’冬前分蘖减少，很难形成‘泰科麦31’合理的群体。