陳留根， 劉紅江， 沈明星， 鄭建初

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇 南京 210014;2.江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 蘇州 215155)

小麥?zhǔn)侵袊饕Z食作物，常年播種面積約2.13×107～3.07×107hm2，僅次于水稻、玉米，因此，小麥生產(chǎn)力水平直接關(guān)系到中國糧食安全，以及麥區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)與農(nóng)民增收。近幾年來，中國小麥單產(chǎn)有了大幅度提高，2011年中國小麥播種面積為2.43×107hm2，平均單產(chǎn)達(dá)到 4.8 × 103kg/hm2［1-5］。合理的群體結(jié)構(gòu)是小麥獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)［6］，較強(qiáng)的光合能力，良好的物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)化性能是合理的群體結(jié)構(gòu)必須同時具備的3個特點(diǎn)，而這些直接受群體質(zhì)量的影響［7］。在通過調(diào)控栽培措施，建立高質(zhì)量小麥群體，獲得小麥高產(chǎn)方面，前人進(jìn)行了大量研究［8-16］。多數(shù)研究結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，隨著播種密度增加，小麥產(chǎn)量也呈上升趨勢，但當(dāng)密度增加到一定程度后，小麥群體質(zhì)量下降，產(chǎn)量也隨之降低［10，17］。小麥生育前期水分虧缺會降低群體總莖蘗數(shù)和成穗率，影響產(chǎn)量［18］，但是小麥生育后期過多水分供應(yīng)同樣不利于構(gòu)建高質(zhì)量群體和提高產(chǎn)量［19］。小麥的播種方式，直接影響小麥群體質(zhì)量及其物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成。目前，關(guān)于不同播種方式對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量形成影響進(jìn)行比較研究的報(bào)道較少。長江下游小麥生產(chǎn)，主要采用的播種方式有人工撒播、機(jī)械撒播、機(jī)械條播、稻田套播等方式［20］，江蘇南部地區(qū)的土壤較為粘濕，小麥種植一般以人工撒播為主［21］。為此，本研究通過設(shè)置人工撒播，以及模擬機(jī)械播種的人工條播和人工穴播研究這3種播種方式對小麥產(chǎn)量形成的影響，以期為長江下游小麥高產(chǎn)的適宜播種方式的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2013年11月-2014年6月在江蘇省蘇州市望亭鎮(zhèn)項(xiàng)路村農(nóng)業(yè)示范園試驗(yàn)田中進(jìn)行，該地屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候，年降水量1 100 mm左右，年平均溫度約15.7℃，年日照時間大于2 000 h，年無霜期大于230 d，耕作方式為水稻冬小麥輪作。試驗(yàn)田土壤類型為黃泥土，土壤基本理化性質(zhì)為:全氮 1.7 g/kg，速效氮 45.8 mg/kg，總磷 0.41 g/kg，速效磷 16.6 mg/kg，速效鉀 161.4 mg/kg，容重 1.25 g/cm3，有機(jī)質(zhì) 23.6 g/kg，pH 6.8。

1.2 供試材料

試驗(yàn)設(shè)人工撒播、條播、穴播3種播種方式。聯(lián)合收割機(jī)收獲上季水稻時將秸稈切碎，用拖拉機(jī)耕翻秸稈入土還田。供試小麥品種為:揚(yáng)麥19，播種時間為11月7日，播種量均為150.0 kg/hm2。撒播:人工撒播，再耙一遍覆蓋種子;條播:人工開溝，行距為20 cm;穴播:行距為20 cm，株距為10 cm。試驗(yàn)重復(fù)3次，每個小區(qū)面積666.7 m2。氮肥(N)、磷肥(P2O5)、鉀肥(K2O)施用量分別為 240 kg/hm2、90 kg/hm2、90 kg/hm2，氮肥按照基肥∶拔節(jié)肥∶穗肥=6∶1∶3施用，施肥時間分別為播種前(基肥)、3月7日(拔節(jié)肥)、4月5日(穗肥)，肥料均采用人工撒施。磷肥、鉀肥全部作為基肥施用。其他栽培管理措施同當(dāng)?shù)佧溙?，適時進(jìn)行病蟲草害防治。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 莖蘗動態(tài)調(diào)查 在小麥的苗期(12月5日)、返青期(1月20日)、拔節(jié)期(3月5日)、抽穗期(4月20日)、穗后20 d(5月10日)、成熟期(5月30日)等幾個主要生育時期，每小區(qū)調(diào)查2 m2小麥莖蘗數(shù)，同時折算為單位面積莖蘗數(shù)。

1.3.2 干物質(zhì)量和葉面積的測定 于小麥返青期、拔節(jié)期、抽穗期、穗后20 d、成熟期在調(diào)查各小區(qū)莖蘗數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)每株平均莖蘗數(shù)取代表性植株15株，分別測定地上部植株莖鞘、綠葉、黃葉、穗各部分干物質(zhì)量(105℃殺青30 min后，75℃烘干至恒質(zhì)量)。測量葉片的長與寬，按公式計(jì)算葉面積(葉面積=長×寬×0.75)［22］，并計(jì)算葉面積指數(shù)(LAI)。

1.3.3 小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成 在每小區(qū)調(diào)查2 m2小麥穗數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)每株平均穗數(shù)，取15株調(diào)查穗粒數(shù)，求取平均穗粒數(shù)和群體總結(jié)實(shí)粒數(shù)，測定千粒質(zhì)量，計(jì)算理論產(chǎn)量。

1.3.4 經(jīng)濟(jì)系數(shù) 經(jīng)濟(jì)系數(shù)=籽粒產(chǎn)量/生物產(chǎn)量

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Excel作圖。各處理的比較采用最小顯著差數(shù)(LSD)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種方式對小麥莖蘗動態(tài)的影響

不同播種方式小麥單位面積莖蘗數(shù)的消長總體呈Logistic曲線變化趨勢(圖1)，不同生育時期，小麥的單位面積莖蘗數(shù)均是撒播最大，條播次之，穴播最小。撒播和穴播相比較，主要生育時期拔節(jié)期(3月5日)、抽穗期(4月20日)和成熟期(5月30日)撒播小麥單位面積莖蘗數(shù)分別比穴播增加16.9%、12.0%和11.6%。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，處理間的差異均達(dá)到顯著水平。

2.2 不同播種方式對小麥最高分蘗數(shù)和莖蘗成穗率的影響

不同播種方式小麥的最高分蘗數(shù)(圖2A)以撒播小麥最大，穴播小麥最小，撒播小麥的最高分蘗數(shù)分別比條播和穴播小麥最高分蘗數(shù)高16.9%、19.4%，撒播小麥的最高分蘗數(shù)顯著大于條播和穴播。撒播小麥生育前期，由于個體分布相對均勻以及單株?duì)I養(yǎng)較好，分蘗發(fā)生快，莖蘗數(shù)的高峰值大，群體大，到生長中后期田間通風(fēng)透光差，無效分蘗消亡的比例高。因此，撒播小麥莖蘗成穗率(圖2B)最低，分別比條播和穴播小麥低5.9%、4.6%，撒播小麥的莖蘗成穗率顯著低于條播和穴播。

圖1 不同播種方式對小麥莖蘗動態(tài)的影響Fig.1 Changes in stems and tillers in differently-seeded wheat

圖2 不同播種方式對小麥最高分蘗數(shù)和莖蘗成穗率的影響Fig.2 Effects of seeding modes on the highest tillers and ear-bearing percentage in wheat

2.3 不同播種方式對小麥葉面積指數(shù)的影響

由表1可知，在小麥生育前期，撒播小麥由于群體較大，葉面積指數(shù)較大，到生育中后期條播小麥葉面積指數(shù)較大。返青期，撒播小麥的葉面積指數(shù)分別比條播和穴播小麥增加9.2%和13.7%，穴播小麥的葉面積指數(shù)顯著低于撒播小麥;拔節(jié)期和抽穗期，穴播小麥的葉面積指數(shù)顯著低于條播小麥和撒播小麥;穗后20 d，穴播小麥的葉面積指數(shù)顯著低于條播小麥。

2.4 不同播種方式對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可見，不同播種方式的小麥產(chǎn)量，條播小麥的產(chǎn)量最高，單位面積產(chǎn)量分別比撒播和穴播小麥增加3.0%和9.1%。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，條播小麥與撒播小麥產(chǎn)量之間差異不顯著，但顯著大于穴播小麥。說明條播有利于提高小麥產(chǎn)量。

從產(chǎn)量構(gòu)成看，撒播小麥單位面積穗數(shù)比條播和穴播小麥提高6.6%和11.6%，處理間差異達(dá)到顯著水平;條播小麥的穗粒數(shù)顯著大于撒播和穴播小麥，穴播小麥的穗粒數(shù)顯著大于撒播小麥;不同播種方式小麥的千粒質(zhì)量差異均未達(dá)到顯著水平。說明條播使小麥的產(chǎn)量增加，主要是因?yàn)闂l播顯著增加了小麥的穗粒數(shù)，千粒質(zhì)量對條播小麥產(chǎn)量增加的作用相對較小。

2.5 不同播種方式對小麥生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響

2.5.1 不同播種方式對小麥干物質(zhì)累積量的影響 由表3可知，小麥生育前期中的返青期，撒播小麥干物質(zhì)積累較快，生育中后期條播小麥干物質(zhì)積累量較大。返青期，撒播小麥的干物質(zhì)累積量顯著高于穴播小麥;拔節(jié)期，不同播種方式小麥的干物質(zhì)累積量差異不顯著;抽穗期和穗后20 d，條播小麥的干物質(zhì)累積量顯著高于撒播小麥和穴播小麥;成熟期，條播小麥的干物質(zhì)累積量顯著高于穴播小麥。

表1 不同播種方式對小麥葉面積指數(shù)的影響Table 1 Effects of seeding modes on leaf area index of wheat

表2 不同播種方式對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 2 Effects of seeding modes on grain yield and yield components of wheat

表3 不同播種方式對小麥干物質(zhì)累積量的影響Table 3 Effects of seeding modes on dry matter accumulation of wheat

2.5.2 不同播種方式對小麥經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響 從經(jīng)濟(jì)系數(shù)(圖3)看，條播小麥經(jīng)濟(jì)系數(shù)略低于撒播和穴播小麥，但處理間差異不顯著。說明條播增加小麥產(chǎn)量主要是增加了其生物產(chǎn)量。

圖3 不同播種方式對小麥經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響Fig.3 Effects of seeding modes on the economic index of wheat

3 討論

3.1 不同播種方式對小麥莖蘗成穗率的影響

適宜的基本苗數(shù)是小麥形成良好群體質(zhì)量的基礎(chǔ)，本研究條播和撒播小麥的基本苗數(shù)在每1 hm22.40 ×106苗左右，與前人［23］研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥群體質(zhì)量指標(biāo)基本一致。就莖蘗成穗率而言，在適宜的穗數(shù)范圍內(nèi)，莖蘗成穗率越高，產(chǎn)量也越高［24］。本研究發(fā)現(xiàn)，條播小麥莖蘗成穗率要高于撒播和穴播小麥，條播小麥的莖蘗成穗率為49.1%，這與凌啟鴻等［25］的研究結(jié)果，高產(chǎn)小麥莖蘗成穗率一般為40%～50%相一致。說明本研究條播小麥的基本苗數(shù)適宜，莖蘗成穗率高，是其產(chǎn)量較高的原因之一。

3.2 不同播種方式對小麥葉面積指數(shù)的影響

適宜的葉面積指數(shù)是小麥高產(chǎn)群體質(zhì)量的基礎(chǔ)指標(biāo)［26］。凌啟鴻等［25］研究結(jié)果表明，江蘇地區(qū)高產(chǎn)群體最適葉面積指數(shù)為 5.5～6.5，在產(chǎn)量為6 000 kg/hm2的條件下，孕穗期小麥的葉面積指數(shù)為 6.5 ～ 7.0［23］。陸增根等［16］研究結(jié)果表明，增加后期追肥比例有利于花后持續(xù)保持較大的葉面積，延長葉片功能期，促進(jìn)光合物質(zhì)的生產(chǎn)。本研究小麥生育后期條播小麥的葉面積指數(shù)較大，因此其最終產(chǎn)量也相對較高，這和前人［16］的研究結(jié)果基本一致。此外，本研究小麥葉面積指數(shù)相對較低，可能與測量方法及觀測日期不同有關(guān)［27］，這可能也是本研究小麥產(chǎn)量總體不高的重要原因。

3.3 不同播種方式對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

本研究結(jié)果表明，3種播種方式中，條播小麥產(chǎn)量最高，單位面積產(chǎn)量分別比撒播和穴播小麥增加3.0%和9.1%。條播使小麥的產(chǎn)量增加，主要是因?yàn)闂l播顯著增加了小麥的穗粒數(shù)，千粒質(zhì)量對條播小麥產(chǎn)量增加的作用相對較小。這與司紀(jì)升等［28］在不同種植方式下的研究結(jié)果，壟作提高小麥的產(chǎn)量主要是通過提高穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)的基本一致。不同施氮量的研究結(jié)果表明，小麥單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)隨著施氮量的增加而提高，千粒質(zhì)量隨著施氮量的增加而降低［29］。此外，不同施氮方式的研究結(jié)果表明，由于不同處理小麥基肥使用量相同，使小麥的基本苗數(shù)大致相當(dāng)，但不同處理穗肥的使用量相差較大，因此不同施氮方式主要影響了小麥的千粒質(zhì)量，對有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的影響不大［14］。說明不同施氮量、不同施氮方式和不同播種方式對小麥產(chǎn)量的影響原因并不一致，不同播種方式下小麥產(chǎn)量不同，主要是因?yàn)椴煌シN方式改變了小麥的穗粒結(jié)構(gòu)。

3.4 不同播種方式對小麥干物質(zhì)累積量的影響

關(guān)于小麥的干物質(zhì)累積量對產(chǎn)量的影響，許多研究結(jié)果表明［15，23，30］，籽粒產(chǎn)量主要來自花前貯藏碳水化合物的轉(zhuǎn)運(yùn)和花后光合產(chǎn)物，而花后干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量的關(guān)系更為直接。李春燕等［23］研究結(jié)果表明，小麥花后干物質(zhì)累積量與籽粒產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。在一定的干物質(zhì)總量下，過高的花前干物質(zhì)累積量不利于產(chǎn)量的提高［15］。本研究結(jié)果表明，在小麥生育前期，撒播小麥干物質(zhì)積累較快，到生育中后期，條播小麥干物質(zhì)生長量要明顯大于撒播和穴播小麥，主要是因?yàn)闂l播小麥落籽均勻，覆土深淺一致，出苗整齊，生育中后期群體內(nèi)通風(fēng)、透光較好，減輕了個體與群體的矛盾，有利于其干物質(zhì)生產(chǎn)。生育后期干物質(zhì)累積量大，是條播小麥產(chǎn)量比撒播和穴播小麥產(chǎn)量高的重要原因，這和前人的研究結(jié)果［30］基本一致。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)產(chǎn)量目標(biāo)，在小麥生育前期有一定的干物質(zhì)積累的基礎(chǔ)上，通過栽培措施的調(diào)節(jié)，提高小麥生育后期的光合能力，提高后期群體光合生產(chǎn)累積量及其向籽粒輸送的比例，有利于獲得小麥生產(chǎn)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

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