王 暢，楊德華，裴世娟，武晉濤，鐘婷瑋，韓金玲

(河北科技師范學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，河北 秦皇島，066600)

小麥?zhǔn)鞘澜缟现匾募Z食作物，而灌漿期是小麥生長的重要生理階段，研究冬小麥籽粒灌漿特性對闡明小麥的生長和發(fā)育特性非常重要。有些研究表明，栽培方法以及小麥品種對籽粒灌漿有顯著的影響[1～6]。密度是影響籽粒灌漿的重要栽培措施，低密度處理的最大灌漿速率最大[7]，且在花后各時期均保持較高的灌漿速率[8,9];丁位華等[10]表示密度對灌漿快增期的平均速率影響更大，密度增加灌漿速率下降。郭偉等[11]表示稀植可以使個體充分生長，在中低密度下形成較高千粒質(zhì)量。溫明星等[12]研究也表明，密度越高粒質(zhì)量越低。密度不僅僅影響籽粒灌漿，同時影響干物質(zhì)積累、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，張永強等[13]研究表明，無論在自然光還是遮蔭條件下，隨著密度增大，冬小麥都表現(xiàn)為有效穗數(shù)增多，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量降低。但姜麗娜等[14]和王燕等[15]研究認(rèn)為，播量對干物質(zhì)積累影響較小，增加播量并不會促進(jìn)最終產(chǎn)量的提高。

全球氣候變暖背景下，中國北方地區(qū)氣溫普遍升高，≥0℃積溫帶北移西擴，溫度上升的累積效應(yīng)十分明顯，北方傳統(tǒng)的一熟或兩年三熟區(qū)變化為一年兩熟區(qū)，原冬小麥種植區(qū)，其種植時間后移[16]。冀東地區(qū)處于溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，≥10 ℃積溫達(dá)3 814 ℃，本地區(qū)傳統(tǒng)種植制度為一年一熟或兩年三熟，隨著全球氣候變暖，通過冬小麥晚播實現(xiàn)了一年兩熟。冬小麥晚播增密是實現(xiàn)一年兩熟穩(wěn)產(chǎn)的重要措施。但對于晚播冬小麥籽粒灌漿特性的研究鮮有報道，晚播條件下密度對冬小麥籽粒灌漿特性的影響未見報道。為此，筆者以當(dāng)?shù)赝茝V的冬小麥品種京花11號為試驗材料，分析不同種植密度下晚播冬小麥籽粒灌漿特性，為該地區(qū)冬小麥晚播增密增加穗粒質(zhì)量提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概況

試驗于2018～2019年度在河北科技師范學(xué)院生命科技實驗站進(jìn)行，前茬作物為玉米，試驗田土質(zhì)中壤土，土壤有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以下同)為21.54 g/kg，全氮為1.68 g/kg，堿解氮102.35 mg/kg，速效磷23.59 mg/kg，速效鉀144.10 mg/kg。基施復(fù)合肥(16-16-16)600 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素150 kg/hm2。

1.2 試驗設(shè)計

本次試驗以京花11號為材料，采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)525萬株/hm2，675萬株/hm2和825萬株/hm2共3個密度，分別用B1，B2和B3表示。小區(qū)面積3 m×5 m，3次重復(fù)。所有小區(qū)均采用手工條播的方式進(jìn)行播種，行距20 cm，田間管理如同一般生產(chǎn)大田，于2019年6月19日收獲。

1.3 測定項目及方法

1.3.1籽粒灌漿相關(guān)指標(biāo) 于小麥開花盛期選取同一天開花、健壯、大小一致且有代表性的麥穗，進(jìn)行掛牌，開花后7 d開始取樣，之后每5 d取樣一次，每次取10穗掛牌麥穗，3次重復(fù)，放于封口袋帶回室內(nèi)，每穗取中部5 個小穗的基部2個強勢粒，每處理100粒進(jìn)行籽粒灌漿指標(biāo)測定。先稱鮮質(zhì)量，之后用排水法測體積，最后于烘箱中105 ℃殺青10 min，并在70 ℃下烘干，測定籽粒干質(zhì)量。

1.3.2籽粒灌漿過程擬合 用Logistic方程對小麥籽粒灌漿過程進(jìn)行擬合，并將灌漿過程分為3個階段：漸增期、快增期、緩增期。Logistic方程表達(dá)式參考郭麗果等[16]研究方法，即

開花后時間(t)作為自變量，籽粒質(zhì)量(W)作為因變量。對Logistic方程進(jìn)行求一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，可得出一些灌漿參數(shù)，其灌漿參數(shù)表述和計算方法見表1。

表1 各種灌漿參數(shù)表述及計算方法

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.05軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬小麥籽粒干質(zhì)量變化動態(tài)及其Logistic方程擬合

小麥籽粒干物質(zhì)積累均呈“慢-快-慢”的變化形式(圖1)，這與劉芳亮等[18]研究結(jié)果一致。隨生育進(jìn)程推進(jìn)處理間籽粒干質(zhì)量差異增大，B1處理的籽粒干質(zhì)量較重，其次為B3處理的，B2處理的最輕。

圖1 冬小麥籽粒干物質(zhì)積累動態(tài)

對各處理的籽粒干質(zhì)量與開花后時間建立Logistic模型，F(xiàn)值都達(dá)極顯著水平，各處理的決定系數(shù)R2都在0.99以上，表明各處理的擬合效果較好，且小麥灌漿過程均符合Logistic生長規(guī)律(表2)。

表2 籽粒灌漿進(jìn)程及灌漿方程的模擬

2.2 晚播冬小麥籽粒體積變化動態(tài)

小麥籽粒產(chǎn)量取決于單位面積粒數(shù)和粒質(zhì)量，粒質(zhì)量與籽粒體積密切相關(guān)[19]。不同處理的小麥籽粒體積變化均表現(xiàn)為“快-慢-快”趨勢。小麥籽粒體積從灌漿開始到第20天，快速增大；在第20天～第30天緩慢增加；第30天左右達(dá)到最大值，30 d后又快速下降。不同處理間比較，B1處理的籽粒體積較大，B2處理的較小(圖2)。

圖2 冬小麥籽粒體積變化動態(tài) 圖3 冬小麥籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài)

2.3 晚播冬小麥籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化動態(tài)

冬小麥籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨灌漿進(jìn)程的推進(jìn)而下降，灌漿初期籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，到收獲期最低(圖3)。籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)階段性的變化，即灌漿前10 d下降較為平緩，灌漿10 ～30 d下降較快，灌漿30 d之后呈現(xiàn)快速下降的趨勢。此外，密度對籽粒中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較小。

2.4 冬小麥籽粒灌漿的特征參數(shù)的分析

B2處理的各灌漿參數(shù)值基本都最小，其它參數(shù)最大值出現(xiàn)在B1或B3處理中，處理間差異較小(表3)。

表3 晚播冬小麥籽粒灌漿特征參數(shù)

從變異系數(shù)來看，晚播冬小麥灌漿時間參數(shù)的變異系數(shù)較小，其中最大灌漿速率出現(xiàn)的時間(Tmax)在17.39～17.55 d，其變異系數(shù)最小(表4)；其次是灌漿持續(xù)時間(T)40.83～42.07 d；各灌漿速率參數(shù)的變異系數(shù)較大，其中漸增期灌漿速率的變異系數(shù)在所有參數(shù)中最大，其次為快增期灌漿速率、緩增期灌漿速率(R2，R3)和最大灌漿速率(Rmax)。說明晚播條件下，密度對灌漿持續(xù)時間幾個特征參數(shù)影響不大，主要是通過影響灌漿速率相關(guān)參數(shù)影響粒質(zhì)量。因此，晚播冬小麥生產(chǎn)中可以通過調(diào)整密度，調(diào)控籽粒灌漿速率，進(jìn)而促進(jìn)粒質(zhì)量的形成。

表4 冬小麥籽粒灌漿參數(shù)的變異系數(shù)

2.5 晚播冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

處理間有效穗數(shù)由大到小的順序依次為：B2，B3，B1，而B1處理的有效穗數(shù)最低，與其它2個處理差異顯著；穗粒數(shù)隨密度增加而下降，處理間出現(xiàn)顯著差異，以B1處理穗粒數(shù)最多，B3處理的最少；千粒質(zhì)量表現(xiàn)由大到小的排列順序為：B3，B1，B2，但處理間差異未達(dá)顯著水平。B1，B2處理產(chǎn)量顯著高于B3處理，其中B2處理優(yōu)于B1處理，但差異不顯著(表5)。

表5 晚播冬小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.6 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素及灌漿參數(shù)的相關(guān)性

相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與最大灌漿速率出現(xiàn)的時間(Tmax)呈顯著負(fù)相關(guān)，與其它參數(shù)相關(guān)性未達(dá)顯著水平(表6)。粒質(zhì)量與Tmax，最大灌漿速率，快增期灌漿速率和緩增期灌漿速率均呈顯著正相關(guān)。在晚播冬小麥栽培生產(chǎn)過程中，提高漸增期、緩增期和最大灌漿速率，使時間盡早出現(xiàn)；延長快增期和緩增期持續(xù)時間，從而延長整個灌漿過程持續(xù)時間，提高光合物質(zhì)積累量，延長干物質(zhì)轉(zhuǎn)化積累時間，提高粒質(zhì)量。

表6 晚播冬小麥籽粒灌漿特征參數(shù)與產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

多項研究表明密度對冬小麥籽粒灌漿有著一定的影響[18,20]。本次研究灌漿速率比灌漿持續(xù)時間受密度影響要大，尤其灌漿前期的灌漿速率受影響最大，這與彭慧儒等[21]研究結(jié)果一致。本次研究發(fā)現(xiàn)675萬株/hm2處理的各灌漿參數(shù)基本都最小，這可能與其有效穗數(shù)最多，制約粒質(zhì)量的形成有關(guān)。生產(chǎn)中是否可以通過立體勻播或?qū)挿鶙l播增加單株營養(yǎng)面積進(jìn)而提高冬小麥籽粒灌漿速率有待進(jìn)一步研究。

一般來說，低密度處理由于收獲穗數(shù)不足導(dǎo)致產(chǎn)量偏低，高密度處理由于穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量偏低導(dǎo)致產(chǎn)量偏低[22,23]。本次研究表明，晚播條件下，密度對有效穗數(shù)和穗粒數(shù)影響顯著，525萬株/hm2處理的有效穗數(shù)最少，但穗粒數(shù)最多；675萬株/hm2處理的有效穗數(shù)最多，千粒質(zhì)量最低。產(chǎn)量受3個產(chǎn)量構(gòu)成因素的綜合影響，本次試驗中，雖然 675萬株/hm2的籽粒灌漿處于劣勢，千粒質(zhì)量最低，但其有效穗數(shù)最多，產(chǎn)量最高；其次最低密度處理有效穗數(shù)最少、穗粒數(shù)最多，其產(chǎn)量與中間密度的相當(dāng)；最高密度處理其有效穗數(shù)處于低密度和中密度之間，千粒質(zhì)量最重，但穗粒數(shù)最少，其產(chǎn)量顯著最低。通過調(diào)查基本苗、冬前總莖數(shù)和返青期總莖數(shù)，高密度處理死苗率高，這可能是高密度處理中冬小麥生長前期群體較大、苗弱、冬季抗寒性差，最終有效穗數(shù)低于基本苗數(shù)，這與本課題組之前的試驗結(jié)果一致。結(jié)合相關(guān)性分析來看，晚播條件下粒質(zhì)量不是影響冬小麥產(chǎn)量的因素，有效穗數(shù)和穗粒數(shù)對產(chǎn)量起更大作用。因此，冀東地區(qū)在穩(wěn)定穗數(shù)和穗粒數(shù)的基礎(chǔ)上提高粒質(zhì)量是實現(xiàn)晚播冬小麥高產(chǎn)更高產(chǎn)的有效途徑。

綜上所述，京花11號在冀東地區(qū)播期為10月13日的情況下，密度為675萬株/hm2時，其各灌漿參數(shù)值最小，千粒質(zhì)量最低，但其有效穗數(shù)最多，產(chǎn)量最高；密度為525萬株/hm2時，穗粒數(shù)最多，產(chǎn)量相對較高；825萬株/hm2處理的千粒質(zhì)量最重，但穗粒數(shù)最少，產(chǎn)量顯著最低。

因此，在冀東地區(qū)晚播條件下，種植密度以525萬～675萬株/hm2為宜。在此基礎(chǔ)上研究提高粒質(zhì)量的措施，是實現(xiàn)產(chǎn)量進(jìn)一步提高的重要途徑。