摘 要:【目的】探究新疆北疆匀播增密对适期晚播冬小麦群体结构及产量的影响,为新疆北疆晚播小麦合理密植提供依据。
【方法】在冬小麦适期播种期(9月20~30日)内及延迟播种时间(播种期为10月26日,延迟16~38 d),分析在晚播和匀播种植的方式下对冬小麦群体结构及产量的影响,试验设置田间不同种植密度为525×104粒/hm2(D1,大田常规播种密度)、600×104粒/hm2(D2)、675×104粒/hm2(D3)、750×104粒/hm2(D4)、825×104粒/hm2(D5)和900×104粒/hm2(D6),比较不同种植密度下适期晚播冬小麦群体结构的差异。
【结果】晚播条件下,随种植密度增大,群体茎蘖数增大,茎蘖成穗率降低,D1处理茎蘖成穗率最高,为46.08%,较其它处理依次高2.01%、8.94%、29.58%、43.02%和44.63%;随密度增加小麦株高升高,D1处理均与D5、D6处理差异显著,且基部第1、第2节间粗度逐渐降低;D3处理开花期各叶层叶面积达最大值,分别为27.58、25.75和18.45 cm2,LAI也达最大值,为6.93,且其开花期较蜡熟期透光率在各处理中降幅最小。产量以D5处理产量达最高,为8 908.47 kg/hm2,最小值为D1处理,为7 320.47 kg/hm2。
【结论】在晚播条件下,种植密度675×104粒/hm2拥有较好的群体结构,而825×104粒/hm2比较能获得高产,675×104~825×104粒/hm2较适合晚播冬小麦匀播种植密度。
关键词:冬小麦;晚播;种植密度;群体结构;产量
中图分类号:S512.1 ""文献标志码:A
文章编号:1001-4330(2025)01-0020-08
收稿日期(Received):
2024-07-15
基金项目:
新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(2021B02002-1,2022B02001-3);新疆维吾尔自治区“天山英才”培养计划(2023TSYCCX0013,2023TSYCLJ0009);新疆维吾尔自治区“三农”骨干人才培养项目(2022SNGGNT062);国家小麦产业技术体系乌鲁木齐综合试验站(CARS-03);新疆维吾尔自治区小麦产业技术体系项目(XJARS-01);国家自然科学基金项目(31960379,51879267)
作者简介:
谢秀荣(1998-),男,广西钦州人,硕士,研究方向为小麦高产栽培,(E-mail)1021535205@qq.com
通信作者:
张永强(1988-),男,河南平舆人,副研究员,硕士生导师,研究方向为小麦高产栽培生理与抗逆调控,(E-mail)zyq988@yeah.net
王冀川(1968-),男,河北廊坊人,教授,硕士生导师,研究方向为作物高产栽培,(E-mail)wjcwzy@126.com
0 引 言
【研究意义】小麦是新疆的主要粮食作物,而棉花又是新疆播种面积最大的农作物,麦-棉轮作是新疆增加小麦播种面积的途径之一。新疆北疆沿天山北坡一带是北疆棉花主要种植区域,生产中该区域小麦最适期播种时间为9月20~30日,而该区域棉花采收时间为9月25日至10月下旬,棉花采收后再腾茬整地播种小麦,已错过小麦的适播期[1]。晚播冬小麦能够以种芽的状态在积雪的覆盖下越冬,且在次年早春可利用积雪融水出苗,比适期播种小麦节约了冬前的出苗灌水,具有较大的节水优势,且晚冬播小麦具有春季出苗早、早成熟等优点[2]。因此,可以降低干热风对小麦危害的风险,有助于产量的提升[3]。匀播播种方式下,研究增密对适期晚播冬小麦群体结构及产量的影响,对筛选新疆北疆麦-棉轮作区小麦合理种植密度有重要意义。【前人研究进展】播期和种植密度是影响小麦群体结构以及产量的重要因素之一[4]。适宜种植密度对小麦在缓解个体和群体间的竞争以及的合理构建群体结构起重要作用[5]。小麦种植密度的增加茎蘖数以及叶面积指数也随之增加,对光合作用有显著影响[6]。小麦株高随着密度的增加而增高,茎粗则随之变细且密度对单位面积内的穗数和穗粒数以及产量有较为显著的影响[7-8]。匀播种植能够提高小麦群体质量,使个体间生长空间均匀以及提高植株分蘖成穗,从而实现小麦高产[9-10]。【本研究切入点】匀播种植的冬小麦分布均匀能够促进有效分蘖的发生以及更好的利用自然资源,增加小麦的产量。目前,关于新疆北疆晚播冬小麦匀播增密的研究较少,限制了该小麦种植模式在生产上的应用。因此需要研究匀播增密对适期晚播冬小麦群体结构、产量构成的影响,筛选出适宜于晚播条件下最佳的种植密度。【拟解决的关键问题】通过在匀播条件下设置不同种植密度的田间小区试验,探讨晚播麦田匀播及密度对晚播冬小麦群体结构的影响,为新疆北疆晚播小麦提供技术参考。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验于2022年9月25日至2023年7月10日在新疆农业科学院玛纳斯试验站(N44°18′,E86°13′)进行,气候类型为大陆性干旱半干旱气候,年均日照时数可达2 800 h,年平均气温为7.2℃。年平均的降雨量在173.3 mm,蒸发量2 141 mm,最高气温可达39.6℃,最低气温可达-37.4℃,全年无霜期可达172 d。试验地土壤类型为沙壤土,0~20 cm土壤含有有机质16.8 g/kg,碱解氮62.3 mg/kg,速效磷14.5 mg/kg,速效钾164 mg/kg。
选用石冬0358为试验材料,于2022年10月26日采用人工播种形式匀播种植,并设置不同种植密度的田间试验。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
设置适合晚播6个种植密度为525×104(当地常规播种密度)、600×104、675×104、750×104、825×104和900×104粒/hm2(分别以D1、D2、D3、D4、D5和D6表示);试验共6个处理,重复3次,共计18个小区,小区面积12m2(3m×4m)。播前结合整地,深施磷酸二铵375 kg/hm2。其它管理措施同当地高产田保持一致。
1.2.2 测定指标
1.2.2.1 茎蘖动态
于冬小麦起身期、拔节期、抽穗期、开花期、成熟期各小区选取长势均匀的0.16 m2作为定点区域调查茎蘖动态。
茎蘖成穗率=成熟期茎蘖数/拔节期茎蘖数×100%。
1.2.2.2 株高、茎粗
于冬小麦开花期、乳熟期、蜡熟期在田间内选取生长均匀的小麦15株,测量茎秆性状。株高使用米尺来测量,将小麦茎秆放于尺上,测量茎基部至麦穗顶点的距离(不包括芒长和根部)。同时使用游标卡尺测量冬小麦基部的第1、第2节间的茎秆粗度。
1.2.2.3 叶面积及叶面积指数
在拔节期、孕穗、开花期、灌浆期选取长势均匀的15株整株,测量整株其绿色叶片长及最宽处。叶面积指数=单株叶面积×单位土地面积株数/单位土地面积。
1.2.2.4 透光率
分别于冬小麦开花期、灌浆期、蜡熟期选择晴朗无云无风中午时间段,用SunScan专业版植物冠层分析仪测定位置分别为穗上(50 cm处)、基部(距地表5 cm处),将棍棒式探头以45°倾角水平横伸于小麦群体间测定,每个小区3次重复。
1.2.2.5 产量和产量构成因素
在小麦成熟期,每处理取具有代表性的样点3个,每个样点均进行室内考种,计算有效穗数、穗粒数和千粒重并每小区实收测产。
1.3 数据处理
采用DPS等软件进行方差分析,利用Microsoft Excel 2020进行数据统计以及作图。
2 结果与分析
2.1 匀播增密对适期晚播冬小麦茎蘖动态的影响
2.1.1 匀播增密对晚播冬小麦茎蘖数的影响
研究表明,晚播冬小麦随着生育时期的推进,群体茎蘖数均呈先升后降的趋势。晚播冬小麦茎蘖数随着种植密度的增加而逐渐增加,在不同生育时期群体茎蘖数均表现为D6>D5>D4>D3>D2>D1处理。起身期至拔节期分蘖数量增加较快,群体的茎蘖数均为D6处理最多;在拔节期群体的茎蘖数达到峰值;起身期至抽穗期D6处理均显著高于其它处理,除开花期和成熟期外,D1处理均与其它处理差异显著;而开花期至成熟期,D6处理均与D5处理差异不显著,均与D1至D4处理差异显著。拔节期后群体茎蘖数在不同的生育时期各处理间均出现下降。种植密度越大的晚播冬小麦群体,小麦植株的生长空间以及周围生长资源的利用吸收受限,茎蘖数的下降速度相对较快。图1
2.1.2 匀播增密对晚播冬小麦茎蘖成穗率的影响
研究表明,在匀播条件下晚播冬小麦茎蘖数随着种植密度的增加而增加,总体表现为D6>D5>D4>D3>D2>D1处理,各处理间D6处理在拔节期和成熟期总茎数均处于最大值,分别为2 545.02×104和810.82×104茎/hm2,D1处理均处于最小值,分别为1 229.78×104和566.64×104茎/hm2,D1处理较D6处理分别降低51.68%、30.11%。茎蘖成穗率均在D1处理最高,D6处理最低。D6处理均与D1至D4处理差异显著,与D5处理差异不显著。晚播冬小麦种植密度过高不利于晚播冬小麦的茎蘖成穗,适宜的种植密度则有利于提高小麦分蘖能力。表1
2.2 匀播增密对适期晚播冬小麦株高、茎粗的影响
研究表明,在晚播条件下,不同处理间晚播冬小麦株高随种植密度的增加整体呈逐渐增高的趋势,各处理株高的浮动范围在80.25~84.88 cm,各处理间株高总体表现为D6>D5>D4>D3>D2>D1处理。处理D1株高最低,为80.25 cm,处理D6株高最高,为84.88 cm,较D1处理显著增加5.77%。不同种植密度间株高差异显著,D1处理均与D6、D5处理差异显著,D2至D4处理间差异不显著。
冬小麦基部第1、第2节间粗度随生育时期的推进均呈先增后降的趋势,均以开花期最低,在乳熟期达到最大值,且同时期内始终表现为第2节间粗度高于第1节间。晚播冬小麦基部第1、第2节间粗度均随种植密度的增加呈逐渐变细的趋势。均以D1处理最高,且在第1、第2节间粗度不同生育时期分别在3.47~3.57 mm和4.28~4.4 mm变化。除第1节间蜡熟期和第2节间开花期外,D1处理各生育时期均与D2、D3处理差异不显著,但显著高于D4至D6处理。种植密度的增大一方面增加了株高,但同时降低了基部第1、第2节间粗度,可能增加后期植株倒伏的风险。表2
2.3 匀播增密对适期晚播冬小麦叶面积及面积指数的影响
2.3.1 匀播增密对晚播冬小麦叶面积的影响
研究表明,随着种植密度的增加,晚播冬小麦在开花期不同冠层叶片的长宽及叶面积呈先增后减的趋势,且各处理间D3处理在不同叶层的叶片的长度均处于最大值,处理D6的叶片长度均处于最低值,较D3处理分别降低2.27、4.13和3.14 cm,且差异显著。D3处理的叶片宽度在各叶层处于最大值,分别为1.77、1.44和1.10 cm。各处理间各叶层叶面积均呈D3>D1>D2>D4>D5>D6处理,D3处理较D1处理分别增加了2.48%、1.98%和3.13%,且均与D4至D6处理以及倒二、三叶D2处理差异显著,均与D1处理以及旗叶D2处理差异呈不显著。在适期晚播条件下,匀播种植的滴灌冬小麦随种植密度的增加,将对各叶层的叶片长、宽以及面积产生一定的影响。表3
2.3.2 匀播增密对晚播冬小麦叶面积指数的影响
研究表明,不同生育时期处理间LAI变化不同,其中拔节期、抽穗期均表现为D6>D5>D4>D3>D2>D1处理。随着生育时期的推进,晚播冬小麦的叶面积指数(LAI)总体呈先增后减的趋势。
在拔节期至抽穗期不同种植密度的叶面积指数增加迅速,在抽穗期达最大值,最大值为D6处理的9.3,较同时期D1至D5处理分别增长了37.4%、26.7%、28.6%、21.4%和14.6%。开花期后LAI因种植密度出现变化,开花期至成熟期均表现为D3>D6>D5>D4>D2>D1处理。在匀播条件下,种植密度对晚播冬小麦叶面积指数产生一定的影响,适宜的种植密度有利于植株生长发育。图2
2.4 匀播增密对适期晚播冬小麦透光率的影响
研究表明,不同种植密度对适期晚播冬小麦基部透光率的具有一定的影响,透光率在各处理间均表现为D1>D2>D3>D4>D5>D6处理,其中开花期基部群体透光率D1至D3处理以及D4至D6处理间差异不显著,D1至D3处理均与其它处理具有显著差异,灌浆期和蜡熟期D6处理均与D1至D3处理均具有显著差异,与D5处理间差异不显著。不同种植密度下适期晚播冬小麦基部的透光率均随着生育时期的推进而呈先低后高的趋势,其中开花期D1至D6处理较蜡熟期分别降低了66%、65.2%、65.1%、78.4%、80.4%和90.3%。D3处理的群体透光率变化最小,而D5、D6处理最大,晚播条件下种植密度越高,在冬小麦生长后期叶片衰老速度相比于低密度冬小麦快以及失绿严重,因此导致透光率升高,光合有效辐射下降,不利于冬小麦的稳产高产。表4
2.5 种植密度对晚播冬小麦产量及其构成因素的影响
研究表明,随着种植密度的增加,有效穗数呈逐渐增加的趋势。穗粒数D1处理下最高,为35.17粒,D6处理最低,为29.28粒,随着种植密度的增加而降低。千粒重D1处理下最高为46.62 g,D6处理最低为43.12 g,且均与其它处理差异显著。穗粒数、千粒重均呈D1>D2>D3>D4>D5>D6处理。产量在D5处理达最大值,为8 908.47 kg/hm2,最小值为D1处理7 320.47 kg/hm2,D5处理较常规种植密度D1处理高出21.69%,D5、D6处理均呈显著高于其它处理,D4与D3以及D1、D2处理间差异不显著。D1、D2处理较D5处理产量下降相对明显,种植密度以及其构成因素对匀播种植的晚播冬小麦的产量产生一定的影响。表5
3 讨 论
3.1 密度对小麦群体植株性状和透光率的影响
小麦是密植作物,种植密度影响其茎蘖数量、群体结构和产量形成。梁玉超等[11]研究表明,小麦随种植密度的增加,株高也会随之升高。种植密度的增高会造成各节间茎秆机械强度、干重的下降[12]。基部节间粗度与倒伏指数呈正相关[13]。试验中,小麦株高随着种植密度的增加而逐渐升高,各处理间均表现为D6>D5>D4>D3>D2>D1处理,D1至D3处理显著低于D6处理,可能是由于D1至D3处理群体结构较好,叶片光合能力较强,物质积累主要集中在叶片穗部有关。基部节间茎粗均随种植密度的增加而逐渐变细,均在乳熟期达最大值,与梁玉超等[11-13]的研究结果相似。
杨秀兰等[14]研究表明,密度增大叶面积指数增大,但种植密度过大时,叶面积指数下降。随着种植密度的增加,会对小麦冠层通风透光性产生影响导致LAI的下降[15]。张瑞等[16]研究表示,叶面积的大小与光合作用的能力的大小有关,能对小麦的生长产生影响。试验研究表明,各叶层叶面积均随种植密度的增加而先增后减,LAI增大,叶面积指数在开花期后,D3处理均达最大值,可能是由于D3处理群体植株生长空间均匀,光截获率高导致。基部透光率在开花期达最小,种植密度越大透光率越小,与杨秀兰[13-15]等的研究结果相似,所以群体透光率是群体光作用的表现。
3.2 密度对小麦茎蘖数量和产量形成的影响
谷冬艳等[17]研究表明,晚播的小麦会减缓前期的生长发育,因此会降低单株的分蘖数容易造成群体数量的不足。但通过增加种植密度来弥补分蘖不足的同时,茎蘖成穗率也随之下降[18]。试验研究发现,茎蘖数均随种植密度的增加而增加,但茎蘖成穗率均与其相反,与前者的研究基本相似。晚播冬小麦一般会造成单位面积内穗数的降低,而适期的晚播往往可以通过提高其穗粒数和籽粒干重来达到提产量的目的[19],但穗粒数和千粒重就随之逐渐降低[5,6,20],试验表明,随着种植密度的增加,有效穗增加,千粒重、穗粒数均随之降低,与前人试验结果基本相似,而D5处理的产量高于其它处理,可能是D5处理能够较好的协调单位面积内的穗数、穗粒数以及粒重间的相互关系,因此较易获得高产。
4 结 论
晚播条件下,匀播种植的冬小麦种植密度越低单株茎蘖成穗率越高。LAI在抽穗期达到最大值,以D6处理LAI最大,D5和D4处理次之,D1处理最小。种植密度675×104粒/hm2在各处理中各叶层中叶面积最大,且分蘖成穗率与常规种植密度的D1处理仅相差3.78%,植株分布均匀,光能利用效率高,有利于为小麦后期生长提供保障。D5处理产量达最大值,D1、D2处理产量下降相对较快。因此在晚播条件下,种植密度675×104粒/hm2拥有较好的群体结构,而825×104粒/hm2比较能获得高产,675×104~825×104粒/hm2较适合晚播冬小麦的匀播种植。
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XIE Xiurong1,2, ZHANG Yongqiang2,3,HAI Feng 1,2, LEI Junjie 2,3, LYU Xiaoqing4,
CHEN Chuanxin2,3, XU Qijiang 2,3,NIE Shihui 2,3, WANG Jichuan1
(1." College of Agriculture, Tarim University, Aral Xinjiang 843300, China; 2. Key Laboratory of Desert Oasis Crop Physiology, Ecology and Cultivation, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Urumqi 830091, China; 3. Institute of Food Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China; 4. Manas County Agricultural Technology Extension Center, Manas Xinjiang 832200, China)
Abstract:【Objective】 To study the effects of uniform sowing on population structure and yield of late sowing winter wheat in northern Xinjiang, and to provide basis for reasonable dense planting of late sowing wheat in the region.
【Methods】" Delayed sowing time (sowing date was October 26, witha delay of 16~ 38 d) was used to analyze the effects of late sowingand uniform sowing on the population structue and yield of winter wheat during the appropriate sowing period of winter wheat (September 20~ 30), and differe nt planting densities were set up in the field:525×104 grains/hm2(D1 , the conventional sowing density of the field),600×104 grains/hm2 (D2), 675×104 grains/hm2(D3), 750×104 grains/hm2(D4),825×104 grains/hm2(D5), and 900×104 grains/hm2(D6), to compare the population structure of late sowing winter wheat with different planting densities.
【Results】 Under late sowing conditions, with the increase of planting density, the number of stems and tillers increased, with the D1 treatment having the highest tiller success rate of 46.08%, which was higher than the other treatments by 2. 01%, 8. 94%, 29. 58%, 43. 02%, and 44. 63%, in that order;Plant height increased with increasing density, and all D1 treatments differed significantly from D5 and D6 treatments, and basalinternode 1 and internode 2 coarseness gradually decreased; the difference betweenD1 treatment and D5 and D6 treatment was significant,With D3 treatment (6.75 million grains /hm2), the leaf area of each leaf layer at flowering stage reached the maximumvalue (27.58 cm2 , 25.75 cm2 , 18.45 cm2 ),andthe leaf area index LAI also reached the maximum value (6.93), and the light transmission from floweringstage to wax ripening stage decreased the least among all treatments. The maximum yield was 8,908.47kg/hm2 under D5 treatment,and the minimum yield was 7,320.47 kg/hm2 under D1 treatment.
【Conclusion】" Under the condition of late sowing, the planting density of 675 × 104 grains/hm2 has better population structure, while 825 × 104 grains/hm2 is more capable of obtaining high yield,and 675 × 104 ~ 825× 104 grains/hm2 is more suitable for late sowing of winter wheat even sowing planting density.
Key words:winter wheat; late sowing; planting density; group structure; yield
Fund projects:Xinjiang Uygur Autonomous Region Key Ramp;D Program Projects(2021B02002-1, 2022B02001-3); Xinjiang Uygur
Autonomous Region \"Tianshan Talents\" Cultivation Program (2023TSYCCX0013,2023TSYCLJ0009);Autonomous Region “Three Rural” Backbone Talent Training Program (2022SNGGNT062); Urumqi Comprehensive Experimental Station of the
National Wheat Industry Technology System (CARS-03);Xinjiang Uygur Autonomous Region Wheat Industry Technology System Project (XJARS-01);National Natural Science Foundation of China project(31960379,51879267)
Correspondence author: ZHANG Yongqiang (1988-), male, from Pingyu, Henan, associate researcher, masters supervisor, research direction:wheat high-yield cultivation physiology and stress resistance regulation technology, (E-mail)zyq988@yeah.net
WANG Jichuan (1968-) , male, professor, from Langfang, Hebei,research direction:high-yield crop cultivation,(E-mail)wjcwzy@126. com