一體化勻播技術(shù)對冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

張永強(qiáng)，方 輝，范貴強(qiáng)，陳傳信，陳興武 ,2，雷鈞杰,2，賽力汗·賽,2，薛麗華,2

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；2.農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】新疆南疆三地州(喀什地區(qū)、和田地區(qū)和克孜勒蘇柯爾克孜自治州)屬于農(nóng)作物一年兩熟區(qū)，小麥-大豆一年兩收是當(dāng)?shù)氐闹饕r(nóng)業(yè)種植模式。在冬小麥、夏大豆播種前均翻耕整地播種，1年中對土地進(jìn)行2次翻耕，整地成本高。采用小麥勻播播種機(jī)播種，可減少1次對土壤的翻耕擾動，且大豆茬口較小，加之該區(qū)是沙壤土，非常易于小麥勻播機(jī)田間操作，播種質(zhì)量好，出苗均勻、整齊。采用勻播機(jī)械播種，可有效縮短農(nóng)耗期，在夏大豆收獲騰茬結(jié)束后，適墑播種，節(jié)約了翻地整地所耗用的時(shí)間，可有效增加當(dāng)?shù)囟←湹倪m播期的播種面積，實(shí)現(xiàn)小麥冬前壯苗，為小麥獲得高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。對比分析一體化勻播技術(shù)與常規(guī)條播對南疆冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響。對該技術(shù)的大面積推廣有實(shí)際意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】播種方式不僅影響其立苗質(zhì)量、作物生長發(fā)育與產(chǎn)量，也關(guān)系到生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的提高[1-2]。郝德有[3]研究表明，小麥機(jī)械化“無壟栽培”有利于小麥根多苗壯，穗多、穗大、產(chǎn)量高。Liu[4]等、Ansari等[5]和Li等[6]研究均表明，小麥均勻分布，利于單株通風(fēng)透光，提高個(gè)體優(yōu)勢。楊飛等[7]研究表明，勻播可促進(jìn)了小麥分蘗，較條播增加0.5～1.2個(gè)，分蘗成穗率在15% 左右。喬俊芳[8]研究表明，窄行稀條播、膜側(cè)條播和溝播3種種植方式下的冬小麥產(chǎn)量均要高于常規(guī)寬行條播。吳新勝等[9]研究表明，稻茬淺旋機(jī)械均勻撒播各生育階段群體莖蘗總數(shù)和穗數(shù)均最多。【本研究切入點(diǎn)】目前研究均是在內(nèi)地、非免耕下進(jìn)行；有關(guān)在新疆干旱灌區(qū)、免耕下進(jìn)行未見的研究報(bào)道。研究一體化勻播技術(shù)對新疆南疆冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】設(shè)置一體化免耕勻播和常規(guī)條播2種不同的播種方式，分析不同播種方式對冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)、葉面積指數(shù)(LAI)、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，為新疆南疆冬小麥一體化勻播高產(chǎn)栽培技術(shù)的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2016年10月～2018年7月2個(gè)冬小麥生長季，在新疆喀什地區(qū)澤普縣新疆小麥育種家基地(77°16' E，38°10' N)進(jìn)行，海拔高度為1 215～1 490 m，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫11.4℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-22.7℃。光熱資源充足，光照時(shí)間長，干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，晝夜溫差大，四季分明，夏長春秋短；春夏多大風(fēng)、沙暴、浮塵天氣。試驗(yàn)地土壤為沙壤土，前茬為夏大豆，土壤有機(jī)質(zhì)為 1.487 g/kg，全氮 0.635 g/kg，堿解氮37.3 mg/kg，速效磷18.2 mg/kg，速效鉀104.0 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素大區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)2種播種方式。

勻播處理，采用小麥勻播機(jī)播種(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所與中衡金豐農(nóng)科技有限公司聯(lián)合研制)，該播種方式將施肥、旋耕、播種、1次鎮(zhèn)壓、覆土、2次鎮(zhèn)壓共6道工序于一體。

條播處理，即當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)15 cm等行距條播。供試品種為新冬20號，分別于2016年10月18日和2017年10月15日播種，播種量為300 kg/hm2。兩種播種方式均基施尿素75 kg/hm2，磷酸二銨450 kg/hm2。在返青期和拔節(jié)期分別追施尿素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、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿中期，共計(jì)灌水6 000 m3/hm2。其他管理同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 葉綠素相對含量(SPAD值)

使用SPAD葉綠素儀測得的SPAD值與實(shí)際葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)[10]，于冬小麥拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期，采用日本生產(chǎn)的SPAD-502葉綠素測定儀進(jìn)行測定，每葉從基部到尖端測3點(diǎn)取平均值，每小區(qū)測20片葉子，花前測定倒2葉，開花期及其之后測定旗葉。

1.2.2.2 葉面積指數(shù)

在拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期取樣，每小區(qū)隨機(jī)選取10株整株，標(biāo)樣后測定葉面積。

1.2.2.3 干物質(zhì)

于冬小麥拔節(jié)期、孕穗期、開花期，灌漿期、成熟期，每處理每重復(fù)取20株小麥鮮樣，剪去根，將植株分為葉片、莖鞘、穎殼和穗軸、籽粒部分，放入105℃烘箱中殺青15 min，80℃烘24 h至恒重后稱干重，分別測定各部分的干物質(zhì)重。

1.2.2.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

在小麥成熟期，每處理取具有代表性的樣點(diǎn)6個(gè)，每個(gè)樣點(diǎn)選取0.667 m2進(jìn)行室內(nèi)考種，計(jì)算出有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。每小區(qū)收獲4 m2(2 m×2 m)用于測定生物量和產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft office 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種方式對冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)的影響

研究表明,隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，2種播種方式下冬小麥葉片葉綠素含量(SPAD值)的基本呈“先升后降”的變化趨勢，處理間表現(xiàn)為勻播處理>條播處理，且均在開花期達(dá)到最大；最大值為59.27(2017年)、55.98(2018年)，分別較同年條播處理的葉片SPAD值提高了6.41%、4.13%，在同種管理模式下，勻播能增加冬小麥葉綠素含量。小麥葉綠素含量的提高，能促進(jìn)葉片光合作用，增加光合產(chǎn)物積累，提高產(chǎn)量。圖1

圖1 不同播種方式下冬小麥葉片SPAD值變化

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

2.2 不同播種方式對冬小麥葉面積指數(shù)(LAI)的影響

研究表明,2種播種方式下冬小麥葉面積指數(shù)(LAI)的總體變化趨勢一致，均呈現(xiàn)出“先增后減”的變化趨勢。不同處理間2年試驗(yàn)顯示勻播處理>條播處理，且2種播種方式下冬小麥LAI均在孕穗期達(dá)到最大值，最大值分別為3.52(2017年)、3.50(2018年)，較同期條播處理的LAI 分別提高了10.00%和3.86%。勻播條件下，小麥植株均勻分布，植株生長健壯，葉片大，葉面積指數(shù)高。圖2

圖2 不同播種方式下冬小麥葉面積指數(shù)(LAI)變化

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

2.3 不同播種方式對冬小麥干物質(zhì)積累的影響

研究表明,隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，2種播種方式下冬小麥單株干物質(zhì)積累量逐漸增加。2年試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，勻播處理下冬小麥單株干物質(zhì)積累量均高于條播處理，且2種處理下單株干物質(zhì)均在成熟期達(dá)到最高，其中2017年分別為3.32 g/株(勻播)和3.06 g/株(條播)，其中勻播較條播處理單株干物質(zhì)增加了8.50%；2018年分別為3.13(勻播)和2.95 g/株(條播)，其中勻播較條播處理單株干物質(zhì)增加了6.10%。2年各處理間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。小麥單株干物質(zhì)是籽粒產(chǎn)量的形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，干物質(zhì)積累量增加有利于產(chǎn)量的提高。圖3

圖3 不同播種方式下冬小麥干物質(zhì)積累量變化

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

2.4 不同播種方式對冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

研究表明,不同播種方式對冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均存在明顯的影響，與條播相比，2017年、2018年勻播處理下，有效穗數(shù)分別增加了1.34%、6.47%，穗粒數(shù)分別增加2.10%、5.43%，千粒重分別提高了2.37%、9.35%，生物量分別提高了2.72%、22.75%，籽粒產(chǎn)量分別提高了5.92%、18.91%。2017年2種播種方式下冬小麥有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及生物量間差異不顯著，籽粒產(chǎn)量間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；2018年2種播種方式下冬小麥效穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，生物量、籽粒產(chǎn)量間差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)。表1

表1 不同處理下冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素變化

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

年份Year處理Treatment有效穗數(shù)Number of productive ear(104穗/hm2)穗粒數(shù)Number of Kernels per spike(粒/穗)千粒重1 000-grainWeigh(g)生物量Total biomass(kg/hm2)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)收獲指數(shù)Harvest index2016～2017條播614.55aA39.94aA35.48aA25 853.448 273.10aA0.32aA勻播622.80aA40.78aA36.32aA26 555.458 763.30aA0.33aA2017～2018條播493.50bA44.77bA37.65bA22 808.717 070.70bB0.31aA勻播525.45aA47.20aA41.17aA27 121.888 679.00aA0.32aA

注：大小寫字母分別表示差異達(dá)到0.01和0.05顯著水平

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

2.5 不同播種方式下冬小麥經(jīng)濟(jì)效益

研究表明,勻播處理采用小麥勻播機(jī)，該機(jī)械是集“施肥、旋耕、播種、1次鎮(zhèn)壓、覆土、2次鎮(zhèn)壓”6道工序于一體,作業(yè)費(fèi)975元/hm2，在試驗(yàn)區(qū)較傳統(tǒng)條播(撒肥、犁地、整地、播種)節(jié)省了撒肥及播種的2項(xiàng)作業(yè)費(fèi)，共345元/hm2；基施尿素減少75 kg/hm2，磷酸二銨減少75 kg/hm2，共節(jié)約肥料肥421.5元/hm2。2項(xiàng)共減少766.5元/hm2。由于播種方式的改變，勻播處理下冬小麥籽粒產(chǎn)量提高，籽粒產(chǎn)出增加，其中2017年分別為20 243.22(勻播)和19 110.86元/hm2(條播)，勻播較條播處理增加了5.93%，差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；2018年分別為20 048.49(勻播)和16 333.32元/hm2(條播)，勻播較條播處理增加了22.75%，差異達(dá)顯著水平(P<0.01)。2年試驗(yàn)顯示處理間產(chǎn)投比均表現(xiàn)為，冬小麥勻播不僅可以提高小麥產(chǎn)量，而且可節(jié)約成本增加經(jīng)濟(jì)效益；尤其對于南疆麥豆兩熟區(qū)，與傳統(tǒng)播種方式相比，冬小麥一體化勻播具有省工、省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。表2

表2 不同處理的經(jīng)濟(jì)效益

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

年份Year處理Treatment投入類型Type of input整地SoilPreparation施肥Apply fertilizer播種Sowing種子Seed收割Harvest化肥Fertilizer水電費(fèi)Charge of water &electricity勞力Laber總投入Totalinput產(chǎn)出類型Type of output秸稈Straw籽粒Grainyield總產(chǎn)值Totaloutput凈收入Netincom產(chǎn)投比Inputoutput ratio2016～2017條播9751501951 2008252 587.51 5002 4009 8331 35019 110.8620 46110 6282.081勻播009751 2008252 1661 5002 4009 0661 35020 243.2221 59312 5272.3822017～2018條播9751501951 2008252 587.51 5002 4009 8331 35016 333.3217 6837 850.81.798勻播009751 2008252 1661 5002 4009 0661 35020 048.4921 39812 3322.36

3 討 論

研究發(fā)現(xiàn),不同播種方式冬小麥葉片SPAD值變化基本相似，均呈單峰曲線，這與張秋英等[11]的研究結(jié)果一致。牛立元等[12]、羅宏博[13]研究表明,小麥葉片葉綠素含量在孕穗期達(dá)到最大值，張秋英等[11]則認(rèn)為在開花期達(dá)到最大值，但研究中發(fā)現(xiàn)2種不同播種方式冬對小麥旗葉SPAD值均在開花期達(dá)到最大值，這可能是由于品種和田間管理措施影響葉綠素最高含量出現(xiàn)的時(shí)間。試驗(yàn)研究表現(xiàn)為勻播高于條播的SPAD值，其原因可能是不同播種方式改變了小麥群體結(jié)構(gòu)和旗葉光照條件，影響小麥旗葉的衰老進(jìn)程，進(jìn)而使旗葉SPAD值出現(xiàn)差異。

陳雨海等[14]研究表明，冬小麥的行距越均勻，則其冠層陽光截獲率則越髙，可提高作物產(chǎn)量。但也有學(xué)者認(rèn)為機(jī)械條播能夠提高小麥光合效率，減輕中后期病蟲害[15]。周勛波等[16]研究表明，冬小麥越均勻的種植模式，其產(chǎn)量越高。喬蕊清等[17]研究表明，撒播比條播增產(chǎn)10%以上，有效穗數(shù)和千粒重，提高幅度分別12%～15%和1.5～2 g；撒播能夠增加單莖生育后期綠葉面積和光能利用效率。皮丕蘭[18]研究表明，小麥撒播冬前莖蘗多，干物質(zhì)量較高。吳新勝等[9]研究表明，條播小麥的產(chǎn)量要高于撒播。李娜娜等[19]研究表明，撒播前期群體過大，個(gè)體干物質(zhì)積累較低，穗粒數(shù)和粒重較小。研究結(jié)果表明，與條播相比，勻播使每株小麥都相對均勻地分布在土地上，更勻地獲得光熱資源和生長空間，促進(jìn)個(gè)體的生長發(fā)育，增大了葉面積指數(shù)(LAI)，促進(jìn)干物質(zhì)的積累，提高了籽粒產(chǎn)量。研究經(jīng)濟(jì)效益分析表明，與常規(guī)條播相比，勻播處理節(jié)省整地、撒肥及播種作業(yè)費(fèi)1 320元/hm2，節(jié)約肥料肥421.5元/hm2；2年籽粒產(chǎn)出效益分別增加了5.93%(2017年)和22.75%(2018年)。與條播相比，一體化勻播技術(shù)確實(shí)可以節(jié)本增效、提高小麥籽粒產(chǎn)量，增加種植效益，但與之相關(guān)的高產(chǎn)機(jī)理、群體和個(gè)體之間的生長發(fā)育規(guī)律、群體內(nèi)部環(huán)境變化等有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

與條播相比，勻播處理使每株小麥都相對均勻地分布在土地上，更勻地獲得光熱資源和生長空間，從而促進(jìn)個(gè)體的生長發(fā)育，有利于葉綠素含量(SPAD值)的提高，增大了葉面積指數(shù)(LAI)，促進(jìn)干物質(zhì)的積累，進(jìn)而有效提高了籽粒產(chǎn)量。通過實(shí)際試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)效益分析得出，與常規(guī)條播相比，勻播處理可節(jié)省機(jī)械作業(yè)費(fèi)1 320元/hm2，節(jié)約肥料肥421.5元/hm2，且2年試驗(yàn)小麥籽粒增產(chǎn)均在5%以上。冬小麥勻播不僅可以提高小麥產(chǎn)量，還可節(jié)約成本增加經(jīng)濟(jì)效益；尤其對于新疆南疆麥豆兩熟區(qū)，與傳統(tǒng)播種方式相比，冬小麥一體化勻播具有省工、省時(shí)、肥料利用率高的優(yōu)點(diǎn)。