種植密度對(duì)不同小麥品種產(chǎn)量構(gòu)成及抗倒伏性的影響

盧 杰，董連生，常 成，司紅起，馬傳喜

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部黃淮南部小麥生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥 230036)

產(chǎn)量構(gòu)成是決定不同小麥品種產(chǎn)量潛力及適應(yīng)性的核心要素。郭 瑞等[1]研究表明，1981-2012年間，河南省審定的半冬性小麥品種產(chǎn)量構(gòu)成因素中，千粒重和穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大；審定的春性品種中，穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。王成社等[2]的研究結(jié)果表明，1942―2013年間關(guān)中地區(qū)育成品種穗數(shù)和粒重呈上升趨勢(shì)，穗粒數(shù)變化趨勢(shì)不明顯。品種演變的規(guī)律說(shuō)明，在中低產(chǎn)水平下，增產(chǎn)主要靠單位面積穗數(shù)；在高產(chǎn)水平下，增產(chǎn)主要靠穗粒數(shù)和千粒重。

在黃淮南部的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，特別是大面積砂姜黑土區(qū)，由于土質(zhì)黏重、整地粗放等原因，小麥產(chǎn)量處于中產(chǎn)或中低產(chǎn)水平，增加穗數(shù)仍然是提高產(chǎn)量的重要措施[3]，因此在生產(chǎn)上，農(nóng)民習(xí)慣于大播量播種，以保證充足的基本苗數(shù)。劉 萍等[4]研究表明，過(guò)分強(qiáng)調(diào)種植密度增加亦不利于產(chǎn)量增加。邵慶勤等[5]研究發(fā)現(xiàn)，小麥種植密度由基本苗300萬(wàn)·hm-2增加到450萬(wàn)·hm-2時(shí)，倒伏率及倒伏程度顯著上升?？梢?jiàn)，每個(gè)小麥品種都有其適宜的播種密度，且播種密度取決于土壤肥力、產(chǎn)量水平、氣候特點(diǎn)、播種早晚等因素。本研究擬通過(guò)分析雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)不同種植密度下小麥品種產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律以及發(fā)生倒伏的風(fēng)險(xiǎn)，以期為該地區(qū)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)小麥生產(chǎn)及品種選育提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014―2015年度和2015―2016年度分別種植于合肥市大楊店高新技術(shù)農(nóng)業(yè)示范園(31.90°N，117.2°E，以下簡(jiǎn)稱為大楊)和淮北市濉溪縣五鋪農(nóng)場(chǎng)(33.7°N，116.7°E，以下簡(jiǎn)稱為五鋪)。2014―2015年度，五鋪和大楊試驗(yàn)點(diǎn)播種時(shí)間分別為2014年10月12日和10月28日。2015―2016年度，五鋪和大楊試驗(yàn)點(diǎn)播種時(shí)間分別為2015年10月8日和10月25日。

試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以小麥品種為主區(qū)，種植密度為副區(qū)。供試品種為濟(jì)麥22、安農(nóng)0711和煙農(nóng)19，基本苗分別為225×104株·hm-2(D1)、375×104株·hm-2(D2)、525×104株·hm-2(D3)和675×104株·hm-2(D4)。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，五鋪試驗(yàn)點(diǎn)小區(qū)為6行區(qū)，行距0.22 m，行長(zhǎng)8 m；大楊試驗(yàn)點(diǎn)小區(qū)為5行區(qū)，行距0.25 m，行長(zhǎng)4 m。小麥出苗后2葉期定苗。在本試驗(yàn)中氮、磷(P2O5)、鉀(K2O)肥和有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)≥60%)分別按照207 kg·hm-2、135 kg·hm-2、135 kg·hm-2和750 kg·hm-2施用，其中，磷、鉀肥和有機(jī)肥作為基肥于播種期一次性施入，氮肥按7∶3比例用于播種期基肥和拔節(jié)期追肥。其他田間管理同常規(guī)大田種植。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.2.1 產(chǎn)量相關(guān)性狀的測(cè)定

穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、冬前莖蘗數(shù)和最高莖蘗數(shù)的測(cè)定按照“農(nóng)作物品種(小麥)區(qū)域試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程(NY/T-2007)”進(jìn)行。試驗(yàn)小區(qū)全區(qū)收獲測(cè)產(chǎn)，產(chǎn)量由小區(qū)產(chǎn)量折算得出。

1.2.2 倒伏程度和面積的測(cè)定

田間遇到風(fēng)雨發(fā)生倒伏時(shí)，記錄實(shí)際發(fā)生倒伏的程度和面積。

1.2.3 乳熟期莖稈強(qiáng)度的測(cè)定

參照肖世和等[6]的方法，使用浙江杭州托普儀器公司的YYD-1A型便攜式莖稈強(qiáng)度儀測(cè)定莖稈強(qiáng)度，每份材料選擇相鄰、長(zhǎng)勢(shì)一致的5個(gè)單莖，于中部捆扎，將莖稈強(qiáng)度儀垂直作用于莖稈捆扎點(diǎn)，均勻用力，使莖稈與地面呈45度角，記錄儀器峰值，3次重復(fù)，以5個(gè)莖稈測(cè)量值評(píng)價(jià)供試品種的莖稈強(qiáng)度大小。

1.2.4 倒伏指數(shù)的測(cè)定

于乳熟期，參照王 勇等[7]的方法測(cè)定供試品種植株重心高度、單莖鮮重、單莖基部第二節(jié)間的莖稈折斷力。倒伏指數(shù)=(重心高度×單莖鮮重)/單莖基部第二節(jié)間的莖稈折斷力。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

利用Excel 2007和SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD最小顯著差異法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對(duì)不同小麥品種分蘗特性的影響

由表1可以看出，2015年五鋪試驗(yàn)點(diǎn)，隨種植密度的增加，供試品種冬前莖蘗數(shù)和最高莖蘗數(shù)均呈上升趨勢(shì)，在D4處理下達(dá)到最高值，其中，濟(jì)麥22和安農(nóng)0711 D4處理的冬前莖蘗數(shù)和最高莖蘗數(shù)均與D1、D2處理間差異顯著，而與D3處理間差異不顯著；煙農(nóng)19 D4處理的冬前莖蘗數(shù)和最高莖蘗數(shù)與其他處理間差異均顯著，且冬前莖蘗數(shù)在D2和D3處理間差異不顯著，最高莖蘗數(shù)在D1、D2和D3處理間差異不顯著。供試品種的成穗率在D4處理下最低，且與D1處理差異均顯著，其中，濟(jì)麥22和煙農(nóng)19在 D2處理下成穗率最高，安農(nóng)0711在D1處理下成穗率 最高。

2015年大楊試驗(yàn)點(diǎn)，隨種植密度的增加，供試品種的冬前莖蘗數(shù)均呈上升趨勢(shì)，除安農(nóng)0711在D4處理與D3處理間差異不顯著外，濟(jì)麥22和煙農(nóng)19在D4處理與其他處理間差異均顯著，且3個(gè)品種在D2和D3處理間差異均不顯著。最高莖蘗數(shù)受品種影響較大，其中濟(jì)麥22在不同處理間差異不顯著；安農(nóng)0711在D3處理下最高莖蘗數(shù)最高，且與D4處理間差異顯著，而與D1、D2處理間差異不顯著；煙農(nóng)19的最高莖蘗數(shù)在D2處理下最高，且與D1、D3處理間差異顯著，而與D4處理間差異不顯著。濟(jì)麥22的成穗率在D2處理下最高，且與D3處理間差異顯著；安農(nóng)0711的成穗率在D4處理下最高，且與其他處理間差異均顯著；煙農(nóng)19的成穗率在不同處理間差異均不顯著。

表1 種植密度對(duì)不同小麥品種分蘗特性的影響(2015年)Table 1 Effects of planting density on tillering characteristics of different wheat varieties (2015)

方差分析結(jié)果顯示，密度單因素對(duì)五鋪和大楊試驗(yàn)點(diǎn)冬前莖蘗數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平，密度對(duì)冬前莖蘗數(shù)的影響大于品種；品種單因素對(duì)兩試驗(yàn)點(diǎn)最高莖蘗數(shù)的影響均達(dá)到極顯著水平，密度單因素對(duì)五鋪試驗(yàn)點(diǎn)最高莖蘗數(shù)達(dá)到極顯著水平，對(duì)大楊試驗(yàn)點(diǎn)最高莖蘗數(shù)達(dá)到顯著水平；品種和密度單因素對(duì)五鋪和大楊試驗(yàn)點(diǎn)成穗率均達(dá)到極顯著水平，品種對(duì)成穗率的影響大于密度。品種與密度互作對(duì)五鋪試驗(yàn)點(diǎn)冬前莖蘗數(shù)和最高莖蘗數(shù)的影響不顯著，而對(duì)大楊試驗(yàn)點(diǎn)冬前莖蘗數(shù)和最高莖蘗數(shù)的影響達(dá)到顯著水平；品種與密度互作對(duì)五鋪試驗(yàn)點(diǎn)和大楊試驗(yàn)點(diǎn)成穗率的影響均達(dá)到極顯著水平。

2.2 種植密度對(duì)不同小麥品種產(chǎn)量性狀的影響

由表2可以看出，2015年，供試品種的產(chǎn)量在不同處理間差異均不顯著。濟(jì)麥22的穗數(shù)在D3處理下最高，且與D2處理間差異不顯著，與D1、D4處理間差異顯著；千粒重在D3處理下最低，且與D4處理間差異不顯著，與D1、D2處理間差異顯著；穗粒數(shù)在不同處理間差異均不顯著。安農(nóng)0711的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重在不同處理間差異均不顯著。煙農(nóng)19的穗數(shù)和千粒重在不同處理間差異均不顯著，穗粒數(shù)在D1處理下最高，且與其他處理間差異顯著，且D1、D2和D3處理之間差異不顯著。

2016年，供試品種的產(chǎn)量在不同處理間差異均不顯著。供試品種的穗數(shù)均在D4處理下最高，且與D3處理間差異均不顯著，與D1、D2處理間差異顯著。供試品種的穗粒數(shù)均在D1處理下最高，且濟(jì)麥22 D1處理的穗粒數(shù)與D2處理間差異不顯著，而與D3、D4處理間差異顯著；安農(nóng)0711和煙農(nóng)19 D1處理的穗粒數(shù)與其他處理間差異均顯著。供試品種的千粒重在不同處理間差異均不顯著。

方差分析結(jié)果顯示，在五鋪試驗(yàn)點(diǎn)，2015和2016年密度單因素對(duì)穗數(shù)的影響均達(dá)到極顯著水平，密度對(duì)穗數(shù)的影響大于品種；2015和2016年品種單因素對(duì)穗粒數(shù)的影響均達(dá)到極顯著水平，密度單因素對(duì)2015年穗粒數(shù)的影響達(dá)到顯著水平，對(duì)2016年穗粒數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平，且2016年密度對(duì)穗粒數(shù)的影響大于品種；2015和2016年品種單因素對(duì)千粒重影響均達(dá)到極顯著水平，密度單因素對(duì)千粒重的影響均達(dá)到顯著水平，品種單因素對(duì)千粒重的影響大于密度。2015和2016年品種單因素對(duì)產(chǎn)量的影響均達(dá)到極顯著水平，而密度單因素對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著影響；品種與密度互作對(duì)穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量的影響均不顯著。

表2 種植密度對(duì)不同小麥品種產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響(五鋪，2015和2016年)Table 2 Effect of planting density on grain yield traits of different wheat varieties(Wupu, 2015 and 2016)

表3 種植密度對(duì)不同小麥品種產(chǎn)量性狀的影響(大楊，2015年)Table 3 Effect of planting density on grain yield traits of different wheat varieties(Dayang,2015)

表4 種植密度對(duì)不同小麥品種莖稈特性及抗倒伏性影響(2016年)Table 4 Effect of planting density on stem strength and lodging resistance of different wheat varieties (2016)

由表3可以看出，2015年大楊試驗(yàn)點(diǎn)，除安農(nóng)0711的穗數(shù)外，安農(nóng)0711的穗粒數(shù)和千粒重以及其他品種的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重在四種密度處理間差異均不顯著。安農(nóng)0711的穗數(shù)在D4處理下最高，且與D1、D2處理間差異顯著，與D3處理間差異不顯著。方差分析結(jié)果顯示，品種單因素對(duì)穗數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平，對(duì)穗粒數(shù)和千粒重的影響達(dá)到極顯著水平，對(duì)產(chǎn)量的影響不顯著；密度單因素對(duì)穗粒數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平，對(duì)千粒重和產(chǎn)量的影響達(dá)到顯著水平，對(duì)穗數(shù)的影響不顯著；品種與密度互作對(duì)穗數(shù)的影響達(dá)到顯著水平，對(duì)穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量的影響均不 顯著。

2.3 種植密度對(duì)不同小麥品種莖稈特性及抗倒伏性的影響

從表4可以看出，隨密度的增加，五鋪和大楊試驗(yàn)點(diǎn)供試品種的莖稈強(qiáng)度大體上呈下降趨勢(shì)，倒伏指數(shù)呈先升后降的趨勢(shì)，莖稈強(qiáng)度偏低的品種發(fā)生倒伏的面積較大。五鋪試驗(yàn)點(diǎn)，供試品種的莖稈強(qiáng)度均在D1處理下最大，其中，濟(jì)麥22和安農(nóng)0711 D1處理的莖稈強(qiáng)度與D2、D3和D4處理間差異顯著，且D2、D3和D4處理間差異不顯著；煙農(nóng)19 D1處理的莖稈強(qiáng)度與D2處理間差異不顯著，與D3、D4處理間差異顯著；大楊試驗(yàn)點(diǎn)，供試品種的莖稈強(qiáng)度在不同處理間差異均不顯著。除五鋪試驗(yàn)點(diǎn)煙農(nóng)19 D3處理的倒伏指數(shù)與D1、D2處理間差異顯著外，其余品種在不同處理間差異均不顯著。方差分析結(jié)果顯示，品種單因素對(duì)五鋪和大楊試驗(yàn)點(diǎn)莖稈強(qiáng)度的影響均達(dá)到極顯著水平，密度單因素僅對(duì)五鋪試驗(yàn)點(diǎn)莖稈強(qiáng)度的影響達(dá)到極顯著水平，對(duì)大楊試驗(yàn)點(diǎn)無(wú)顯著影響；品種單因素對(duì)五鋪試驗(yàn)點(diǎn)倒伏指數(shù)和大楊試驗(yàn)點(diǎn)倒伏面積的影響均達(dá)到極顯著水平，而密度對(duì)二者的影響達(dá)到顯著水平。品種與密度互作對(duì)五鋪和大楊試驗(yàn)點(diǎn)莖稈強(qiáng)度、倒伏指數(shù)和倒伏面積的影響均不顯著。

3 討 論

在安徽淮北地區(qū)，一是因?yàn)樯敖谕琳卮址判枰黾硬シN量；二是要利用10月上旬適宜的墑情而選擇較早的播期；三是為了預(yù)防早播冬季凍害而選擇半冬性或偏冬性的品種[8]，這三方面措施均有利于增加冬前莖蘗數(shù)。從近幾年小麥生產(chǎn)實(shí)踐可以看出，冬前分蘗比例大的品種，分蘗成穗率高，結(jié)實(shí)性好，比春生分蘗強(qiáng)的品種具有明顯的優(yōu)勢(shì)，然而，這些品種往往是一些半冬偏春性的品種，所以對(duì)其抗寒性的要求較高。綜上所述，由于冬前莖蘗發(fā)生與越冬至拔節(jié)期莖蘗發(fā)生的補(bǔ)償關(guān)系，種植密度對(duì)單位面積穗數(shù)的影響在很大程度上取決于品種的特點(diǎn)和栽培環(huán)境的生產(chǎn)潛力。五鋪試驗(yàn)點(diǎn)，冬前分蘗、春季分蘗和成穗率有很大的回旋余地；大楊試驗(yàn)點(diǎn)，產(chǎn)量水平較低，單位面積能承載的穗數(shù)有限。在安徽的沿淮及淮河以南地區(qū)，由于播種期推遲，農(nóng)民往往采用較高的播種密度，但是單純依靠增加播種密度并不能增加穗數(shù)，種植密度、冬前和春后分蘗發(fā)生率、分蘗成穗率三者往往是相互制約和補(bǔ)充，決定了單位面積穗數(shù)[9]。

張明偉等[10]研究認(rèn)為，播種密度過(guò)大，穗粒數(shù)和千粒重下降，對(duì)產(chǎn)量的負(fù)面影響增大。在五鋪試驗(yàn)點(diǎn)連續(xù)兩年的試驗(yàn)中，隨種植密度的增大，供試材料的穗粒數(shù)和千粒重出現(xiàn)了不同程度的下降，但產(chǎn)量表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，表明不同種植密度對(duì)供試品種產(chǎn)量結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出較強(qiáng)的緩沖性。

雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)小麥生產(chǎn)的重要風(fēng)險(xiǎn)是大面積的倒伏，不僅影響產(chǎn)量，而且增加機(jī)械收割成本?？沟狗瞧贩N高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要保證，受種植密度、栽培環(huán)境和品種遺傳特性的影響[11-14]。本研究中，供試品種隨著播種密度的增加，莖稈強(qiáng)度下降，倒伏指數(shù)增加，但品種間存在差異。安農(nóng)0711具有較好的抗倒伏能力，淮北地區(qū)農(nóng)戶采用窄行大播量種植時(shí)，選用該品種，可在更大群體穗數(shù)的基礎(chǔ)上保證較低的倒伏風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，在非灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，小麥可通過(guò)增加冬前分蘗、春生分蘗等多種途徑形成足夠的穗數(shù)。在實(shí)際小麥生產(chǎn)上，為了避免群體過(guò)高帶來(lái)的倒伏危險(xiǎn)，可選擇莖稈強(qiáng)度高、抗倒伏的品種以充分發(fā)揮穗粒數(shù)和千粒重的潛力，最終獲得高產(chǎn)。