條帶種植不同帶間距對冬小麥產(chǎn)量的影響

宋鑫玥 孫小諾 劉勝堯 賈宋楠 賈建明 范鳳翠 齊浩 張哲 杜鳳煥 杜雄

摘要：為探究不同種植方式對冬小麥生長指標(biāo)的影響，提高冬小麥籽粒產(chǎn)量。2017年以濟(jì)麥22為試驗材料，在條帶種植方式下設(shè)置了4種不同帶間距，分別為D3（50 ∶ 40，50 cm種6行，空40 cm）、D2（50 ∶ 30，50 cm種6行，空 30 cm）、D1（50 ∶ 20，50 cm種6行，空20 cm）和對照（常規(guī)等行距種植，CK）。結(jié)果表明，總莖數(shù)隨著帶間距的增大而降低，表現(xiàn)為D1>D2>D3，成熟期D2處理總莖數(shù)最大。拔節(jié)、孕穗、開花和灌漿期D3處理干物質(zhì)積累量最低，分別比CK降低6.82%、11.74%、10.09%和13.07%，成熟期處理間差異不顯著。孕穗、開花、成熟期D2處理葉面積指數(shù)最大，與CK相比分別提高11.11%、19.28%和25.03%，D3處理葉面積指數(shù)最低。隨著帶間距的增大，冠層內(nèi)總光截獲率降低，孕穗期和灌漿期D3處理光截獲率分別比CK低12、9百分點;孕穗期條帶種植各處理中下部的光合有效輻射量是CK的1.39～4.8倍，灌漿期是CK的1.58～4.65倍。D2處理籽粒產(chǎn)量最大，比CK提高了5.68%，穗數(shù)和穗粒數(shù)分別比CK提高了2.47%和6.39%。綜上所述，條帶種植D2處理帶間距配置能構(gòu)建良好的群體結(jié)構(gòu)，充分利用光照資源，提高冬小麥籽粒產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：冬小麥;條帶種植;帶間距;產(chǎn)量;生長發(fā)育

中圖分類號： S512.1+10.4 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）10-0076-06

小麥作為中國僅次于玉米、水稻的糧食作物，占全國農(nóng)作物總播種面積的14.8%，年平均產(chǎn)量占全國作物糧食總產(chǎn)量的20.7%，對維持國家糧食穩(wěn)定和安全具有重要意義[1]。隨著人口逐漸增長和耕地面積逐年衰減，保證糧食安全和提高產(chǎn)量成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)優(yōu)先發(fā)展的方向。為緩解人口、資源利用和糧食安全生產(chǎn)的矛盾，如何調(diào)整種植形式，建立適宜的群個體結(jié)構(gòu)，成為提高冬小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵。國內(nèi)外關(guān)于冬小麥群體的配置已有較多研究，主要通過調(diào)整播種方式和改變種植行距或株距來協(xié)調(diào)群個體之間的矛盾[2-3]。作物冠層結(jié)構(gòu)可通過種植方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變冠層小氣候，影響作物干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的形成[4]。種植方式的調(diào)整和行距改變成為調(diào)整冠層結(jié)構(gòu)的主要耕作栽培措施。盛坤等研究發(fā)現(xiàn)，隨著行距的縮小，小麥成穗數(shù)、千粒質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量有所提高[5]。秦樂等研究發(fā)現(xiàn)，在相同的密度條件下，7.5 cm種植行距的小麥群體總莖數(shù)和干物質(zhì)量最高，在375萬株/hm2密度下產(chǎn)量最高（9 598.4 kg/hm2）[6]。但武蘭芳等研究認(rèn)為，隨行距的增加，行距在20～30 cm之間時，小麥產(chǎn)量均呈遞增趨勢[7]。前人關(guān)于寬窄行、行距配置、超窄行種植等均有一定的研究[5，8-9]。本研究在窄行距條帶種植下設(shè)置不同帶間距，探究不同帶間距對冬小麥產(chǎn)量的影響效應(yīng)，通過種植方式的調(diào)整以期為小麥高產(chǎn)及配套灌溉設(shè)備提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

本研究于2018—2019年在河北省鹿泉市大河綜合試驗站進(jìn)行試驗。該區(qū)屬溫帶半濕潤偏旱大陸性季風(fēng)氣候，日平均氣溫 13.6 ℃，年降水量 543 mm，日照時數(shù)2 554 h，無霜期230 d。試驗地土壤為黏壤質(zhì)洪沖積石灰性褐土，0～100 cm 土體容重1.56 g/cm3，田間持水量21.17%;0～20 cm土壤耕層基礎(chǔ)養(yǎng)分含量中有機(jī)質(zhì)含量1.24%，全氮含量1.43 g/kg，速效氮含量96.58 mg/kg，速效磷含量31.21 mg/kg，速效鉀含量180.71 mg/kg，pH值7.94。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以濟(jì)麥22為材料，分別設(shè)置不同的帶間距，處理為D3（50 ∶ 40，50 cm種6行，空 40 cm）、D2（50 ∶ 30，50 cm種6行，空30 cm）、D1（50 ∶ 20，50 cm 種6行，空20 cm）和CK（常規(guī)等行距種植，行距15 cm）共4個處理（圖1）。每個處理3次重復(fù)，共12個小區(qū)，小區(qū)面積為60 m2（行長 10 m，寬度 6 m），隨機(jī)排列。條帶種植采用密行小麥播種機(jī)[10]進(jìn)行播種，能夠調(diào)節(jié)種植行距，播種量225 kg/hm2，播深3 cm。采用微噴帶灌溉，播種時灌水40 mm，拔節(jié)期和灌漿期各灌水60 mm;施肥量按氮（N）49.5 kg/hm2、P2O5 13.6 kg/hm2、K2O 28.4 kg/hm2 施底肥，之后隨灌水總追施氮（N） 175.5 kg/hm2、P2O5 106.4 kg/hm2、K2O 129.1 kg/hm2。其他管理措施同大田生產(chǎn)。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 群體動態(tài) 各小區(qū)分別選取1 m雙行定點，調(diào)查總莖數(shù)，計算基本苗數(shù)。在3葉期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、成熟期調(diào)查各小區(qū)定點的總莖（穗）數(shù)，計算各時期單位面積莖（穗）數(shù)。

成穗率=成熟期總穗數(shù)生育期最高總莖數(shù)×100%。

1.3.2 葉面積指數(shù) 每小區(qū)選取30株有代表性植株，將綠色葉片按葉位分離，在105 ℃下殺青80 ℃烘至恒質(zhì)量，稱量各葉位干質(zhì)量及鮮質(zhì)量。測定每葉位的樣葉面積，采用比葉重法求不同葉位的葉面積，計算單株（莖）不同葉位的葉面積，乘以單位面積株（莖）數(shù)，計算出單位面積內(nèi)的各葉位葉片面積，把所有葉位綠葉面積相加即為總?cè)~面積指數(shù)（LAI）[11]。

1.3.3 干物質(zhì)積累量 將植株地下部剪掉，莖稈、葉片、穗分開，置于烘箱105 ℃殺青，80 ℃烘至恒質(zhì)量，稱干質(zhì)量，計算單位面積干物質(zhì)量。

1.3.4 光合有效輻射（PAR）的測定 小麥孕穗期和灌漿期測定不同垂直部位底部5 cm、冠層1/2處、冠層3/4處、旗葉處、植株頂50 cm處光合有效輻射量，全天每隔2 h測1次，大小行分別測定，取平均值。

截獲率=（Q1-Q2）/Q1×100%。

式中：Q1為冠層頂部50 cm光合有效輻射量，Q2為冠層底部光合有效輻射量[12]。

1.3.5 產(chǎn)量及構(gòu)成因素 收獲前各小區(qū)選取1 m雙行定點調(diào)查穗數(shù)，計算單位面積總穗數(shù)。隨機(jī)取20個穗，數(shù)每穗結(jié)實粒數(shù)，計算平均每穗粒數(shù)。成熟后各小區(qū)收獲2 m2進(jìn)行測產(chǎn)，風(fēng)干后稱質(zhì)量，計算單位面積籽粒產(chǎn)量。千粒質(zhì)量用曬干后的籽粒進(jìn)行稱質(zhì)量測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同帶間距處理的群體發(fā)育動態(tài)變化

由表1可知，隨著生育期推進(jìn)，冬小麥群體總莖數(shù)呈先增加后降低趨勢，在拔節(jié)期達(dá)到最大值，生育后期無效分蘗退化，總莖數(shù)減少。在拔節(jié)期至開花期，3種條帶種植處理的總莖數(shù)隨著帶間距的增大而降低，表現(xiàn)為D1>D2>D3;抽穗期D1處理的總莖數(shù)最大，顯著大于其他處理（P<0.05），比CK處理提高10.56%;成熟期D2處理的總莖數(shù)最大，分別比D1、D3、CK處理提高1.62%、10.03%、2.47%。成穗率表現(xiàn)為D2>D1>CK>D3，處理間差異不顯著?？梢钥闯?，D2處理提高了成熟期成穗數(shù)，但不同行距對冬小麥成穗率差異不顯著。

2.2 不同帶間距處理的葉面積指數(shù)動態(tài)變化

從圖2可以看出，隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，冬小麥葉面積指數(shù)（LAI）呈先升高后降低的單峰曲線，峰值出現(xiàn)在孕穗—開花期。起身至拔節(jié)期D3處理的LAI最低，孕穗期各處理差異明顯，D2處理明顯高于D3處理和CK，分別提高23.58%和11.11%，D3處理的葉面積指數(shù)最低;孕穗期以后，LAI下降迅速，CK的LAI降幅較大，3種條帶種植處理LAI下降緩慢，成熟期葉面積指數(shù)的變化范圍為3.39～4.52，CK的LAI明顯低于其他處理，D2處理比CK提高25.03%。因此與等行距種植相比，條帶種植能夠改善小麥群體結(jié)構(gòu)，延長綠葉期，促進(jìn)光合產(chǎn)物的形成。

2.3 不同帶間距處理的干物質(zhì)積累動態(tài)變化

由圖3可知，不同帶間距對冬小麥的干物質(zhì)量有顯著影響。隨著生育期推進(jìn)，冬小麥干物質(zhì)量呈“S”形曲線的動態(tài)生長，拔節(jié)至開花期增長迅速，之后干物質(zhì)增長趨于平緩。拔節(jié)和孕穗期D3處理的干物質(zhì)量顯著低于其他處理，與CK相比分別降低 6.82%和11.74%;開花期和灌漿期D3處理的干物質(zhì)量與CK相比分別降低10.09%和13.07%，D2處理與CK差異不顯著;成熟期D2處理干物質(zhì)量最大（17 134.01 kg/hm2）。說明D3處理帶間距過大，種植行內(nèi)群體分布密集，加劇植株對水分和養(yǎng)分的競爭，不利于個體干物質(zhì)量積累;與CK和D1處理相比，D2處理的帶間距可能群體內(nèi)光照更為均勻，有利于光合產(chǎn)物的形成，促進(jìn)干物質(zhì)積累。

2.4 不同帶間距對冬小麥光截獲的影響

從表2可以看出，隨著生育期推進(jìn)，光截獲率呈增加的趨勢，各處理灌漿期比孕穗期光截獲率增加了2～5百分點，孕穗期和灌漿期條帶種植各處理光截獲率隨帶間距的增大而降低，表現(xiàn)為D1>D2>D3，D1處理與CK差異不顯著，D3處理孕穗期比CK低12百分點，灌漿期比CK低9百分點，表明帶間距增大降低群體總光截獲率。受太陽高度角影響，灌漿期各部位接受的光合有效輻射量增加，在小麥群體底部5 cm處、1/2、3/4高度處冠層內(nèi)接受的光合有效輻射量表現(xiàn)為D3>D2>D1>CK，旗葉處和植株頂部各處理接受的光合有效輻射量無顯著差異（孕穗期旗葉處除外），說明帶間距的加大增加了冬小麥群體中下部的光合有效輻射量，改善了中下部的光照條件，但間距過大，降低冠層內(nèi)總光截獲率，會使田間漏光現(xiàn)象嚴(yán)重，造成光資源的浪費。

2.5 不同種植模式對冬小麥冠層垂直空間光分布的影響

本研究測定了孕穗期和灌漿期08：00—17：00垂直方向不同位置的光合有效輻射量，具體如圖4所示。隨著冠層高度升高，群體接受的光合有效輻射量增大;各部位隨著時間的推移變化趨勢一致，呈先升高后降低趨勢，總體在11：00—13：00光合有效輻射量達(dá)到最大。隨著帶間距的加大，不同處理冠層底部和1/2處光合有效輻射量表現(xiàn)出明顯的差異，冠層3/4處和旗葉處各處理差異減小;孕穗期冠層底部和1/2處12：00底部D1、D2、D3處理的光合有效輻射量分別是CK處理的1.39倍、2.47倍、4.80倍，冠層1/2處D1、D2、D3處理分別是CK處理的1.59倍、2.06倍、4.63倍，表明光合有效輻射量隨著帶間距的加大而增加。灌漿期12：00冠層底部D1、D2、D3處理的光合有效輻射量分別是CK處理的1.58倍、3.52倍、4.16倍，冠層1/2處D1、D2、D3處理分別是CK處理的2.48倍、4.65倍、4.52倍。隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，CK處理冠層底部和1/2處接受的光合有效輻射量明顯降低，表現(xiàn)為田間中下部通風(fēng)透光條件差，而條帶種植不同帶間距的處理提高中下部光合有效輻射，改善了群體中下部的微環(huán)境。

2.6 不同帶間距對產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表3可知，不同處理對冬小麥產(chǎn)量有顯著影響，D2處理籽粒產(chǎn)量最高，為7 881.60 kg/hm2，與CK相比增產(chǎn)5.68%;D1、D3、CK處理產(chǎn)量水平相近，處理間差異不顯著;表明帶間距過大或過小均不利于產(chǎn)量的提高。D2處理穗數(shù)最大，與對照相比提高了2.47%，D3處理的穗數(shù)最少;可能由于在相同播種量情況下，帶間距增大，個體間競爭加劇，不利于穗數(shù)的提高;條帶種植處理下，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量隨著帶間距增大呈增加趨勢，D2、D3處理的穗粒數(shù)顯著高于CK，分別提高了6.39%和9.90%;CK處理千粒質(zhì)量最高，D1、D2處理分別比CK處理降低8.22%和7.05%。產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為穗數(shù)>穗粒數(shù)>千粒質(zhì)量。因此，通過調(diào)整帶間距一定程度上能夠協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素間的矛盾，提高籽粒產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

3.1 種植方式對群體光截獲的影響

種植方式作為調(diào)控小麥群體結(jié)構(gòu)的主要措施之一，同時還影響作物群體冠層結(jié)構(gòu)和小氣候[13]。合理的行距配置，通過調(diào)整葉片葉傾角獲得最適的葉面積指數(shù)[14]，LAI作為受光結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)參數(shù)，影響光分布、光能利用、群體光截獲能力及作物產(chǎn)量。陳素英等的研究表明，一定范圍內(nèi)，小麥冠層光合有效輻射截獲量與葉面積指數(shù)呈正相關(guān)，即葉面積指數(shù)較大的群體能夠提高冠層截獲量[15]。本研究表明，D2處理的帶間距明顯增加了小麥的葉面積指數(shù)，生育后期葉面積指數(shù)衰減緩慢。株行距配置可以改善群體結(jié)構(gòu)，隨著行距的增大，群體的透光率增加[16];窄行距種植葉片分布均勻，群體能截獲較多的光能，漏光損失減少[6]。不同的種植方式通過改變冠層光合有效輻射截獲量，最終影響產(chǎn)量。本試驗中， 隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，冠層光截獲率增加，不同處理隨著帶間距的加大，總光截獲率呈降低趨勢，與CK相比，D3處理孕穗期和灌漿期光截獲率分別降低12、9百分點。研究認(rèn)為，群體通風(fēng)透光性能隨行距的增大逐漸增強(qiáng)，但行距較大漏光損失增大[17-18]。本研究中帶間距的加大增加了群體內(nèi)中下部的光合有效輻射量，改善了冠層中下部的光照條件，但帶間距過大則冠層光截獲率降低，造成光資源浪費嚴(yán)重。因此，適宜的帶間距配置有利于光照在群體內(nèi)均勻分布，提高群體光截獲率，制造更多的光合物質(zhì)，為產(chǎn)量的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 不同種植方式對產(chǎn)量的影響

不同種植方式和行距配置通過影響群體結(jié)構(gòu)和環(huán)境，最終影響作物生產(chǎn)性能和產(chǎn)量形成[19]。王愛萍等的研究表明，采用10 cm等行距配置可提高成穗數(shù)、增加穗粒數(shù)、提高小麥籽粒產(chǎn)量[20]。而田文仲等的研究指出，與10 cm等行距相比，15 cm行距配置能顯著提高小麥的結(jié)實粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量[21]。也有研究指出，小麥寬窄行種植，能充分利用其邊行優(yōu)勢，培育健壯個體，使產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)發(fā)展，增加穗數(shù)，提高小麥在穗粒數(shù)和粒質(zhì)量的優(yōu)勢，促進(jìn)產(chǎn)量提高[13，22]。本研究結(jié)果表明，D2處理籽粒產(chǎn)量最高，與CK相比增產(chǎn)5.68%;與CK相比，D2處理顯著提高了冬小麥的穗數(shù)和穗粒數(shù);CK處理的千粒質(zhì)量高于其他處理。因此，帶間距過大或過小均不利于產(chǎn)量的提高，本研究認(rèn)為D2處理冠層結(jié)構(gòu)較為合理，籽粒產(chǎn)量最高。

條帶種植模式下，D2處理明顯提高了冬小麥葉面積指數(shù)，且成熟期干物質(zhì)量最大;同時該處理增加了冠層中下部光合有效輻射量，改善群體冠層中下部的光照條件，促進(jìn)光合產(chǎn)物的形成;D2處理穗數(shù)和穗粒數(shù)分別提高了2.47%和6.39%，進(jìn)而提高東小麥籽粒產(chǎn)量，增產(chǎn)5.68%。因此，本試驗條件下，50 ∶ 30（50 cm種6行，空30 cm）帶間距配置優(yōu)于其他處理，作物產(chǎn)量最高。

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