播期和密度對(duì)江蘇淮北強(qiáng)筋小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

金彥剛，丁錦峰,2，袁 權(quán)，夏中華，殷 靜，楊永樂(lè)，劉海浪，任仰濤，陳 偉，李珍富，趙其兵，衛(wèi)萬(wàn)娟，鄭雅月

（1江蘇瑞華農(nóng)業(yè)科技有限公司/江蘇省小麥商業(yè)化育種工程技術(shù)研究中心，江蘇宿遷 223800；2揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn)/糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/揚(yáng)州大學(xué)小麥研究中心，江蘇揚(yáng)州 225009；3江蘇農(nóng)民培訓(xùn)學(xué)院，江蘇宿遷 223800；4宿遷國(guó)家糧食儲(chǔ)備有限公司，江蘇宿遷 223800）

0 引言

江蘇淮北麥區(qū)地處淮河和蘇北灌溉總渠以北，屬于黃淮麥區(qū)東南邊緣[1]。該區(qū)多為平原，面積占江蘇省土地面積的35%，不僅是江蘇小麥主產(chǎn)區(qū)、高產(chǎn)區(qū)，還是優(yōu)質(zhì)中筋、強(qiáng)筋白粒小麥優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)[2]。目前，適應(yīng)該區(qū)生態(tài)生產(chǎn)條件、協(xié)同高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的小麥栽培技術(shù)研究還不足。

大量研究已經(jīng)明確了播期、密度等栽培措施對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響效應(yīng)，并針對(duì)不同生態(tài)區(qū)域提出了適宜播期和密度。馬尚宇等[3]在安徽淮北麥區(qū)的宿州市進(jìn)行試驗(yàn)，認(rèn)為晚播因降低了光合生產(chǎn)量、穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重導(dǎo)致減產(chǎn)，適度增加密度可以提高穗數(shù)和干物質(zhì)積累量，并提出了該地區(qū)獲得高產(chǎn)的適宜播期、播種密度和肥料施用技術(shù)。范金萍等[4]在江蘇里下河地區(qū)研究表明適期播種能夠提高小麥蛋白質(zhì)含量和干、濕面筋含量，晚播延長(zhǎng)了面團(tuán)時(shí)間，提出了該區(qū)域優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的適宜播期。針對(duì)江蘇沿江、沿海的弱筋小麥優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，已有研究明確了該區(qū)弱筋小麥協(xié)同高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的適宜播期，認(rèn)為適當(dāng)推遲播種期有利于產(chǎn)量提高和弱筋形成[5]。增加密度促進(jìn)了弱筋小麥籽粒產(chǎn)量，但不利于提升籽粒品質(zhì)；但亦有研究表明一定范圍內(nèi)隨密度增加，產(chǎn)量提高、蛋白質(zhì)含量下降，密度再增加則呈相反趨勢(shì)[6]。說(shuō)明播期和密度對(duì)籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響因種植生態(tài)和品種類型而不盡相同。本研究在江蘇淮北麥區(qū)，以強(qiáng)筋小麥品種‘瑞華麥506’為材料，分析了播期和密度對(duì)溫光利用、籽粒產(chǎn)量及其結(jié)構(gòu)和籽粒品質(zhì)的影響，以期提出協(xié)同優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的適宜播期和密度，為江蘇淮北地區(qū)小麥大面積提質(zhì)增效生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

試驗(yàn)于2019—2020年在江蘇瑞華農(nóng)業(yè)淮北試驗(yàn)站進(jìn)行。基地位于江蘇淮北麥區(qū)，常年降水為892.3mm。試驗(yàn)田為沙壤土，前茬為玉米。播種前土壤全氮含量為2.16 g/kg、堿解氮含量為110.67 mg/kg、速效磷含量為20.65 mg/kg、速效鉀含量為91.85 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量為31.80 g/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種‘瑞華麥506’，由江蘇瑞華農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以播期為主裂區(qū)，設(shè)10月5日(10/5)、10月15日(10/15)、10月25日(10/25)、11月4日(11/4)和11月14日(11/14)；種植密度為裂區(qū)，設(shè)2.1×106/hm2、2.7×106/hm2和3.3×106/hm2，共15個(gè)處理。播種采用人工條播，行距20 cm，行長(zhǎng)7 m。于3葉期定苗。純氮、磷(P2O5)、鉀(K2O)肥施用量分別為270、120、120 kg/hm2，氮肥于播種前（基肥）施用50%，5葉期（壯蘗肥）施用20%，倒3葉期（拔節(jié)肥）和倒1葉期（孕穗肥）分別施用30%；磷、鉀肥于播種前全部施用。每個(gè)處理面積12.6 m2，重復(fù)3次。播種后噴水確保齊苗，其他時(shí)期未進(jìn)行灌水和病蟲草控制同當(dāng)?shù)卮筇锕芾怼?/p>

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 莖蘗數(shù)動(dòng)態(tài) 分別于越冬始期和拔節(jié)期調(diào)查1.6 m2田間莖蘗數(shù)。

1.4.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu) 于成熟期每小區(qū)調(diào)查1.6 m2穗數(shù)并收獲，考察每穗結(jié)實(shí)粒數(shù)，脫粒自然晾干，數(shù)1000粒稱重并測(cè)量含水率，換為含水率13%時(shí)千粒重(g)和產(chǎn)量(kg/hm2)，重復(fù)3次。

1.4.3 籽粒品質(zhì) 容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、硬度指數(shù)、吸水率和穩(wěn)定時(shí)間采用波通瑞華科學(xué)儀器（北京）有限公司（瑞典perten）生產(chǎn)的DA7200型近紅外分析儀進(jìn)行測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 16和DPS 2006軟件處理數(shù)據(jù)和進(jìn)行方差分析，Microsoft Excel 16軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對(duì)溫光資源利用的影響

隨著播期延遲，小麥整個(gè)生育期縮短，累積積溫和日照時(shí)數(shù)減少，但對(duì)日均積溫、日均日照時(shí)數(shù)和總降水量影響較小（表1）。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，晚播天數(shù)與生育期天數(shù)式(1)、累積積溫式(2)和日照時(shí)數(shù)式(3)均呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。進(jìn)一步分析表明，每晚播種10天，生育期縮短8.5天、積溫減少108℃、日照時(shí)數(shù)減少38 h。

延遲播期，由于減少了日均有效積溫，增加了播種至出苗天數(shù)以滿足足夠的出苗積溫要求；縮短了出苗至越冬始期生育天數(shù)，減少了該生育階段的日均積累、累積積溫和累積日照時(shí)數(shù)；延長(zhǎng)了越冬始期至拔節(jié)期生育天數(shù)，增加了累積積溫和累積日照時(shí)數(shù)；未影響拔節(jié)期至開(kāi)花期天數(shù)，但增加了日均積溫和日照時(shí)數(shù)、累積積溫和日照時(shí)數(shù)；減少了開(kāi)花期至成熟期天數(shù)，增加了日均積溫，但累積積溫、日均日照時(shí)數(shù)和累積日照時(shí)數(shù)變化較?。ū?）。表明，遲播限制了出苗至越冬始期和花后階段的植株生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間和光照資源利用，還大幅減少了出苗至越冬始期的熱量資源利用。

表1 不同播期下主要生育階段和整個(gè)生育期對(duì)溫光資源的利用

續(xù)表1

2.2 播期和密度對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響

播期和密度及其互作均顯著影響籽粒產(chǎn)量（表2）。播期由10月5日延遲至11月14日，籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為先增加后下降，表現(xiàn)：10月15日＞10月5日＞10月25日＞11月4日＞11月14日，處理間差異顯著（表3）。進(jìn)一步分析表明，由10月15日至11月14日，播種每延遲10天，籽粒產(chǎn)量平均損失約700 kg/hm2。密度由 2.1×106/hm2增加至2.7×106/hm2，籽粒產(chǎn)量顯著提高，但進(jìn)一步增加至3.3×106/hm2，籽粒產(chǎn)量未顯著變化。在播期10月5日條件下，增加密度未顯著影響籽粒產(chǎn)量，但進(jìn)一步增加反而顯著降低產(chǎn)量；在播期10月5日條件下，隨密度增加，籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為先增加后減少；而播期延遲到10月25日及其之后，密度增加，籽粒產(chǎn)量均顯著提高（表4）。綜合而言，在不同播期和密度處理組合中，以10月15日和2.7×106/hm2組合籽粒產(chǎn)量最高，顯著高于其他組合。

表2 播期和密度對(duì)籽粒產(chǎn)量、群體莖蘗數(shù)和產(chǎn)量構(gòu)成影響的方差分析

表3 播期和密度對(duì)籽粒產(chǎn)量、群體莖蘗數(shù)和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表4 播期和密度處理組合對(duì)籽粒產(chǎn)量、群體莖蘗數(shù)和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.3 播期和密度對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成的影響

方差分析表明，播期和密度及其互作均顯著影響穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重（表2）。播期由10月5日延遲至11月14日，穗數(shù)顯著減少（表3）。播期每延遲10天，穗數(shù)減少約3.85×105/hm2。每穗粒數(shù)在不同播期間表現(xiàn)為：10月5日播種每穗粒數(shù)最少，10月15日與之后各播期間差異均不顯著，以最晚播期11月4日和11月14日相對(duì)較高。千粒重隨播期延遲，表現(xiàn)為先增加后下降，以播期10月15日顯著最高。上述結(jié)果表明，早播雖然穗數(shù)較多，但每穗粒數(shù)和千粒重較低；10月15日播種穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重均較高；晚播條件下產(chǎn)量構(gòu)成三要素難以高水平協(xié)調(diào)。密度由2.1×106/hm2增加至3.3×106/hm2，穗數(shù)逐漸增加，每穗粒數(shù)逐漸減少，處理間差異均顯著。千粒重在密度2.1×106/hm2和2.7×106/hm2間差異不顯著，均顯著高于密度3.3×106/hm2。表明，密度2.7×106/hm2易于穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重協(xié)同提高。綜合而言，穗數(shù)在10月5日和3.3×106/hm2處理組合下最高，但每穗粒數(shù)和千粒重顯著低于處理組合；每穗粒數(shù)和千粒重10月15日和2.7×106/hm2處理組合下均較高（表4）。說(shuō)明，在足夠穗數(shù)基礎(chǔ)上，提高每穗粒數(shù)和千粒重是高產(chǎn)的關(guān)鍵?！鹑A麥506’在江蘇淮北地區(qū)實(shí)現(xiàn)9000 kg/hm2產(chǎn)量水平要求穗數(shù)達(dá)(6.5～7.0)×106/hm2、每穗 33～34 粒和千粒重 42.5～44.5 g。

2.4 播期和密度對(duì)群體莖蘗數(shù)的影響

方差分析表明，播期和密度及其互作均顯著影響越冬始期和拔節(jié)期莖蘗數(shù)（表2）。播期由10月5日延遲至11月14日，越冬始期和拔節(jié)期莖蘗數(shù)逐漸減少，處理間差異顯著（表3）。隨播期的延遲，莖蘗發(fā)生數(shù)量減少量逐漸擴(kuò)大，越冬期莖蘗數(shù)由10月5日延遲至10月15日減少僅5.4×105/hm2，擴(kuò)大到11月4日延遲至11月14日減少2.8×105/hm2。隨密度的增加，越冬始期和拔節(jié)期莖蘗數(shù)均成擴(kuò)大趨勢(shì)，處理間差異顯著。總體而言，10月5日至25日播種條件下，增加密度對(duì)提升莖蘗數(shù)量更明顯，每增加0.6×106/hm2播種密度越冬始期莖蘗數(shù)增加1.44～2.26×106/hm2；而11月4日和14日播種條件下，密度增加對(duì)提升莖蘗數(shù)量較少，每增加0.6×106/hm2播種密度越冬始期莖蘗數(shù)增加1.23～1.68×106/hm2（表4）。相關(guān)性分析表明，越冬始期和拔節(jié)期莖蘗數(shù)與穗數(shù)均成顯著線性正相關(guān)關(guān)系(r=0.96，P＜0.01；r=0.97，P＜0.01)。上述結(jié)果指示穗數(shù)的增加主要依賴于提高莖蘗發(fā)生數(shù)量。

2.5 播期和密度對(duì)籽粒品質(zhì)的影響

由表5可知，播期顯著影響籽粒容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率和溫度時(shí)間，密度僅顯著影響籽粒蛋白質(zhì)含量，播期與密度互作未顯著影響測(cè)定的籽粒品質(zhì)指標(biāo)。隨播期延遲，籽粒容重、蛋白糊含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時(shí)間均呈增加趨勢(shì)，而吸水率呈下降趨勢(shì)，不同播期處理間差異均達(dá)顯著性差異。密度由2.1×106/hm2增加至3.3×106/hm2，籽粒蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)，處理間差異顯著?？傮w而言，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《小麥品種品質(zhì)分類》(GB/T 17320—1998)，本試驗(yàn)條件下‘瑞華麥506’在不同播期和密度處理下均達(dá)到了優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種品質(zhì)要求。

表5 播期和密度對(duì)籽粒品質(zhì)影響的方差分析

表6 播期和密度對(duì)籽粒品質(zhì)的影響

4 討論與結(jié)論

前人研究認(rèn)為延遲播期會(huì)造成生育期縮短，播種至拔節(jié)期最為明顯，花后籽粒灌漿期持續(xù)時(shí)間減少[7-8]。本研究結(jié)果與前人基本一致，表明播期延遲會(huì)縮短出苗至越冬始期天數(shù)和開(kāi)花期至成熟期天數(shù)，造成生育期縮短。前人關(guān)于播期影響小麥溫光利用的報(bào)道較少，季書勤等[9]研究表明晚播會(huì)增加了播種至生理拔節(jié)期的日均溫，因此縮短此期的持續(xù)天數(shù)。本研究結(jié)果顯示，延遲播種會(huì)減少出苗至越冬始期和花后階段小麥對(duì)光照資源的利用量，還大幅減少了出苗至越冬始期熱量資源的利用。孫建軍等[10]研究提出不同品種類型水稻全生育期的積溫、日照時(shí)數(shù)及溫光利用率均隨播期推遲呈顯著減少趨勢(shì)。雖然作物不同，但本研究得出了類似結(jié)果，晚播天數(shù)與生育期天數(shù)、累積積溫和日照時(shí)數(shù)均呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，并進(jìn)一步提出播期影響小麥利用溫光資源的量化特征。

播期和密度均顯著影響籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)。通常認(rèn)為，隨播期延遲和密度增加，籽粒產(chǎn)量呈先增后降趨勢(shì)，但播期和密度的影響效應(yīng)卻依品種品質(zhì)類型或生態(tài)條件差異報(bào)道不一[3-6]。因而，播期和密度存在實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)協(xié)同的適宜區(qū)間。本研究結(jié)果表明，隨播期推遲，籽粒產(chǎn)量先增后降，容重、籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間表現(xiàn)出增加趨勢(shì)。表明，適當(dāng)晚播有助于強(qiáng)筋小麥籽粒品質(zhì)提升，但不利于高產(chǎn)。這與前人結(jié)果基本一致，蘭濤等[11]認(rèn)為晚播較早播和適播提高了蛋白質(zhì)含量，但籽粒產(chǎn)量和烘烤品質(zhì)有所下降；張翼等[12]研究表明籽粒蛋白質(zhì)含量隨播期推遲而提高，但蛋白質(zhì)組分表現(xiàn)不一，籽粒產(chǎn)量下降。上述結(jié)果暗示了雖然適當(dāng)晚播提升了強(qiáng)筋小麥蛋白含量，但可能不利于蛋白質(zhì)量進(jìn)而影響食品加工品質(zhì)。因此，對(duì)于播期和密度如何影響小麥面制食品加工的適用程度還有待進(jìn)一步研究。

徐暉等[13]在長(zhǎng)江中下游地區(qū)揚(yáng)州開(kāi)展試驗(yàn)，提出播期10月28日至11月2日配套密度1.6～1.8×106/hm2有助于高產(chǎn)氮高效。李豪圣等[14]提出黃淮麥區(qū)山東南部小麥高產(chǎn)的適宜播期為10月8日至14日、密度范圍為1.8～2.4×106/hm2。張翼等[12]提出10月18日前后黃淮麥區(qū)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)筋小麥優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的適宜播期。本研究所在區(qū)域介于長(zhǎng)江中下游和山東南部之間，綜合考慮高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，提出10月15日播種、采用2.7×106/hm2密度是江蘇淮北強(qiáng)筋小麥生產(chǎn)的適宜組合，可為該區(qū)域生產(chǎn)提供重要支撐。

本研究結(jié)果顯示隨播期延遲，生育前期莖蘗數(shù)和最終穗數(shù)逐漸減少，但每穗粒數(shù)和千粒重不同程度增加，籽粒產(chǎn)量則表現(xiàn)為先增加后下降。雖然增加密度提高了穗數(shù)，但也降低了每穗粒數(shù)和千粒重，導(dǎo)致產(chǎn)量增幅有限。表明，足穗基礎(chǔ)上協(xié)同提高單穗產(chǎn)量是江蘇淮北小麥高產(chǎn)的途徑。丁錦峰等[15]在長(zhǎng)江中下游地區(qū)開(kāi)展研究，認(rèn)為小麥超高產(chǎn)群體穗數(shù)、每穗粒數(shù)及千粒重均高于高產(chǎn)群體，但差異均不顯著；并提出高產(chǎn)栽培途徑是合理確定群體起點(diǎn)獲得適宜穗數(shù)，在此基礎(chǔ)上主攻每穗粒數(shù)與千粒重，使三者協(xié)調(diào)增加。本研究小麥群體產(chǎn)量水平雖然達(dá)到了9000 kg/hm2，但如何進(jìn)一步提升產(chǎn)量潛力還待研究。本研究結(jié)果還表明，穗數(shù)的提高依賴于生育早期的莖蘗發(fā)生數(shù)，這又與冬前幼苗是否能充分利用溫光資源密切相關(guān)。前人研究明確了隨播期推遲，總分蘗數(shù)和成穗數(shù)逐漸減少[7]。有研究分析指出播種至出苗和分蘗至抽穗天數(shù)與溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)，出苗至分蘗和開(kāi)花至成熟天數(shù)與平均日照時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)[16]，可見(jiàn)生育進(jìn)程和植株發(fā)育與光溫資源利用密切相關(guān)。此外，蘭濤等[11]研究發(fā)現(xiàn)小麥灌漿期間不同的日均溫、日較差、降雨量及光照可以改變籽粒品質(zhì)性狀間的相關(guān)性，甚至使正相關(guān)變?yōu)樨?fù)相關(guān)，指示了灌漿期溫光資源利用密切影響了籽粒品質(zhì)形成。本研究亦分析了播期對(duì)花后光溫資源利用的影響，表明晚播增加了花后日均積溫，這是否與蛋白質(zhì)含量增加有關(guān)還待明確。本研究采用了‘瑞華麥506’為材料進(jìn)行試驗(yàn)，該材料分蘗能力強(qiáng)、具有多穗型特征，對(duì)于其他穗型特征品種的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)和途徑還需探明。

綜上所述，播期延遲會(huì)減少全生育期溫光資源利用，關(guān)鍵降低了出苗至越冬始期累積積溫和日照時(shí)數(shù)以及花后累積日照時(shí)數(shù)。每晚播種10天，生育期、積溫、日照時(shí)數(shù)和穗數(shù)分別減少8.5天、108℃、38 h、和3.85×105/hm2，產(chǎn)量損失700 kg/hm2?？梢?jiàn)，適期播種有利于冬前幼苗充分利用溫光資源，是足蘗、足穗、高產(chǎn)的基礎(chǔ)。晚播可增加籽粒容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間，密度未顯著影響籽粒品質(zhì)。10月15日播種、采用2.7×106/hm2密度是江蘇淮北強(qiáng)筋小麥協(xié)同高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的適宜組合。