垄上覆膜对旱地小麦灌浆期干物质累积运转的影响

夏清，吴慧娟，杨珍平，孙敏，高志强

(山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)

干旱是影响小麦产量的限制性灾害因子，而地膜覆盖通过保墒、增温、保持土壤疏松、增强土壤通透性等作用[1]可以提高小麦产量。关于地膜覆盖的增产增收效应研究[2，3]较多，而关于垄上覆膜对小麦干物质累积运转的研究较少。干物质积累是作物光合作用产物的最高形式，其积累与产量有密切关系；籽粒灌浆期间干物质转移量、干物质转移效率是衡量灌浆期物质转移的重要指标，这些指标与籽粒重量关系密切。小麦产量的95%以上来源于光合作用，其中抽穗前的光合产物绝大部分用于建成营养器官，开花后的光合产物绝大部分供给籽粒[4]。小麦籽粒灌浆物质的来源，按形成时间先后分为两部分：一部分是开花前生产暂贮藏于营养器官中，在灌浆期间再转移到籽粒中的同化产物；一部分是开花后的同化产物，包括直接输送到籽粒中的光合产物和开花后形成的暂贮藏性物质向籽粒的再转移[5，6]。本试验针对旱地小麦栽培技术现状，以重穗型品种040121-135为试验材料，研究垄上覆膜对小麦经济系数、产量构成因素、干物质积累及转运特性的影响，以期得到合理的种植密度和覆膜垄间距，为旱地小麦优质高产高效栽培模式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

试验于2008年9月至2009年6月在山西农业大学农学院的生态研究室及实验农场进行。试验田土壤肥力中等，土质中壤土，0～40 cm耕层土壤全氮含量1.80～1.98 g·kg-1，全磷含量770～320 mg·kg-1，有机质12.6～13.9 g·kg-1。

1.2 供试冬小麦品种

重穗型040121-135。

1.3 试验设计

试验采用裂区设计[7]，主区为垄上覆膜处理A，垄为东西走向，垄宽40 cm，根据膜效应分为3水平：膜南A1，中间A2，膜北A3，以垄上不覆膜A4为对照。副区为播种密度(B)，5水平：300 万·hm-2基本苗B1，450 万·hm-2基本苗B2，600 万·hm-2基本苗B3，750 万·hm-2基本苗B4，900 万·hm-2基本苗B5。重复3次。共设小区2×5×3=30个，每个小区长1.5 m，宽1.5 m。9月25日播种，行距10 cm，播前底施尿素750 kg·hm-2，灌足水1次。整个生育期内不浇水。

1.4 测定项目

于抽穗后第7天灌浆初期开始调查，每5 d取样一次测定灌浆速度。每次取样5个茎，按每10 cm为1层次，分层测定绿叶、枯叶鞘、绿鞘、茎及穗干重。在成熟期对固定样段进行测产考种。调查指标为平均株高、单位面积总穗数、总粒重(经济产量)、地上部总干重(生物产量)、千粒重，随机选取10穗调查每穗小穗数、每穗粒数、粒重。

1.5 数据处理

所得数据采用EXCEL软件进行数据整理及方差分析和多重比较。文中数据皆用平均值表示。

2 结果与分析

2.1 不同群体产量及产量结构分析

从表1可见，播种密度对旱地小麦产量的影响差异显著。单位面积生物产量与经济产量最高的播种密度均是B2(450万·hm-2基本苗)，其次是B1(300万·hm-2基本苗)和B3(600万·hm-2基本苗)，B4(750万·hm-2基本苗)最低。经济系数最高的播种密度是B3，其次是B2和B4，B5(900万·hm-2基本苗)最低。单位面积总穗数差异不显著。从源积累、库容纳以及光合产物有效分配的流运转方面考虑，晋中旱地小麦合理的播种密度为B2和B3。

表1 不同群体产量及产量结构分析

注：同列字母不同表示差异显著(p<0.05)。表2同。

Note： The same column with different letters indicate significant difference (p<0.05).The same as Table 2.

2.2 垄上覆膜对不同群体产量及产量结构的影响

由表2可见，垄上覆膜对不同群体株高的影响差异不显著，而对每穗小穗数、穗粒数及10穗粒重的差异显著。随密度增加，穗粒数、10穗粒重均明显降低。同一群体，位于膜南的小麦小穗数、穗粒数及10穗粒重最大，其次是位于膜北的，位于中间的最差，甚至不及无膜处理，可能是因覆膜垄为东西走向，膜南光照条件优于膜北，膜南的小麦接受膜的反射光较多，中间处理距离膜50 cm，不在膜的保温保水范围。随密度增加，膜效应对小穗数、穗粒数及10穗粒重的影响增大。本试验表明，B2(450万·hm-2基本苗)对优化晋中旱地覆膜小麦的产量构成因素效果最好。覆膜垄间距 50 cm 为宜。

表2 垄上覆膜对不同群体产量及产量结构的影响

2.3 不同群体小麦灌浆期干物质积累运转分析

干物质积累是小麦生产的最终目标，它的高低是衡量其它性状指标及农艺措施适宜与否的重要依据。研究表明，小麦进入灌浆期，非穗部器官积累的干物质逐渐向穗部转移，质量逐渐降低。在灌浆开始后，绿叶干重所占比例直线下降，茎鞘的生长在灌浆初期所占比例最大，达55.5%；抽穗后穗一直保持直线增长直到生育期结束；到成熟时穗干重占地上部总干物质重的57.3%左右[8,9]。

2.3.1 播种密度对旱地小麦灌浆期干物质积累运转的影响

由表3可见，从灌浆初期到灌浆第25天，穗部干重大幅度提高，与此同时，绿叶、绿鞘、茎干重在灌浆初期的5 d或10 d内有所增加，而后逐渐降低，整个灌浆期内叶输出最多，其次为鞘，茎输出最少。比较5种密度可以看出：绿叶、绿鞘、茎基本在灌浆15 d后进入输出高峰，以B3为分界点，随密度增大，输出高峰提前，随密度降低，输出高峰延后。同样，以B3为分界点，随密度增大，穗部干物质输入高峰提前，随密度降低，穗部干物质输入高峰延后。

综上，灌浆前期，B1、B2和B3可以维持较大的光合绿叶面积，利于穗部同化产物积累，而B4、B5叶鞘早衰。5种密度灌浆末期绿叶鞘输出均达到最大，落黄正常，熟相好。此外，密度越大，穗部干物质积累高峰出现越早，与茎叶鞘输出越不同步，越不利于穗部干物质积累。本试验中旱地小麦合理的播种密度应≤B3，考虑到晋中特殊的生态气候，要获得高产稳产，则：播种早，选择B2450 万·hm-2基本苗；播种晚，选择B3600万·hm-2基本苗。

表3 播种密度对小麦灌浆期干物质积累运转的影响

注：表中所有指标的干重均为5个单茎的总干重。“输入或输出”指灌浆5天内各指标增加或减少的百分比。“-”代表输出，“+” 代表输入。表4同。

Note： The dry weight of all the indicators in the table are five single stem of the total dry weight."Input or Output" means filling 5 days to increase or decrease the percentage indicator."-" indicates the output, "+" represents the input.The same as Table 4.

2.3.2 垄上覆膜对小麦灌浆期干物质积累运转的影响

由表4可见，在各种膜效应下，绿叶、绿鞘的最大输出率基本出现在灌浆20～25 d，茎的最大输出率基本出现在灌浆15～20 d。穗部增长最大速率A1在灌浆10～15 d，A2在0～5 d和15～20 d，A3在5～10 d和15～20 d，A4在0～5 d和15～20 d。可见位于膜南和膜北的小麦灌浆过程更稳妥。

表4 垄上覆膜对小麦灌浆期干物质积累运转的影响

另外，试验中，以10 cm为一层，将地上部冠层分为7个层次，分别测定枯叶鞘、绿叶、绿鞘、茎、穗的干重，在灌浆初期，0～70 cm内，由茎基部到茎顶端，随层次上移，茎干物质积累逐渐降低，绿叶鞘呈低-高-低的规律性变化，穗部干物质主要分布在40～50 cm以上。在灌浆中期，茎叶鞘干物质从穗下第一节开始逐渐向穗部转移，穗部干物质主要分布在30～40 cm以上。到灌浆末期，所有处理均表现落黄正常。不同密度处理间，B2和B3处理冠层分布合理，穗层集中在40～50 cm内，较整齐；B5穗层较不整齐，主要分布在30～60 cm之间。从灌浆前期到灌浆中期，所有膜处理的绿叶鞘功能期均比无膜处理持续时间长，有利于灌浆过程进行。

3 结论与讨论

合理密植是旱地小麦增产的重要技术，尤其是在旱地山区，播量直接影响旱地小麦生长、产量及干物质积累情况。本试验表明，随播种密度增大，旱地小麦产量及产量构成因素呈降低趋势。对于绿色植物来说，较大的光合绿叶面积和较长的持绿期是光合生产的重要生理基础。

研究表明，随着播种密度的增加，灌浆期绿叶功能期缩短，茎叶输出高峰提前，灌浆高峰提前，但二者不同步，因而，流运转不畅，产量低。因此，从源积累、库容纳以及光合产物有效分配的流运转方面考虑，晋中旱地小麦合理的播种密度为B2(450 万·hm-2)和B3(600 万·hm-2)。覆膜优化了小麦产量构成因素，通过增加穗粒数和粒重而高产，使旱地小麦灌浆期叶片持绿期延长，延缓了叶片的衰老。分析其原因，首先是由于覆膜改善了小麦的光照条件，对产量的形成产生影响；其次是由于覆膜显著的增温保墒作用。Gan和Stobbe对干旱小麦覆膜研究[10]表明，干物质的迅速积累可以大幅度提高籽粒产量。本研究的结果与此基本一致，覆膜小麦茎叶干物质积累量以及穗部干物质积累总量均明显高于非覆膜小麦，同时茎叶输出高峰与穗部输入高峰同步，这表明覆膜可以促进旱地小麦源足、库大、流畅，最终高产。覆膜两侧的膜效应大于中间部分，即说明本试验中覆膜两垄间距(1.5 m)较宽，无法使中间接受到同样大小的膜效应，因此应该缩小垄间距离，以50 cm 为宜。

参 考 文 献

[1]刘为军,田波,张定志.双行凹型垄覆膜栽培技术对高海拔地区烤烟产质量的影响[J].安徽农业科学,2012,40(25):12444-12445,12448.

[2]钟翔,申昌优,郭伟,等.地膜覆盖对烤烟生态、产量和品质影响效果研究[J].江西农业科技,1997(1):13-16.

[3]张晓海,蔡寒玉.覆膜方式和移栽深度对烤烟产质量的影响[J].安徽农业科学,2006,34(3):505-506.

[4]何其义,邵庆勤,何克勤.不同小麦地上部干物质积累运转及产量构成分析[J].安徽农学通报,2008:105-106.

[5]李世清,邵明安,李紫燕,等.小麦籽粒灌浆特征及影响因素的研究进展[J].西北植物学报,2003,23(11):2031-2039.

[6]Mccaig T N,Clarke J M．Seasonal changes in nonstructural carbohydrate levels of wheat and oats grown in semiard environment[J].Crop Science,1982,22:963-970.

[7]郭平毅,杨锦忠,陈茂学.生物统计学[M].北京：中国林业出版社,2006:130-138.

[8]刘克礼,高聚林,张永平,等．早作春小麦干物质积累动态的研究[J].麦类作物学报,2003,23(4):75-78．

[9]严六零.小麦开花后物质流对协调库源关系作用研究[C].//北京:第一届全国青年作物栽培、作物生理学术会文集,中国科学技术出版社,1993,22-26.

[10]Gan Y T,Steobbe E H.Seedling vigor and grain yield of roblin wheat affected by seed size[J].Agron J,1996,88:456-460.