播期和密度对冬小麦普冰151籽粒灌浆特性及产量的影响

刘芳亮++任益锋++王卫东++党忠++张保军

摘要：选用优质强筋小麦普冰151为试验材料，设置10月3日、10月8日、10月13日3个播期和基本苗135萬、195万、255万、315万/hm2 4个密度，研究播期和密度对普冰151籽粒灌浆特性及产量的影响。结果表明：播期和密度对其群体茎蘖消长和各个生育时期叶面积指数有很大影响。不同处理灌浆进程符合三次正交多项式Cubic方程。籽粒灌浆期的最大灌浆速率、平均灌浆速率以及快增期的平均灌浆速率随播期的推迟而降低，随密度的增加而升高。播期推迟会降低普冰151的有效穗数和千粒重，不利于产量的提高，而穗粒数则随着播期的推迟先增后减。不同密度对普冰151的产量、穗数、穗粒数、千粒重也有极显著影响，穗数随密度的增加而增加，而穗粒数、千粒重都随密度的增加而降低。播期、密度以及两者之间的互作效应对普冰151的产量和产量构成三因素的影响均达到极显著或显著水平。籽粒产量以A1B2最高，为8 150.33 kg/hm2，除与A1B1和A2B3差异不显著外，与其它处理差异均达极显著水平。因此，普冰151可选择10月3日播种、密度为135万～195万/hm2或者10月8日播种、密度为255万/hm2。

关键词：小麦；普冰151；播期；密度；灌浆特性；产量

中图分类号：S512.1+10.1文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）06-0041-07

AbstractTaking high-quality strong-gluten wheat cultivar Pubing 151 as test material，setting 3 sowing dates， October 3，October 8，October 13， and 4 planting densities， 1 350 thousand seedlings per hectare， 1 950 thousand seedlings per hectare，2 550 thousand seedlings per hectare，3 150 thousand seedlings per hectare，the effects of sowing date and planting density on the grain filling characteristics and yield of Pubing 151 were researched. The results showed that the sowing date and planting density had significant impacts on population growth and decline of stems and leaf area index at various growth stages. The filling process was in line with the orthogonal polynomials Cubic equation in different treatments. The maximum grain-filling rate and average grain-filling rate at the grain-filling stage and the average grain-filling rate at the rapid increasing stage decreased with the delay of sowing date， and increased with the increase of planting density. With the delay of sowing date， the spike number per hectare and thousand-grain weight of Pubing 151 reduced，the yield could not be improved，and the grains per spike increased first and then decreased. The different density had very significant impacts on yield，spike number per hectare，grains per spike and thousand-grain weight. The spike number per hectare increased with the increase of planting density，while the grains per spike and thousand-grain weight decreased with the increase of planting density. The sowing date， planting density and the interaction effects had very significant or significant influence on yield and yield components of Pubing 151.Treatment A1B2 had the highest grain yield of 8 150.33 kg/hm2，which were very significant different with the other treatments except A1B1 and A2B3. Therefore，the suitable sowing date and planting density of Pubing 151 was October 3 with 1 350 to 1 950 thousand seedlings per hectare or October 8 with 2 550 thousand seedlings per hectare.

KeywordsWheat；Pubing 151； Sowing date；Planting density；Grain-filling characteristics；Yield

作物只有生长在适宜的环境条件下，并加之适宜的栽培管理措施，才能使品种的遗传特性完全表达，达到高产、优质、高效的目的[1]。籽粒灌浆是小麦籽粒形成的重要生理过程，对粒重和产量具有重要的影响。有关小麦籽粒灌浆过程已有很多研究报道[2-6]，但研究结果不尽相同，究其原因，可能是由于小麦籽粒灌浆受生态气候条件、品种基因型、栽培措施等因素的影响。一般研究认为粒重与籽粒灌浆速率呈显著正相关，与灌浆持续时间无显著相关性。但也有学者认为，粒重与灌浆持续天数呈显著相关性[7-10]。

关于播期和密度对小麦籽粒产量的影响前人已做了很多研究[11-21]。适期播种的小麦籽粒产量明显高于早播和晚播[11-13]；在一定范围内，随着播期推迟，产量呈下降趋势[14]。余泽高等[15]认为播种日期对产量和产量构成因素的影响均达到显著水平；马溶慧等[16]则认为，播种日期对穗数、穗粒数和产量的影响不显著，只对千粒重影响显著；胡焕焕等[17]认为，播种日期只对小麦生育前期总茎数和籽粒产量有显著影响，对穗数、穗粒数和千粒重的影响均不显著。

汤永禄等[18]研究表明，中密度处理下的小麦籽粒产量显著高于低密度处理，与高密度处理无显著差异。温明星等[19]认为，小麦产量随着密度的增加先升高后降低。刘萍等[20]研究表明，扬麦9号和扬麦12号的种植密度在低于临界值的范围内增加时，产量呈上升趋势，若密度继续增加产量则减少。易杰忠等[21]报道，降低强筋小麦苏徐2号的种植密度，有利于改善小麦的群体结构，提高小麦产量，种植密度对小麦穗粒数也有较大影响。

本试验选用高产优质强筋小麦新品种普冰151为试材，研究不同播期和密度对小麦生长发育、产量以及灌浆速率的影响和调控效应，以期为进一步了解该品种特性、确定配套栽培技术进而发挥其高产潜力提供技术参考和理论依据。

1材料与方法

1.1试验地与材料

本试验于2015年10月—2016年6月在西北农林科技大学农作一站试验田进行。土质为壤土，地力均匀，播种前旋耕。0～20 cm土层养分含量为：有机质17.1 g/kg，全氮1.146 g/kg，速效氮74 mg/kg，速效磷13.2 mg/kg，速效钾215.7 mg/kg。前茬作物为小麦。

供试材料为小麦新品种普冰151（甘审麦2016008），冬性，株高80～85 cm，中穗型，茎秆矮硬，抗倒性好，中抗到高抗条锈病，中感白粉病、赤霉病，田间综合抗病性好，抗旱耐肥，水旱兼用，白粒角质、饱满，达到国家优质中筋小麦标准。

1.2试验设计

采用播期、密度二因素随机区组设计。播期设3个水平：10月3日（早播）、10月8日（中播）、10月13日（晚播），分别用A1、A2和A3表示；密度设4个水平：基本苗135万、195万、255万、315万/hm2，分别用B1、B2、B3和B4表示；共12个处理，重复3次。播种前根据品种的发芽率、千粒重和田间出苗率确定播种量，分行称重并人工播种。各处理每公顷施纯N 240 kg、P2O5 90 kg、K2O 112.5 kg，氮、磷、钾肥料的种类分别为尿素、磷酸二铵、氯化钾。按小区面积计算出小区肥料用量，作为基肥一次性施入。试验小区面积为8 m2（2 m×4 m），行距20 cm，等行距种植，小区间距50 cm。其它管理同一般大田管理。

1.3测定项目和方法

1.3.1农艺性状调查在各个生育时期调查小麦群体茎蘖消长规律。叶面积指数采用AccuPAR植物冠层分析仪测定。

1.3.2干物质积累测定在小麦越冬期、返青期、拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期和成熟期，于每个小区随机取10株小麦，去掉根部，放入烘箱，在105℃下杀青0.5 h后，在80℃下烘干至恒重称量即为该生育时期的干物质重。

1.3.3籽粒灌浆指标测定选择花期相同小麦植株进行标记，于花后每三天取一次样穗带回实验室，迅速剥出穗中部籽粒，105℃条件下杀青30 min，然后80℃恒温烘至恒重，再放入干燥器中至常温，测其千粒重。利用三次正交多项式（Cubic）方程拟合花后籽粒（1 000粒）干重变化。Cubic方程表达式参考朱志敏等[22]的研究结论，即：y=a+bx+cx2+dx3，其中x代表花后天数，开花日x为零；y表示花后籽粒干重。其它指标公式为：

1.3.4小麦籽粒产量测定熟后各小区选长势均匀一致的4 m2收获测产，后折算为公顷产量。选取20个均匀一致的麦穗室内考种，查测穗粒数和千粒重。

1.4数据处理与分析

采用Microsoft Excel对试验数据进行整理和作图，利用SPSS 20.0软件进行方差分析和非线性拟合回归分析。

2结果与分析

2.1不同播期和密度对普冰151群体茎蘖动态的影响

由表1可以得出，各处理起身期茎蘖数为320万～1 276万/hm2，拔节期（最高茎蘖数）为1 092万～1 880萬/hm2，成熟期有效穗数为488万～748万/hm2，成穗率为31.53%～52.73%。各处理群体茎蘖消长规律基本一致，随生育进程呈现出先升高后降低、最后趋于稳定的趋势。越冬期各处理群体茎蘖数增长缓慢，起身期后增长较快，并在拔节期达到最高茎蘖数，之后无效分蘖逐渐消亡，群体茎蘖数又呈现出下降趋势。在早播A1各个密度处理中，B3的茎蘖数在拔节期和成熟期最高，B4的茎蘖数在越冬期、起身期和灌浆期表现最高；在中播A2各个密度处理中，B3的茎蘖数在起身期、拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期最高，而B4在越冬期表现最高；在晚播A3各个密度处理中，B3的茎蘖数在越冬期、起身期和灌浆期最高，B4的茎蘖数在拔节期、孕穗期和成熟期最高。各个播期处理的成穗率都随密度增加表现出先升高后降低的趋势，这表明过高和过低的密度都不利于小麦成穗率的提高。

2.2不同播期和密度对普冰151叶面积指数的影响

由表2可以看出，各个处理的叶面积指数变化趋势基本一致，均为先升高后下降，并且在孕穗期达到最大值（A3B1除外）。越冬期、拔节期各处理叶面积指数较小；拔节后叶面积指数迅速增加，在早播A1和中播A2各个处理中分别以B2、B4处理最高（A2成熟期除外），而在晚播A3各个密度处理中均以B4（315万/hm2）处理最高。说明在晚播情况下，可以通过增加播种量来提高叶面积指数。

2.3不同播期和密度对普冰151籽粒灌浆特性的影响

2.3.1对籽粒干重动态的影响籽粒干重变化过程大致呈“S”型曲线，即灌浆开始一段时间内其干重的增长比较慢，开花一段时间后快速增长，灌浆后期又回到较为缓慢增长状态。对不同处理小麦籽粒干重变化进行非线性拟合回归分析，分别利用指数曲线、S曲线、三次正交多项式Cubic方程、增长曲线、Growth曲线和Linear方程进行拟合，根据拟合后的r值的大小选取最合适的曲线方程。经过对拟合结果进行比较，三次正交多项式Cubic方程的r值结果最好，其r值都达到0.991以上。因而，利用三次正交多项式Cubic方程能够较好地拟合各个处理小麦的籽粒灌浆动态变化。由图1可以看出，普冰151的灌浆速率呈“慢—快—慢”的“S”型曲线，因此可以将其整个灌浆期分成渐增期、快增期和缓增期。不同播期各个密度水平中，小麦籽粒干重随着密度增大而降低，B1的籽粒干重显著高于其它处理，可见密度增大不利于籽粒干重的提高。

2.3.2对籽粒灌浆参数的影响不同处理小麦籽粒干重动态的三次正交多项式Cubic方程参数如表3所示，方程特征值如表4所示。在早播各个处理中，B4的最大灌浆速率Vmax、籽粒灌浆平均速率V和快增期平均灌浆速率Vs都表现最高，出现Vmax的时间Tv有所提前，灌浆快增期持续时间Tk较短；在中播各个处理中B1的Vmax、V和Vs显著高于其它处理，而Tv出现时间较早，Tk持续时间较短；在晚播各个处理中B2的Vmax、V、Vs均表现最高，而Tv出现时间较晚，Tk持续时间较长。在早播和中播情况下，随密度增加Vmax、V、Vs呈先降低后升高的趋势，不利于籽粒干重的提高，而在晚播情况下，随密度增加Vmax、V、Vs呈先上升后下降趋势，在一定范围内可以提早达到最大灌浆速率，而且灌浆快增期持续时间随密度增加先升高后降低，利于籽粒干重的提高。适当增加密度能够提高小麦籽粒灌浆的最大灌浆速率和平均灌浆速率，从而提高小麦籽粒的干重，最终达到小麦增产的目的。但是过高的密度反而会使灌浆期的最大灌浆速率、平均灌浆速率以及快增期的平均灌浆速率降低，而达到最大灌浆速率的时间有所推迟，且快增期的时间短，不利于籽粒干重的增加。

2.4不同播期和密度对小麦干物质积累的影响

由图2可以看出，随着生育进程，小麦干物质积累呈增大趋势，而且这种趋势在拔节期之后表现尤为明显。拔节期之前，小麦干物质积累速度缓慢，拔节期之后积累速度急剧增大。小麦干物质积累随着播期的推迟表现出先增大后减小的趋势，干物质积累总量在A2播期下达最大值。播期相同时，不同密度处理下的干物质积累量之间有显著差异，具体表现为：A1播期时，小麦各生育期干物质积累随着密度的增大表现出先增大后减小的趋势，成熟期干物质积累量在B3密度水平下达到最大，为30 742 kg/hm2，较B1高出26.2%，A2播期水平下小麦干物质积累变化规律同A1相似。可见，过低和过高的密度都不利于小麦干物质的积累。A3播期水平下，小麦各生育期干物质积累随着密度的增大而增大，各时期干物质积累量均在B4密度水平下达最大值，可能是由于播期较晚，小麦分蘖成穗能力弱，高密度处理下主茎成穗弥补了分蘖成穗。在小麦成熟期，A3播期下干物质积累量最大的为A3B4处理，但明显低于A1B4和A2B4处理下的干物质积累量，这表明，晚播不利于小麦干物质的积累。

2.5不同播期和密度对小麦经济系数的影响

由表5可以看出，在晚播情况下，普冰151的经济系数较高；随着密度的增加，普冰151的经济系数呈先升高后降低的趋势。可见，密度过大和过小都不利于小麦经济系数的提高。

2.6不同播期和密度对普冰151产量的影响

从表6中可以看出，在早播和中播情况下，随着密度增加，产量呈先升高后降低趋势；晚播时，随着密度增加，产量一直增加。密度相同，播期对产量的影响表现为：基本苗在135万、195万/hm2时，随着播期推迟，产量一直降低；在255万/hm2时，随着播期推迟，产量呈先增加后降低趋势；基本苗为315万/hm2时，随着播期推迟产量一直降低，但降幅较小。各处理理论产量与实际产量变化规律基本一致，但理论产量都高于实际产量，这可能是由于收获、脱粒过程中有损失造成的。

播期与密度对小麦有效穗数、穗粒数、千粒重也有互作效应。在早播和中播时，随密度增加，有效穗数先增加后减少；晚播时，有效穗数随着密度增加一直增加。在同一播期内，随着密度增加，穗粒数、千粒重一直呈降低趋势。同一密度不同播期间，有效穗数随播期推迟而减少，中低密度（135万、195万/hm2）水平下穗粒数随播期推迟先升高后降低。而千粒重的表现不尽一致，在基本苗为135万/hm2时，千粒重随播期的推迟先升高后降低，在基本苗195万、255万、315万/hm2时随播期推迟千粒重一直下降。在本试验条件下，普冰151的籽粒产量以A1B2处理最高，为8 150.33 kg/hm2，多重比较结果表明，该处理除与A1B1和A2B3处理的产量差异不顯著外，与其它处理的产量差异均达到极显著水平。

3讨论与结论

关于播期和密度对小麦籽粒产量的影响已有较多报道。本研究表明，各处理群体茎蘖消长规律为：随生育进程的推进先升高后降低，最后趋于稳定。随播期推迟普冰151的成熟期穗数呈下降趋势，随密度增加除晚播处理外其它处理呈先升后降趋势。这与梁志刚[23]的研究结果一致。普冰151拔节后的叶面积指数在早播A1各个处理中均以B2（195万/hm2）处理最高，特别是在灌浆中期和成熟期表现的尤为明显，而在晚播A3各个密度处理中，以B4（315万/hm2）处理最高，中播A2与A1近似。由于早播情况下小麦单株分蘖力强，可以选择较低播种密度而通过分蘖成穗来保证有效穗数；晚播小麦分蘖力低，低密度处理下成穗数不足，需要提高播种密度来增加主茎成穗数。这与马冬云、陈素英、张永丽等[24-26]的研究结果一致。

任红松、龚月华等[5，27]认为小麦籽粒灌浆速率受遗传控制，灌浆速率与粒重呈显著正相关。曾浙荣等[28]研究表明，在成穗数600万/hm2、产量6 000 kg/hm2情况下，决定籽粒产量的重要性状是千粒重，而决定千粒重的主要因素是平均灌浆速率。本试验条件下，各处理小麦灌浆期粒重均可用一元三次曲线来描述，灌浆期内粒重积累呈现“慢—快—慢”的“S”型变化趋势。随着播期推迟，小麦籽粒最大灌浆速率、平均灌浆速率以及快增期平均灌浆速率都下降，最大灌浆速率出现的时间也相应推迟，而适当增加密度能够提高小麦籽粒的最大灌浆速率和平均灌浆速率，从而提高小麦籽粒干重，最终达到小麦增产的目的。但是过高的密度反而会使小麦的最大灌浆速率、平均灌浆速率以及快增期平均灌浆速率降低，不利于籽粒干重的提高。密度增大，出现最大灌浆速率的时间会有所推迟，灌浆持续期和有效灌浆持续期延长，这与闫翠萍等[29]的研究结果一致。

董剑等[30]认为适宜的播期可使小麦充分利用光、热、水资源，有利于培育壮苗；适宜密度可以构建合理的群体结构，利于单位面积穗数、穗粒数和千粒重的协调发展。因此，对小麦品种、播期、密度等进行适当的调整很有必要。郭天财、阴卫军等[31，32]认为早播和晚播都不利于形成较高的单位面积穗数、穗粒數、千粒重和产量，随播期的推迟各项指标均是先升后降。而简大为等[33]认为，播种期对穗粒数、千粒重的影响不显著，但对单位面积穗数和籽粒产量的影响显著；密度对产量构成因素的影响均达到显著水平，但对籽粒产量的影响不显著。本试验结果表明，播期推迟会降低普冰151的有效穗数和千粒重，不利于产量的提高，而穗粒数则随着播期的推迟呈现出先增后减的趋势，这与刘万代等[34]的研究结果不同。可能是不同地域和气候因素对产量及其构成因素的影响不同。密度对普冰151的产量、单位面积穗数、穗粒数、千粒重影响显著，其中单位面积有效穗数、产量在早、中播条件下随密度增加先升高后降低，晚播时则一直上升，而穗粒数、千粒重都随密度的增加而呈降低趋势。表明在一定范围内，增加播量，可以显著提高小麦的有效穗数，但是穗粒数和千粒重会随之下降，这与刘万代等[ 34]的研究结果相同。早播和中播情况下，除B3密度水平外（255万/hm2）其余密度下产量随着播种期推迟而下降，晚播时增大播种密度能够提高产量，这与杨健等[ 35]的研究结果一致。

在本试验条件下，普冰151的籽粒产量以A1B2处理最高，该处理除与A1B1和A2B3处理的产量差异不显著外，与其它处理的产量差异均达到极显著水平。综合播期、密度对产量及产量构成因素的影响，为了适应气候变化，普冰151适宜播期为10月3日至10月8日，播量应随播期的推迟而增加，基本苗应由10月3日的135万～195万/hm2增加到10月8日的255万/hm2。根据普冰151的品种特性，研究结果只能代表中穗型品种的适宜播期和密度。

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