密度对沿淮晚播小麦产量形成及品质性状的影响*

2018-09-07邵庆勤闫素辉张从宇任兰天李文阳

中国生态农业学报(中英文) 2018年9期

邵庆勤, 闫素辉, 张从宇, 任兰天, 许峰, 李文阳**

邵庆勤1,2, 闫素辉1, 张从宇1, 任兰天1, 许峰1, 李文阳1**

(1. 安徽科技学院农学院凤阳 233100; 2. 南京农业大学农学院/农业农村部作物生理生态与生产管理重点实验室南京 210095)

目前晚播小麦的面积不断增加, 为明确沿淮地区晚播小麦的适宜种植密度, 采用裂区试验设计, 于2013—2015年在不同晚播条件下(11月5日、11月15日、11月25日), 设置3个种植密度(300万株∙hm-2、450万株∙hm-2、600万株∙hm-2), 分析种植密度对玉米茬晚播小麦产量形成及品质性状的影响。结果表明: 播期推迟导致小麦生育期滞后, 主要影响拔节期前营养生长期的长短; 密度对生育进程无显著影响。随播期推迟, 小麦开花期和成熟期的干物质积累量下降, 花前贮存同化物的转运量和花后同化物的积累量下降, 花后同化物对籽粒贡献率明显增加; 穗数、穗粒数和千粒重均有所下降, 进而产量显著下降; 蛋白质含量、湿面筋含量和沉淀值上升。播期对分蘖穗干物质积累与运转及产量构成因素的影响均大于主茎穗。与11月5日播期相比, 11月25日播期下开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量、籽粒干重、花前营养器官贮存同化物的转运量及其对籽粒的贡献率在主茎穗中分别下降13.37%、9.96%、9.04%、25.37%和17.07%, 在分蘖穗中分别下降55.71%、54.34%、51.80%、59.70%和22.70%。同一播期条件下, 随着种植密度的增加, 小麦开花期和成熟期的干物质积累量上升, 花前贮存同化物的转运量减少, 花后同化物的积累量及其对籽粒贡献率增加; 穗数增加, 千粒重降低; 蛋白质含量和湿面筋含量上升, 沉淀值下降。与主茎穗相比, 密度对分蘖穗干物质积累与运转及产量构成因素的影响更大。与300万株∙hm-2密度相比, 600万株∙hm-2密度下单穗粒重、穗粒数和千粒重在主茎穗中分别下降17.90%、13.60%和4.76%, 在分蘖穗中分别下降20.17%、14.46%和6.23%。可见, 适当增加密度有利于增加晚播小麦产量并改善晚播小麦品质性状, 本研究中11月15日、11月25日两晚播条件下适宜密度分别为450万株·hm-2、600万株·hm-2。

冬小麦; 种植密度; 播期; 籽粒产量; 品质

随着农业种植结构的调整, 小麦()前茬作物收获时间延迟现象增多, 加上秋季的旱涝灾害、劳动力短缺以及机械作业适宜度等因素的限制, 晚播小麦的面积不断增加[1]。华北平原玉米()茬小麦的最适播期为10月上旬, 但棉花(spp.)茬的小麦实际播期为10月下旬, 辣椒()茬的小麦实际播期为11月上中旬[2]。沿淮地区属暖温带半湿润季风气候区, 旱、涝灾害频繁, 小麦的适播期为10月中旬到11月初, 但最迟播期达到11月下旬甚至12月上旬[3-6]。如何在小麦晚播情况下, 稳定小麦的产量和品质, 是目前生产上亟待解决的问题[4]。

种植密度是影响小麦产量的重要因素[7-9]。在一定范围内, 随着密度增加, 小麦产量不断增加[10]。史晓芳等[11]在山西临汾地区的研究得出, ‘尧麦16’的最佳播期是10月7日, 播量为3.00×106粒·hm-2, 但在9月27日至10月2日播种, 播量减少为2.25×106粒·hm-2, 或在10月12日至10月17日播种时, 播量增加到3.75×106粒·hm-2, 均能够获得较高的产量。张明明等[12]也认为, 随播期推迟, 小麦产量下降, 但在一定播期范围内通过增加播量, 提高群体(穗数), 可以获得与适时播种相近的产量。晚播小麦的生育期比正常播期的小麦推迟, 营养物质的积累减少[13], 增加晚播小麦的种植密度可以弥补因播期推迟导致的分蘖成穗数降低, 从而使晚播小麦稳产甚至增产[1]。在提高种植密度的基础上, 河北吴桥地区11月上中旬播种的极端晚播小麦平均产量亦达到了7.42 t·hm-2[2]。种植密度不仅影响小麦产量, 对籽粒品质也有一定的影响。赵广才等[14]认为小麦籽粒蛋白质含量随着密度的增加而降低; 刘芳亮等[15]认为随着密度的增加, 小麦籽粒中的蛋白质含量、湿面筋含量及面团稳定时间均呈现先增加后降低的趋势, 在密度为255万·hm-2时小麦品质最佳; 刘莹等[16]认为密度对小麦品质影响不显著。前人对种植密度影响产量和品质的报道较多, 但晚播条件下种植密度对产量和品质的影响有待于进一步明确。因此如何确定小麦晚播条件下的种植密度, 在稳定品质前提下提高产量值得进一步探讨和研究。本研究以安徽沿淮地区常用优质高产弱春性品种‘偃展4110’为材料, 分析了晚播条件下密度对其生育进程、干物质积累与运转、产量和品质的影响, 以期从产量形成机理与品质相结合, 为沿淮地区晚播小麦高产栽培中适宜密度的选择提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2013—2015年在安徽科技学院科技园试验基地(32.86°N, 117.40°E)进行。试验地前茬为玉米, 土壤为黄褐土, 试验区0~20 cm土层有机质含量为20.6 g·kg-1, 碱解氮为95.7 mg·kg-1, 速效磷为25.6 mg·kg-1, 速效钾为113.5 mg·kg-1。供试小麦品种为弱春性品种‘偃展4110’。试验采用裂区试验设计, 播期为主区, 种植密度为副区。设置3个播期, 分别为11月5日(适期播种, S1)、11月15日(晚播10 d, S2)、11月25日(晚播20 d, S3)。设置3个种植密度, 分别为300万株·hm-2(D1)、450万株·hm-2(D2)、600万株·hm-2(D3)。等行距播种, 每小区面积10 m2, 行距25 cm, 3次重复。小麦出苗后, 在二叶期调查出苗情况, 并严格定苗到设定的各密度。在试验中, 所有处理均施氮肥(以N计)225 kg·hm-2、施磷肥(以P2O5计)75 kg·hm-2和钾肥(以K2O计)150 kg·hm-2。氮、磷、钾肥分别为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)、氯化钾(K2O 60%)。磷、钾肥全部作基肥一次施完; 氮肥的基追比为2∶1, 追肥在拔节期结合浇水施入。其他条件与大田生产相同。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 生育期调查

记载小麦进入出苗期、三叶期、拔节期、抽穗期、开花期、成熟期的日期。

1.2.2 干物质的测定

在小麦出苗后, 每个小区随机选取长势均匀的两个1 m2的点进行主茎标记, 用于干物质积累和产量构成的测定。于开花期和成熟期, 每小区取株高相近、长势均匀一致有代表性的小麦植株30株, 除去地下部, 洗净后, 分为主茎穗和分蘖穗后再分别装入牛皮纸袋中, 105 ℃杀青30 min, 70 ℃烘干至恒重, 冷却, 称量干重。成熟期样品在烘干后将籽粒剥离, 称量籽粒重量, 考察干物质积累情况。干物质积累与转运参数计算参照刘希伟等[17]的方法。

1.2.3 产量及产量构成的测定

在灌浆中期调查有效穗。每个小区成熟期将定点的两个1 m行长进行过主茎标记的小麦植株通过攫取法将小麦地上部和根系一起取回, 分为主茎穗和分蘖穗后, 风干, 考察小麦产量构成因素。分小区将未取样的2 m2小麦实收, 计算实际产量。

1.2.4 品质指标的测定

收获后的籽粒经3个月生理后熟后, 采用瑞典Perten公司DA7200近红外品质分析仪, 测定籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间、面团稳定时间和沉降值率等指标。

1.3 数据分析与处理

利用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0软件对试验数据进行处理和统计分析, 采用Duncan新复极差(SSR)法进行差异显著性检验(差异显著性为0.05)。相关性分析用DPS 7.55软件进行。

2 结果与分析

2.1 播期和密度对晚播冬小麦生育进程的影响

由表1可以看出, 播期对小麦的生育进程有一定影响, 随着播期推迟小麦开花期有一定的滞后, 但对成熟期的影响较小。播种到出苗的时间间隔随着播期推迟明显加长, S1播期下小麦从播种到出苗需要7 d, S2和S3播期下则需要17 d和28 d。出苗到三叶的间隔期随播期的推迟明显延长, S1播期下历时21 d, 而S3播期下历时38 d, 相差17 d。三叶期到拔节期的间隔期在不同播期下也有明显的不同, S1播期下历时96 d, 而S3播期下历时45 d, 相差51 d。拔节到抽穗期、抽穗到开花期以及开花到成熟期的间隔期在播期间分别相差2 d、1 d、2 d。同播期下密度对小麦生育进程没有影响, 不同播期间小麦的全生育期最大相差16 d。

表1 播期和密度对晚播冬小麦生育进程的影响(2014—2015年)

S1: 11月5日播种; S2: 11月15日播种; S3: 11月25日播种。D1:密度为300万株·hm-2; D2: 密度为450万株·hm-2; D3: 密度为600万株·hm-2。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2.

2.2 播期和密度对晚播冬小麦干物质积累的影响

2.2.1 对总干物质积累的影响

随着播期的推迟, 开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量以及籽粒产量均显著下降(表2)。随着密度的增加, 同播期下开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量以及籽粒产量均显著上升。随着播期的推迟, 增密对开花期干物质积累量和成熟期营养器官积累量的增幅加大(表2)。在S1、S2和S3播期下, D3密度比D1密度的开花期干物质积累量分别增加4.49%、14.18%和16.45%; D3密度比D1密度的成熟期营养器官积累量分别增加12.71%、21.99%和26.29%。在S1、S2和S3播期下, 籽粒干重最高的密度分别为D1、D2和D3。播期和密度互作对开花期干物质积累量和成熟期籽粒干重的影响达显著水平。

表2 播期和密度对晚播冬小麦干物质积累的影响(2013—2015年)

S1: 11月5日播种; S2: 11月15日播种; S3: 11月25日播种。D1:密度为300万株·hm-2; D2: 密度为450万株·hm-2; D3: 密度为600万株·hm-2。*和**分别表示在0.05和0.01水平影响显著。S1: sowing date was November 5th; S2: sowing date was November 15th; S3: sowing date was November 25th. D1: sowing density was 3×106plants·hm-2; D2: sowing density was 4.5×106plants·hm-2; D3: sowing density was 6×106plants·hm-2. * and ** mean significant effects at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.2.2 对主茎穗和分蘖穗干物质积累的影响

随着播期推迟, 主茎穗和分蘖穗的开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量以及籽粒干重均显著下降, S3播期比S1播期下主茎穗的开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量以及籽粒干重分别下降13.37%、9.96%和9.04%, 分蘖穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重分别下降55.71%、54.34%和51.80%(表3), 因此播期对分蘖穗干物质积累量的影响略大于主茎穗。随着密度的增加, 相同播期下主茎穗的开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量以及籽粒干重均显著上升, 分蘖穗的开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量以及籽粒干重均显著下降(表3)。由此可见, 增密对主茎穗干物质积累量的增加量和分蘖干物质积累量的减少量共同协调决定着植株的总干物质积累量大小。播期和密度互作对主茎穗干物质积累影响较小, 对分蘖穗干物质积累影响达显著水平。

表3 播期和密度对晚播冬小麦主茎穗和分蘖穗干物质积累的影响(2014—2015年)

2.3 播期和密度对晚播冬小麦干物质运转的影响

2.3.1 对总干物质运转的影响

由表4可以看出, 不同播期和密度下小麦花前营养器官储存同化物的转运量均小于花后干物质积累量, 花前营养器官储存同化物对籽粒的贡献率亦均小于花后干物质对籽粒的贡献率。随着播期的推迟, 花前营养器官贮存同化物的转运量、转运效率及其对籽粒的贡献率和花后同化物的积累量均显著下降, 花后同化物对籽粒贡献率显著增加(表4)。随着密度的增加, 同播期下花前营养器官贮存同化物的转运量、转运效率及其对籽粒的贡献率均显著下降, 花后同化物的积累量和花后同化物对籽粒贡献率显著增加(表4)。播期和密度互作对晚播冬小麦干物质运转的影响较小。

表4 播期和密度对晚播冬小麦干物质运转的影响(2013—2015年)

年份Year播期Sowingdate密度Density花前营养器官储存同化物Dry matter in vegetative organs pre anthesis花后干物质Dry matter after anthesis 转运量Translocationamount(kg·hm-2)转运率Translocationrate(%)对籽粒贡献率Contribution rateto grain weight(%)积累量Accumulationamount(kg·hm-2)对籽粒贡献率Contribution rateto grain weight(%) 2014—2015S1D13 107±8026.19±1.2037.45±1.825 198±13562.55±1.82 D22 848±5023.19±0.5234.44±3.285 411±17965.56±3.28 D32 512±16819.71±1.3731.63±2.485 515±23168.37±2.48 S2D12 409±6223.85±0.5635.31±1.724 406±31764.69±1.72 D22 528±10021.70±0.8133.12±0.175 107±33466.88±0.17 D32 221±7718.92±0.1729.61±3.155 274±17070.39±3.15 S3D12 032±4723.95±1.4632.78±3.874 175±37967.22±3.87 D21 883±10319.59±2.2128.96±2.284 623±34371.04±2.28 D31 660±2916.24±0.4323.48±0.765 316±18876.52±0.76 F值F valueS550.97**14.84*23.21**12.82*23.21** D41.04**92.3**21.05**18.76**21.05** S × D4.70*1.680.652.340.65

2.3.2 对主茎穗和分蘖穗干物质运转的影响

随着播期的推迟, 主茎穗和分蘖穗的花前营养器官贮存同化物的转运量、转运率及其对籽粒的贡献率均显著下降。S3播期比S1播期下主茎穗花前营养器官贮存同化物的转运量及其对籽粒的贡献率分别下降25.37%和17.07%, 分蘖穗的花前营养器官贮存同化物的转运量及其对籽粒的贡献率分别下降59.70%和22.70%(表5)。随着播期的推迟, 主茎穗的花后同化物的积累量影响不显著, 分蘖穗的花后同化物的积累量显著降低, 主茎穗和分蘖穗的花后同化物对籽粒贡献率均显著增加。随着密度的增加, 同播期下主茎穗的花前营养器官贮存同化物的转运量和花后同化物的积累量均显著上升, 分蘖穗的花前营养器官贮存同化物的转运量和花后同化物的积累量均显著下降, 主茎穗和分蘖穗的花前营养器官贮存同化物对籽粒的贡献率均显著下降, 花后同化物对籽粒贡献率均显著增加(表5)。播期和密度互作对主茎穗的干物质运转影响不显著, 对分蘖穗的花前营养器官贮存同化物的转运量和转运率及花后同化物积累量的影响显著, 但对分蘖穗的花前营养器官贮存同化物和花后干物质对籽粒的贡献率影响不显著。

2.4 播期和密度对晚播冬小麦产量及产量构成因素的影响

2.4.1 对产量及产量构成因素的影响

随着播期的推迟, 穗数、穗粒数和千粒重均显著下降(表6)。随着密度的增加, 相同播期下穗数显著增加, 千粒重显著降低, 穗粒数呈现先增加后降低的趋势, 但差异未达到显著水平。随着播期的推迟, 产量显著下降(表6)。同一播期下随着密度的增加, 产量增加。在S1、S2和S3播期下, 达到最高产量的密度分别为D1、D2和D3。播期和种植密度对穗数和产量的互作效应达显著水平。

2.4.2 对主茎穗和分蘖穗产量构成因素的影响

主茎穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重均大于分蘖穗(表7)。随着播期的推迟, 主茎穗和分蘖穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重均显著下降。S3播期比S1播期下主茎穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重分别下降9.09%、6.95%和2.45%, 分蘖穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重分别下降11.30%、7.91%和3.54%, 因此播期对分蘖穗产量构成因素的影响略大于主茎穗。随着播期的推迟, 主茎穗数占总穗数的比例显著增加, 分蘖穗数及分蘖穗数占总穗数的比例显著降低。同一播期下随着密度的增加, 主茎穗和分蘖穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重均显著下降。D3密度比D1密度下主茎穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重分别下降17.90%、13.60%和4.76%; 分蘖穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重分别下降20.17%、14.46%和6.23%, 因此密度对分蘖穗产量构成因素的影响略大于主茎穗。同一播期下随着密度的增加, 主茎穗数占总穗数的比例显著增加, 分蘖穗数及分蘖穗数占总穗数的比例显著降低。播期和密度互作对主茎穗产量构成因素影响不显著, 对分蘖穗穗数的影响达到显著水平。

表5 播期和密度对晚播冬小麦主茎穗和分蘖穗干物质运转的影响(2014—2015年)

表6 播期和密度对晚播冬小麦产量及产量构成因素的影响(2013—2015年)

表7 播期和密度对晚播冬小麦主茎穗和分蘖穗产量构成因素的影响(2014—2015年)

2.5 播期和密度对晚播冬小麦品质性状的影响

2.5.1 对品质性状的影响

随着播期的推迟, 蛋白质含量、湿面筋含量和沉淀值均显著上升(表8)。播期对面团形成时间及面团稳定时间的影响均未达到差异显著水平。同一播期下随着密度的增加, 蛋白质含量和湿面筋含量均显著上升, 沉淀值显著下降。同一播期下密度对面团形成时间及面团稳定时间的影响较小, 未达到显著差异水平。播期和密度互作对品质性状的影响不显著。

2.5.2 对主茎穗和分蘖穗品质性状的影响

主茎穗的蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间和沉淀值略小于分蘖穗的蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间和沉淀值, 但主茎穗的面团稳定时间略大于分蘖穗(表9)。随着播期的推迟, 同密度下主茎穗和分蘖穗的蛋白质含量、湿面筋含量和沉淀值均显著上升, 面团形成时间及面团稳定时间的影响差异不显著。随着密度的增加, 同播期下主茎穗和分蘖穗的蛋白质含量和湿面筋含量均显著上升, 沉淀值显著下降, 面团形成时间及面团稳定时间的影响差异不显著。播期和密度互作对主茎穗和分蘖穗品质性状的影响不显著。

3 讨论与结论

播期和播种密度是创造优良小麦群体结构, 达到高产的重要前提条件[16]。本试验表明相同播期下密度对小麦生育进程没有影响, 这与已报道的研究结果一致[11-12]。本研究认为, 随着播期的推迟, 小麦各生育期均有所滞后, 这与裴雪霞等[11,18]的研究结果一致。薛亚光等[19]研究认为, 播期推迟后, 小麦的出苗、开花和成熟均受到不同程度的延迟。本研究结果表明播期对拔节期以前的营养生长期影响较大, 对拔节期后的生育进程影响较小。这可能是由于种植的生态区域不同或品种差异引起的。

干物质是小麦产量形成的物质基础, 也是籽粒灌浆的主要物质来源, 花前和花后光合产物积累转运及分配对产量影响显著[20]。吴祯等[21]认为花后积累同化物占小麦籽粒产量的60%~80%, 是小麦籽粒形成的主要来源。本研究得出, 不同播期和密度下小麦花前营养器官储存同化物的转运量均小于花后干物质积累量, 花后干物质对籽粒的贡献率亦大于花前营养器官储存同化物对籽粒的贡献率, 花后干物质对籽粒的贡献率为61.76%~79.36%, 与吴祯的研究结论基本一致。李东升等[22]认为, 随着播期的推迟, 同密度下成熟期营养器官干重、花后干物质积累量会出现先增加后下降的趋势; 随着密度的增加, 同播期下成熟期营养器官干重、花后干物质积累量均有所上升。本研究得出同密度下随着播期的推迟, 开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量及花后干物质积累量均呈现下降趋势, 同播期下随着密度的增加, 开花期干物质积累量、成熟期营养器官积累量及花后干物质积累量均有所上升, 与前人研究中播期对干物质积累的影响结果不一致, 这与播期的设置有关, 本研究设置播期较晚, 无早播下的播期。史晓芳等[11,23]认为, 晚播麦田需要通过增加播种量, 提高生物产量, 以确保获得较高的经济产量, 本研究也支持这一观点。同时, 本研究发现随着播期的推迟或密度的增加, 花前营养器官贮存同化物的转运量均有所下降, 但花后同化物的积累量随着播期的推迟而下降, 随着密度的增加而增加, 因此在晚播条件下增密主要是增加了花后同化物的积累量, 进而缓解播期过迟对干物质积累的不利影响。

表8 播期和密度对晚播冬小麦品质性状的影响(2013—2015年)

表9 播期和密度对晚播冬小麦主茎穗和分蘖穗品质性状的影响(2014—2015年)

播期和种植密度均影响穗数、穗粒数和千粒重, 最终影响小麦的产量[10]。沈学善等[24]认为传统播期的中、低密度群体和晚播的中、高密度群体有利于小麦产量的提高。史晓芳等[11]和张明明等[12]也认为在一定播期范围内通过适度增加播量, 提高群体, 可以获得较高的产量。本研究得出, 随着播期的推迟, 同密度下穗数、穗粒数和千粒重均显著下降, 从而导致产量显著下降。同播期下密度对穗粒数影响较小, 随着种植密度的增加, 穗数增加, 千粒重降低, 但达到最高产量的密度与播期有关。随着播期的推迟, 达到最高产量的密度不断增加, 在S1、S2和S3播期下, 产量最高的密度分别为D1、D2和D3, 因此晚播条件下, 适度增加种植密度能够缓解播期对产量的降低作用, 这与前人的研究结论一致。小麦的穗数主要由主茎成穗和分蘖成穗构成, 增加总穗数中主茎穗的比重, 有利于提高或稳定小麦的单穗重[25-26]。主茎穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重均大于分蘖穗, 这与张晶等[27-28]的研究结果保持一致。本研究还得出, 随着播期的推迟或种植密度的增加, 虽然主茎穗和分蘖穗的单穗粒重、穗粒数和千粒重均有所下降, 但是播期和密度对分蘖穗的单穗粒重及产量构成因素的影响大于主茎穗。产生这种结果的原因可能是由于播期的推迟或种植密度的增加虽然对主茎穗和分蘖穗的干物质积累量和花后同化物的积累量均有降低作用, 但对分蘖穗的干物质积累量和花后同化物的积累量的影响远远大于主茎穗。本研究中, 主茎穗籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间和沉淀值略小于分蘖穗的蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间和沉淀值, 产生这种结果的原因值得今后进一步探讨。

播期和密度对小麦籽粒品质也有一定的影响[29-30]。关于播期对小麦籽粒品质影响的研究结果不一致。范金平等[31]和杨浩等[32]认为随着播期的推迟, 小麦蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值等品质指标呈上升趋势。刘莹等[16]的研究认为播期对蛋白质含量、湿面筋含量等均无显著影响, 但播期过早或过晚均对小麦品质不利。刘芳亮等[15]认为随着播期的推迟, 蛋白质含量和湿面筋含量呈下降趋势, 但面团稳定时间呈上升趋势。白志元等[33]认为晚播降低了谷蛋白含量、GMP含量, 且面团稳定时间缩短, 降低了小麦的品质。本研究得出, 随着播期的推迟, 蛋白质含量、湿面筋含量和沉淀值均有所上升, 但播期对面团形成时间及面团稳定时间的影响较小, 这与范金平等[31]的研究结果基本一致。已报道的研究中, 播期对品质的影响结果不一致, 可能是由于播期的范围不同或种植地点的气候特点有差异引起的。

综上所述, 同密度下随着播期的推迟, 晚播小麦的穗数、穗粒数、千粒重和产量均下降; 蛋白质含量、湿面筋含量和沉淀值上升。同播期下随着密度的增加, 晚播小麦的穗数增加, 千粒重降低, 产量增加; 蛋白质含量和湿面筋含量上升, 沉淀值下降。增密引起晚播小麦花后同化物积累量的增加, 进而增加产量。从主茎穗和分蘖穗来看, 播期和密度对分蘖穗的单穗粒重及产量构成因素的影响大于主茎穗。产生这种结果的原因是由于播期和密度虽然对主茎穗和分蘖穗的干物质积累量和花后同化物的积累量均有影响, 但对分蘖穗的影响远远大于主茎穗。综合产量和品质可以看出, 适当增加密度对晚播小麦有利, 播期越晚, 最适密度越高, 本研究中11月15日、11月25日两晚播条件下, 最适密度分别为450万株·hm-2、600万株·hm-2。

[1] 吴金芝, 黄明, 王志敏, 等. 极端晚播对小麦籽粒产量、氮素吸收利用和籽粒蛋白质含量的影响[J]. 应用生态学报, 2018, 29(1): 185–192 WU J Z, HUANG M, WANG Z M, et al. Effects of extremely-late sowing on the grain yield, nitrogen uptake and utilization, and grain protein content in winter wheat[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(1): 185–192

[2] WANG B, ZHANG Y H, HAO B Z, et al. Grain yield and water use efficiency in extremely-late sown winter wheat cultivars under two irrigation regimes in the North China Plain[J]. PLoS One, 2016, 11(4): e0153695

[3] 乔玉强, 曹承富, 杜世州, 等. 淮北地区晚播小麦产量构成分析及抗晚播品种筛选研究[J]. 中国农学通报, 2015, 31(15): 17–21 QIAO Y Q, CAO C F, DU S Z, et al. Study on yield components and screening of varieties resistance to late-sowing in Huaibei area[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2015, 31(15): 17–21

[4] 张耀兰, 曹承富, 乔玉强, 等. 超晚播条件下密度和追氮时期对淮北地区小麦产量及品质的影响[J]. 中国农学通报, 2012, 28(36): 160–164ZHANG Y L, CAO C F, QIAO Y Q, et al. Effect of density and topdressing time of nitrogen on yield and quality of wheat in Huaibei area under super-late sowing[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012, 28(36): 160–164

[5] 石祖梁, 顾东祥, 顾克军, 等. 秸秆还田下施氮量对稻茬晚播小麦土壤氮素盈亏的影响[J]. 应用生态学报, 2014, 25(11): 3185–3190SHI Z L, GU D X, GU K J, et al. Effects of nitrogen application rates on apparent soil nitrogen surplus of late sowing wheat with straw returning in rice-wheat rotation[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2014, 25(11): 3185–3190

[6] 乔玉强, 曹承富, 杜世州, 等. 氮肥运筹和播种密度对晚播小麦群体总茎数及产量的影响[J]. 华北农学报, 2014, 29(2): 204–207QIAO Y Q, CAO C F, DU S Z, et al. Effects of nitrogen application and density on population dynamics and yield of late-sown wheat[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2014, 29(2): 204–207

[7] 姜丽娜, 刘佩, 齐冰玉, 等. 不同施氮量及种植密度对小麦开花期氮素积累转运的影响[J]. 中国生态农业学报, 2016, 24(2): 131–141JIANG L N, LIU P, QI B Y, et al. Effects of different nitrogen application amounts and seedling densities on nitrogen accumulation and transport in winter wheat at anthesis stage[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2016, 24(2): 131–141

[8] DORNBUSCH T, BACCAR R, WATT J, et al. Plasticity of winter wheat modulated by sowing date, plant population density and nitrogen fertilisation: Dimensions and size of leaf blades, sheaths and internodes in relation to their position on a stem[J]. Field Crops Research, 2011, 121(1): 116–124

[9] WHALEY J M, SPARKES D L, FOULKES M J, et al. The physiological response of winter wheat to reductions in plant density[J]. Annals of Applied Biology, 2000, 137(2): 165–177

[10] 杨卫君, 贾永红, 石书兵, 等. 播期和密度对春小麦品种新春26号生长及产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(7): 913–918 YANG W J, JIA Y H, SHI S B, et al. Effect of sowing date and planting density on growth and yield of spring wheat Xinchun 26[J]. Journal of Triticeae Crops, 2016, 36(7): 913–918

[11] 史晓芳, 仇松英, 史忠良, 等. 播期和播量对冬小麦尧麦16群体性状和产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2017, 37(3): 357–365SHI X F, QIU S Y, SHI Z L, et al. Effect of sowing date and sowing amount on population traits and yield of winter wheat cultivar Yaomai 16[J]. Journal of Triticeae Crops, 2017, 37(3): 357–365

[12] 张明明, 董宝娣, 乔匀周, 等. 播期、播量对旱作小麦‘小偃60’生长发育、产量及水分利用的影响[J]. 中国生态农业学报, 2016, 24(8): 1095–1102ZHANG M M, DONG B D, QIAO Y Z, et al. Effects of sowing date and seeding density on growth, yield and water use efficiency of ‘Xiaoyan 60’ wheat under rainfed condition[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2016, 24(8): 1095–1102

[13] 闫素辉, 杨兵兵, 许峰, 等. 稻茬晚播小麦胚乳淀粉粒度分布的粒位差异[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(6): 801–807YAN S H, YANG B B, XU F, et al. Effect of grain position on starch granule size distribution in grain of late sowing wheat in rice-wheat rotation[J]. Journal of Triticeae Crops, 2016, 36(6): 801–807

[14] 赵广才, 常旭虹, 杨玉双, 等. 群体和氮肥运筹对冬小麦产量和蛋白质组分的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(1): 16–23 ZHAO G C, CHANG X H, YANG Y S, et al. Grain yield and protein component responses to plant density and nitrogen application strategies in winter wheat (L.)[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(1): 16–23

[15] 刘芳亮, 张保军, 张正茂, 等. 播期和密度对普冰151小麦籽粒产量与品质的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2016, 34(6): 1–7LIU F L, ZHANG B J, ZHANG Z M, et al. Effect of sowing date and planting density on grain yield and quality of winter wheat Pubing 151[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2016, 34(6): 1–7

[16] 刘莹, 唐清, 王立峰, 等. 播期和密度对襄麦D31籽粒产量及品质的影响[J]. 麦类作物学报, 2017, 37(3): 376–381 LIU Y, TANG Q, WANG L F, et al. Effect of sowing date and planting density on grain yield and quality of wheat variety Xiangmai D31[J]. Journal of Triticeae Crops, 2017, 37(3): 376–381

[17] 刘希伟, 张敏, 姚凤娟, 等. 花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦干物质积累和产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2015, 35(4): 521–527LIU X W, ZHANG M, YAO F J, et al. Effects of different shading intensity after flowering on dry matter accumulation and yield of waxy and non-waxy wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2015, 35(4): 521–527

[18] 裴雪霞, 王姣爱, 党建友, 等. 基因型和播期对优质小麦生长发育及产量的影响[J]. 中国生态农业学报, 2008, 16(5): 1109–1115PEI X X, WANG J A, DANG J Y, et al. Effect of genotype and sowing time on growth, development and yield of high quality wheat[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2008, 16(5): 1109–1115

[19] 薛亚光, 魏亚凤, 李波, 等. 播期和密度对宽幅带播小麦产量及其构成因素的影响[J]. 农学学报, 2016, 6(1): 1–6XUE Y G, WEI Y F, LI B, et al. Effects of sowing date and planting density on grain yield and its components of wheat under wide belt planting[J]. Journal of Agriculture, 2016, 6(1): 1–6

[20] 薛远赛, 刘义国, 张玉梅, 等. 沟播对耐盐小麦品种青麦6号干物质积累及籽粒灌浆的影响[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(12): 1651–1656XUE Y S, LIU Y G, ZHANG Y M, et al. Effects of furrow sowing on dry matter accumulation and grain filling in salt tolerant cultivar Qingmai 6[J]. Journal of Triticeae Crops, 2016, 36(12): 1651–1656

[21] 吴祯, 张保军, 海江波, 等. 不同种植方式对冬小麦花后干物质积累与分配特征及产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2017, 37(10): 1377–1382WU Z, ZHANG B J, HAI J B, et al. Effect of different planting patterns on dry matter accumulation and distribution post-anthesis and yield of winter wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2017, 37(10): 1377–1382

[22] 李东升, 温明星, 蔡金华, 等. 播期和密氮组合对镇麦10号干物质积累及产量的调控效应[J]. 麦类作物学报, 2015, 35(10): 1426–1432LI D S, WEN M X, CAI J H, et al. Effect of sowing date and the combination of planting density and nitrogen application on yield and dry matter accumulation of Zhenmai 10[J]. Journal of Triticeae Crops, 2015, 35(10): 1426–1432

[23] 王慧, 朱冬梅, 王君婵, 等. 扬麦16耐迟播早熟特性研究[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(12): 1657–1666 WANG H, ZHU D M, WANG J C, et al. Study on the early maturing characteristics of Yangmai 16 under late planting[J]. Journal of Triticeae Crops, 2016, 36(12): 1657–1666

[24] 沈学善, 李金才, 屈会娟, 等. 种植密度对晚播冬小麦氮素同化积累分配及利用效率的影响[J]. 中国农业大学学报, 2009, 14(4): 41–46SHEN X S, LI J C, QU H J, et al. Effects of planting density on assimilation, accumulation, distribution and use efficiency of nitrogen in late sowing winter wheat[J]. Journal of China Agricultural University, 2009, 14(4): 41–46

[25] 郭天财, 盛坤, 冯伟, 等. 种植密度对两种穗型小麦品种分蘖期茎蘖生理特性的影响[J]. 西北植物学报, 2009, 29(2): 350–355GUO T C, SHENG K, FENG W, et al. Effects of plant density on physiological characteristics of different stems during tillering stage in two spike-types winter wheat cultivars[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2009, 29(2): 350–355

[26] 李志坚, 周道玮, 胡跃高. 不同积温和种植密度对饲用黑麦分蘖动态的影响[J]. 应用生态学报, 2004, 15(3): 413–419LI Z J, ZHOU D W, HU Y G. Effects of accumulated temperature and planting density on tillering dynamics of forage rye[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2004, 15(3): 413–419

[27] 张晶, 王姣爱, 党建友, 等. 冬小麦主茎及分蘖籽粒产量和品质的差异[J]. 麦类作物学报, 2010, 30(3): 526–528ZHANG J, WANG J A, DANG J Y, et al. Difference of grain yield and quality between the main stems and tillers of wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2010, 30(3): 526–528

[28] 张晶, 王姣爱, 党建友, 等. 播期对小麦主茎及分蘖农艺性状、产量和品质的影响[J]. 农学学报, 2013, 3(8): 1–6ZHANG J, WANG J A, DANG J Y, et al. Effect of sowing dates on agronomic character, yield and quality of the main stalks and tillers in wheat[J]. Journal of Agriculture, 2013, 3(8): 1–6

[29] 陈爱大, 蔡金华, 温明星, 等. 播期和种植密度对镇麦168籽粒产量与品质的调控效应[J]. 江苏农业学报, 2014, 30(1): 9–13CHEN A D, CAI J H, WEN M X, et al. Effects of sowing dates and planting densities on grain yield and quality of wheat cultivar Zhenmai 168[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences, 2014, 30(1): 9–13

[30] 屈会娟, 李金才, 沈学善, 等. 种植密度和播期对冬小麦品种兰考矮早八干物质和氮素积累与转运的影响[J]. 作物学报, 2009, 35(1): 124–131QU H J, LI J C, SHEN X S, et al. Effects of plant density and seeding date on accumulation and translocation of dry matter and nitrogen in winter wheat cultivar lankao aizao 8[J]. Acta Agronomica Sinica, 2009, 35(1): 124–131

[31] 范金平, 陆成彬, 吴建中, 等. 不同晚播条件对‘扬麦20’产量和品质的影响[J]. 中国农学通报, 2017, 33(8): 1–4FAN J P, LU C B, WU J Z, et al. Effect of delayed sowing dates on yield and quality traits of wheat cultivar ‘Yangmai 20’[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2017, 33(8): 1–4

[32] 杨浩, 胡海, 汪灿, 等. 播期、施肥量和种植密度对糯小麦‘1718WX’的品质、产量及产量构成因素的影响[J]. 西南大学学报: 自然科学版, 2015, 37(2): 12–17 YANG H, HU H, WANG C, et al. Effects of sowing date, fertilization rate and planting density on the quality, yield and yield-contributing factors of waxy wheat cultivar ‘1718WX’[J]. Journal of Southwest University: Natural Science Edition,2015, 37(2): 12–17

[33] 白志元, 杨子博, 李晓林, 等. 晚播对小麦籽粒谷蛋白及GMP积累动态的影响[J]. 中国农业大学学报, 2012, 17(4): 27–33BAI Z Y, YANG Z B, LI X L, et al. Effects of late sowing on accumulation dynamics of glutenin and GMP of wheat kernel[J]. Journal of China Agricultural University, 2012, 17(4): 27–33

Effect of planting density on yield and quality of later-sown winter wheat along Huaihe River*

SHAO Qingqin1,2, YAN Suhui1, ZHANG Congyu1, REN Lantian1, XU Feng1, LI Wenyang1**

(1. College of Agronomy, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China;2. College of Agriculture, Nanjing Agricultural University / Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Production Management, Ministry of Agriculture andRuralAffairs, Nanjing 210095, China)

The area under later-sown winter wheat has since been increasing. To determine suitable planting density of later-sown winter wheat along the Huaihe River, we designed a split-plot field experiment including three later sowing dates (November 5, November 15 and November 25) and three planting densities (3×106, 4.5×106, and 6×106plants·hm-2) for the 2013–2015 growing seasons. The yield and quality of winter wheat were investigated. The results showed that delay in sowing winter wheat shortened the growth stage of winter wheat, mainly affecting the length of vegetative period before jointing, but with little effect on the overall growth process. With delayed sowing date, dry matter accumulation at anthesis and maturity decreased, and translocation of dry matter in vegetative organs before anthesis along with the contribution of dry matter after anthesis decreased. At the same time, the contribution rate of dry matter after anthesis increased significantly. However, spike number, grain number per spike and thousand-grain weight all decreased, which caused significant reduction in yield. Moreover, protein, wet gluten contents and zeleny increased with delay of sowing date. Sowing date had more effect on dry matter accumulation and translocation in tillerstem spikes than on main stem spikes. Compared with November 5 sowing date, the November 25 sowing date decreased dry matter accumulation at anthesis, vegetative organ dry matter accumulation at maturity, grain dry weight, translocation of dry matter and its’ contribution to grain of vegetative organs assimilate before anthesis respectively by 13.37%, 9.96%, 9.04%, 25.37% and 17.07% for main stem spikes; and respectively by 55.71%, 54.34%, 51.80%, 59.70% and 22.70% for tiller stem spikes. For the same sowing date, dry matter accumulation at anthesis and maturity increased with increasing planting density. Then translocation of dry matter in vegetative organ before anthesis decreased with increasing planting density. These conditions increased dry matter contribution to the related processes after anthesis. Also with increasing planting density, spike number increased, grain number per spike decreased, protein and wet gluten contents increased, but zeleny decreased. Compared with main stem spikes, planting density had more effect on dry matter accumulation and translocation of tillerstem spikes. Then compared with planting density of 3×106plants·hm-2, 6×106plants·hm-2decreased grain weight per spike, grain number per spike and thousand-grain weight respectively by 17.90%, 13.60% and 4.76% in main stem spikes, and by 20.17%, 14.46% and 6.23% in tiller stem spikes. In conclusion, the rational increase in planting density increased yield and improved quality of later-sown winter wheat. Finally, our results showed that the best planting densities of later-sown winter wheat were 4.5×106and 6×106plants·hm-2for sowing dates of November 15 and November 25, respectively.

Winter wheat; Planting density; Sowing date; Grain yield; Quality

, E-mail: liwy@ahstu.edu.cn

Apr. 12, 2018;

Jun. 15, 2018

10.13930/j.cnki.cjea.180374

S512.1; S311

1671-3990(2018)09-1366-12

李文阳, 主要研究方向为小麦高产栽培生理生态。E-mail: liwy@ahstu.edu.cn 邵庆勤, 主要研究方向为小麦高产栽培生理生态研究。E-mail: shqqin@163.com

2018-04-12

2018-06-15

* The study was supported by the National Key Research and Development Project of China (2016YFD0300408),the Spark Program of China (2015GA710018) and the National Key Technologies R & D Program of China (2011BAD16B06).

* 国家重点研发计划项目(2016YFD0300408)、国家星火计划项目(2015GA710018)和国家科技支撑计划项目(2011BAD16B06)资助

邵庆勤, 闫素辉, 张从宇, 任兰天, 许峰, 李文阳. 密度对沿淮晚播小麦产量形成及品质性状的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(9): 1366-1377

SHAO Q Q, YAN S H, ZHANG C Y, REN L T, XU F, LI W Y. Effect of planting density on yield and quality of later-sown winter wheat along Huaihe River[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(9): 1366-1377