播量对冬小麦干物质积累、小穗结实性和产量的影响

2018-12-08董秀春韩伟杨洪宾

山东农业科学 2018年9期

董秀春韩伟杨洪宾

摘要：为明确济麦22大面积高产的适宜播量，采用大区试验设计，研究不同播量对该品种干物质积累与分配、小穗结实性和产量的影响。结果表明，随播量增加，出苗至拔节期的干物质积累量呈递增趋势，开花期和成熟期表现为先增后减；单位面积穗数和产量也呈先增后减趋势；小播量明显促进成熟期单茎干物质在各器官的分配量，提高花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率，获得较多的结实粒数和千粒重。本试验条件下，济麦22在鲁西南地区的适宜播量是150～225 kg/hm2，最佳播量为150 kg/hm2。

关键词：冬小麦；播量；干物质积累；产量

中图分类号：S512.1+1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2018）09-0031-05

Abstract In order to determine the suitable sowing amount of wheat variety Jimai 22 for high yield in large area， the effects of different sowing amounts on dry matter accumulation and distribution， seed-setting traits of spike and yield were investigated by means of large-area experiment design. The results showed that with the increase of sowing amount， the amount of dry matter accumulation increased from emergency to jointing stage， but increased firstly and then decreased in anthesis and maturity. The panicle number per unit area and yield were also increased firstly and then decreased. The small sowing amount treatment could dramatically promote the accumulation of dry matter per stem in different organs at maturity， and increase the dry matter accumulation after flowering and contributions to grains，so more seed number and thousand-kernel weight could be obtained. The suitable sowing amount of Jimai 22 in southwest Shandong was 150～225 kg/hm2， and the optimum sowing amount was 150 kg/hm2.

Keywords Winter wheat； Sowing amount； Dry matter accumulation； Yield

干物質是小麦光合产物的最终形态，其积累、分配及转运与籽粒产量的形成密切相关[1]，种植密度、播期和氮肥等栽培措施均影响干物质的积累与转运[2-4]。适宜播量通过构建合理的群体结构，缓解群体和个体的矛盾，促进产量三因素的协调发展[5]。研究表明，有效穗数是决定产量的关键因素[6]，群体不足导致花前干物质积累量不足，影响花后干物质积累而导致减产[2]；穗部结实特性和粒重随播种密度的下降而呈优化趋势[7]。张明明等[8]认为同一播期下，增加播量能提高干物质量、单位面积穗数和产量，但减少穗粒数和千粒重。先前，关于播量对干物质积累、产量及其构成因素的研究较多，但一般设3～4个水平，幅度变化小，不同品种和栽培环境间差异大，且对小穗结实性的研究较少。鉴于此，笔者于鲁西南地区选择多穗型主推品种济麦22为材料，设6个播量水平，从干物质积累、分配、转运和小穗结实性方面探讨对产量的影响，明确适宜播量，为当地小麦生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015—2016年度在济宁市农业科学研究院试验农场进行。试验地块为壤土，肥力中上，0～20 cm土层土壤含有机质1.4%、碱解氮94.5 mg/kg、速效磷34.7 mg/kg和速效钾117.2 mg/kg。前茬作物为玉米。秋种时玉米秸秆机械粉碎后全部还田，深耕前撒施尿素225.0 kg/hm2、磷酸二铵375.0 kg/hm2和硫酸钾150.0 kg/hm2。

1.2 试验设计

冬小麦供试品种为济麦22。

试验采用大区设计，设6个播量处理，即75、150、225、300、375、450 kg/hm2，分别标记为M1、M2、M3、M4、M5和M6。随机区组排列，重复3次。每个大区长80 m，宽3 m，面积240 m2，共18个区。于2015年10月13日采用小麦宽幅精量播种机（2BJK-12型：山东郓城工力机械有限公司产品）播种，畦宽3 m，播种12行，行距25 cm。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质测定于冬前、返青期、拔节期、开花期和成熟期取50 cm双行样品的地上部分，开花期植株样品分为茎秆+叶鞘+叶片、穗两部分，成熟期植株样品分为籽粒、茎秆+叶鞘+叶片、穗轴+颖壳3部分。样品取回后，105℃杀青30 min，80℃烘至恒重，测定干物质。干物质分配计算公式[9]如下：

营养器官开花前贮藏干物质转运量=开花期干重-成熟期营养器官干重；

营养器官开花前贮藏干物质转运率（%）=（开花前干重-成熟期营养器官干重）/开花期干重×100；

开花后干物质输入籽粒量=成熟期籽粒干重-营养器官开花前贮藏干物质转运量；

对籽粒产量的贡献率（%）=开花前营养器官贮藏干物质转运量/成熟期籽粒干重×100；

经济系数=成熟期籽粒产量/植株总干物质量（地上部）。

1.3.2 小穗结实性和产量测定成熟期每个大区选取1 m双行植株调查穗数；取样品50穗测量穗长，测定小穗的结实性，即每穗的小穗数、不孕小穗数（基部和顶部的不孕小穗数）和结实粒数。各处理全区实打计产并取样测定千粒重。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2003软件进行数据整理和做图，PASW Statistics 18软件进行统计分析。

2 結果与分析

2.1 不同播量处理小麦5个生育期的干物质积累量分析

由图1可知，各处理冬小麦干物质积累量随生育进程的推进逐渐增加。冬前、返青期和拔节期的干物质积累量都随播量的增加而增多，即M6处理最高；开花期为M4﹥M3、M5、M2、M1﹥M6，成熟期为M4﹥M3、M2、M1﹥M5﹥M6，而且M1、M2和M3处理在开花期和成熟期均无显著差异，说明花后干物质积累量在播量增加到一定程度（M4）后继续加大播量，反而呈现降低趋势，尤其是M6处理。

2.2 不同播量处理小麦成熟期干物质在不同器官中的分配分析

由表1可知，成熟期干物质在不同器官中的分配比例为茎秆+叶鞘+叶片﹥籽粒﹥穗轴+颖壳（M1除外）。随着播量增加，各器官的干物质分配量基本呈递减趋势，但不同处理间的显著性差异不同，如籽粒分配量在M2、M3、M4处理间以及M5与M6处理间均无显著差异，M1的穗轴+颖壳分配量与其它5个处理差异显著。从分配比例看，籽粒逐渐降低，茎秆+叶鞘+叶片先增后减，穗轴+颖壳则是M6﹥M5、M1﹥M3、M4、M2，且各处理间差异较小。说明小播量（M1、M2、M3）促进了成熟期单茎干物质的积累，并利于干物质向籽粒的分配；较大播量使干物质更多地分配到营养器官中。

2.3 不同播量处理小麦花后营养器官干物质再分配及其对籽粒的贡献率

由表2可知，营养器官花前贮藏干物质向籽粒的转运量为M4、M3﹥M5、M6﹥M2﹥M1，M4与M3、M5与M6间无显著差异；转运率为M6﹥M3、M4、M5﹥M2﹥M1，M3、M4和M5间无显著差异；花前贮藏干物质转运量对籽粒的贡献率随播量增加而升高，但M5和M6间的差异不显著。开花后干物质的积累量及其对籽粒的贡献率，随播量增加都呈降低趋势，显著性差异表现略不同；经济系数表现为M2、M3﹥M1、M4﹥M6、M5。说明，提高营养器官花前贮藏干物质向籽粒的转运量、转运率和对籽粒的贡献率是大播量（M4、M5与M6）获得高产的生理基础；相反，提高开花后干物质的积累量和对籽粒的贡献率是小播量（M1、M2与M3）获得高产的生理基础。

2.4 不同播量对小麦小穗结实性和产量的影响

表3结果显示，播量越大，穗越短、结实粒数越少，M1和M6的穗长和结实粒数差值分别达1.1 cm和5.4粒，M2—M6处理间的差异都未达显著性水平。播量主要影响基部小穗的可孕性和小穗不孕率，对结实小穗数、顶部不孕小穗数和总不孕小穗数的影响较小，各处理间的差异都不显著。

从产量及其构成因素看，随着播量的增加，各处理单位面积穗数表现先增后减趋势，M4处理达最大值，M5次之且与M4无显著差异，最大播量M6与小播量M2的穗数相近。千粒重与结实粒数表现一致，也呈递减趋势，最大值和最小值间相差8.6 g，M2与M3间、M5与M6间的千粒重都无明显差异。产量表现为M2、M3﹥M1﹥M4﹥M5﹥M6，而且M2和M3处理的差异不显著。这说明播量增加到一定程度（M5）并不能无限制地提高单位面积穗数，小播量在结实粒数和千粒重足够多的情况下，可以弥补穗数减少所致损失而获得高产，尤其是M2和M3处理。

3 讨论与结论

提高单位面积产量是小麦育种工作的基本目标，干物质积累是小麦产量形成的物质基础[10]，而播量是影响小麦群体性状、干物质积累和产量的重要栽培措施之一。群体干物质积累量随生育进程的推进呈现递增的规律[11]，李国强等[12]将其分为渐增期（出苗到拔节）、快增期（拔节到抽穗开花）和缓增期（抽穗开花到成熟）3个阶段。本研究结果与之一致，但播量对不同阶段干物质积累的影响不完全相同，拔节期及之前都随播量增加而增多，之后则是先增后降趋势[13]，并在M4处理（300 kg/hm2）达最大量。有研究认为花后干物质的积累量决定了小麦的产量[14]，一定范围内总干物质积累量和经济系数都与产量呈正相关[15]，由此推断，播量超过300 kg/hm2不宜获得较高的产量和经济系数。

小麦植株干物质的积累及向籽粒分配多少是决定粒重的主要因素。本研究表明，济麦22成熟期不同器官的干物质分配量都是茎秆+叶鞘+叶片最高，籽粒次之，穗轴+颖壳最低，这与其它的栽培措施调控结果不同[11]。而且，播量越大，单茎各器官的干物质分配量和籽粒的分配比例越小，播种225 kg/hm2以下更利于干物质向籽粒的分配。

小麦干物质分配受基因型、栽培环境和措施的影响较大，前人关于播量对小麦干物质再分配和转运影响的研究结果不完全相同。王月福等[16]报道花后干物质积累对籽粒的贡献率为25.6%～29.1%。屈会娟等[4]认为，营养器官花前贮藏干物质转运量对籽粒的贡献率较小（占21%～37%），而花后光合同化的干物质对籽粒的贡献率达60%以上，正常播期低密度处理利于提高营养器官花前贮藏干物质向籽粒的转运。这与许为钢等[17]的研究结果较一致。本研究表明，营养器官花前贮藏的干物质转运率及对籽粒的贡献率都随播量的增加而升高，相反，开花后干物质积累量随播量的增加而下降，对籽粒的贡献率也由86.0%降至61.13%。这与屈会娟等[4]的结果相近。

本研究表明，随着播量增加，穗粒数和千粒重逐渐减少，单位面积穗数和产量在一定播量范围内逐渐增加，超过则降低。较多研究与之相同[8，18-20]。播量对结实小穗数[7]和顶部不孕小穗数的影响不显著。小播量主要通过增加穗长[18]、减少基部不孕小穗数[7]、降低小穗不孕率使结实粒数增加而影响产量。有研究认为花前干物质积累量与结实粒数呈极显著正相关[15]，本研究结果与之不同。另一方面，小播量在确保一定穗数条件下，有效缓解了群体和个体的矛盾，通过提高开花后干物质积累量显著增加了粒重，使得M2处理（150 kg/hm2）获得最高产量。这与丛新军等[2]的研究结果相同。

综上所述，以济宁市为代表的鲁西南地区冬小麦的最佳播量为150 kg/hm2，适宜播量为150～225 kg/hm2，此范圍内能获得足够的群体和有效穗数，降低小穗不孕率从而提高结实粒数，促进花后干物质向籽粒的转运而增加粒重和经济系数，进而实现高产。

参考文献：

[1] Masoni A，Ercoli L，Mariotti M，et al. Post-anthesis accumulation and remobilization of dry matter，nitrogen and phosphorous in durum wheat as affected by soil type[J]. European Journal of Agronomy，2007，26（3）：179-186.

[2] 丛新军，吴科，钱兆国，等. 超高产条件下种植密度对泰山21号群体动态、干物质积累和产量的影响[J]. 山东农业科学，2004（4）：16-18.

[3] Subedi K D，Ma B L，Xue A G. Planting date and nitrogen effects on grain yield and protein content of spring wheat[J]. Crop Science，2010，47（1）：36-44.

[4] 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）：124-131.

[5] 胡焕焕，刘丽平，李瑞奇，等. 播种期和密度对冬小麦品种河农822产量形成的影响[J].麦类作物学报，2008，28（3）：490-495，501.

[6] 杨吉福，刁立功，赵海涛，等. 播期播量对胶东小麦植株性状及产量的影响[J]. 作物杂志，2013（3）：93-95.

[7] 屈会娟，李金才，沈学善，等. 播种密度对冬小麦不同穗位与粒位结实粒数和粒重的影响[J]. 作物学报，2009，35（10）：1875-1883.

[8] 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）：1095-1102.

[9] 姜东，谢祝捷，曹卫星，等. 花后干旱和渍水对冬小麦光合特性和物质转运的影响[J].作物学报，2004，30（2）：175-182.

[10] 王长年，吴朵业，夏新宇，等. 高肥条件下密度对济南17号小麦群体质量和产量的影响[J]. 江苏农业科学，2002（1）：18-19.

[11] 张娟，张永丽，武同华，等. 氮肥底追比例对超高产栽培中小麦光合特性和干物质积累与分配的影响[J]. 麦类作物学报，2011，31（3）：508-513.

[12] 李国强，汤亮，张文宇，等. 不同株型小麦干物质积累与分配对氮肥响应的动态分析[J]. 作物学报，2009，35（12）：2258-2265.

[13] 刘红杰，倪永静，陈玉霞，等. 播期和播量对冬小麦国麦301农艺性状及产量的影响[J]. 江苏农业科学，2017，45（14）：49-53.

[14] 凌启鸿. 作物群体质量[M]. 上海：上海科学技术出版社，2000：85，221.

[15] 朱新开，郭文善，范琦，等. 小麦不同产量群体干物质积累指标差异研究[J]. 天津农学院学报，2004，11（3）：10-15.