镇压对宽幅播种冬小麦产量和干物质积累转运的影响

吕广德，吕 鹏，鞠正春，庞 慧，赵 强，吴 科，钱兆国

(1.泰安市农业科学研究院，山东泰安 271000； 2.山东省农业技术推广总站，山东济南 250000； 3.泰安市登丰种业有限公司，山东泰安 271000)

小麦是我国重要的粮食作物之一，提高单产对保障我国粮食安全具有重要作用。当前山东省小麦推广品种大多为半冬性品种[1]，播种量过大，加上近年来暖冬天气时常发生[2]，容易造成小麦群体过大，后期倒伏风险加剧[3]。另外，旋耕播种后土壤暄松，保水能力差，小麦根系不能深扎，影响营养元素和水分往小麦地上部运输，不能保证小麦稳产、高产。镇压是小麦生产上一项关键增产技术。有研究表明，镇压有沉实土壤、保持水分、稳定地温、平整地面的作用[4-5]；还可以促进小麦分蘖成穗、茎秆粗壮，从而有效提高成穗率和抗倒伏能力[6]。宽幅播种是当前小麦生产中一项重要栽培技术。据统计，2019年山东省小麦宽幅播种面积达2 911.3万亩，占该省播种面积的 48.5%。随着宽幅播种技术的大面积应用以及机械化水平的不断提升，研究镇压技术以完善宽幅播种配套栽培技术显得尤为重要，但有关镇压处理对小麦生产影响的研究还未见报道。本试验以山东省主推品种泰科麦33为材料，设置11个镇压处理，以不镇压为对照，开展宽幅播种模式下不同镇压处理对小麦产量、产量构成以及干物质积累转运的效应研究，以期明确最佳镇压时期， 为完善宽幅播种相配套的栽培技术提供理论 支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与试验设计

试验于2018—2020年度小麦生长季在山东省泰安市大汶口镇泰安市汶粮农作物专业合作社科技示范基地(36°00′N，117°01′E)进行，海拔 86.8 m。试验地土壤为潮土，地力水平为小麦产量 7 500 kg·hm-2以上。播种前试验田0～40 cm耕层土壤养分见表1。2018—2019年度小麦季降水量109.9 mm，平均气温9.3 ℃；2019—2020年度小麦季降水量162.5 mm，平均气温 9.8 ℃，具体数据如图1所示。

表1 小麦种植前土壤养分含量

图1 2018-2020 年小麦生长季降雨量、平均气温

以试验优质小麦新品种泰科麦33为供试材料。使用宽幅播种机播种，苗带宽9 cm，播量120 kg·hm-2。采用吴桥“辛牛”牌自走式可调幅均匀镇压机实现镇压作业。试验设置11个镇压处理，分别为SP1(播种前)、SP2(播种后)、SP3(播种前+播种后)、SP4(播种前+播种后+返青期)、SP5(播种前+播种后+起身期)、SP6(播种前+播种后+返青期+起身期)、SP7(播种后+返青期)、SP8(播种后+起身期)、SP9(播种后+返青期+起身期)、SP10(返青期)、SP11(起身期)，CK为整个生育期不进行镇压，小区面积为403 m2，采用随机区组设计，重复三次，共36个小区。镇压时间与处理的关系见表2。施用纯氮180 kg·hm-2，基肥和追肥比例为1∶1，追肥时期为拔节期，磷肥和钾肥分别是过磷酸钙(含P2O516%)120 kg·hm-2和硫酸钾(含K2O 50%)90 kg·hm-2，作为基肥一并施入。其他管理措施同一般大田。

表2 小麦镇压时期与相应时间

1.2 测定项目与方法

1.2.1 群体性状调查

选取长势均匀一致的区域定点1 m 2行进行群体动态调查，调查时期分别为拔节期、挑旗期和成熟期。

1.2.2 土壤水分含量的测定

利用HM-S便携式水分测定仪测定土壤20 cm深度的水分含量。2018-2019年小麦生育期进行14次水分含量测定，时间依次为：2018年10月24日、10月31日、11月7日、11月21日、11月28日、12月5日和12月12日及2019年2月27日、3月13日、3月20日、3月27日、4月3日、5月8日和5月31日，依次记作T1～T14；2019-2020年进行12次水分测定，时间依次为：2019年11月5日、11月12日、11月26日、12月3日和12月10日及2020年2月23日、3月3日、3月10日、3月31日、4月7日、4月14日和5月19日，依次记作T1～T12。

1.2.3 植株干物质指标测定

于越冬期、返青期、拔节期连续取10棵单株，开花期和成熟期连续取30个单茎，所有植株在105 ℃杀青1 h，80 ℃烘至恒重。相关指标计算公式[7]如下：

冬前期、返青期和拔节期干物质积累量=不同时期单株干物重×种植密度/1 000

开花期和成熟期干物质积累量=不同时期单茎干物重×穗数

开花前贮藏同化物转运量(TA)=开花期植株干物质积累量-(成熟期植株干物质积累量-籽粒干重)；

开花前同化物转运效率(TE)=TA/开花期干物质积累量×100%；

开花前干物质对籽粒产量的贡献率(CE)=TA/成熟期籽粒干重×100%。

1.2.4 籽粒产量及产量构成因素的调查

在成熟期每个小区选取1 m2调查穗数；随机取10穗，数穗粒数；脱粒后自然风干至含水量为13.0%时测定千粒重。每个处理3次重复。按小区收获，计算籽粒产量。

1.3 数据处理

采用两年数据的平均值进行分析。采用DPS 7.05和LSD法进行数据分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同镇压处理对小麦产量及产量构成的影响

由表3可知，不同处理下，小麦穗数的变化范围为581.8×104～686.6×104·hm-2，镇压处理的穗数较CK均显著增加，在SP8处理下的穗数最高，较CK增加105×104·hm-2，增幅 18.1%，且显著高于其他镇压处理。不同处理下，小麦穗粒数的变化范围为33.4～38.8粒，在SP10处理下最高，较CK增加5.3粒，增幅 16.2%，与SP4处理间差异不显著，二者均显著高于其他处理；SP6和SP7处理的穗数较低，与CK间均差异不显著，其他镇压处理的穗数均显著高于CK。小麦千粒重变化范围为45.3～50.4 g，在SP1处理下最高，显著高于CK处理，较最低处理(SP11)增加5.1 g，增幅11.3%。小麦籽粒产量变化范围为8 549～ 10 818 kg·hm-2，在SP8处理下最高，较CK增加 2 269 kg·hm-2，增幅 26.5%，且显著高于其他处理，镇压处理的籽粒产量均显著高于CK。

表3 镇压处理对小麦产量及产量构成的影响

2.2 不同镇压处理对小麦群体动态的影响

由表4可知，在拔节期，群体茎蘖数变化范围为1 026×104～1 705×104·hm-2，在SP8处理下最大，且显著高于其他镇压处理，以CK的群体茎蘖数最小，且显著低于所有镇压处理。开花期和成熟期均以SP8处理的群体茎蘖数最大，且显著高于其他镇压处理；CK的群体茎蘖数最小，且显著低于所有镇压处理。

表4 不同处理对小麦群体茎蘖数的影响

2.3 不同镇压处理对小麦土壤水分含量的影响

由图2可知，不同镇压处理对小麦生育期内土壤水分含量有不同影响。在返青期镇压之前，对照较其他镇压处理的土壤水分含量少。在小麦整个生育期，SP8处理的土壤水分含量一直保持较高水平。由图3可知，镇压处理与对照处理相比，小麦土壤水分含量整体明显较高，说明镇压处理可以有效保持土壤水分含量。

图2 镇压对小麦生育期土壤水分含量的影响

图3 镇压与不镇压对小麦生育期土壤水分含量的影响

2.4 不同镇压时期对小麦各生育阶段干物质积累量的影响

由表5可知，镇压处理下，随着生育期的进行，小麦植株干物质积累量在拔节到开花阶段最高，占整个生育期的41.4%～43.6%，其余表现为开花到成熟期>返青到拔节期>出苗到冬前期>冬前到返青阶段。各个生育阶段干物质积累量的变化范围在出苗到冬前阶段为1 011～1 203 kg·hm-2，冬前到返青阶段为386.4～462.7 kg·hm-2，返青到拔节阶段为2 468～ 3 336 kg·hm-2，拔节到开花5 199～7 013 kg·hm-2，开花到成熟2 993 ～4 324 kg·hm-2。出苗到冬前阶段和冬前到返青阶段的SP1～SP9处理间植株干物质积累量差异不显著；从返青期开始，SP8处理各阶段植株干物质积累量均最高，且与其他处理间差异显著。

表5 不同镇压处理对小麦各生育阶段干物质积累量的影响

2.5 不同镇压处理对小麦干物质积累转运的 影响

由表6可知，不同镇压处理下，小麦籽粒重变化范围为5 539～8 481 kg·hm-2，以SP8处理最高，且与其他间差异显著，SP8较CK增加 2 941 kg·hm-2，增幅53.1%；CK的籽粒重最低，且显著低于各镇压处理。生物量与收获指数在各处理间的表现趋势基本相同，SP8处理下的生物量和收获指数均最高，为16 085 kg·hm-2和52.7%，且均显著高于其他处理；CK的生物量和收获指数最低，为12 158 kg·hm-2和45.6%，显著低于各镇压处理。花前干物质转运量为2 546～ 4 156 kg·hm-2，以SP8处理最高，且显著高于其他处理；镇压处理的花前干物质转运量显著高于CK(SP10除外)。花前干物质对籽粒产量贡献率为43.7%～49.0%，以SP8处理最高，且显著高于其他处理；SP10处理最低，显著低于其他处理。

表6 不同镇压处理对小麦干物质积累转运的影响

3 讨 论

小麦大田生产中，通过不同的栽培措施构建合理的群体结构，可以显著改善小麦穗数、穗粒数和千粒重，从而达到高产的目的。通过镇压可以调节小麦群体动态变化[4]。本试验结果表明，镇压显著提高了小麦整个生育期的群体数，播种后+起身期镇压的模式，可以显著提高冬前分蘖和春季分蘖，虽然没有提高成穗率，但在一定程度上提高了穗数，保证了产量。田纪春等[8]研究表明，穗数对小麦产量的正效应最大。周延辉等[9]通过对稻茬小麦产量及其构成因素分析发现，产量构成因素与产量的相关程度为穗数>千粒重>穗粒数，且都是正相关关系。说明在小麦产量的三个构成因素中，穗数是对产量补偿能力及自动调节能力最强的因素。本研究发现，镇压显著提高了穗数和穗粒数，各镇压模式下，穗数对产量贡献均最大。

小麦籽粒产量的形成来源于干物质的积累，而干物质是小麦光合产物的最终形态，在小麦整个生育期的各个阶段，植株光合能力不同，干物质积累量及积累比例也就不同。有研究表明，小麦籽粒灌浆物质主要来源于开花前营养器官中贮藏的同化物向籽粒的再转移和花后同化物的积累[10]。牟会荣等[11]研究发现，在小麦籽粒干物质的构成中，约有1/3来自开花前营养器官贮藏物质的转运,而剩余2/3均来自于开花后功能叶片的光合产物积累。本研究表明，花前植株干物质积累量占小麦整个生育期干物质积累量的 72.8%～75.4%，花后干物质积累量只占整个生育期积累量的24.5%～27.2%，但花后干物质对籽粒的贡献率却达到51.0%～56.3%，虽然未达到前人研究的2/3的水平[12-13]，但可以看出，花后干物质对籽粒的贡献率显然大于花前干物质积累的贡献。播种后+起身期镇压(SP8)显著提高了返青期以后小麦植株干物质的积累量和积累比例，积累量达到14 673 kg·hm-2，积累比例达到 90.2%，为高籽粒产量奠定了基础。

本研究发现，播种后+起身期镇压处理下小麦的穗数和产量最高，分别达到686.6×104·hm-2和10 818 kg·hm-2，且与其他处理的差异显著；显著影响了小麦的群体动态变化，在播种后+起身期镇压处理下小麦拔节期、开花期和成熟期的群体最大，且显著高于其他处理；显著提高了各阶段干物质积累量、花前干物质向籽粒的转运量和对籽粒的贡献率，且整个生育期的生物量最高，为16 085 kg·hm-2，收获指数为52.7%，转运量达到 4 156 kg·hm-2，对籽粒贡献率为 49.0%，同样高于其他镇压处理，且差异显著。