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海河平原小麦行距形式变化及其影响因素研究综述

2023-09-08李浩然李瑞奇李雁鸣

作物杂志 2023年3期
关键词:播种机套种行距

李浩然 李瑞奇 李雁鸣

(河北农业大学/河北省作物生长调控重点实验室,071000,河北保定)

海河平原是华北平原的一部分,其绝大部分在河北省境内,故又称河北平原。海河平原是我国重要的冬小麦产区,河北省多年的冬小麦面积和总产量均占全国的10%~12%[1]。小麦行距配置形式是重要的农艺措施,能够决定小麦群体的均匀性,并与种植密度一起成为群体结构建成的基础。在20 世纪50 年代初期的低生产力条件下,小麦行距普遍较宽,多在30cm 以上[2-4],甚至达到67cm[4]。后来行距逐渐缩小,到20 世纪70 年代基本稳定在平均行距20cm 左右[5-6]。进入21 世纪之后,河北省的小麦行距进一步缩小至约15cm[7-9]。近年来,由于小麦播种机研制技术的突破,行距缩小到7.5cm[10]乃至无行的匀播技术[11]也在研究和应用中。明确不同时期推动行距变化的主要因素,以及新的行距配置形式能够得以推广应用的原因,对于目前和今后采用适宜的小麦行距配置形式、促进小麦生产力的提高具有十分重要的意义。

1 低产低密度下的宽行距

20 世纪50 年代初期,小麦的生产水平很低,如1952 年,全国小麦平均产量为732kg/hm2,河北省仅为709kg/hm2[1]。与此相对应的是极低的种植密度和宽行距,而且不同地区存在多种行距。如定县采用当时比较常见的双腿耧,用人力或畜力播种,行距为36.7cm,适播期播种量为97.5~122.5kg/hm2[2]。在洪涝年份的水淤地上,为了通风透光,预防条锈病,行距甚至达到50~60cm[3]。当时的河北省农产试验研究委员会仅在冀中6 个县(市)的调查[4]发现,不同地点的行距和播种量各不相同,但多为宽幅大垄:雄县行距40~60cm,播量60~90kg/hm2;安国县行宽60.0~66.7cm,播幅20.0~23.3cm,开沟撒播,播量120~135kg/hm2;定县为双腿耧播,行距37~40cm,播幅8.3cm,播量105kg/hm2;石家庄为双腿耧播,行距30.0~33.3cm,播量60~75kg/hm2;藁城为双腿耧播,行距33.3~36.7cm,或三腿耧播,行距30.0~33.3cm,播量90~105kg/hm2;柏乡行距为36.7cm。如此宽的行距和低密度(低播量)使单位面积穗数普遍偏低,是产量极低的重要原因。

2 适应增密增产的行距缩小及农机具简易改革

20 世纪50 年代初期土地改革完成以后,农民的生产积极性和对产量提高的需求十分迫切[2]。农民自发地探索缩小小麦行距,技术人员也对不同行距的小麦种植情况进行调查研究。王玉亭等[3]调查发现,在1952 年的丰产条件下,无论是农户还是国营农场,小行距均比大行距的小麦产量高:定县和曲阳县有分别达到4590 和4260kg/hm2高产的水浇地,以及达到3000kg/hm2以上高产的旱地,行距均缩小到33cm,产量远高于当地50~60cm 大行距;国营农场行距15cm 的小麦则比45cm 的增产1 倍。河北省农产试验研究委员会在前述冀中6 个县(市)的调查[4]发现,不同地点把原来30~60cm 宽行距改为17~23cm 窄行距以后,无论是否增加播量均实现了增产,增产幅度达到13%~100%。阜平县农民创造4 个小行距(13.3cm)+1 个大行距(33.3cm)及3 个小行距(16.7cm)+1 个大行距(33.3cm)、播幅均为5cm 的种植形式,并增加播量到150kg/hm2,小麦平均增产20.6%[12]。河北省冀衡机耕农场在夏季淹水后土壤水分偏高的麦田,将原来采用的犁沟犁大行距播种改装为行距15cm 的四腿耧,并把播量增加到135~150kg/hm2,再结合其他措施,产量达到997.5kg/hm2,增产375kg/hm2以上[13]。曾道孝[14]在详细分析了改变行距的试验研究结果后提出,在精耕细作或土质较疏松的沙壤土地区,行距以17cm 左右为宜;而黏壤土或耕作粗放的旱地以20~23cm 为宜。相应地,中北部水浇地播种量以375万~450 万粒/hm2为宜,旱地以240 万~330 万粒/hm2为宜。他总结了各地行距试验结果发现,在中等肥力条件下,表现出行距越窄增产越明显的趋势,主要是因为窄行距使穗数增多。但肥力较高条件下的结果则有所不同。7.5cm 行距的处理由于在苗期迅速封垄,通风透光差,引起较严重倒伏,使穗数少,不孕小穗数增加及千粒重降低,因此没有15cm 行距的高产[15]。

行距的改变也伴随着播种农机具的改革。最简单的改革就是用原来的双腿耧或三腿耧套播,使行距减小一半[4]。有农场职工造了行距15cm 的四腿耧,使播量增加而实现增产[13]。曾道孝[14]也提出,在当时缺少新式条播机的条件下,应大力提倡改装旧耧,缩小行距。因为北方农村拥有较大数量的耧,农民具有丰富的使用经验,而且耧的改装方法也简便易行。

在上述小麦窄行距比宽行距增产的报道中,增产的原因主要是增加了种植密度,因此单位面积穗数增加。曾道孝[14-15]就当时小麦为何密植、密植增产的原因、密植与倒伏的关系和密植技术进行了详细论述,指出增产的原因包括充分利用土地、养分和日光能[2,14-15]、减少水分蒸发并抑制杂草生长[4,14-15]、抗低温冻害等逆境的能力增强等方面。尤其是在缩小行距而不增加播种量的情况下,植株分布均匀,使营养面积扩大,植株生长健壮,有效分蘖和穗数增多,因而实现增产[14-15]。

3 适应种植制度变革和增密增产的行距变化及配套农机具

在麦田中套种其他作物是河北省的传统经验,应用范围广且历史悠久,套种的作物种类多。据陈能樵[16]在河北省永年、邢台、新乐、定县和涿县等地的调查,20 世纪60 年代初期,麦田套种大豆、高粱、谷子和花生的历史最长,有300~400 年;套种棉花有30 年以上的历史;套种玉米和甘薯的历史较短。不同地方套种麦田占麦田总面积的40%~70%,占比高的甚至在90%以上。麦田套种形成的原因和作用各不相同,主要包括解决小麦收获后复种下茬生育期较长作物霜前不能正常成熟问题,缓解非机械化条件下夏收夏种期间的劳动力紧张,减轻低洼地晚播夏收作物的秋季涝灾威胁,缓解粮食作物与棉花争地。套种条件下小麦的传统行距形式包括保持上下茬作物正常行距的“小套种”,小麦行距为30~40cm;以春播作物为主的“大套种”,小麦行距为40~50cm;要求小麦不减产、棉花基本不少收的麦棉套种,小麦行距为30~43cm。

20 世纪60-70 年代,海河平原的种植制度进行了很大的变革,与此对应的小麦种植行距也有所调整。当然,在更早期的小麦行距变革,有的也与农民对种植制度的自发调整有关。如前述阜平县农民采用的4 个小行距(13.3cm)+1 个大行距(33.3cm)和3 个小行距(16.7cm)+1 个大行距(33.3cm)的种植形式[12],就是为了在大行距中套种玉米。季良[17]介绍了河北省农业科学研究所从1954 年开始在石家庄传统的麦棉高产区设计实施的六年(六区)八作的轮作制度,其中小麦行距15cm,播种量112.5~135kg/hm2,基本苗300 万~375 万株/hm2。刘巽浩等[18]总结了自20 世纪60 年代开始及整个20 世纪70 年代华北平原麦区一年两熟的不同种植形式在光能利用、作物竞争和产量方面的优势和局限性。王世魁[19]分析了20 世纪70 年代河北平原农作物的主要种植制度,并对多种行距形式进行对比,认为在之后较长时间内,中南部水浇地仍应以平播小麦套种秋收作物为主,较好的种植规格为上茬小麦为13.3cm+26.7cm 的宽窄行,下茬玉米为40cm+80cm 的宽窄行配置。

在此期间,海河平原范围内河北省小麦的产量分别在1969、1975 和1978 年超过1000、1600 和2100kg/hm2,北京市和天津市的产量则更高一些[1]。对高产技术的总结和研究发现,合理的行距配置及适当增加密度是取得高产的重要技术因素。中国农业科学院作物育种栽培研究所[20]在总结1965 年小麦实现2250~3750kg/hm2高产的技术经验时,强调单位面积穗数在高产中的作用,而北京郊区基本苗为182.3 万株/hm2的地块穗数少于基本苗202.5 万株/hm2地块,而后者产量更高。同时,大垄宽幅改为小垄窄幅也有利于高产。河北省农业科学院粮食作物研究所[21]对1965 年7500kg/hm2高产麦田(面积0.36hm2)的技术总结认为,高产小麦的特点是群体与个体协调、穗多粒重;植株生长健壮,根多秆壮不倒;后期物质积累多,经济系数高。在栽培技术上,除了播期和播量适宜以外,为了植株分布均匀和便于管理,采用了20cm+20cm+20cm+33cm 的行距配置。而1958-1965 年河北省中南部4500kg/hm2以上高产麦田采用的多为30cm+15cm的宽窄行(或称“大小垄”)或行距30cm、播幅5~7cm 的宽幅大垄种植[22]。

20 世纪70 年代,河北省农作物研究所[23-24]在总结正定、栾城、藁城三县及河北省中部地区的高产技术时,提出了“小垄密植,以籽保苗”的理念,提出播种量与基本苗的关系是“(市)斤籽万苗”,按品种的冬春性确定播种量,一般为150~187.5kg/hm2,以及行距为16.7cm+16.7cm+26.7cm、16.7cm+16.7cm+16.7cm+26.7cm(为了在大行距中套种玉米)和窄行等距的密植形式[6,23],平均行距以16.7~23.3cm 为宜[24]。而从冀南地区磁县小麦高产典型防倒伏的经验来看,小行距6.7~13.3cm 和大行距26.7~33.3cm 的宽窄行种植比16.7cm 等行距更有利于增产[25]。但对同样是冀南地区的永年县平均产量6000kg/hm2以上、最高产量6900kg/hm2小麦高产栽培措施分析认为,合理密植的关键是基本苗225 万~375 万株/hm2和20cm 等行距[5]。由此看来,同一地区取得高产的行距也有差别,但有一点是相同的,即都包括20cm 以上的行距,这是南部地区典型的情况,因为该地区小麦品种的叶片比北部的更为宽大,需要较宽的行距。在这一时期,北京郊区的小麦既有20cm 的等行距[26],也有30cm+10cm 的宽窄行(平均行距20cm)[27]。中国农林科学院根据各地的经验提出,北方冬小麦基本苗300 万~450 万株/hm2,窄行距10~20cm 平播或行距(含播幅)33.3~40cm、播幅13.3~16.7cm 的宽幅条播,是小麦增产的技术措施之一[28]。可见,这一时期同一地区的小麦行距配置存在多种形式,但都比20 世纪60 年代上半期缩小了约1/2。

这期间的播种机具仍以人力或畜力耧播为主,生产条件较好的农场或有统一规划的生产主体则使用机播,即人力或畜力耧播和机播同时存在[24],但专门进行的研究较少。季良[17]在介绍河北省农业科学研究所在麦棉高产区设计实施的六年(六区)八作轮作制度时提出,为提高工作效率和质量,需备制畜引10 行播种机或机引24 行播种机。《农业机械学报》编辑室[29]总结了1965 年以前小麦玉米棉花机械化的经验,北京地区的水浇地平播小麦已经采取从整地到播种的“一条龙作业法”,其他地区则多为两段作业法或三段作业法,播种机械同样包括畜引10 行播种机或机引24 行播种机。无论哪一种播种机,播种效率均比双腿耧提高很多。

4 高产条件下基本稳定和规范化的行距配置

1984 年,作为海河平原主体的河北省小麦产量达到3000kg/hm2以上,并相继在1990、1995 和1997年分别达到3500、4000 和4500kg/hm2以上[1]。在此期间,针对较大区域小麦生产技术的科研项目增多。在产量不断提升的同时,小麦的行距配置逐步稳定并呈现规范化的趋势。李晋生[30]总结了由河北省农林科学院牵头的“黄淮海平原黑龙港地区夏秋粮均衡增产综合栽培技术研究”中确定的“小麦增产稳产配套技术”,其中一项措施是适当减少播种量使密度适宜,并把原来23~33cm 的行距改为20cm。在他们随后编写的科普著作[31]中则指出,宽窄行(大小垄)比16.7cm+16.7cm+26.7cm、16.7cm+16.7cm+16.7cm+26.7cm 的行距形式增产5%~10%,原因是前者能够改善通风透光条件,群体结构较合理,便于田间管理和下茬套种。而不采用套种的则可采用16.7~20cm 等行距。

1985-1987 年,河北省组织全省教学、科研、推广系统197 个单位2742 名科技人员开展了全省性的冬小麦模式化栽培技术研究,相关研究成果编写成科普著作《冬小麦模式化栽培技术》[32]。鉴于当时小型拖拉机牵引的小型播种机已在逐步推广,各主要麦区规范化的机播小麦行距主要包括16.7~20cm 等行距、13.3cm+26.7cm 或10cm+23cm 宽窄行,冀南麦区还包括平均行距≤20cm 的16.7cm+16.7cm+26.7cm 或16.7cm+16.7cm+16.7cm+26.7cm形式。还提出,随播期推迟,冀中洼碱麦区不但基本苗要增加,行距也应该相应调窄,每晚播7d 行距应减少3cm[32]。

河北省农林科学院专家提出的适宜冬小麦夏玉米一年两熟的“三省、三高、六配套”技术认为,为了通风透光,小麦和玉米都应该采用宽窄行种植,其中小麦为宽行距23.3~26.7cm,窄行距10.0~13.3cm,即“三七寸”或“四八寸”[33]。但也有专家[34]认为,采用平均行距18~20cm 的宽窄行或等行距均可。天津市农业技术推广站姚振凡等[35]起草制定的国家标准《华北地区亩产三百至三百五十公斤栽培技术规程》指出,平作小麦采用15~25cm 等行距条播,间套其他作物则采用平均行距20cm 宽窄行。在1996 年河北藁城高产区6667hm2连片小麦7.5t/hm2高产栽培技术集成中,采用了平均行距20cm 的13.3cm+26.7cm 的宽窄行[36]。

综上所述,这一时期海河平原的冬小麦行距逐渐稳定并规范为平均行距20cm 为主的等行距或宽窄行种植。一般在小麦后茬作物平播时小麦采用等行距,后茬作物套种时则采用宽窄行,以便后茬作物在宽行中套种。这一时期研制的小麦播种机也以20cm 作为最小行距[37]。

5 适应更高产和节水生产的行距改革和播种新机具

从20 世纪70 年代中期开始,海河平原绝大部分冬麦区逐步发展为水浇地,灌溉对冬小麦产量的不断提高发挥了至关重要的作用。但是,长期采用地下水灌溉也造成了地下水位下降等生态问题[38]。因此,从20 世纪末期开始,海河平原小麦生产中的节水问题越来越受到重视。与此相适应,小麦行距的设置不但要考虑有利于高产,也要有利于节水。

李志宏等[39-40]在1997-2001 年研究了小麦窄行距种植配合适当晚播、增加密度以减少地面蒸发的配套技术。用当时通行的行距18~20cm 的播种机复播,把行距缩到9~10cm[39]或10~12cm[40],5 年平均实现6405kg/hm2的高产,平均耗水量308mm。麦田蒸腾与蒸发比例由60.4:59.6 增加到66.3:33.7,在当时生产上已经实行经济用水的基础上进一步节约耗水量约100mm,原因是窄行距封垄早,减少前期地面蒸发[40]。张胜爱等[41]研究了10cm 等行距与16.5cm+16.5cm+26.4cm 种植的小麦产量和田间土壤水分变化,发现10cm 等行距种植利于优化小麦3 个产量构成因素,实现产量和水分利用效率同步提高。张全国等[42]比较了4 种行距配置形式对强筋小麦品种的影响,发现增产效应依次为10cm 等窄行距>10cm+20cm 宽窄行(平均15cm)>20cm 等宽行距>10cm+10cm+20cm“两窄一宽”行距(平均13.3cm)。陈素英等[43]比较7.5、15.0和30.0cm 行距麦田的土壤蒸发量表明,由于窄行距的冠层盖度较大,有利于抑制土壤蒸发,土壤蒸发量随行距变窄而减小。以15cm 为对照,7.5cm行距的土壤蒸发量减少14.5%,而30cm 行距的土壤蒸发量则增加17%。王志敏等[44]根据多年研究成果提出的冬小麦节水省肥高产简化栽培技术中,提倡小麦机播行距为13~15cm;如采用3 行畜力耧播,则行距为20cm,并提倡行内重播。

虽然以上研究都表明行距越窄越有利于抑制土壤水分蒸发,实现节水高产同步,但在生产应用时受到了播种机具的限制。由于当时的小麦播种机以小型为主,而大部分小型播种机的工作宽度为1.8m,行距为20cm 时的播种行数为9 行,缩小行距到15cm 时为12 行,而不能整除1.8m 的行距,在不改变播种机结构的前提下很难实现。10.0 和7.5cm 行距虽然理论上可行,但在机架上排列成1行时,由于排种器的间距小,在普遍实行前茬秸秆还田条件下播种时容易拥堵。因此,在生产上以能够平衡节水高产与易操作的15cm 较容易被接受,也较为普遍。2004 年国家“粮食丰产科技工程”项目开始实施,河北省研究团队始终紧盯节水和高产的技术需求,为了实现快速增产,在项目初期对当时的先进单项技术进行组装,集成了“冬小麦缩距、增行、减水、调肥栽培技术”并在项目区实施。其中的“缩距、增行”即把在中南部主产麦区较为流行的10cm+30cm“大小行”和16.7cm+16.7cm+26.7cm 种植形式(平均行距20cm 左右)改为15cm的等行距,后茬玉米全部平播,实现两茬作物播种全部机械化。项目区采用该技术连续3 年在节水条件下创造河北省小麦产量纪录[45-47],在客观上进一步促进了15cm 等行距在小麦生产中的普及。为了进一步明确该行距与生产上已存在的其他行距配置形式相比较的优劣,项目组就15cm 等行距、20cm等行距和16.7cm+16.7cm+26.7cm 这3 种模式进行研究,结果表明,相同密度下,15cm 等窄行距种植的群体总茎数、叶面积指数、干物质积累量和籽粒产量基本上最高,20 cm 等宽行距次之,16.7cm+16.7cm+26.7cm 的最低[48]。据此,项目组在这期间的其他小麦试验研究均采用15cm 等行距种植[49-50];起草制定的针对全省不同生态类型区的技术标准中[7-9],都提出采用15cm 左右的窄行等行距;在试图推进全省采用小麦生产新技术的科普类文章和培训中,也都特别强调采用15cm 等行距[51-57]。项目组小麦栽培团队主要成员在综述海河平原冬小麦超高产栽培技术研究进展时,也肯定了15cm 等行距种植的优势[58];在参与农业部小麦专家指导组[59-61]、国家小麦产业技术体系[60,62]、农业农村部黄淮海小麦绿色增产模式攻关专家指导组[63]主编的技术指导类图书中,也提出河北省一般采用窄行等行距15cm 的播种技术。李雁鸣[64]在主编的农业农村部新型职业农民培育规划教材《北方冬小麦规模生产》中,分析了采用15cm 行距的原因,行距配置模式决定于采用的栽培技术体系和密度——北部冬麦区和黄淮冬麦区北部的小麦穗粒数较少,单位面积穗数较多。尤其是在水浇地上,种植的基本苗也比较多。在这种情况下,尤其在小麦及其后茬作物都采取平作种植的情况下,一般采用较窄的等行距,河北省一般推荐15cm 左右的行距。通过上述工作,在海河平原小麦科研和实际生产中就形成了不同阶段小麦种植行距的不同。在2004 年之前,在海河平原的研究工作(包括省外团队的工作)多以20cm 行距作为基本行距[65]。而经过几年的过渡,2007 年至今,均以15cm 左右的行距作为基本行距[66-69],当地高产田[70-71]和优质强筋小麦[72-73]还以此作为规范化行距。

6 农艺农机结合的多种行距配置和新机具探索

随着现代作物生产机械化水平不断提高,先进农艺技术的高质量实施越来越依赖于农机技术的配套。依托播种机具改进,研究人员得以对多种行距配置形式的生产效应进行研究探讨。为解决原来15cm 行距播种机上外槽轮排种器排种脉动性造成缺苗断垄或“疙瘩苗”现象较严重的缺陷,张小丽等[74]对条播机进行了改进,通过设计安装一种落种均匀器,大大提高了播种均匀性,降低了镇压轮的打滑率。

在生产上普遍采用15cm 等行距的基础上,为探讨进一步缩小行距的可能性,李振丽等[75]对12cm 等行距、15cm 等行距、12.5cm+12.5cm+20cm行距3 种行距形式进行研究,结果表明,15cm 等行距的株高、茎秆重心高度和节间长度最小,12cm的最大,这2 种行距配置之间拔节期和开花以后的株高及成熟时基部节间长度差异显著;而基部节间粗度、秆壁厚度、单位长度节间干重、茎秆机械强度及抗倒伏指数基本以15cm 的最大或较大,12cm的最小,即15cm 等行距种植可提高小麦茎秆质量和抗倒性能。尹宝重等[76]对上述3 种行距麦田中不同层次空气温度、土壤温度、根系分布和活力、产量结构及水分利用等方面的研究表明,在小麦扬花期和灌浆期,12.5cm+12.5cm+20cm 处理提高了小麦冠层顶部以及2/3 株高处的气温;12cm 等行距处理可提高深度10cm 处的土壤温度,且温度变幅增大;12.5cm+12.5cm+20cm 处理扬花期和灌浆期的小麦根系活力显著高于其他2 个处理。12cm 行距的小麦产量高于15cm 处理,且降低耗水量,提高水分利用效率。但李振丽[77]发现,15cm 行距的小麦由于3 个产量构成因素较协调而产量最高。上述2 项研究中相同处理在产量上的差异可能是由于李振丽[77]的研究在高产区进行,尹宝重等[76]的研究在中低产区,基本苗更多,更窄的行距可能更有利于提高植株分布的均匀性,这从后来7.5cm 行距[10]和立体匀播[11]的研究中也能反映出来。张胜爱等[78]进行“三密一稀”(13.2cm+13.2cm+26.4cm,平均17.6cm)、“四密一稀”(12cm+12cm+12cm+24cm,平均15cm)、“六密一稀”(10cm+10cm+10cm+10cm+10cm+20cm,平均11.7cm)3 种行距的2 年试验结果表明,冬小麦“四密一稀”种植产量最高,其次为“六密一稀”,“三密一稀”产量最低,因此建议推广“四密一稀”的行距形式。但是,无论是这几种行距形式还是12cm 等行距,都没有在生产中大范围应用。

“十二五”期间,国家“粮食丰产科技工程”河北省项目区农机团队研制了7.5cm 等行距、28行的小麦播种机,田间试验的播种均匀性优于一般市售15cm 行距播种机,增产幅度达8.9%[10,79]。之后赵晓坤等[80]又针对第一代样机排种器精度不够、摩擦力大、清种片易变形及开沟器晃动导致重行等问题进行了改进,并重新设计了整机总体结构。尤其是把28 个开沟器分成前后4 行排列,相邻两开沟器水平距离为15cm,解决了以前的7.5cm 行距播种机开沟器在机架上排列成1 行,在前茬秸秆还田条件下容易拥堵的问题。赵金等[81-82]进一步分别就使用差速充种沟式小麦单粒排种器和圆管锥面缝隙式气吸排种器的7.5cm 行距播种机进行优化设计和试验,提高了整机作业质量。在此期间,农艺研究团队也先后就不同研制阶段的7.5cm 行距播种机与生产上普遍应用的15cm 行距播种机进行了比较研究[83-84]。秦乐等[83]研究表明,相同密度下,各生育时期7.5cm 行距的小麦群体总茎(穗)数和干物质积累量均高于15cm 行距的;7.5cm 行距的叶面积指数在拔节期以前显著高于15cm 行距的,但在拔节期以后15cm 行距的叶面积指数高于7.5cm的。2 种行距单位面积穗数和穗粒数的差异不显著,而15cm 行距的千粒重显著高于7.5cm 行距,两者的籽粒产量差异不显著。龙素霞等[84]研究表明,与15cm 等行距对照相比,7.5cm 行距处理显著增加群体总茎数、叶面积指数和单株成穗数,增大各生育时期的群体和个体干质量,提高植株的氮、磷、钾吸收能力和积累量;同时小麦各重要生育时期植株上位叶叶绿素含量增加,光合碳同化能力增强;最终使小麦穗数显著增加,穗粒数和粒重差异不显著,籽粒产量显著提高。可见,7.5cm 行距更能改善小麦植株养分吸收特性和植株上位叶光合碳同化能力,增加群体物质生产能力。而龙素霞等[84]研究中比秦乐等[83]研究产量性状改善更明显的原因可能与龙素霞等[84]研究中采用性能进一步改善的播种机有关。也正因如此,7.5cm 行距的播种形式受到农业部门的重视,河北省把等行距密植技术列入重点推广的小麦播种关键技术中。

中国农业科学院赵广才研究员及其小麦栽培研究团队与农机研究人员合作,联合研制了小麦立体匀播机,集施肥、旋耕、播种、第1 次镇压、覆土、第2 次镇压于一体,提出了小麦立体匀播技术[11,85-86]。采用该技术播种的小麦无行无垄,使小麦种子等深均匀分布在土壤的立体空间中,使单株营养面积和生长空间相对均匀,增加低位有效蘖总量,形成均衡健壮个体,构建高质量群体,稳定或提高单株生产力[85]。该技术初步示范,在河北省中低产麦区的深州市取得10 179kg/hm2的高产,比常规条播对照增产10.28%[85]。之后,该团队又陆续研究了冬小麦不同茎蘖生产力对立体匀播技术的响应[87],明确了立体匀播冬小麦适宜的施氮量[88]和最佳追施氮肥时期[89],实现与立体匀播的施氮技术配套,分别提出了不同地区冬小麦和春小麦适宜水浇地和旱地条件下的立体匀播栽培技术体系[90]。立体匀播技术在包括河北省的全国11 个省(市、自治区)示范推广,增产幅度均在5%以上[90]。

7 小结

通过对70 多年来海河平原冬小麦行距变化的回顾可以看出,有的阶段采用的行距变化不大,有的阶段则发展变化较大,总的趋势是行距由宽变窄。在早期主要由农民自发进行行距变革,后期尤其是20 世纪60 年代以来科技因素在行距变革中所起的作用越来越大。行距逐渐变窄的原因主要是增密增产的需求驱动。另外也与小麦育种对品种特性的改变使株高变矮,从而提高了在密植窄行距情况下的抗倒伏能力有关。另外,土壤肥力和综合栽培技术水平提高也使得单位面积上容纳更大的叶面积和更多的穗数成为可能。在密植条件下,较窄的行距使植株的分布及对光温水肥等资源的分配更为均匀合理。近年来农业机械化水平提高,也为行距调整提供了更大的能动性。因此,小麦行距变化应是多方面因素共同作用的结果。合理的行距变化在不同程度上促进了小麦生产水平的提高,但同时,行距变化除了需要播种机具的改进以外,也需要其他农机具甚至所有配套农艺措施的跟进,不可避免地会改变生产成本。因此,今后在对新的小麦行距配置研究的过程中,应充分吸取以前的经验,在研究对小麦生长发育和产量因素影响的同时,也要综合考虑对生产成本等方面的综合影响,以同步实现高产高效和绿色生产。

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