播种方式对陕西小麦群体构建和产量的影响

孙建阁,王 倩*,王 蕊,刘 喆

(1.陕西省农业技术推广总站,陕西西安 710003;2.合阳县农业技术推广中心,陕西合阳 715300;3.西安市农业技术推广中心,陕西西安 710003)

粮丰农稳安天下。小麦作为我国重要的口粮作物,是稳定国家经济社会安全稳定发展的重要战略资源[1]。随着人口的增长和耕地面积的日渐减少,粮食单产提升已成为今后粮食生产的重点发展方向。受生育期与雨季不同步、旱地秋季干旱、秋冬或秋冬春连旱频发、土壤瘠薄、耕层变浅、保水保肥力差、机械化水平较低、播种质量低、生产成本高等突出问题的长期影响,现阶段陕西省小麦的单产水平在全国小麦主产省份中排列靠后。此外,陕西省小麦播种时间紧、播种期间气候变化大、传统播种机械分次作业流程烦琐,因此小麦播种质量普遍不高,播种成本居高不下。

播种质量是确保小麦苗齐苗匀苗壮的关键,良好苗情是小麦单产提升的基础。研究表明,宽幅种植相对于传统的条播加宽了苗带,促进出苗均匀、群体优化、个体健壮,进而提高了小麦籽粒灌浆速率,降低了生长后期干热风和衰老的不利影响,增产效果显著;沟播土壤水分含量整体高于对照,可以促进土壤深层水纵向上移,沟播独特的地表形态能有效降低土壤近地温度,减少棵间蒸发量[2-9]。可见,前人对小麦宽幅播种和沟播的增产机制较为清楚,但宽幅沟播及不同参数设置的宽幅沟播增产效果研究较少。鉴于此,笔者对比研究了水浇地、旱地条件下不同宽幅沟播方式和传统普通条播,明确宽幅沟播增产效果,筛选出适宜不同地区的宽幅沟播方式,着力提升陕西小麦播种环节作业质量,助推陕西省小麦单产由“跟跑”向“并跑”转变,并向“领跑”跃升。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验于2020年10月—2021年6月在陕西省关中地区进行,该地区为陕西省小麦主产区,分关中灌区(水浇地)和渭北旱塬(旱地)。关中灌区属暖温带半湿润大陆性季风气候,年平均气温11.5～12.9 ℃,年日照时数1 900～2 400 h,≥10 ℃有效积温4 100～4 300 ℃,年降雨量540 mm左右;渭北旱塬属大陆性季风北温带干旱半干旱、北温带湿润半湿润气候区,≥10 ℃有效积温2 800～3 300 ℃,年降雨量350～600 mm,无霜期150～200 d[10-11]。关中地区年降雨量分布不均,60%～70%集中在7—9月。试验在关中5市18个县(区)地势平坦、肥力中等的试验田进行。

1.2 试验材料试验品种旱地为渭麦9号,水浇地为伟隆169。

1.3 试验设计试验设12 cm带状苗带+23 cm空带(BS12+E23处理)、12 cm双行线状苗带+20 cm空带(DLS12+E20处理)、10 cm带状苗带+20 cm空带(BS10+E20处理)、15 cm双行线状苗带+23 cm空带(DLS 15+E23处理)、传统普通条播 (DS3处理)共5个处理。其中,12 cm带状苗带+23 cm空带采用2BMG-4/7型免耕播种施肥机,沟内旋耕苗带宽12 cm,免耕空带宽23 cm,肥料施于种床下4 cm深处;12 cm双行线状苗带+20 cm空带采用2BMQF-6/12型全还田防缠绕免耕施肥播种机,沟内2行相距12 cm、免耕空带宽20 cm,肥料施于沟底正下方,距离种子侧方5 cm 处;10 cm带状苗带+20 cm 空带采用2BMFK-14型谷物免耕宽幅施肥播种机,沟内旋耕苗带宽10 cm,免耕空带宽20 cm,肥料施于种床下4 cm 深处;15 cm双行线状苗带+23 cm空带采用2BMFZS-12/6型免耕施肥播种机,苗带旋耕、深松,2行相距12 cm,免耕空带宽23 cm,肥料分两层施于2行种带正下方5、20 cm处;传统普通条播采用常规施肥条播机,行距20 cm,苗带宽3 cm。大区设计,随机排列,不设重复。每个处理1 333.34 m2。播种量202.5 kg/hm2。同一地区统一播期与施肥水平,其他管理措施同大田。每处理随机取3组30个穗,大穗率(%)=30个穗中穗粒数超过往年平均穗粒数的穗数/30×100%。成穗率(%)=成熟期穗数/拔节期总茎数。

1.4 数据处理及分析采用Microsoft Excel进行数据整理、图表绘制;采用IBM SPSS Statistics进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 播种方式对旱地小麦群体生长动态的影响由图1可知,越冬前旱地小麦4种宽幅沟播方式处理的平均总茎数低于DS3处理,至拔节前宽幅沟播处理的平均总茎数有所提高,至成熟期宽幅沟播平均总茎数与DS3处理持平略增,但宽幅沟播的平均成穗率高于DS3。由此可见,改DS3处理为宽幅沟播减少了无效分蘖,为小麦个体发育创造了良好条件,有效促进个体根多苗壮,群体分蘖数量适、质量高。这可能是因为宽幅沟播处理下种子分散、入土均匀,同时播种面积增大,个体占地空间变大,一定程度上缓解了种子在土壤中争水抢肥料的矛盾[12];此外,宽幅沟播也能弥补传统播种机播种缺苗断垄现象,疙瘩苗情况明显减少,无效分蘖量降低。

注:括号中数据为该种播种方式下的成穗率。Note:Data in the brackets were ear bearing tiller rates under corresponding sowing method.图1 播种方式对旱地小麦群体生长动态的影响Fig.1 Effects of sowing modes on growth dynamics of wheat population growth on dry land

不同宽幅沟播方式处理下,越冬前表现为BS12+E23和DLS15+E23处理冬前总茎数较高,至拔节前,DLS15+E23处理的小麦总茎数最高,较BS12+E23、DLS12+E20、BS10+E20处理分别高96.0万、79.5万、25.5万株/hm2;至成熟期,以DLS12+E20和DLS15+E23处理下小麦群体总茎数较多,均达到413.4万株/hm2,其次为BS10+E20处理,4种宽幅沟播方式较DS3总茎数有增有减。群体成穗率方面,在旱地4种宽幅沟播方式以DLS12+E20处理最高,达到43.02%,其次为BS12+E23处理,而BS10+E20处理最低,为39.96%,但4种宽幅沟播处理间成穗率差异不大。虽然DLS12+E20处理在旱地增加群体总茎数上表现一般,但成穗率却最高。这可能是因为DLS12+E20宽幅沟播处理独特的“圆盘锯齿开沟器”组合,将秸秆和根茬粉碎后分离在宽垄的同时攉干种床,用带墒的净土播种后镇压,在旱地封墒效果更好,有利于生根壮苗,促进分蘖成穗。

2.2 播种方式对水浇地小麦群体生长动态的影响由图2可知,越冬前,水浇地小麦4种宽幅沟播处理平均总茎数均高于DS3处理;至拔节前,DS3处理群体总茎数迅速增加,比宽幅沟播处理群体总茎数高出176.25万株/hm2;至成熟期,宽幅沟播处理较DS3处理平均总茎数持平略增。由此可见,宽幅沟播处理较DS3处理有利于增加水浇地小麦越冬前的群体数量,而DS3处理返青后群体量快速的增加,虽然增加了群体量,但成穗率偏低。

注:括号中数据为该种播种方式下的成穗率。Note:Data in the brackets were ear bearing tiller rates under corresponding sowing method. 图2 播种方式对水地小麦群体生长动态的影响Fig.2 Effects of sowing modes on growth dynamics of wheat population growth on irrigable land

不同宽幅沟播方式处理下,至拔节前,以BS12+E23处理下小麦群体总茎数最多,达到1 710.00万株/hm2,其次为DLS15+E23处理,BS10+E20和DLS12+E20处理总茎数低于4种宽幅沟播处理的平均总茎数。至成熟期,DLS12+E20处理下总茎数最多,为556.95万株/hm2,其次为DLS15+E23处理,两者穗数仅相差4.5万株/hm2;BS12+E23处理穗数最低。4种宽幅沟播成穗率在水浇地表现为DLS12+E20处理>BS10+E20处理>DLS15+E23处理>BS12+E23处理。DLS12+E20处理在水浇地和旱地表现一致,虽然拔节期总茎数表现不突出,但成穗率高。DLS15+E23处理在水浇地有试验点存在倒伏现象,这可能是因为DLS15+E23处理播种机总茎数较其他宽幅沟播方式多,在一定程度上影响了个体健壮,后期穗子又较重,引起了部分倒伏发生。

综上所述,虽然4种宽幅沟播方式在水、旱地成熟期总茎数与DS3处理基本持平,但宽幅沟播方式无效分蘖数明显减少,其中DLS12+E20和BS10+E20处理无效分蘖较少。

2.3 播种方式对旱地小麦产量及产量构成因素的影响由表1可知,4种宽幅沟播处理穗数较DS3处理基本持平,穗粒数和千粒重明显增加;宽幅沟播处理的平均穗粒数、千粒重分别比DS3处理增加了2.12粒/穗、减少了0.3 g,产量增加714.42 kg/hm2。大穗率表现上,宽幅沟播较DS3处理增加了24百分点。由此可见,宽幅沟播有利于增加小麦穗重,这可能是因为宽幅沟播的参数设置更有利于构建合理的群体和个体数量,在保障群体数量不大幅下降的情况下,健壮麦苗,充分发挥个体优势,达到增产目的。

表1 不同播种方式下旱地小麦产量及其构成因素比较

不同宽幅沟播方式,DLS12+E20和DLS15+E23处理穗数持平,较BS12+E23、BS10+E20处理分别增加了22.5万和13.5万株/hm2;穗粒数以DLS15+E23处理最高,达到33.06粒/穗,DLS12+E20次之,BS12+E23和BS10+E20处理较低;千粒重以DLS12+E20处理下最高,较BS10+E20、BS12+E23、DLS15+E23处理分别增加1.0、1.3、1.8 g。产量表现上以DLS15+E23宽幅沟播处理下产量最高,达到5 288.81 kg/hm2,DLS15+E23与DLS12+E20处理间产量差异不显著,BS10+E20较BS12+E23处理产量增加2.38%。大穗率以DLS12+E20宽幅沟播处理最高,其次为DLS15+E23处理,BS12+E23和BS10+E20处理间差异不显著。由此可见,DLS12+E20和DLS15+E23处理在旱地小麦综合表现较好。

2.4 播种方式对水浇地小麦产量及产量构成因素的影响由表2可知,4种宽幅沟播方式处理在水浇地平均穗粒数表现与旱地相似,较DS3处理基本持平略有增加;4种处理的平均穗粒数和千粒重分别比DS3处理增加了1.59粒/穗、2.0 g;宽幅沟播处理平均产量增加617.10 kg/hm2。大穗率宽幅沟播处理较DS3处理增加了21百分点。

表2 不同播种方式下水浇地小麦产量及其构成因素比较

不同宽幅沟播处理,穗数以DLS12+E20和DLS15+E23处理较高,其次为BS10+E20处理,BS12+E23处理较低;穗粒数表现为DLS12+E20和DLS15+E23处理较高,其次为BS12+E23处理,BS10+E20处理最低;从产量来看,DLS15+E23处理最高,达到6 451.56 kg/hm2,较DLS12+E20、BS10+E20、BS12+E23处理分别提高了1.68%、6.64%、6.77%。大穗率DLS12+E20处理最高,与其他处理间差异显著;DLS15+E23处理次之,BS12+E23和BS10+E20处理大穗率较低。

综上所述,4种宽幅沟播方式较DS3处理更有利于促进群体适宜,个体健壮,缓解群体与个体的生长矛盾,特别是宽幅沟播播种环节提高了播种质量,蓄水保温,小麦个体根多苗壮,搭好了丰产架子;中后期宽幅沟播通风透光,边际优势好,促进小麦源足、库大、流畅,生长健壮,尤其是绿叶面积大,功能期延长,落黄好,粒大饱满。综合来看,以DLS15+E23和DLS12+E20宽幅沟播处理表现最佳。

3 结论与讨论

宽幅沟播技术是一项非常重要的保护性耕作技术,目前在陕西省小麦主产区已示范应用多年,但宽幅沟播与普通条播技术相比,系统的理论研究还不够多,并且在生产应用过程中能保证宽幅沟播作业质量的农机选用还相对滞后,因此该研究结论能有效促进机械改型,保障宽幅沟播技术应用实效,进而加快宽幅沟播技术广泛普及。该研究发现,宽幅沟播处理下无效分蘖控制有效、群体大穗明显增多、小麦单产普遍提高。相较于DS3处理,虽然宽幅沟播穗数没有明显增加,但宽幅沟播无效分蘖数明显降低,且宽幅沟播田群体适宜、个体健壮,穗粒数和千粒重增加明显。在该年度试验期间,小麦受条锈病、大风等不良环境的影响严重,DS3处理大田小麦倒伏严重,而宽幅沟播处理下小麦基本无倒伏,单产普遍增加,旱地、水浇地平均增产714.42、617.10 kg/hm2。4种宽幅沟播方式在水浇、旱地都具有优于DS3处理的表现,DLS12+E20和DLS15+E23宽幅沟播处理分别在水浇地、旱地表现最佳。

小麦宽幅沟播技术虽然可以大幅度提高小麦播种质量,增加小麦产量,促进农民增收,但在推广应用方面效果不明显,主要原因可能是小麦宽幅沟播技术农民认知度较低,宽幅沟播机械价格较高,购买成本高,作业回本难度大,加之宽幅沟播对作业机手的技术水平也要求较高,且机械智能化水平较低等因素综合限制了小麦宽幅沟播技术在小麦生产中的应用。因此,为了进一步示范推广小麦宽幅沟播技术,农技、农机部门要加强协作,积极推进农机农艺融合与示范,提高宽幅沟播技术的普及面;农机作业手业务也要积极参与业务培训,提升作业本领;农机企业要创新设备,提高宽幅沟播机械的智能化操作水平;同时,政府部门应建立农机购置补贴,努力推动良技与良机的融合与广泛应用。