耕作和播种方式对冬小麦生长发育和产量的影响

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　　摘要 [目的]筛选出鲁西北冬麦区高产稳产最佳耕作播种方式。[方法]选用济麦22为试验材料，设计翻耕+双镇压（播前镇压和播后镇压）+等行距条播（行距20 cm）、翻耕+双镇压+宽幅播种（播幅8 cm+行距20 cm）、翻耕+双镇压+大小行条播（行距分别为25 cm和15 cm）和旋耕+播后镇压+等行距条播（行距20 cm）4个组合处理。[结果] 翻耕+双镇压+宽幅播种能够提高有效穗数，增加干物质积累，增加穗粒数，提高产量;各处理对粒重增加影响无差异。[结论] 翻耕+双镇压方式优于旋耕+播后镇压方式。在相同翻耕+双镇压耕作条件下，宽幅播种优于等行距条播和大小行条播。“翻耕+双镇压+宽幅播种”是鲁西北冬小麦区理想的耕作播种方式。
　　关键词 冬小麦;耕作方式;播种方式;生长发育;产量
　　中图分类号 S512.1+1  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2020）19-0026-04
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.19.007
　　Abstract [Objective] To identify the optimum combination of tillage and sowing patterns for high and stable winter wheat production in the northwest of Shandong Province. [Method] Cultivar Jimai 22 was used as the experimental material to investigate the effects of four different treatments of tillage and sowing patterns： （G1） conventional tillage with straw turnover + double soil compaction （presowing and postsowing） + strip sowing with consistent space， （G2） conventional tillage with straw turnover + double soil compaction + strip sowing with wide row， （G3） conventional tillage with straw turnover + double soil compaction + strip sowing with alternation of wide and narrow space， and （G4） rotary tillage with straw turn over + postsowing soil compaction + strip sowing with consistent space. [Result] G2 treatment could significantly increase the effective tiller number， dry matter accumulation， spikelet number and grain yield than the others， and no significant difference in grain weight was found among the four treatments. [Conclusion] Conventional tillage with straw turnover + double soil compaction was better than rotary tillage with straw turn over + postsowing soil compaction. Under the same conventional tillage with straw turnover + double soil compaction condition， widerow strip sowing was better than strip sowing with consistent space and strip sowing with alternation of wide and narrow space. Conventional tillage with straw turnover + double soil compaction + strip sowing with wide row was the optimal pattern for winter wheat production in the northwest Shandong Province.
　　Key words Winter wheat;Tillage pattern;Sowing pattern;Growth and development;Yield
　　基金項目 国家重点研发计划项目（2017YFD031003）。
　　作者简介 张书良（1964—），男，山东德州人，正高级农艺师，从事作物栽培研究。
　　收稿日期 2020-03-11
　　鲁西北地区是我国重要的优质冬小麦生产基地，小麦种植面积占该地耕地面积的80%左右，小麦种植常年采取旋耕、条播和随播镇压方式。近年来，冬小麦产量徘徊不前，加之农业自然灾害的频发严重威胁了小麦生产，丰产稳产受到冲击。有研究表明，常年免耕、少耕会导致土壤耕层逐渐变浅、蓄水量降低、活土减少，从而影响作物增产潜力的发挥[1]。同时，鲁西北地区虽然采用了镇压方式，但是镇压轮的材质多数是硬胶轮，其重量轻、土壤踏实程度不够，影响了镇压作业的质量。因此，调整耕种方式、优化栽培措施不仅可以提高小麦增产潜力，而且也是抵御灾害风险的有效举措。 　　耕作和播种是冬小麦栽培的重要环节，也是夺取小麦高产的重要措施。前人已做了大量关于不同耕作或播种方式对小麦生长影响的研究。蒋方山等[2]研究认为，翻耕能显著提高有效穗数和穗粒数，从而提高籽粒产量。赵竹等[3]研究认为，在淮北砂姜黑土区雨养条件下，旋耕耕作方式有利于促进小麦生育后期的干物质积累，有利于小麦籽粒产量提高。欧阳西荣[4]研究认为，免耕小麦具有出苗早、分蘖快的特点，有利于形成壮苗;密点播小麦的冬前分蘖、单株成穗数、分蘖成穗率、有效穗、养分和干物质含量等均较多，其穗粒重较大、产量较高。雷锦雯[5]研究认为，与宽幅机械匀播相比，机械沟播和常规条播方式有利于提高冬小麦群体成穗数和干物质积累。李世莹等[6]研究认为，与常规条播相比，宽幅带播的小麦群体叶面积指数和冠层光截获量较高，穗数显著增加，产量提高0.47%～13.70%。
　　镇压具有踏实土壤、保墒增温、防止冻害、培育壮苗等作用，前人对镇压时间和次数已做了大量的研究。刘万代等[7]认为，小麦镇压在幼穗发育的单棱期效果较好;肖轶娆等[8]认为，播后镇压+冬前镇压是最优组合;毛凤梧等[9]认为，随播镇压+越冬前镇压的麦田分蘖数、大分蘖数高于单次镇压和不镇压的麦田。从镇压强度来看，全春香等[10]认为，播后加重镇压的麦田单位面积穗数较高，穗粒数和千粒重也相应提高。从翻耕和镇压方式的组合来看，有研究认为，耕翻+镇压可促进小麦根系和叶片抗氧化酶活性，延长小麦灌浆期，提高小麦促生长类激素含量，增加小麦有效穗数，实现小麦高产[11-12]。鉴于此，笔者将不同耕作、播种和镇压方式进行组合，筛选出最佳的耕作播种方式，从而完善传统栽培模式，为小麦稳产高产提供理论依据和技术支撑。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　试验在山东省德州市农业科学院试验示范基地（德州市德城区黄河涯镇黄河涯村）进行。该地地处温带大陆季风气候区，四季分明、冷热干湿界限明显，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，年平均日照时数2 660 h，气温13.1 ℃，无霜期197 d，降雨量600 mm。试验地前茬为玉米，一年两熟种植，常年秸秆还田。试驗地为黄河冲击平原，土壤类型为壤土，pH 7.91，播前0～20 和20～40 cm土壤基础地力如表1所示。
　　1.2 试验设计
　　选用当地种植面积最大的品种济麦22为试验材料。试验共设4个处理，其中深翻、播前镇压、播后镇压（简称双镇压）和传统等行距（20 cm）条播为G1处理;深翻、双镇压、宽幅（播幅8 cm+行距20 cm）播种为G2处理;深翻、双镇压、大小行（15 cm+25 cm）播种为G3处理;旋耕、播后镇压（简称单镇压）、传统等行距条播为G4处理。2018年10月23日播种，2019年6月10日收获，播种量180 kg/hm2，3次重复，随机区组排列，小区面积为长15.0 m，宽4.7 m。试验底肥为氮磷钾复合肥（15-15-15）750 kg/hm2一次性施入，拔节期结合浇水追施尿素（46%）300 kg/hm2，其他管理同大田试验。
　　1.3 测定方法
　　1.3.1 群体测定方法。分别于返青期、拔节期、开花期、成熟期测定1 m双行茎孽数，换算成公顷茎孽数。
　　1.3.2 干物质重测定方法。分别于返青期、拔节期、开花期、成熟期随机连续选取20株小麦，收获地上部分，其中返青期和拔节期全部植株作为整体，开花期采样分为茎秆、叶片、穗3部分，成熟期分为茎、叶、籽粒、颖壳+穗轴4部分，105 ℃下杀青30 min，然后在75 ℃下烘至恒重，用1%天平称质量。
　　1.3.3 籽粒灌浆速率的测定。每个小区标记生长一致且花期相同的主茎穗200个，从小麦开花后6 d开始，每隔6 d随机取10个标记的主茎穗，剪去上部和下部各1/4穗，于室内在105 ℃下杀青30 min，然后在75 ℃下烘干至恒重，折算成千粒重。
　　1.3.4 穗粒数、小穗数和不实小穗数的测定。成熟期每个小区选取均匀的10株小麦，记录每穗粒数、小穗数、不实小穗数，计算出结实率。结实率（%）=（小穗数-不实小穗数）/小穗数。
　　1.3.5 产量及其构成因素的测定。成熟期选取长势均匀的1.5 m×2.0 m区域内小麦人工收割、脱粒、晒干后称重（含水量≤13%），计算产量，同时测定千粒重。
　　1.4 数据处理与统计
　　采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05软件进行数据分析;采用LSD判别法进行差异显著性检验。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同处理对冬小麦群体的影响
　　从表2可以看出，各处理群体数量呈先升后降的趋势，呈抛物线型，其中拔节期的群体数量最高。G2处理的群体数量由三叶期的低位上升到越冬前的高位，直到开花期始终位于各处理的首位。而G4处理的群体在三叶期位于高位，随着生育期的推进到开花期位列末位。三叶期，各处理的基本苗数量排序为G4处理>G3处理>G2处理>G1处理，但处理之间差异不显著;越冬期各处理的群体数量排序为G2处理>G4处理>G3处理>G1处理，其中G2与G4处理差异不显著，G2处理与G3和G1处理差异显著;返青期，各处理的群体数量排序为G2处理>G4处理>G3处理>G1处理，其中G2处理与G4、G3和G1处理差异显著;拔节期，各处理的群体数量排序为G2处理>G4处理>G3处理>G1处理，其中G2处理与G4和G1处理差异不显著，与G3处理差异显著;开花期，各处理的群体数量排序为G2处理>G1处理>G3处理>G4处理，其中G2与G1处理差异不显著，与G3和 G4处理差异显著。
　　2.2 不同处理对冬小麦干物质积累量的影响
　　2.2.1 对各生育期干物质积累量的影响。 　　从图1可以看出，随着生育期的推進，各处理的干物质积累量均呈直线上升趋势。G1、G2处理和G3处理的干物质积累量高于G4处理。小麦返青期干物质积累量排序为G1处理>G2处理>G3处理>G4处理，其中G1和G2处理与G4处理差异显著，与G3处理差异不显著;拔节期G2处理干物质积累量最高，且G1、G2处理和G3处理均高于G4处理，差异达显著水平;开花期和成熟期排序为G2处理>G1处理>G3处理>G4处理，其中开花期G2、G1和G3处理与G4处理差异显著;成熟期G2和G1处理与G4 处理差异显著。
　　2.2.2 对开花期各部位干物质积累量的影响。
　　从图2可以看出，冬小麦开花期，不同处理茎干重排序为G2处理>G1处理>G3处理>G4处理，其中G2和G1处理与G4处理差异显著，G2、G1处理和G3处理差异不显著;G2、G1和G3处理的叶干重均高于G4处理，差异达显著水平;穗干重排序为G2处理>G3处理>G1处理>G4处理，其中G2处理与G1和G4 处理差异显著，而G2处理与G1处理差异不显著。
　　2.2.3 对成熟期各部位干物质积累量的影响。
　　由图3可知，成熟期茎干重G2和G1处理均高于G3和G4处理，差异达显著水平;G1处理叶干重最高，G4处理最低，G1处理与G2、G3和G4处理差异显著;G2和G1 处理的粒干重均高于G3和G4处理，差异显著;不同处理颖壳重的排序为G2处理>G4处理>G3处理>G1处理，其中G2、G4和G3处理均高于G1处理，差异显著，而G2、G4和G3处理之间差异不显著。
　　2.3 不同处理对冬小麦籽粒灌浆速率的影响
　　从图4可以看出，冬小麦籽粒干物质的积累过程大体呈“S”型，花后0～18 d，籽粒灌浆速率较慢，曲线上升较平缓。花后18～30 d，干物质积累速度加快;花后30 d以后，籽粒干物质不增反而略减，整个过程中不同处理间籽粒灌浆速率差异不显著。
　　2.4 不同处理对冬小麦小穗数和不实小穗数的影响
　　从表3可以看出，不同处理冬小麦小穗发育数量有差异，由多到少依次为G3处理>G2处理>G1处理>G4处理，其中G3、G2和G1处理与G4处理差异显著，而G3、G2和G1处理间差异不显著。不同处理间冬小麦不实小穗数量不同，由多到少依次为G4处理>G1处理>G3处理>G2处理，其中G4处理与G3和G2处理差异显著，G4与G1处理间差异不显著。G2处理结实率最高，为88.82%，G3处理次之;G4处理最低，为80.85%。
　　2.5 不同处理对冬小麦产量及其构成因素的影响
　　从表4可以看出，各处理产量由高到低的排序为G2处理>G3处理>G1处理>G4处理，其中G2处理的产量最高，为7 155 kg/hm2;而G4处理的产量最低，为5 415 kg/hm2，G2处理与G3、G1和G4处理产量差异显著，G3和G1处理与G4处理产量差异显著;G2和G3处理穗粒数均高于G1和G4处理，且差异显著;各处理间千粒重差异不显著。
　　3 结论与讨论
　　小麦产量是由有效穗数、穗粒数和千粒重3因素决定的，有效穗数是最基础的因素。该试验中，G1处理拔节以前群体数量处于较低水平，到开花期群体数量迅速增加，说明该处理分蘖成穗率较高。G2处理从越冬前到成熟期群体数量一直处于高位，说明该处理不仅分蘖较多，而且分蘖成穗率也较高。G3处理的群体数量始终处于较低水平，长势稳健。G4处理拔节期前的群体数量较大，拔节后的群体数量明显降低，说明该处理分孽成穗率较低。
　　冬小麦地上干物质积累与产量呈正相关。该试验中，G2处理的干物质积累量始终最高，同时G2、G1和G3处理比G4处理的干物质积累量高，说明采用耕翻+双镇压方式相比旋耕+单镇压方式在冬小麦干物质积累量方面具有优势;采用耕翻+双镇压+宽幅播种组合更有利于养分的吸收和光合产物的积累。
　　籽粒灌浆期是冬小麦产量形成的重要时期，灌浆速率与粒重呈显著正相关[13]。该试验结果显示，各处理间的灌浆速率差异不明显，说明不同耕作播种组合对籽粒重量的促进作用不明显。
　　翻耕比旋耕的深度深10 cm，能够打破犁低层，促进小麦根系发育;前镇压有利于压实土壤，后镇压有利于土壤与种粒密实结合，起到保墒提温和壮苗萌发的效果;宽幅播种能避免种粒集中、麦苗个体竞争激烈、争水争肥的不足[14]。该试验结果显示，翻耕+双镇压+宽幅播种能够增加小麦群体数量，提高分蘖成穗率，减少不实小穗数，提高结实率，增加干物质积累量，提高产量，因此是鲁西北冬小麦区较理想的耕作播种方式。
　　参考文献
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