不同播期和播种量对冬小麦生长特征和产量的影响

王 欣 王 才

（1驻马店市农业经营管理指导站，463000，河南驻马店；2河南省驻马店农业学校，463000，河南驻马店）

小麦作为中国最重要的粮食作物之一，在粮食生产中起着重要作用，河南省是我国最大的小麦生产省，小麦产量占全国总产量的28%以上，为我国粮食安全做出了巨大的贡献[1]。然而，近年来，随着全球极端天气的频发，冬前积温明显增加，暖冬现象频发，过早播种导致小麦越冬前生长过快，容易遭受低温冻害等胁迫，而过晚播种又会使小麦个体偏弱，群体质量差，影响产量和品质[2]。实践证明，播期和密度等条件都是影响小麦抗性及产量的重要因素[3]。适宜的播期和播种量能够使小麦充分利用光、热、水、气等自然资源，创建优良小麦群体，有利于穗数、穗粒数和粒重的协调发展以获得高产[4]。适期播种能够在冬前形成壮苗，有利于分蘖的发生及干物质的积累，使小麦安全越冬，为其中后期稳定生长发育奠定基础。播种密度也是影响小麦产量形成的重要因素，通过影响小麦不同生育时期的群体结构，决定小麦群体对光能利用水平、干物质生产与转运能力，从而影响最终产量[5]。有研究[6]认为，播期和密度存在密切的联系，推迟播期使得小麦分蘖能力减弱，单位面积穗数减少，穗数、穗粒数、千粒重不能协调发展，导致产量降低，因此当播期推迟，可通过增加密度来弥补分蘖数的不足，以获得较高产量。衣政伟等[7]研究表明，在苏中地区，小麦于 11月上旬播种，播种量为450kg/hm2时产量较好。汪娟梅等[8]研究认为，关中中部灌区小麦于 10月 14日左右播种，播种量为130～207kg/hm2最适宜。本试验连续2个年度于河南省驻马店市研究不同播期和播种量对小麦干物质积累与转运特征、产量及其构成因素变化特征的影响，明确小麦最佳群体结构，优化栽培技术，为小麦增产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017-2019年在河南省驻马店市西平县二郎乡张尧村进行，该地地处黄淮海平原南部，年均气温14.8℃，年均降雨量852mm，无霜期221d，种植制度为冬小麦－夏玉米一年两熟制，供试土壤为砂姜黑土，耕层土壤有机质 11.87g/kg、全氮1.23g/kg、有效磷 22.49mg/kg、速效钾 115.27mg/kg。

1.2 试验材料

供试小麦品种百农207属半冬性中晚熟品种，分蘖力较强，成穗率中等，株型松紧适中，茎秆粗壮，抗倒性强，穗粒数35.6，千粒重41.7g。试验肥料分别为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O512%）和氯化钾（K2O 60%）。

1.3 试验设计

试验采用双因素完全随机设计，设置3个播期，分别为9月24日（S1）、10月4日（S2）和10月14日（S3），设置3个播种量，分别为120（D1）、160（D2）和240kg/hm2（D3）。共9个处理，分别为 S1D1、S1D2、S1D3、S2D1、S2D2、S2D3、S3D1、S3D2和S3D3。在小麦播种前将全部玉米秸秆粉碎后翻压还田，播种前施入氮肥（N）90kg/hm2，磷肥（P2O5）120kg/hm2，钾肥（K2O）120kg/hm2，在拔节期追施氮肥（N）120kg/hm2。小区面积45m2（15m×3m），其他管理按照当地高产栽培田要求进行。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 群体干物质积累量 分别于拔节期、开花期和成熟期在每小区选择长势一致、生长健壮的植株30株带回室内，将茎秆、叶片、穗、籽粒和颖壳分开处理，105℃下杀青30min，80℃烘干至恒重，进行称重，测定干物质。

参考杨佳佳等[9]的方法计算干物质转运参数：营养器官花前贮藏干物质转运量（t/hm2）=开花期干重-成熟期干重（不含籽粒）；营养器官花前贮藏干物质转运率（%）=（开花期干重-成熟期干重）/开花期干重×100；花前贮藏干物质转运量对籽粒的贡献率（%）=花前干物质转运量/成熟期籽粒干重×100；花后光合同化物积累量（t/hm2）=成熟期籽粒干重-营养器官花前贮藏物质运转量；花后光合同化物贡献率（%）=花后光合同化物积累量/成熟期籽粒干重×100。

1.4.2 叶面积指数和冠层光合有效辐射 使用LI-3000（美国）测定叶面积指数（leaf area index，LAI），分别在开花0d、花后7d和花后14d选择无云的晴朗天气进行测定。在小麦花后7d用作物冠层分析仪（Sunscan，英国）测定冠层光合有效辐射（PAR）和近地面光合有效辐射（TPAR），测定时光传感器跨越4行小麦，与小麦种植行向呈45°方向水平放置，探头感光面向上；外置探头水平放置于麦穗上方50cm处，测定自然光照下的PAR。

参考孔令英等[10]的方法计算冠层光合有效辐射截获量（IPAR）、截获率（CaR）、透射率（PeR）、光合有效辐射转化率（PCE）和光合有效辐射利用率（PUE）。公式如下，CaR（%）=（PAR-TPAR）/PAR×100；PeR（%）=TPAR/PAR×100；IPAR=R×CaR×0.5；PCE=（成熟期干物质量-开花期干物质量）/IPAR；PUE=IPAR/R×PCE。

式中，R表示实际光合有效辐射总量，数据来源于试验基地气象观测站。

1.4.3 产量及其构成因素 小麦成熟收获前，从各小区选取1m2的样点调查穗数，另取30株进行室内考种，调查穗粒数，籽粒晾干后，数500粒，称重。每小区收获保留完整的4m2，自然晾干后称重，并折合为单位面积产量。

1.5 数据处理

采用 Excel 2013进行数据初步分析和图表制作，采用SPSS 19.0统计软件进行方差分析，采用新复极差多重比较法（Duncan）进行差异显著性检验（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同播期和播种量对冬小麦干物质积累的影响

干物质积累是产量形成的基础。由图1可知，随着生育进程的推进，小麦干物质积累量逐渐增加。在2017-2018年拔节期，随播期的推移，干物质积累量降低，每推迟1个播期，干物质积累量降低0.13～0.37t/hm2。随播种量的增加，干物质积累量呈先增加后减小的趋势，S1D2处理干物质积累量达到最大值，与S1D3处理没有显著差异，但显著高于其他处理。开花期的变化趋势与拔节期相似，随播期的推移，干物质积累量降低，每推迟1个播期，干物质积累降低0.42～1.14t/hm2，变化幅度较拔节期大。在成熟期，S1D2处理干物质积累量最大，显著高于其他处理。

图1 不同播期和播种量对冬小麦干物质积累的影响Fig.1 The effects of different sowing dates and seeding rates on dry matter accumulation of winter wheat

2018-2019年干物质积累量变化趋势和2017-2018年相似。在拔节期，S1D2处理的干物质积累量最大，与S1D1、S1D3和S2D2处理差异不显著；在开花期，S1D3处理的干物质积累量最大，与S1D2差异不显著；在成熟期，S1D2处理的干物质积累量最大，除了S2D2处理外，与其他处理差异均达到显著水平。整体上，2018-2019年干物质积累量略高于2017-2018年。

2.2 不同播期和播种量对冬小麦干物质转运的影响

由表1可知，播期和播种量对冬小麦花前干物质和花后光合同化物的分配有显著影响。在2017-2018年，花前干物质转运量2.03～3.87t/hm2，S1D3处理转运量最大，其次是S1D2处理，随播期的推迟，花前干物质转运量呈降低趋势；花前干物质转运率为24.37%～37.95%，在S1和S3播期下，随播种量增加而增加，在S2播期下，随播种量增加而降低；花前干物质贡献率在32.27%～61.35%，各处理间差异较大，在S1和S3播期下随播种量增加而增加，在S2播期下随播种量增加而降低，在D1和D2播种量下，随播期的推迟逐渐降低，在D3播种量下，随播期的推迟先降低后升高；花后光合同化物积累量在2.44～4.31t/hm2间，S2D3处理的积累量最大；花后光合同化物贡献率为38.65%～67.73%，随播期的推迟呈先升高后降低的趋势，在S1和S3播期时，随播种量的增加逐渐降低，在S2播期时，随播种量的增加逐渐增加。

表1 不同播期和播种量对冬小麦干物质转运的影响Table 1 Effects of different sowing dates and seeding rates on dry matter transport of winter wheat

在2018-2019年，大部分处理间存在明显差异，花前干物质贡献率在38.65%～58.68%，随播期的推迟呈先降低后升高的趋势，在S1和S3处理下，随播种量的增加呈先降低后升高的趋势，在 S2处理下，随播种量的增加呈逐渐升高的趋势，S1D3处理最高；花后光合同化物贡献率为 41.32%～61.35%，随播期的推迟呈先升高后降低的趋势，S2D1处理花后光合同化物贡献率最大。

2.3 不同播期和播种量对冬小麦LAI的影响

叶片是植物进行光作用的重要器官，LAI的大小反映光合群体的大小，是决定植被生产力的关键要素。由图2可知，随花后天数的延长，小麦LAI呈逐渐降低的变化趋势，LAI随播期的推迟呈逐渐降低的趋势，随播种量的增加呈先升高后降低的变化趋势，在2017-2018年，各时期均是S1D2处理最大，并显著高于其他处理，在2018-2019年，各时期也是S1D2处理最大，与S2D2和S1D3处理没有显著差异，2年变化趋势基本一致，2018-2019年LAI略大于2017-2018年。

图2 不同播期和播种量对冬小麦LAI的影响Fig.2 The effects of different sowing dates and seeding rates on LAI of winter wheat

2.4 不同播期和播种量对冬小麦冠层光合有效辐射及光能利用率的影响

冠层光能截获及透射率是反映冠层结构的重要指标。由表2可知，播期和播种量对冠层的光能截获及利用率有显著影响。在2017-2018年，光能截获量随播期的推迟呈逐渐减小的趋势，同一播期处理下，随播种量的增加呈先增加后减小的趋势，S1D2处理的光能截获量最大，除S1D3处理外，显著高于其他处理；光能截获率和截获量呈正相关，变化趋势一致，在S1D2处理时达到最大值；透射率与截获率变化趋势相反，在S3D1处理时达到最大值，S1D2处理达到最小值，说明该处理漏光损失较小。

表2 不同播期和播种量对冬小麦冠层光合有效辐射及光能利用率的影响Table 2 Effects of different sowing dates and seeding rates on photosynthetically active radiation and light use efficiency of winter wheat canopy

在2018-2019年，光能截获量和截获率在S2D2处理达到最大值，透射率在S3D1处理最大，S2D2处理最小，光能利用率随播期的推迟和播种量的增加均呈先升高后降低的趋势，在S2D2处理达到最大值，2年变化趋势相似，2018-2019年光能截获率大于2017-2018年，光能利用率小于2017-2018年。

2.5 不同播期和播种量对冬小麦产量及其构成因素的影响

由表3可知，不同播期和播种量对小麦产量及其构成因素有显著影响，在2017-2018年，穗数在D1和D2处理下随播期的推迟呈逐渐增加的趋势，在 D3处理下随播期的推迟呈先增加后减少的趋势，S2D3处理达到最大值；穗粒数随播期的推迟呈先增加后减少的趋势，随播种量的增加逐渐减少，S2D1处理达到最大值，与S1D1处理差异不显著，但显著高于其他处理；千粒重变化趋势和穗粒数相似，S3D1处理达到最大值，与S1D1和S2D1处理差异不显著，显著高于其他处理；产量在S2D3处理达到最大值，其次是S1D2和S2D2处理。在2018-2019年，穗数在S3播期时随播种量的增加呈先升高后降低的趋势，在S2D2处理达到最大值，穗粒数变化趋势和2017-2018年一致，在S1D1处理时达到最大值；千粒重在S3D1处理达到最大值；产量在S2D2处理达到最大值，其次是S1D2。2018-2019年各处理产量均高于2017-2018年。

表3 不同播期和播种量对冬小麦产量及其构成因素的影响Table 3 The effects of different sowing dates and seeding rates on winter wheat yield and its components

3 讨论

3.1 不同播期和播种量对冬小麦干物质积累的影响

地上部植株干物质积累量反映群体的光合能力，与籽粒产量呈显著正相关[11]。适宜的播期和播种量可有效提高小麦干物质积累量，研究[12]表明，播期推迟、积温减少使植株生长延缓是导致干物质积累量减少的主要原因，小麦干物质积累量与播种量也紧密相关，随着种植密度的增加而增加，但超过一定密度时呈现下降趋势。本研究结果表明，随播期的推迟，干物质积累量降低，每推迟 1个播期，干物质积累量降低0.13～0.37t/hm2，干物质积累量随播种量的增加呈先增加后减小的趋势，各处理在S1D2处理达到最大值，其次是S2D2处理，主要是由于随播期的推迟，小麦分蘖减少引起群体数量下降，而播种量的增加提高了小麦的基本苗，但是播种量过高，群体间竞争加大，导致干物质积累量减小。

3.2 不同播期和播种量对冬小麦干物质转运的影响

产量与干物质积累有着密切的关系，干物质的转运能力和转运效率对产量形成起着决定性作用[13]。研究[14]表明，花前干物质积累量提高能有效促进花前干物质向籽粒的转运。籽粒产量与抽穗后干物质积累量显著相关。有研究[15]表明，花后光合同化物积累量对籽粒产量影响显著，花后光合同化物积累量对籽粒产量贡献率可达65%以上。干物质转运率受灌浆速率和持续时间的综合影响[16]，本研究表明，随播期的推迟，花前干物质转运量呈降低的趋势，而随播种量的增加而增加。花后光合同化物积累量则随播期的推迟呈先升高后降低的趋势，随播种量的增加逐渐降低，可能是由于播期推迟导致小麦库的转运时间推移，缩短了灌浆持续时间。

3.3 不同播期和播种量对冬小麦LAI的影响

小麦LAI与光能截获率呈显著相关关系，调整播期和种植密度可调节LAI，使光能截获率在适宜的条件下达到最大值，促进群体对光能的利用[17]。有研究[18]表明，调整播期，可改变小麦冠层群体结构，增加种植密度能够减少小麦漏光损失，提高光能截获量。本研究表明，光能截获率随播期的推迟呈逐渐减小的趋势，在同一播期处理下，随播种量的增加呈先增加后减小的趋势，而光能量利用率随播期和播种量均呈先增加后减小的趋势，在 10月4日播种，播种量为160kg/hm2时达到最大值，说明适宜的播期和播种量可促进小麦对光能的有效利用，有利于构建合理群体结构和提高干物质积累量。

3.4 不同播期和播种量对冬小麦产量及光能利用率的影响

建立合理的群体结构是实现目标产量的关键。研究[19]表明，不同播期和密度处理对小麦产量及其构成因素都有影响，播期推迟的减产效应可通过增加种植密度来改善，种植密度是调控群体结构的基础，对群体数量和产量构成起着决定性的作用。有研究[20]认为，小麦群体有效穗数随着种植密度的增加逐渐增加，而穗粒数和千粒重则呈下降趋势。本研究结果表明，在D1处理下，早播可形成较高的产量，而在D3处理下晚播有利于产量形成，主要是D1播种量早播有利于个体生长发育和有效分蘖形成，播期为10月4日、播种量160kg/hm2时产量最高，一方面是播种量的增加显著增加了有效穗数，协调了穗粒数和千粒重之间的关系，另一方面，播期和播种量引起小麦的出苗率、LAI、分蘖数等性状形成不同的群体，构建合理的冠层结构和光合群体，使生育期内积累的生物量和籽粒灌浆特性发生改变，促进积累的干物质从叶片向籽粒转运，物质转运得到合理分配，最终提高了小麦产量。

4 结论

随播期的推迟，干物质积累量降低，每推迟1个播期，干物质积累量降低0.13～0.37t/hm2，播期为10月4日、播种量为160kg/hm2时，小麦花后干物质同化物较多，光能利用率达到最大值，群体优势得以充分发挥，2年平均产量达到最大值，为8257.84kg/hm2。因此，在河南驻马店地区，小麦10月4日播种，播种量160kg/hm2是适合当地的种植组合，能够改善小麦群体结构，发挥最大的群体优势，达到高产。