薛盈文, 張英華, 黃 琴, 王志敏,*

1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院, 北京 100193

2 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 大慶 163319

窄行勻播對晚播冬小麥群體環(huán)境、個體性狀和物質(zhì)生產(chǎn)的影響

薛盈文1,2, 張英華1, 黃 琴1, 王志敏1,*

1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院, 北京 100193

2 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 大慶 163319

為了明確行距和行內(nèi)種子分布形式對華北平原晚播冬小麥群體生長的影響，以濟(jì)麥22為試驗材料，在晚播條件下設(shè)置3種行距(10、15、20 cm)和2種行內(nèi)種子分布形式[隨機(jī)分布(R)和均勻分布(A)]處理，考察了不同處理冬小麥的冠層結(jié)構(gòu)與環(huán)境特征、個體性狀、生物量累積及產(chǎn)量性能。結(jié)果表明：在相同播種量下較小行距比較大行距、種子均勻分布比非均勻分布群體葉面積較大，冠層下部漏光較少，溫度較低且相對濕度較高；縮小行距或增加行內(nèi)種子分布均勻度使群體內(nèi)個體間植株性狀差異縮小，穗層分布趨向均勻，花后物質(zhì)積累量增加，穗粒重增加，最終產(chǎn)量提高。10 cm行距的產(chǎn)量高于15 cm行距、顯著高于20 cm行距；在15 cm和20 cm行距下植株均勻分布處理產(chǎn)量顯著高于非均勻分布處理的產(chǎn)量。綜合研究認(rèn)為，窄行勻播是華北平原干旱缺水地區(qū)提高晚播小麥群體產(chǎn)量的有效措施。

小麥; 行株距; 冠層結(jié)構(gòu); 微環(huán)境; 產(chǎn)量

我國華北北部平原區(qū)光溫資源有限，水資源十分緊缺，為提高“冬小麥—夏玉米”一年兩熟制資源利用效率，近年來廣泛推行“冬小麥晚播、夏玉米晚收”的“雙晚”栽培模式[1-2]。在此模式中，冬小麥晚播不僅延長了夏玉米生育期、提高了夏玉米產(chǎn)量，而且減少了冬小麥前期水肥消耗、有利于節(jié)水生產(chǎn)[2-3]。但晚播冬小麥因個體發(fā)育和生物量受到限制，必須通過增加播種量、增加群體數(shù)量來保證足夠穗數(shù)，從而穩(wěn)定或提高群體產(chǎn)量。在播期推遲、播量增大的情況下，如果措施不當(dāng)，如行距配置不合理、整地播種質(zhì)量不高、落籽不均等，極易造成行內(nèi)苗間過度擁擠競爭，使得弱株率增加、群體質(zhì)量惡化。因此，如何調(diào)節(jié)群體分布形式、減小個體間競爭是晚播小麥極為重要的生產(chǎn)問題。關(guān)于小麥群體的調(diào)節(jié)，國內(nèi)外研究報道較多，多數(shù)是通過調(diào)整播量和行距來協(xié)調(diào)群體內(nèi)個體之間的矛盾[4- 8]。但有關(guān)行距對小麥產(chǎn)量的影響效應(yīng)，在不同生態(tài)區(qū)、不同播期、播量以及不同品種條件下可能是不一樣的[4,9- 12]，我國北方干旱地區(qū)晚播小麥節(jié)水高產(chǎn)栽培的適宜行距仍有待明確。近年來，在我國部分地區(qū)推廣了“寬幅精播技術(shù)”[13-14]，在適宜播期和較低播量下通過擴(kuò)大行距和增加播幅寬度來提高群體均勻性和群體產(chǎn)量，取得較好效果。但在晚播大播量條件下如何調(diào)整播種方式來優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)、提高群體均勻性還有待探討。本研究冬小麥晚播節(jié)水栽培，通過縮小行距，增加行數(shù)，擴(kuò)大行內(nèi)株距，可以減少行內(nèi)競爭，并能減少行間土壤水分蒸發(fā)[2,15]；在縮行的基礎(chǔ)上，優(yōu)化調(diào)整行內(nèi)株間分布形式可能是進(jìn)一步提高群體均勻性的重要措施。但縮小行距的效應(yīng)機(jī)制以及合理的行內(nèi)株間配置方式及其效應(yīng)仍需要深入的研究。本項研究在晚播、高密度栽培條件下比較考察并分析了不同行距和行內(nèi)植株分布形式對群體內(nèi)微環(huán)境、冠層結(jié)構(gòu)、物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運及產(chǎn)量的影響效應(yīng)，以期為晚播小麥節(jié)水高產(chǎn)栽培群體調(diào)控提供部分理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗條件與試驗設(shè)計

試驗于2011—2012和2012—2013年度在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)吳橋?qū)嶒炚具M(jìn)行，試驗地為壤質(zhì)底黏潮土，兩年度內(nèi)小麥播種前耕層土壤的養(yǎng)分含量見表1。兩個年度的小麥前茬均為玉米。小麥晚播，2011—2012年度的播種日期為10月29日，2012—2013年度的播種日期為10月25日，田間保苗數(shù)量均為675萬株/hm2，兩個年度生育期內(nèi)降雨分布如圖1所示。小麥供試品種為濟(jì)麥22，參照冬小麥節(jié)水省肥簡化栽培模式[2]進(jìn)行水肥管理。施肥量為：尿素 225 kg/hm2、磷酸二銨 300 kg/hm2、硫酸鉀 150 kg/hm2、硫酸鋅 15 kg/hm2，均作底肥一次性施入；在足墑播種基礎(chǔ)上，春季灌拔節(jié)水和開花水。

表1 2011—2012和2012—2013年度耕層土壤養(yǎng)分含量狀況

圖1 2011—2013年度冬小麥生育期內(nèi)降雨分布 Fig.1 Rainfall distribution during winter wheat growing seasons in 2011—2013

試驗采用2因素裂區(qū)設(shè)計，以行距為主區(qū)，設(shè)置3種不同行距處理：10、15、20 cm；以種子分布形式為副區(qū)，設(shè)兩種種子分布形式處理：(1) 隨機(jī)分布形式(R)：常規(guī)播種，行內(nèi)種子間距不統(tǒng)一；(2) 均勻分布形式(A)：行內(nèi)雙小行等寬 (寬度2 cm) 等距播種，種子間距基本一致。對于3種行距內(nèi)的均勻分布處理，種子在行帶內(nèi)的分布形式如圖2所示，為了確保落種數(shù)量和距離的相對準(zhǔn)確，均采用人工將種子按照理論距離(行帶內(nèi)雙小行間距寬度2 cm，行內(nèi)的種子間距列于表2)播前粘貼在薄衛(wèi)生紙上，播種時鋪覆于行內(nèi)。各行距的隨機(jī)分布形式處理是模擬一般生產(chǎn)田的常規(guī)播種方法，用開溝播種器人工開溝行，溝內(nèi)條狀撒種，播幅2 cm以內(nèi)，種子在行內(nèi)隨機(jī)撒落，種子間距不均勻。試驗小區(qū)面積6 m2，重復(fù)3次。

1.2 測定項目和方法

1.2.1 群體內(nèi)環(huán)境變化監(jiān)測

測定時期為開花期晴朗天氣，測定部位為各處理行間的冠層下部(距地上部10 cm)，使用浙江托普儀器公司TNHY- 4型環(huán)境監(jiān)測儀的光照、溫度和濕度傳感器，在白天定點(3點/處理)、定時(時間間隔為15 min)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，儀器自動記錄不同測定時間冠層下部的溫度(℃)、相對濕度(RH%)和光合有效輻射(μmol m-2s-1)，同時測定冠層上部的上述3個指標(biāo)，將冠層下部與冠層頂部光照強(qiáng)度的比值作為相對光強(qiáng)值。

表2 不同行距下兩種種子分布形式及處理代號

圖2 各行距內(nèi)均勻分布形式示意圖Fig.2 The patterns of uniform seed distribution in different row spacing

1.2.2 冠層性狀分析

在測定上述指標(biāo)的區(qū)域，利用CI- 110冠層分析儀在冠層底部垂直向上截取冠層圖像，將天頂角劃為5 環(huán)，步長值設(shè)定為12°，5個天頂角度分別為13°、25°、37°、49°和61°，測定時間選擇在傍晚，操作時魚眼鏡頭放在行間地表之上1cm 處，每個處理測定5點。將獲得的圖像用CI- 110軟件進(jìn)行圖像提取和分析，可以得到以下參數(shù)：葉面積指數(shù)(LAI)、平均葉傾角(MLA) 、散射輻射透過系數(shù)(TD)、不同天頂角內(nèi)直接輻射透過系數(shù)(TR)和不同角度冠層的消光系數(shù)(K)。

1.2.3 植株性狀及產(chǎn)量測定

在小麥開花期和成熟期于各處理小區(qū)取植株樣段(2 cm×50 cm)測定植株干物重。在成熟期，于各處理區(qū)隨機(jī)調(diào)查6行、每行1 m長的行段內(nèi)有效穗數(shù)，同時，在每個處理內(nèi)隨機(jī)選9個樣點，每個樣點連續(xù)取20個成穗單株，調(diào)查各株株高、穗長、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重和單株(單莖)干重等性狀，分株記載，分析各性狀指標(biāo)的株間變異性。每個小區(qū)選擇2 m2收獲測產(chǎn)，以14%含水量為基礎(chǔ)計算實際產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計方法

用Excel 2010整理群體內(nèi)環(huán)境監(jiān)測、冠層分析和產(chǎn)量數(shù)據(jù)，使用DPS7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

花期前后貯藏物以及向籽粒的轉(zhuǎn)運數(shù)量和貢獻(xiàn)率的計算方法如下[15]：

營養(yǎng)器官花前貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運量= 開花期干重-成熟期干重(籽粒除外)

營養(yǎng)器官花前貯藏物對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率= 花前貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運量 / 成熟期籽粒干重×100%

花后干物質(zhì)積累量= 成熟期籽粒干重-花前貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運量

花后同化物對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率= 花后干物質(zhì)積累量 / 成熟期籽粒干重×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理冠層結(jié)構(gòu)與微環(huán)境變化

2.1.1 冠層結(jié)構(gòu)性狀

合理的冠層結(jié)構(gòu)是提高群體光能利用率和產(chǎn)量的基礎(chǔ)，葉面積指數(shù)和葉傾角是冠層結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，與群體光能截獲密切相關(guān)[16]。對開花期的冠層結(jié)構(gòu)分析(表3)表明，3種行距和2種種子分布方式處理比較，葉面積指數(shù)(LAI)以較小行距處理高于較大行距處理，同一行距下以均勻方布處理高于常規(guī)隨機(jī)分布處理；冠層平均葉傾角(MLA)則相反，以較小行距處理低于較大行距處理，以均勻方布處理低于常規(guī)隨機(jī)分布處理。具體而言，不同處理的葉面積指數(shù)大小依次是10A>10R>15A>15R>20A>20R，葉傾角大小順序是20R>20A>15R>15A>10R>10A，20R處理葉面積指數(shù)最低、葉傾角最大，10A 處理葉面積指數(shù)最高、葉傾角最小。冠層內(nèi)散射輻射透過系數(shù)(TD)隨著行距的加寬而增大、隨著行內(nèi)植株分布均勻度的增加而減小，20 cm行距顯著高于其它兩種行距處理。冠層直接輻射透過系數(shù)(TR)能反映入射光被冠層的截獲程度，TR值越高，群體的光截獲越少，漏光損失就越大。不同天頂角內(nèi)的TR值總體上隨著天頂角的增大而降低、隨著行距的增加而增大，其中R20處理在13°天頂角內(nèi)的TR值達(dá)到0.32。同一行距內(nèi)，均勻分布形式(A)的TR值低于對應(yīng)的隨機(jī)分布處理(R)。冠層消光系數(shù)(K)的變化趨勢與TR值不同，K值隨著天頂角、行內(nèi)植株分布均勻度的增加而增大，隨著行距的增加而降低。

表3 不同行距和行內(nèi)分布形式處理的冠層分析

2.1.2 冠層環(huán)境因素日變化

(1) 光照

開花期3種行距內(nèi)不同處理冠層下部的相對光強(qiáng)(下部實際光強(qiáng)與冠層頂部自然光強(qiáng)的比值)變化如圖3、4所示，各處理一日中冠層下部的相對光強(qiáng)均在10:00—14:00時段內(nèi)變化幅度較大，且行距越寬變化幅度越大，20R下層最大相對光強(qiáng)值在0.3以上。各行距內(nèi)均勻分布群體(A)相對光強(qiáng)值小于對應(yīng)的隨機(jī)分布群體(R)，以10 A處理的下層相對光強(qiáng)最小，其在中午的相對光強(qiáng)值為0.06。這也說明，開花期窄行距處理的葉片空間分布較為均勻，在全天各個時期都能較充分截獲光能，漏光損失少。

圖3 各行距內(nèi)隨機(jī)分布處理冠層下部相對光強(qiáng)的變化趨勢Fig.3 Variation trend of relative light intensity at the bottom of canopy for random seed distribution treatment in different row spacing(2012—2013)

圖4 各行距內(nèi)隨機(jī)分布與均勻分布處理冠層下部相對光強(qiáng)的變化Fig.4 Variation trend of relative light intensity at the bottom of canopy for random and uniform seed distribution treatments in different row spacing(2012—2013)

(2) 溫度

開花期群體冠層下部溫度的變化如圖5、圖6所示。一日中不同處理的下層溫度有所差異，以中午時段差異較為明顯，20R處理冠層透光多，下層溫度上升快，其在中午的溫度最高。3種行距的兩種分布形式比較，10 cm行距的兩種分布形式(10R和10A)冠層下部溫度在中午之前比較接近，13:00后10A低于10R的趨勢比較明顯；15 cm和20 cm行距的均勻分布處理(A)各個監(jiān)測點的溫度均低于對應(yīng)的隨機(jī)分布處理(R)，特別是20A和20R兩處理冠層下部溫度的差異更為明顯。結(jié)果表明，縮小行距、增加行內(nèi)植株分布均勻性可以降低群體冠層下部溫度，特別是能明顯降低午間高溫階段冠層內(nèi)部溫度。

圖6 各行距內(nèi)隨機(jī)(R)與均勻(A)分布群體冠層下部和冠層頂部的溫度變化趨勢Fig.6 Variation trend of temperature at the bottom and top of canopy for random and uniform distribution treatments in different row spacing (2012—2013)

(3)相對濕度

不同處理冠層下部相對濕度變化如圖7、圖8所示。在中午之前，3種行距內(nèi)隨機(jī)分布處理冠層下部相對濕度的大小依次為：10R>15R>20R，即：隨著行距縮小，冠層下部的相對濕度呈現(xiàn)增加的趨勢。在中午之后，不同行距的相對濕度差異很小。不同行距2種分布形式比較，10R和10A兩個處理冠層下部相對濕度差異不明顯，僅在12:00以后10A處理的相對濕度較高于10R；其它2個行距處理，冠層相對濕度均表現(xiàn)為均勻分布處理(A)明顯高于隨機(jī)分布處理(R)。

圖7 各行距內(nèi)隨機(jī)分布處理冠層下部和冠層上部相對濕度的變化趨勢Fig.7 Variation trend of relative humidity at the bottom of canopy for random distribution treatment in different row spacing(2012—2013)

圖8 各行距內(nèi)隨機(jī)(R)與均勻(A)分布處理冠層下部和冠層頂部相對濕度的變化趨勢Fig.8 Variation trend of relative humidity at the bottom of canopy for random and uniform distribution treatments in different row spacing (2012—2013)

2.2 不同處理群體內(nèi)植株性狀的變異程度

2.2.1 行間穗群數(shù)目的變異性

不同行間和同一行不同行段間最終穗數(shù)的差異性可反映群體分布均衡性。成熟期在每個處理小區(qū)分別調(diào)查6個1 m長的行段內(nèi)實際穗數(shù)，結(jié)果表明，雖然不同處理的群體平均穗數(shù)并沒有顯著差異，但樣段間成穗數(shù)的變異程度存在較大差異(表4)，隨著行距增加而增大，即：10 cm< 15 cm< 20 cm；在3種行距內(nèi)，樣段內(nèi)成穗個數(shù)的變異系數(shù)隨著行內(nèi)落種均勻度的提高而相應(yīng)減少，即3種行距內(nèi)的兩種分布形式的變異系數(shù)比較結(jié)果是：A

表4 不同處理6個行段(1m)內(nèi)的成穗數(shù)及其變異系數(shù)

2.2.2 個體間農(nóng)藝性狀的變異性

不同行、同一行不同行段內(nèi)植株間農(nóng)藝性狀的差異性可反映群體內(nèi)個體生長的均衡性。不同處理間單株性狀指標(biāo)的比較結(jié)果(表5)中，株高和單株干重均表現(xiàn)為10A顯著高于20R和20A處理，其它處理間沒有顯著差異；穗粒重處理間差異顯著，隨著行距變窄、行內(nèi)種子分布均勻度提高而顯著提高。在單株性狀指標(biāo)中，穗粒重和單株干重的變異程度較大，處理20R的變異系數(shù)分別為34.7%和31.6%。對于同一行距內(nèi)的兩種分布形式，均勻分布處理(A)的各項單株指標(biāo)值均高于對應(yīng)的隨機(jī)分布處理(R)?？偟目磥?，隨著行距的增加，各個單株指標(biāo)的變異程度增加，提高行內(nèi)植株分布的均勻度會降低相應(yīng)行距內(nèi)各個指標(biāo)的變異度。綜合分析穗粒重與各項指標(biāo)變異系數(shù)的相關(guān)性(表6)表明，穗粒重與所測各指標(biāo)的變異系數(shù)呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，說明單株指標(biāo)變異程度大小會顯著影響個體的單株生產(chǎn)能力。

表5 不同行距和種子分布形式處理的單株性狀

表6 穗粒重與單株性狀變異系數(shù)的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)值R)

2.3 不同處理群體物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運與產(chǎn)量性能

考察不同處理的物質(zhì)積累與運轉(zhuǎn)(表7)，可見，不同處理成熟期的總生物量表現(xiàn)為10A>10R>15A>15R>20A>20R，10A、10R、15A處理間沒有顯著差異，但均顯著高于15R、20R、20A處理?；ㄇ拔镔|(zhì)積累量在不同處理間的差異性與總生物量的差異性表現(xiàn)相似，花前貯藏物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運量和對籽粒貢獻(xiàn)率則以10A、10R顯著低于其他處理?；ê笪镔|(zhì)積累量以10A最高，各處理依次為10A>10R>15A>15R>20A>20R，處理間差異達(dá)到顯著水平。此結(jié)果說明，縮小行距、增加行內(nèi)均勻度可以增加群體物質(zhì)生產(chǎn)量，特別是顯著增加了花后物質(zhì)積累量及其對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率。

兩年的產(chǎn)量結(jié)果(表8)表明，在常規(guī)隨機(jī)播種方式下，不同行距的籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為10R > 15R > 20R，行距間產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平；在均勻播種方式下，不同行距的產(chǎn)量表現(xiàn)為10A > 15A > 20A，2011—2012年度10A 與 15A處理產(chǎn)量差異不顯著，2012—2013年度，10A處理產(chǎn)量顯著高于15A和20A處理。在各行距下兩種播種方式間比較，產(chǎn)量皆表現(xiàn)為均勻分布高于隨機(jī)非均勻分布方式，特別是在15 cm和20 cm行距下，兩個年度兩種播種方式間產(chǎn)量差異均達(dá)顯著水平。此結(jié)果說明，適當(dāng)縮小行距和提高行內(nèi)種子分布均勻性皆有利于提高群體產(chǎn)量，在較大行距下比在較小行距下提高行內(nèi)播種均勻性的增產(chǎn)效果更明顯。從產(chǎn)量構(gòu)成因素分析，不同處理間產(chǎn)量的差異主要由于平均穗粒重的差異，特別是粒重的差異。

表7 不同處理群體物質(zhì)積累與運轉(zhuǎn)

表8 兩個年度不同處理的產(chǎn)量及構(gòu)成因素

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

播種量、行距和播種方式是建立小麥群體結(jié)構(gòu)的基本措施，也是影響群體發(fā)展和群體生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)因素。在一定的群體規(guī)模下，個體的質(zhì)量決定了群體產(chǎn)量，而個體質(zhì)量與個體在群體內(nèi)的分布形式有很大關(guān)系，因此，在一定的播期播量下，合理的行距配置和合適的植株排布方式對構(gòu)建高產(chǎn)高效群體十分重要。前人針對行距與產(chǎn)量的關(guān)系有較多研究，而對行內(nèi)種子分布形式對產(chǎn)量的影響研究較少[17]。通常認(rèn)為，增大行距會有利于增加群體的通風(fēng)透光性能，但較大的行距也會增大漏光損失，特別是在小麥生育后期，光截獲量與產(chǎn)量密切相關(guān)[18-19]，此期寬行距的劣勢愈加明顯。在晚播小麥生產(chǎn)中，由于播種量較大，個體性能受到群體的限制程度也較大，對行距和播種方式的要求更為嚴(yán)格。本研究表明，在華北平原干旱區(qū)小麥晚播、大播量條件下，與常規(guī)的20 cm行距相比較，行距縮小到15 cm、特別是縮小到10 cm，群體的結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，表現(xiàn)在葉面積指數(shù)增加，冠層葉傾角減小，基部漏光損失減少，對光能的截獲增加。群體環(huán)境的動態(tài)測定表明，隨著行距縮小，冠層下部行間溫度降低，特別是中午高溫時段降溫明顯，而一日中相對濕度增加。這一趨勢性結(jié)果與其他學(xué)者相關(guān)的報道相似[18-20]，均說明通過縮小行距增加行數(shù)，減少了行內(nèi)種子量，個體的生育微環(huán)境可以得到均衡改善?？s小行距使群體內(nèi)溫度降低、濕度增加的同時，也減少了行間土壤水分的蒸發(fā)[21]，這對小麥節(jié)水栽培具有重要意義。本試驗結(jié)果還表明，行內(nèi)植株的排布方式對群體結(jié)構(gòu)和環(huán)境也有很大影響，在不同的行距下，行內(nèi)植株等距離均勻化分布處理與隨機(jī)化分布處理相比，上述群體結(jié)構(gòu)和微環(huán)境指標(biāo)也均得到有效改善，且行距越大，其效果越明顯，說明在較大行距下，行內(nèi)種子量較大，隨機(jī)播種個體分布不均勻，容易造成局部株間過于緊密，營養(yǎng)和環(huán)境條件不均衡，群體質(zhì)量不佳。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，較小行距和均勻分布處理不同行段間成穗數(shù)趨向一致，穗層均勻性明顯高于較大行距和隨機(jī)分布處理。分析群體內(nèi)個體生長性狀的變異性表明，縮小行距和提高播種均勻性使株高、單株重、穗粒數(shù)和穗粒重等性狀的株間變異程度降低，而個體性狀變異系數(shù)的降低是與群體平均穗粒重的提高密切相關(guān)的，也即提高群體內(nèi)個體的均勻性可以提高個體平均產(chǎn)量。這一結(jié)果也給我們重要啟示，在當(dāng)前高產(chǎn)田穗數(shù)已達(dá)飽和的條件下，如何通過提高穗粒重來突破產(chǎn)量限制？從本試驗看，提高群體內(nèi)個體分布的均勻性是提高群體平均穗粒重的重要途徑。

株行空間配置影響群體結(jié)構(gòu)和環(huán)境，必然影響群體物質(zhì)生產(chǎn)性能和最終產(chǎn)量形成。從群體的物質(zhì)生產(chǎn)性能看，縮行擴(kuò)株和均勻播種使小麥花前和花后物質(zhì)積累量增加，特別是花后物質(zhì)積累量明顯增加。小麥的產(chǎn)量物質(zhì)一方面來自花后物質(zhì)生產(chǎn)，另一方面來自于花前貯藏物質(zhì)的再運轉(zhuǎn)[22]。許多研究表明，花后群體物質(zhì)積累量越大，產(chǎn)量越高[23-24]。晚播小麥盡管由于花期推遲，開花—成熟期較短，開花前的貯藏物質(zhì)對產(chǎn)量有較大貢獻(xiàn)[25]，但從本試驗看，產(chǎn)量物質(zhì)仍主要來自于花后物質(zhì)積累，不同處理花后物質(zhì)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為64%—75%。隨著行距縮小，花后物質(zhì)積累及其對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)增加，在同一行距下均勻分布處理花后物質(zhì)及貢獻(xiàn)率高于隨機(jī)分布處理。后期物質(zhì)積累的差異導(dǎo)致了最終穗粒重的差異，最終導(dǎo)致產(chǎn)量的差異。不同處理最終產(chǎn)量表現(xiàn)為10A>10R>15A>15R>20A>20R，相對于較大行距和隨機(jī)種子分布處理，較小行距和均勻分布處理顯示出明顯的增產(chǎn)效應(yīng)，特別是10A處理的產(chǎn)量優(yōu)勢最為突出。這一結(jié)果清楚地表明，小行距和勻株距的結(jié)合是晚播小麥大群體栽培的重要技術(shù)改良方向。當(dāng)然，本研究結(jié)果是在播種量和播種方式嚴(yán)格控制的試驗條件下獲得的，可為生產(chǎn)實踐合理調(diào)控株群配置提供理論依據(jù)，但實際的生產(chǎn)應(yīng)用需要配套解決整地播種環(huán)節(jié)諸多技術(shù)問題。近年來部分地區(qū)推廣應(yīng)用“小麥寬幅精播技術(shù)”[13]，通過農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合和擴(kuò)大行距、加寬播幅的形式實現(xiàn)了均勻播種，也證明具有明顯增產(chǎn)效應(yīng)。但在晚播小麥大群體栽培條件下，如何實現(xiàn)機(jī)械化窄行勻播仍需要深入研究。

3.2 結(jié)論

華北平原晚播小麥在高密度播種條件下，適當(dāng)縮小行距、增加行內(nèi)種子分布的均勻度，可以優(yōu)化冠層結(jié)構(gòu)，增加群體光截獲率并降低冠層內(nèi)部的溫度，從而改善群體的微環(huán)境；可以提高穗群整齊度，減小個體農(nóng)藝性狀的變異度，從而提高個體穗粒重；可以增加群體總生物量，并增加花后物質(zhì)生產(chǎn)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，從而提高群體產(chǎn)量。因此，窄行勻播是提高華北平原晚播小麥產(chǎn)量的重要途徑。

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Effects of narrow row spacing and uniform sowing on canopy environment,individual plant traits, and biomass production in late-sowing winter wheat

XUE Yingwen1,2, ZHANG Yinghua1, HUANG Qin1, WANG Zhimin1,*

1CollegeofAgronomyandBiotechnology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China2CollegeofAgronomy,HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity,Daqing163319,China

In order to investigate the effect of row spacing and seed distribution patterns on canopy environment and biomass production of late-sowing winter wheat in the North China Plain, the high-yield cultivar, Jimai 22, was sown in late October 2011—2012 and 2012—2013，with three row spacings (10, 15, and 20 cm) and two seed distribution patterns (random and uniform distribution) within the row. Canopy structure and environment, individual plant traits, biomass accumulation, and yield components were measured. The results showed higher total leaf area and canopy relative humidity, lower canopy temperature, and canopy light leakage in narrow row spacing and uniform seed distribution than in wide row spacing and random seed distribution respectively, under the same sowing rates. With reducing row spacing or improving seed uniformity within the rows, individual plant trait variability decreased, ear distribution uniformity, post-anthesis biomass accumulation, grain weight per ear, and finally grain yield increased. Grain yield in 10-cm row spacing was higher than that in 15-cm row spacing and significantly higher than that in 20-cm row spacing; the yield in uniform seed distribution was significantly higher than that in random seed distribution in 15-cm or 20-cm row spacing. Based on the comprehensive study, it is concluded that combining narrow row spacing and uniform sowing is an effective approach to increase grain yield of late-sowing winter wheat in North China Plain.

wheat; row spacing; canopy structure; microenvironment; yield

國家重大基礎(chǔ)性研究計劃(2012CB955904); 國家科技支撐計劃項目(2011BAD16B14); 國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS- 3)

2014- 02- 15;

日期:2014- 10- 08

10.5846/stxb201402150258

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhimin206@263.net

薛盈文, 張英華, 黃琴, 王志敏.窄行勻播對晚播冬小麥群體環(huán)境、個體性狀和物質(zhì)生產(chǎn)的影響.生態(tài)學(xué)報,2015,35(16):5545- 5555.

Xue Y W, Zhang Y H, Huang Q, Wang Z M.Effects of narrow row spacing and uniform sowing on canopy environment, individual plant traits, and biomass production in late-sowing winter wheat.Acta Ecologica Sinica,2015,35(16):5545- 5555.