趙凱男，張保軍，王德梅，陶志強(qiáng)，王艷杰，楊玉雙，常旭虹*，趙廣才*

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2 西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100）

小麥作為我國主要的糧食作物，其產(chǎn)量的高低備受矚目，也對(duì)我國糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定起到重要作用。小麥農(nóng)藝性狀、生理特性除受本身遺傳因素控制外，還與栽培措施有緊密的關(guān)系。因此通過探索合理的栽培措施，協(xié)調(diào)好小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素之間的關(guān)系是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的根本途徑。

在諸多栽培措施中，播種方式和氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥的影響尤為重要。董琦等[1]研究發(fā)現(xiàn)，10 cm窄行條播和撒播可有效提高土壤水分利用率和小麥產(chǎn)量。但也有研究表明，等行距 (20 cm) 條播時(shí)，適當(dāng)降低播種量，在精量播種的條件下可以獲得高產(chǎn)[2]。張保軍等[3]研究表明，在陜西岐山種植小偃503，以三密一疏為播種模式可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。氮作為小麥生長發(fā)育過程中的重要元素，在籽粒產(chǎn)量形成過程中起到重要的作用。在總施氮量一定的條件下，對(duì)施氮時(shí)期進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的同步提高，是小麥氮肥運(yùn)籌的關(guān)鍵技術(shù)[4]。李珊珊等[5]研究表明開花期施氮能有效延緩旗葉葉綠素降解速率，且葉綠素含量與千粒重、容重因素等成正相關(guān)。郭明明等[6]研究表明，增施氮肥可以有效提高濟(jì)麥20和中麥8號(hào)旗葉葉綠素含量和凈光合速率，積累更多光合產(chǎn)物，有利于小麥高產(chǎn)。

當(dāng)前小麥播種方式多以常規(guī)條播為主，其不足之處為播種不夠均勻、播深不一致，易形成“行內(nèi)擠、行間空”的現(xiàn)象；而追氮時(shí)期多為返青、拔節(jié)、灌漿等時(shí)期，時(shí)間跨度比較大，難以準(zhǔn)確定位具體時(shí)間段追氮對(duì)小麥產(chǎn)量的提高產(chǎn)生最大影響。因此要想實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量獲得突破性的提高，需要在播種方式和肥料運(yùn)籌方面進(jìn)行創(chuàng)新。立體勻播作為一種新型的播種方式，與之配套的施肥技術(shù)尚未見報(bào)道。立體勻播機(jī)由肥料箱、排肥管、施肥系統(tǒng)、帶有組合旋刀防纏繞的旋耕器、種子箱、排種孔、勻種板、排種調(diào)節(jié)器組成的排種勻播系統(tǒng)、鎮(zhèn)壓滾筒、精細(xì)覆土系統(tǒng)、覆土后進(jìn)行第2次鎮(zhèn)壓的鎮(zhèn)壓器等主要部件組成。立體勻播可以使小麥種子均勻分布在土壤中的立體空間內(nèi)，出苗后無行無壟，均勻分布[7]。立體勻播技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于集施肥、旋耕、播種、第1次鎮(zhèn)壓、覆土、第2次鎮(zhèn)壓于一體，6道工序一次作業(yè)完成，省工、節(jié)本、高效，然而與之配套的氮肥施用技術(shù)鮮有報(bào)道。因此本試驗(yàn)采用立體勻播與追氮時(shí)期相結(jié)合的栽培措施，選用河北省及周邊地區(qū)廣泛種植的中筋小麥品種衡觀35和邯6172為材料，從植株農(nóng)藝性狀、光合指標(biāo)、籽粒產(chǎn)量及構(gòu)成因素等指標(biāo)，探討播種方式和追氮時(shí)期互作對(duì)不同小麥品種群體構(gòu)成、光合指標(biāo)、籽粒產(chǎn)量提高的影響。最終確定最佳播種方式和相應(yīng)配套的追氮時(shí)期，為實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)、高效、生態(tài)的栽培模式提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2017—2018年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所趙縣試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行，前茬為夏玉米。耕層土壤養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)24.8 g/kg、全氮1.43 g/kg、堿解氮128 mg/kg、速效磷15.8 mg/kg、速效鉀142 mg/kg。采用三因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為立體勻播(C1) 和常規(guī)條播 (C2) 兩種播種方式；副區(qū)4個(gè)追氮時(shí)期為拔節(jié)始期 (T1)、拔節(jié)后10天 (T2)、拔節(jié)后20天 (T3)、開花期 (T4)，追施氮量均為120 kg/hm2，隨微噴灌溉追施；副副區(qū)為2個(gè)品種衡觀35 (HG35) 和邯6172 (D6172)，共16個(gè)處理，共48個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積10.8 m2(9 m × 1.2 m)，每個(gè)處理重復(fù)三次，基本苗為270 × 104/hm2。條播行距15 cm，立體勻播為均勻播種，不分行。其它田間管理一致，基施N 120 kg/hm2、P2O5173 kg/hm2、K2O 113 kg/hm2，澆越冬水750 m3/hm2，次年春季于拔節(jié)期澆水一次 (750 m3/hm2)。

1.2 測定方法與項(xiàng)目

農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量：于成熟期隨機(jī)取20株小麥測株高、穗粒數(shù)、千粒重、穗長；每小區(qū)實(shí)收測產(chǎn)。

旗葉SPAD：在旗葉完全展開后，每小區(qū)選長勢、朝向一致的旗葉10片進(jìn)行標(biāo)記，開花期及花后每7天用SPAD-502Plus型葉綠素儀測定旗葉SPAD值，共測5次，測定部位為頂部、中部、基部各一次，取平均值。

旗葉光合特性：于小麥開花當(dāng)天開始，每7天在各小區(qū)選擇無病蟲害、長勢一致的旗葉10片，選晴天上午9:00—11:00用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400XT便攜式光合儀測定旗葉的相關(guān)光合參數(shù)，共測5次。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；用DPS 7.05等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種方式和追氮時(shí)期對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

通過方差分析可得，播種方式和追氮時(shí)期對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素存在顯著的交互作用。本試驗(yàn)中16個(gè)處理籽粒產(chǎn)量均達(dá)到8000 kg/hm2以上,其中有5個(gè)處理籽粒產(chǎn)量達(dá)到9000 kg/hm2以上 (表1)。兩種播種方式下，衡觀35和邯6172的單位面積穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量均在拔節(jié)后10天追施氮肥達(dá)到最大值，其中在立體勻播條件下拔節(jié)后10天追氮，其單位面積穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量較常規(guī)條播拔節(jié)后10天追氮顯著增加，單位面積穗數(shù)分別增加128.07 × 104/hm2和96.05 × 104/hm2，增幅分別為18.08%和12.74%，籽粒產(chǎn)量分別增加1140.61 kg/hm2和647.89 kg/hm2，增幅分別為13.90%和7.29%。衡觀35和邯6172在立體勻播條件下穗粒數(shù)分別于開花期和拔節(jié)后20天追氮達(dá)到最大值；常規(guī)條播下分別于拔節(jié)后20 天和開花期追氮達(dá)到最大值，表明播種方式不同時(shí)，穗粒數(shù)達(dá)到最大值的追氮時(shí)期存在差異；同時(shí)在相同追氮時(shí)期下，立體勻播的穗粒數(shù)總體上是高于常規(guī)條播的，表明立體勻播在一定程度上可以增加穗粒數(shù)。立體勻播條件下衡觀35和邯6172千粒重均在開花期追施氮肥達(dá)到最高值，且與其他處理達(dá)到顯著差異，在常規(guī)條播下，衡觀35千粒重與立體勻播變化趨勢一致，而邯6172在拔節(jié)后20天追氮達(dá)到最大值，表明追氮時(shí)期后移同樣有利于千粒重的增加。

2.2 播種方式和追氮時(shí)期對(duì)植株性狀的影響

播種方式和追氮時(shí)期對(duì)小麥植株性狀存在顯著的交互作用 (表2)。在播種方式一定的條件下，衡觀35在拔節(jié)始期追肥株高最高，邯6172在拔節(jié)后10天追肥株高最高；其中在立體勻播條件下，衡觀35株高隨著追氮時(shí)期的后移表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢，在常規(guī)條播下呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，邯6172株高在兩種播種方式下變化趨勢不盡相同。從表2中還可以看出，在追氮時(shí)期相同的條件下，立體勻播株高較常規(guī)條播有所增加，表明立體勻播條件下更利于小麥株高的增加。兩小麥品種穗長隨著追氮時(shí)期的后移表現(xiàn)大致相同，均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在立體勻播條件下，兩小麥品種均在拔節(jié)后20天追氮達(dá)到最大值；在常規(guī)條播條件下，均在拔節(jié)后10天追氮的最長。立體勻播方式下，衡觀35品種小穗數(shù)隨著追氮時(shí)期的后移呈現(xiàn)增加的趨勢，且在開花期追氮達(dá)到最高值，在常規(guī)條播條件下小穗數(shù)以拔節(jié)始期追肥最佳，但與其它處理間差異不顯著；邯6172在兩種播種方式下均在拔節(jié)后20天追肥達(dá)到最高值，表明拔節(jié)后20天追施氮肥有利于邯6172小穗數(shù)的增加。兩種播種方式下，均以拔節(jié)后10天追施氮肥有利于減少不孕小穗，增加小麥結(jié)實(shí)率，衡觀35以常規(guī)播種下拔節(jié)后10天追肥達(dá)到最小值，邯6172以立體勻播和拔節(jié)后10天追肥不孕小穗數(shù)最少，且均與其它處理差異顯著。

表1 播種方式和追氮時(shí)期互作條件下的冬小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 1 Yield and yield components of winter wheat affected by sowing methods and nitrogen dressing time

2.3 播種方式和追氮時(shí)期對(duì)冬小麥旗葉SPAD值的影響

衡觀35和邯6172在整個(gè)灌漿期間旗葉SPAD值均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但變化規(guī)律因播種方式和追氮時(shí)期的不同而存在一定的差異 (圖1)。在兩種播種方式下，衡觀35在拔節(jié)始期追氮的旗葉SPAD值在花后7天達(dá)到最高值，其它三個(gè)追氮時(shí)期旗葉SPAD均在花后14天達(dá)到最大值；而邯6172在兩種播種方式下，各時(shí)期追肥處理的旗葉SPAD均在花后14天左右達(dá)到最大值。值得注意的是，在不同追氮時(shí)期條件下，開花后各時(shí)期的旗葉SPAD值均表現(xiàn)為立體勻播大于常規(guī)條播。在播種方式一定條件下，隨著追氮時(shí)期的后移，衡觀35旗葉SPAD最高值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，且在拔節(jié)后10天追氮達(dá)到最大值。邯6172旗葉SPAD最高值隨著追氮時(shí)期的后移呈逐漸增加的趨勢，且在開花期追肥達(dá)到最大值。隨著追氮時(shí)期的后移，兩個(gè)小麥品種旗葉SPAD值在花后28天左右均保持較高的水平，說明追肥時(shí)期后移可以減緩旗葉SPAD值下降，使小麥在灌漿末期可以保持較高的葉綠素含量，保證籽粒充分灌漿。對(duì)各處理下兩小麥品種旗葉SPAD進(jìn)行比較可知，在開花期至花后14天左右邯6172旗葉SPAD值低于衡觀35，花后21天至花后28天，邯6172旗葉SPAD值均高于衡觀35，說明衡觀35灌漿前期可以保持較高的葉綠素含量，有利于前期小麥灌漿，邯6172在灌漿后期可以維持較高的葉綠素含量，保證后期籽粒充分灌漿。由此可知，立體勻播有利于提高小麥旗葉SPAD值，但追氮時(shí)期不同，各小麥品種間旗葉SPAD值變化規(guī)律存在一定差異。

表2 播種方式和追氮時(shí)期互作對(duì)植株性狀的影響Table 2 Interaction between sowing methods and nitrogen topdress timing on winter wheat plant characteristics

2.4 播種方式和追氮時(shí)期對(duì)冬小麥旗葉凈光合速率的影響

衡觀35和邯6172在整個(gè)灌漿期間旗葉凈光合速率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且均在花后7天達(dá)到最高值，但其變化規(guī)律隨著播種方式和追氮時(shí)期的不同而存在一定的差異 (圖2)。其中衡觀35在立體勻播條件下旗葉凈光合速率隨著追氮時(shí)期的后移呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，在拔節(jié)后20天追施氮肥的旗葉凈光合速率最高，在常規(guī)播種方式下，衡觀35凈光合速率以拔節(jié)后10天追施氮肥的最高，且追氮時(shí)期后移的花后各時(shí)期旗葉凈光合速率均較拔節(jié)始期追氮的有所提高。邯6172在兩種播種方式下，均隨著追氮時(shí)期的后移呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，且在拔節(jié)后20天追施氮肥凈光合速率最高。比較兩播種方式可知，在各追氮時(shí)期立體勻播的凈光合速率均高于常規(guī)條播，表明立體勻播可在一定程度上提高小麥旗葉凈光合速率。同時(shí)氮肥后移還有利于旗葉在灌漿后期保持較高的凈光合速率，保證籽粒充分灌漿，為高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。由此可見，在立體勻播條件下，拔節(jié)后20天或開花期追肥，衡觀35、邯6172在灌漿后期均能保持較高的凈光合速率，增加光合產(chǎn)物。

3 討論

3.1 播種方式和追氮時(shí)期互作對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

播種方式和追氮時(shí)期對(duì)小麥產(chǎn)量及生理特性影響的研究結(jié)果因品種、土壤肥力等因素的不同而存在一定的差異。多數(shù)研究表明，適宜的播種方式和追氮時(shí)期有利于提高小麥產(chǎn)量。朱云集等[8]研究表明，在16.7 cm行距下，可以有效抑制無效分蘗，有利于大穗型小麥蘭考906獲得較高的產(chǎn)量。郭明明等[6]研究認(rèn)為，在270 kg/hm2施氮量的條件下，不同行距的濟(jì)麥20籽粒產(chǎn)量及構(gòu)成因素間差異不顯著，而中麥8號(hào)在不同施氮水平下增加行距的籽粒產(chǎn)量均有所增加。趙廣才等[9]研究表明，在氮肥總量225 kg/hm2的條件下，氮肥基追比7∶3有利于小麥高產(chǎn)。潘慶民等[10]和杜世州等[11]研究表明，小麥拔節(jié)或孕穗期追施氮肥可以同時(shí)增加小麥產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量。有研究表明[12]，隨著追氮時(shí)期的后移，以小麥拔節(jié)期追氮籽粒產(chǎn)量最高，千粒重隨著追氮時(shí)期的后移逐漸增加。

圖 1 播種方式和追氮時(shí)期互作條件下的冬小麥旗葉SPAD值Fig. 1 SPAD values of flag leaves of winter wheat under interaction of sowing methods and N topdressing time

圖 2 播種方式和追氮時(shí)期互作條件下的冬小麥旗葉凈光合速率Fig. 2 Interaction between sowing methods and N topdress timing on winter wheat flag leaves’ net photosynthetic rates

本研究中，單位面積穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量，兩小麥品種在立體勻播和常規(guī)條播下，均在拔節(jié)后10天追施氮肥達(dá)到最大值，且與其它處理差異顯著，說明立體勻播處理拔節(jié)后10天追氮可以促進(jìn)分蘗成穗，進(jìn)而顯著增加單位面積穗數(shù)，增加產(chǎn)量。立體勻播處理下衡觀35和邯6172千粒重均在開花期追施氮肥達(dá)到最高值；在常規(guī)條播下，衡觀35的千粒重與立體勻播的變化趨勢一致，在開花期達(dá)到最高值，但邯6172在拔節(jié)后20天追氮達(dá)到最大值。綜上說明，不同小麥品種達(dá)到高產(chǎn)的最佳播種方式和追氮時(shí)期有一定的差異，同時(shí)也表明適宜的播種方式和追氮時(shí)期有利于小麥產(chǎn)量的提高。

3.2 播種方式和追氮時(shí)期對(duì)植株性狀的影響

播種方式及氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥植株性狀產(chǎn)生很大影響，不少學(xué)者對(duì)其做了大量的研究。Hussain等[13]研究表明，氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥株高、有效穗數(shù)、籽粒產(chǎn)量等均有顯著影響。趙廣才等[14]研究發(fā)現(xiàn)，單施氮肥或氮磷鉀配合施，比單施磷肥、單施鉀肥處理顯著增產(chǎn)，且改善植株性狀。鐘世敏等[15]發(fā)現(xiàn)，氮素施用過多，由于在小麥生育前期、中期未打好豐產(chǎn)的基礎(chǔ)，造成穗長隨著施氮量的增加而變短，不孕小穗數(shù)隨著施氮量的增加而增多。本研究中，在播種方式一定的條件下，衡觀35在拔節(jié)始期追肥株高最高，邯6172在拔節(jié)后10天追肥株高最高；值得注意的是，追氮時(shí)期相同時(shí)，立體勻播株高較常規(guī)條播有所增加，表明立體勻播條件下更利于小麥株高的增加。兩小麥品種穗長隨著追氮時(shí)期的后移均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在立體勻播條件下，兩小麥品種均在拔節(jié)后20天追氮達(dá)到最大值；在常規(guī)條播條件下，均在拔節(jié)10天追氮的最長。衡觀35以常規(guī)播種下拔節(jié)后10天追肥達(dá)到最小值，邯6172以立體勻播和拔節(jié)后10天追肥不孕小穗數(shù)最少，以上說明適宜的播種方式和氮肥后移有利于改善小麥植株性狀，優(yōu)化小麥群體結(jié)構(gòu)，為小麥高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

3.3 播種方式和追氮時(shí)期對(duì)生理特性的影響

適宜的栽培方式有利于減緩小麥葉片的衰老，可以持續(xù)輸出光合產(chǎn)物，為小麥高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[16]。王曉樂等[17]研究發(fā)現(xiàn)常規(guī)播種與精量播種間，除花后22天凈光合速率差異顯著外，旗葉SPAD值、開花期至花后15天的凈光合速率、蒸騰速率均無顯著差異。李珊珊等[5]對(duì)強(qiáng)筋小麥濟(jì)麥20分別在春2葉、春3葉、春4葉、春5葉、春6葉、開花期追肥處理發(fā)現(xiàn)，氮肥后移有利于抑制旗葉葉綠素的降解，從而提高光能利用率，增產(chǎn)增收。郭明明等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在行距一定的前提下，小麥旗葉SPAD值在270 kg/hm2施氮水平下達(dá)到最高。本研究中，兩種播種方式在不同追氮條件下，旗葉SPAD值均表現(xiàn)為立體勻播大于常規(guī)條播，隨著追氮時(shí)期的后移，有利于提高旗葉葉綠素含量，但不同小麥品種間旗葉SPAD值達(dá)到最佳時(shí)的追氮時(shí)期存在一定的差異，氮肥后移還可以使旗葉在灌漿后期保持較高的葉綠素含量，保證籽粒充分灌漿。

光合作用對(duì)作物產(chǎn)量起決定性作用，小麥籽粒產(chǎn)量的2/3以上來源于花后光合產(chǎn)物積累[18]。旗葉作為小麥生育后期最重要的功能葉，其光合能力的強(qiáng)弱與植株生長發(fā)育的好壞有著緊密的關(guān)系，并且最終影響籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)。李娜娜等[19]研究表明，窄行大株距可以提高小麥開花期凈光合速率，而寬行小株距能夠減緩灌漿后期旗葉光合速率的下降；吳安昌等[20]研究表明拔節(jié)期或孕穗期追施氮肥有利于提高灌漿后期凈光合速率和有效葉面積?？祰碌萚21]研究表明，拔節(jié)期和孕穗期追氮有利于延緩灌漿后期旗葉凈光合速率的下降。本研究對(duì)兩種播種方式進(jìn)行分析可知，在各追氮時(shí)期處理下，立體勻播凈光合速率均高于常規(guī)條播，表明立體勻播可以在一定程度上提高小麥旗葉凈光合速率。旗葉凈光合速率隨著追氮時(shí)期的后移呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，這與前人研究結(jié)果較為一致。氮肥后移還有利于旗葉在灌漿后期保持較高的凈光合速率，保證籽粒充分灌漿，為高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。由于本研究設(shè)置的立體勻播技術(shù)作為一種新型播種方式，與之相配套的氮肥運(yùn)籌尚未報(bào)道，以及追氮時(shí)期僅限于拔節(jié)至開花期，因此立體勻播與追氮時(shí)期互作對(duì)小麥高產(chǎn)機(jī)理的研究需進(jìn)一步完善。

4 結(jié)論

在立體勻播條件下，拔節(jié)后10天追施氮肥，兩個(gè)小麥品種的單位面積穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量均顯著高于其它三個(gè)追氮時(shí)期。立體勻播和氮肥后移有利于提高旗葉葉綠素含量和凈光合速率，但不同品種間存在一定的差異，衡觀35旗葉凈光合速率和SPAD值也以在拔節(jié)后10天追施氮肥的效果最佳，而邯6172旗葉凈光合速率和SPAD值則分別以拔節(jié)后20天和開花期追施氮肥的效果最佳。綜上，采用立體勻播，在拔節(jié)后10天追施氮肥最有利于提高立體勻播冬小麥的光合性能和產(chǎn)量。