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耕作和播種方式對冬小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

2020-11-02 02:47張書良李文佼朱金英
安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年19期
關(guān)鍵詞:生長發(fā)育冬小麥產(chǎn)量

張書良 李文佼 朱金英

摘要 [目的]篩選出魯西北冬麥區(qū)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)最佳耕作播種方式。[方法]選用濟(jì)麥22為試驗材料,設(shè)計翻耕+雙鎮(zhèn)壓(播前鎮(zhèn)壓和播后鎮(zhèn)壓)+等行距條播(行距20 cm)、翻耕+雙鎮(zhèn)壓+寬幅播種(播幅8 cm+行距20 cm)、翻耕+雙鎮(zhèn)壓+大小行條播(行距分別為25 cm和15 cm)和旋耕+播后鎮(zhèn)壓+等行距條播(行距20 cm)4個組合處理。[結(jié)果] 翻耕+雙鎮(zhèn)壓+寬幅播種能夠提高有效穗數(shù),增加干物質(zhì)積累,增加穗粒數(shù),提高產(chǎn)量;各處理對粒重增加影響無差異。[結(jié)論] 翻耕+雙鎮(zhèn)壓方式優(yōu)于旋耕+播后鎮(zhèn)壓方式。在相同翻耕+雙鎮(zhèn)壓耕作條件下,寬幅播種優(yōu)于等行距條播和大小行條播。“翻耕+雙鎮(zhèn)壓+寬幅播種”是魯西北冬小麥區(qū)理想的耕作播種方式。

關(guān)鍵詞 冬小麥;耕作方式;播種方式;生長發(fā)育;產(chǎn)量

中圖分類號 S512.1+1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 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 國家重點研發(fā)計劃項目(2017YFD031003)。

作者簡介 張書良(1964—),男,山東德州人,正高級農(nóng)藝師,從事作物栽培研究。

收稿日期 2020-03-11

魯西北地區(qū)是我國重要的優(yōu)質(zhì)冬小麥生產(chǎn)基地,小麥種植面積占該地耕地面積的80%左右,小麥種植常年采取旋耕、條播和隨播鎮(zhèn)壓方式。近年來,冬小麥產(chǎn)量徘徊不前,加之農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害的頻發(fā)嚴(yán)重威脅了小麥生產(chǎn),豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)受到?jīng)_擊。有研究表明,常年免耕、少耕會導(dǎo)致土壤耕層逐漸變淺、蓄水量降低、活土減少,從而影響作物增產(chǎn)潛力的發(fā)揮[1]。同時,魯西北地區(qū)雖然采用了鎮(zhèn)壓方式,但是鎮(zhèn)壓輪的材質(zhì)多數(shù)是硬膠輪,其重量輕、土壤踏實程度不夠,影響了鎮(zhèn)壓作業(yè)的質(zhì)量。因此,調(diào)整耕種方式、優(yōu)化栽培措施不僅可以提高小麥增產(chǎn)潛力,而且也是抵御災(zāi)害風(fēng)險的有效舉措。

耕作和播種是冬小麥栽培的重要環(huán)節(jié),也是奪取小麥高產(chǎn)的重要措施。前人已做了大量關(guān)于不同耕作或播種方式對小麥生長影響的研究。蔣方山等[2]研究認(rèn)為,翻耕能顯著提高有效穗數(shù)和穗粒數(shù),從而提高籽粒產(chǎn)量。趙竹等[3]研究認(rèn)為,在淮北砂姜黑土區(qū)雨養(yǎng)條件下,旋耕耕作方式有利于促進(jìn)小麥生育后期的干物質(zhì)積累,有利于小麥籽粒產(chǎn)量提高。歐陽西榮[4]研究認(rèn)為,免耕小麥具有出苗早、分蘗快的特點,有利于形成壯苗;密點播小麥的冬前分蘗、單株成穗數(shù)、分蘗成穗率、有效穗、養(yǎng)分和干物質(zhì)含量等均較多,其穗粒重較大、產(chǎn)量較高。雷錦雯[5]研究認(rèn)為,與寬幅機(jī)械勻播相比,機(jī)械溝播和常規(guī)條播方式有利于提高冬小麥群體成穗數(shù)和干物質(zhì)積累。李世瑩等[6]研究認(rèn)為,與常規(guī)條播相比,寬幅帶播的小麥群體葉面積指數(shù)和冠層光截獲量較高,穗數(shù)顯著增加,產(chǎn)量提高0.47%~13.70%。

鎮(zhèn)壓具有踏實土壤、保墑增溫、防止凍害、培育壯苗等作用,前人對鎮(zhèn)壓時間和次數(shù)已做了大量的研究。劉萬代等[7]認(rèn)為,小麥鎮(zhèn)壓在幼穗發(fā)育的單棱期效果較好;肖軼嬈等[8]認(rèn)為,播后鎮(zhèn)壓+冬前鎮(zhèn)壓是最優(yōu)組合;毛鳳梧等[9]認(rèn)為,隨播鎮(zhèn)壓+越冬前鎮(zhèn)壓的麥田分蘗數(shù)、大分蘗數(shù)高于單次鎮(zhèn)壓和不鎮(zhèn)壓的麥田。從鎮(zhèn)壓強(qiáng)度來看,全春香等[10]認(rèn)為,播后加重鎮(zhèn)壓的麥田單位面積穗數(shù)較高,穗粒數(shù)和千粒重也相應(yīng)提高。從翻耕和鎮(zhèn)壓方式的組合來看,有研究認(rèn)為,耕翻+鎮(zhèn)壓可促進(jìn)小麥根系和葉片抗氧化酶活性,延長小麥灌漿期,提高小麥促生長類激素含量,增加小麥有效穗數(shù),實現(xiàn)小麥高產(chǎn)[11-12]。鑒于此,筆者將不同耕作、播種和鎮(zhèn)壓方式進(jìn)行組合,篩選出最佳的耕作播種方式,從而完善傳統(tǒng)栽培模式,為小麥穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在山東省德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗示范基地(德州市德城區(qū)黃河涯鎮(zhèn)黃河涯村)進(jìn)行。該地地處溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū),四季分明、冷熱干濕界限明顯,春季干旱少雨,夏季炎熱多雨,年平均日照時數(shù)2 660 h,氣溫13.1 ℃,無霜期197 d,降雨量600 mm。試驗地前茬為玉米,一年兩熟種植,常年秸稈還田。試驗地為黃河沖擊平原,土壤類型為壤土,pH 7.91,播前0~20 和20~40 cm土壤基礎(chǔ)地力如表1所示。

1.2 試驗設(shè)計

選用當(dāng)?shù)胤N植面積最大的品種濟(jì)麥22為試驗材料。試驗共設(shè)4個處理,其中深翻、播前鎮(zhèn)壓、播后鎮(zhèn)壓(簡稱雙鎮(zhèn)壓)和傳統(tǒng)等行距(20 cm)條播為G1處理;深翻、雙鎮(zhèn)壓、寬幅(播幅8 cm+行距20 cm)播種為G2處理;深翻、雙鎮(zhèn)壓、大小行(15 cm+25 cm)播種為G3處理;旋耕、播后鎮(zhèn)壓(簡稱單鎮(zhèn)壓)、傳統(tǒng)等行距條播為G4處理。2018年10月23日播種,2019年6月10日收獲,播種量180 kg/hm2,3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列,小區(qū)面積為長15.0 m,寬4.7 m。試驗底肥為氮磷鉀復(fù)合肥(15-15-15)750 kg/hm2一次性施入,拔節(jié)期結(jié)合澆水追施尿素(46%)300 kg/hm2,其他管理同大田試驗。

1.3 測定方法

1.3.1 群體測定方法。分別于返青期、拔節(jié)期、開花期、成熟期測定1 m雙行莖孽數(shù),換算成公頃莖孽數(shù)。

1.3.2 干物質(zhì)重測定方法。分別于返青期、拔節(jié)期、開花期、成熟期隨機(jī)連續(xù)選取20株小麥,收獲地上部分,其中返青期和拔節(jié)期全部植株作為整體,開花期采樣分為莖稈、葉片、穗3部分,成熟期分為莖、葉、籽粒、穎殼+穗軸4部分,105 ℃下殺青30 min,然后在75 ℃下烘至恒重,用1%天平稱質(zhì)量。

1.3.3 籽粒灌漿速率的測定。每個小區(qū)標(biāo)記生長一致且花期相同的主莖穗200個,從小麥開花后6 d開始,每隔6 d隨機(jī)取10個標(biāo)記的主莖穗,剪去上部和下部各1/4穗,于室內(nèi)在105 ℃下殺青30 min,然后在75 ℃下烘干至恒重,折算成千粒重。

1.3.4 穗粒數(shù)、小穗數(shù)和不實小穗數(shù)的測定。成熟期每個小區(qū)選取均勻的10株小麥,記錄每穗粒數(shù)、小穗數(shù)、不實小穗數(shù),計算出結(jié)實率。結(jié)實率(%)=(小穗數(shù)-不實小穗數(shù))/小穗數(shù)。

1.3.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測定。成熟期選取長勢均勻的1.5 m×2.0 m區(qū)域內(nèi)小麥人工收割、脫粒、曬干后稱重(含水量≤13%),計算產(chǎn)量,同時測定千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;采用LSD判別法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對冬小麥群體的影響

從表2可以看出,各處理群體數(shù)量呈先升后降的趨勢,呈拋物線型,其中拔節(jié)期的群體數(shù)量最高。G2處理的群體數(shù)量由三葉期的低位上升到越冬前的高位,直到開花期始終位于各處理的首位。而G4處理的群體在三葉期位于高位,隨著生育期的推進(jìn)到開花期位列末位。三葉期,各處理的基本苗數(shù)量排序為G4處理>G3處理>G2處理>G1處理,但處理之間差異不顯著;越冬期各處理的群體數(shù)量排序為G2處理>G4處理>G3處理>G1處理,其中G2與G4處理差異不顯著,G2處理與G3和G1處理差異顯著;返青期,各處理的群體數(shù)量排序為G2處理>G4處理>G3處理>G1處理,其中G2處理與G4、G3和G1處理差異顯著;拔節(jié)期,各處理的群體數(shù)量排序為G2處理>G4處理>G3處理>G1處理,其中G2處理與G4和G1處理差異不顯著,與G3處理差異顯著;開花期,各處理的群體數(shù)量排序為G2處理>G1處理>G3處理>G4處理,其中G2與G1處理差異不顯著,與G3和 G4處理差異顯著。

2.2 不同處理對冬小麥干物質(zhì)積累量的影響

2.2.1 對各生育期干物質(zhì)積累量的影響。

從圖1可以看出,隨著生育期的推進(jìn),各處理的干物質(zhì)積累量均呈直線上升趨勢。G1、G2處理和G3處理的干物質(zhì)積累量高于G4處理。小麥返青期干物質(zhì)積累量排序為G1處理>G2處理>G3處理>G4處理,其中G1和G2處理與G4處理差異顯著,與G3處理差異不顯著;拔節(jié)期G2處理干物質(zhì)積累量最高,且G1、G2處理和G3處理均高于G4處理,差異達(dá)顯著水平;開花期和成熟期排序為G2處理>G1處理>G3處理>G4處理,其中開花期G2、G1和G3處理與G4處理差異顯著;成熟期G2和G1處理與G4 處理差異顯著。

2.2.2 對開花期各部位干物質(zhì)積累量的影響。

從圖2可以看出,冬小麥開花期,不同處理莖干重排序為G2處理>G1處理>G3處理>G4處理,其中G2和G1處理與G4處理差異顯著,G2、G1處理和G3處理差異不顯著;G2、G1和G3處理的葉干重均高于G4處理,差異達(dá)顯著水平;穗干重排序為G2處理>G3處理>G1處理>G4處理,其中G2處理與G1和G4 處理差異顯著,而G2處理與G1處理差異不顯著。

2.2.3 對成熟期各部位干物質(zhì)積累量的影響。

由圖3可知,成熟期莖干重G2和G1處理均高于G3和G4處理,差異達(dá)顯著水平;G1處理葉干重最高,G4處理最低,G1處理與G2、G3和G4處理差異顯著;G2和G1 處理的粒干重均高于G3和G4處理,差異顯著;不同處理穎殼重的排序為G2處理>G4處理>G3處理>G1處理,其中G2、G4和G3處理均高于G1處理,差異顯著,而G2、G4和G3處理之間差異不顯著。

2.3 不同處理對冬小麥籽粒灌漿速率的影響

從圖4可以看出,冬小麥籽粒干物質(zhì)的積累過程大體呈“S”型,花后0~18 d,籽粒灌漿速率較慢,曲線上升較平緩。花后18~30 d,干物質(zhì)積累速度加快;花后30 d以后,籽粒干物質(zhì)不增反而略減,整個過程中不同處理間籽粒灌漿速率差異不顯著。

2.4 不同處理對冬小麥小穗數(shù)和不實小穗數(shù)的影響

從表3可以看出,不同處理冬小麥小穗發(fā)育數(shù)量有差異,由多到少依次為G3處理>G2處理>G1處理>G4處理,其中G3、G2和G1處理與G4處理差異顯著,而G3、G2和G1處理間差異不顯著。不同處理間冬小麥不實小穗數(shù)量不同,由多到少依次為G4處理>G1處理>G3處理>G2處理,其中G4處理與G3和G2處理差異顯著,G4與G1處理間差異不顯著。G2處理結(jié)實率最高,為88.82%,G3處理次之;G4處理最低,為80.85%。

2.5 不同處理對冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表4可以看出,各處理產(chǎn)量由高到低的排序為G2處理>G3處理>G1處理>G4處理,其中G2處理的產(chǎn)量最高,為7 155 kg/hm2;而G4處理的產(chǎn)量最低,為5 415 kg/hm2,G2處理與G3、G1和G4處理產(chǎn)量差異顯著,G3和G1處理與G4處理產(chǎn)量差異顯著;G2和G3處理穗粒數(shù)均高于G1和G4處理,且差異顯著;各處理間千粒重差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

小麥產(chǎn)量是由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重3因素決定的,有效穗數(shù)是最基礎(chǔ)的因素。該試驗中,G1處理拔節(jié)以前群體數(shù)量處于較低水平,到開花期群體數(shù)量迅速增加,說明該處理分蘗成穗率較高。G2處理從越冬前到成熟期群體數(shù)量一直處于高位,說明該處理不僅分蘗較多,而且分蘗成穗率也較高。G3處理的群體數(shù)量始終處于較低水平,長勢穩(wěn)健。G4處理拔節(jié)期前的群體數(shù)量較大,拔節(jié)后的群體數(shù)量明顯降低,說明該處理分孽成穗率較低。

冬小麥地上干物質(zhì)積累與產(chǎn)量呈正相關(guān)。該試驗中,G2處理的干物質(zhì)積累量始終最高,同時G2、G1和G3處理比G4處理的干物質(zhì)積累量高,說明采用耕翻+雙鎮(zhèn)壓方式相比旋耕+單鎮(zhèn)壓方式在冬小麥干物質(zhì)積累量方面具有優(yōu)勢;采用耕翻+雙鎮(zhèn)壓+寬幅播種組合更有利于養(yǎng)分的吸收和光合產(chǎn)物的積累。

籽粒灌漿期是冬小麥產(chǎn)量形成的重要時期,灌漿速率與粒重呈顯著正相關(guān)[13]。該試驗結(jié)果顯示,各處理間的灌漿速率差異不明顯,說明不同耕作播種組合對籽粒重量的促進(jìn)作用不明顯。

翻耕比旋耕的深度深10 cm,能夠打破犁低層,促進(jìn)小麥根系發(fā)育;前鎮(zhèn)壓有利于壓實土壤,后鎮(zhèn)壓有利于土壤與種粒密實結(jié)合,起到保墑提溫和壯苗萌發(fā)的效果;寬幅播種能避免種粒集中、麥苗個體競爭激烈、爭水爭肥的不足[14]。該試驗結(jié)果顯示,翻耕+雙鎮(zhèn)壓+寬幅播種能夠增加小麥群體數(shù)量,提高分蘗成穗率,減少不實小穗數(shù),提高結(jié)實率,增加干物質(zhì)積累量,提高產(chǎn)量,因此是魯西北冬小麥區(qū)較理想的耕作播種方式。

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