張鋒，張志文，梁雪齊，王德勝，陳國棟，吳全忠，翟云龍

(塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物，2019年小麥產(chǎn)量占我國糧食總產(chǎn)量的20.12%[1]。在種植面積有限情況下，通過提高單產(chǎn)實現(xiàn)小麥總產(chǎn)增加就對其栽培技術(shù)提出更高要求。種植密度是影響小麥群體建成和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素[2-4]。種植密度過小，小麥的個體優(yōu)勢明顯，個體間競爭壓力小，但導(dǎo)致光能利用率低和水分散失嚴(yán)重；密度過大，行內(nèi)單株生長空間小、競爭激烈，雖有利于群體穗數(shù)增加，卻不利于通風(fēng)，后期病蟲害嚴(yán)重。因此，合理的種植密度是構(gòu)建優(yōu)良群體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

多年來，小麥一般以條播種植為主，但此播種方式會造成種子分布不均勻。勻播是一項栽培新技術(shù)，與常規(guī)條播相比，更能促進小麥對光熱資源的充分利用。因此，研究勻播種植，對南疆冬小麥高效生產(chǎn)具有重要的實際意義。常旭虹[5]、趙凱男[6]等的研究表明，勻播更有利于構(gòu)建高質(zhì)量小麥群體，單株生長空間均勻，能提高分蘗成穗率，繼而實現(xiàn)高產(chǎn)。秦樂等[7]通過改變株行配置發(fā)現(xiàn)，條播冬小麥縮小行距表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)作用。種植密度會顯著影響小麥植株個體生長、同化物的積累分配及產(chǎn)量形成。張金汕[8]、陳宏[9]等研究認為，種植密度會影響小麥干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運。田中偉等[10]認為小麥貯藏物質(zhì)在不同器官分配的比例會直接影響干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運效率?？梢钥闯?，前人對勻播條件下冬小麥干物質(zhì)積累的研究尚少。本試驗以大穗型品種新冬50號和多穗型品種桑塔木4號為材料，在南疆勻播條件下研究種植密度對冬小麥植株干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運、群體動態(tài)、產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，以期為不同穗型冬小麥在南疆的栽培管理提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020—2021年在位于新疆阿拉爾市的塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗站進行。試驗區(qū)雨量稀少，年均降水量40.1～82.5 mm。試驗地為壤質(zhì)土，有機質(zhì)含量11.8 g/kg、堿解氮31.2 mg/kg、有效磷20.5 mg/kg和速效鉀118 mg/kg。前茬作物為大豆。整地前施用有機肥3 480 kg/hm2和復(fù)合肥(N、P、K含量分別為19%、20%、6%)375 kg/hm2作基肥。

1.2 試驗設(shè)計與田間管理

試驗采用裂區(qū)設(shè)計，重復(fù)3次。品種(V)為主區(qū)，密度(D)為副區(qū)。品種為大穗型新冬50號(V1)和多穗型桑塔木4號(V2)；副區(qū)共設(shè)5個密度，分別為123萬株/hm2(D123)、156萬株/hm2(D156)、204萬株/hm2(D204)、278萬株/hm2(D278)和400萬株/hm2(D400)。

采用勻播種植方式(即株距行距相等)。小區(qū)面積24 m2。于2020年10月2日人工拉線點播，2021年6月25日收獲。追肥隨水同施，其它管理同大田。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 冬小麥群體莖蘗動態(tài) 于三葉期，每小區(qū)選取長勢均勻的1 m雙行小麥作為定點區(qū)域進行群體莖蘗動態(tài)調(diào)查。調(diào)查時期分別為越冬期、返青期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期和成熟期。莖蘗成穗率(%)＝完熟期莖蘗數(shù)/拔節(jié)期莖蘗數(shù)×100。

1.3.2 干物質(zhì)積累 于越冬期、返青期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期和成熟期每小區(qū)取10株長勢均勻的單株，去除根部，花前地上部花后分成莖、葉片、葉鞘、穗等部分置于烘箱105℃殺青30 min，再80℃烘干至恒重后稱重，取平均值計算干物質(zhì)積累量，并按田中偉[10]、李欣欣[11]等的方法計算營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率、對籽粒的貢獻率和花后干物質(zhì)積累及其對籽粒的貢獻率等指標(biāo)。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 小麥成熟后各小區(qū)選取3個1 m2樣方計數(shù)有效穗數(shù)，實收脫粒后計產(chǎn)。隨機選取1 000粒測千粒重，重復(fù)3次。每小區(qū)隨機選取20株進行室內(nèi)考種，計算穗粒數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019整理數(shù)據(jù)，用DPS 7.05軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對勻播冬小麥群體動態(tài)的影響

分析不同密度下冬小麥莖蘗動態(tài)可知，兩種類型(指大穗型和多穗型，下同)冬小麥各生育期莖蘗數(shù)均表現(xiàn)為D400＞D278＞D204＞D156＞D123，即隨著種植密度增加，兩種類型冬小麥分蘗數(shù)均呈增加趨勢(表1)。越冬期分蘗增加迅速，兩種類型冬小麥群體莖蘗數(shù)均在D400密度下最多，各密度間差異顯著；拔節(jié)期群體莖蘗數(shù)達到最大值，多穗型品種群體總莖蘗數(shù)更高；拔節(jié)期后兩種類型冬小麥各生育期莖蘗數(shù)開始下降，降幅表現(xiàn)為D400＞D278＞D204＞D156＞D123。表明隨著種植密度增加，小麥單株生長空間受限，多穗型冬小麥無效分蘗退化較快。兩種類型品種莖蘗成穗率均在D123密度下最高，D400密度下最低，說明密度過大不利于單株分蘗成穗，適當(dāng)增加株行距、降低密度，能促進分蘗，有利于冬小麥莖蘗成穗。

表1 不同種植密度下勻播冬小麥莖蘗動態(tài)

2.2 種植密度對勻播冬小麥干物質(zhì)積累的影響

對冬小麥群體干物質(zhì)積累量進行分析表明，隨著生育期推進，不同種植密度下冬小麥干物質(zhì)積累量均呈上升趨勢(表2)。越冬期，大穗型品種新冬50號和多穗型品種桑塔木4號在D400密度下干物質(zhì)積累量最高，分別為1 640.00 kg/hm2和1 086.67 kg/hm2，均顯著高于其它處理；D123密度處理干物質(zhì)積累量最低，僅分別為1 023.98 kg/hm2和547.35 kg/hm2。越冬期至拔節(jié)期，隨種植密度增加，群體干物質(zhì)積累量逐漸增加，兩種類型品種均在D400密度下達到最大值。孕穗期至成熟期，種植密度與冬小麥群體干物質(zhì)積累量間的關(guān)系發(fā)生變化:大穗型品種在D278密度下干物質(zhì)積累量最高，D123密度下最低；多穗型品種則在D156密度下干物質(zhì)積累量最高，D400密度下最低。孕穗期至成熟期，大穗型品種D123密度下的干物質(zhì)積累量較D278密度分別減少25.29%、31.41%和36.38%；多穗型品種D400密度下的干物質(zhì)積累量較D156密度分別減少15.22%、14.83%和19.10%。兩種類型品種在孕穗期至成熟期干物質(zhì)積累量隨密度增加均呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，說明冬小麥干物質(zhì)積累量不會隨密度的增加而持續(xù)增加。

表2 不同種植密度下冬小麥群體干物質(zhì)積累動態(tài) (kg/hm2)

2.3 種植密度對勻播冬小麥花后不同器官干物質(zhì)積累的影響

由表3可以看出，開花期兩種類型冬小麥不同器官的干物質(zhì)積累量均以莖稈最高，葉片和葉鞘稍低。新冬50號葉片干物質(zhì)積累量在D123密度下最高，D400密度下最低，處理間差異顯著；莖稈和葉鞘干物質(zhì)積累量隨密度減小而增大，除D204與D278密度下差異不顯著外，其它處理均達到顯著水平。開花期桑塔木4號各營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量均在D123密度下最高，D400密度下最低。表明種植密度增加不利于單株干物質(zhì)積累。

表3 不同種植密度下冬小麥開花期與成熟期各器官干物質(zhì)積累量 (g/株)

與開花期相比，成熟期兩種類型冬小麥葉片、莖稈、葉鞘的干物質(zhì)積累量均有所下降；成熟期穗部干物質(zhì)積累量增加較為明顯，均以D123密度下最高，D400密度下最低，且桑塔木4號各密度處理間達到顯著水平。說明適當(dāng)降低種植密度，有利于增進桑塔木4號穗部干物質(zhì)的積累。

2.4 種植密度對勻播冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4可以看出，兩種類型冬小麥的穗粒數(shù)和千粒重隨種植密度增加而減小，產(chǎn)量則隨種植密度增加呈先增后降趨勢，有效穗數(shù)均在D400密度下達到最大。新冬50號穗粒數(shù)在D123密度下最多，不同種植密度處理間差異達到顯著水平，千粒重差異也大多顯著。桑塔木4號千粒重在不同種植密度間差異顯著，說明密度對其千粒重影響較大。新冬50號籽粒產(chǎn)量在D278密度下最高，達9 468.92 kg/hm2，D123密度下最低，為7 799.34 kg/hm2，較D123密度增產(chǎn)21.41%；桑塔木4號產(chǎn)量在D156密度下最高，達9 638.23 kg/hm2，D400密度下最低，為7 567.13 kg/hm2，較D400密度增產(chǎn)27.37%。

表4 不同種植密度下冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.5 種植密度對勻播冬小麥花前及花后干物質(zhì)再分配的影響

由表5可知，隨種植密度增加，開花前冬小麥葉片、莖稈和葉鞘的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運率有下降趨勢；營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量以莖稈最高，葉片其次；轉(zhuǎn)運率則以葉片最高，穗軸和穎殼最低，不同類型冬小麥的表現(xiàn)趨勢基本一致。新冬50號各密度處理開花前營養(yǎng)器官貯藏干物質(zhì)對籽粒的貢獻率在24.85%～34.35%之間，桑塔木4號的貢獻率在28.61%～34.05%之間；新冬50號花后光合同化物對籽粒的貢獻率在65.65%～75.15%之間，桑塔木4號的貢獻率在65.96%～71.39%之間，表明花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)對籽粒的貢獻率較低，花后的貢獻率更高。大穗型品種花后光合同化物對籽粒的貢獻率在D278密度下達到最大，為75.15%，多穗型品種在D156密度下貢獻率達到最大，為71.39%，且隨種植密度降低呈先增大后減小趨勢。表明適宜的種植密度有利于提高花后營養(yǎng)器官貯藏干物質(zhì)對籽粒的貢獻率。

表5 種植密度對冬小麥花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運和花后光合同化物積累的影響

3 討論與結(jié)論

合理的群體結(jié)構(gòu)是冬小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)，分蘗是群體建成的重要指標(biāo)之一[12]。本試驗中成熟期冬小麥的單株分蘗成穗數(shù)隨著密度的增大而逐漸減少，這與蘇玉環(huán)[13]、房琴[14]等的研究結(jié)果一致。訾妍等[15]研究表明，隨密度增大，小麥群體莖蘗數(shù)增加，分蘗成穗率下降，影響高產(chǎn)。種植密度會影響冬小麥的個體生長發(fā)育，低密度處理下冬小麥可通過單株分蘗潛力，縮小群體水平的差異[16]。密度過大會導(dǎo)致冬小麥單株分蘗數(shù)及分蘗成穗率降低。本試驗中，兩種類型(大穗型和多穗型)冬小麥在D123密度下成熟期平均單株分蘗成穗率均最高，無效莖蘗少，但因群體基數(shù)小，最終不能獲得高產(chǎn)。小麥高產(chǎn)栽培中，種植密度應(yīng)與小麥品種的分蘗特性相結(jié)合，以確定最佳的種植密度。

產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)源于干物質(zhì)積累。呂廣德等[17]研究表明，增加種植密度會提高拔節(jié)前的干物質(zhì)積累量及比例。本試驗中，越冬期至拔節(jié)期冬小麥干物質(zhì)積累量隨種植密度的增加而增加，且拔節(jié)前干物質(zhì)積累及生長速率的增加可提高群體質(zhì)量。干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運效率和轉(zhuǎn)運能力對產(chǎn)量的提高至關(guān)重要，冬小麥籽粒產(chǎn)量少部分來自花前干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運[18]，2/3來自花后光合產(chǎn)物的積累[19]。本試驗中，成熟期籽粒干物質(zhì)大部分來自花后功能葉片的光合產(chǎn)物積累，這與屈會娟[20]、胡衛(wèi)麗[21]等的研究結(jié)果一致。增加種植密度能顯著增加小麥的群體干物質(zhì)積累，但種植密度過大卻不利于花后干物質(zhì)積累[22-24]。前人對勻播冬小麥不同器官干物質(zhì)積累量及對籽粒的貢獻率研究較少。本研究表明，勻播冬小麥花后光合同化物質(zhì)對籽粒的貢獻率達65%以上，說明小麥籽粒產(chǎn)量主要來自花后干物質(zhì)積累。適宜種植密度能提高花后營養(yǎng)器官干物質(zhì)對籽粒的貢獻率，有利于籽粒的充分灌漿，以此實現(xiàn)高產(chǎn)。

種植密度會影響小麥的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)。王竟紹等[25]研究表明，密度超過300萬株/hm2基本苗后，成穗數(shù)增加有限，每穗結(jié)實小穗數(shù)明顯減少。本研究表明，勻播冬小麥種植密度增加會使有效穗數(shù)增多，但穗粒數(shù)顯著下降，這與劉瑩等[26]的研究結(jié)果一致。大穗型品種在D123密度處理下，穗粒數(shù)、千粒重較高，但其分蘗能力相對較弱，導(dǎo)致群體較小，往往不易高產(chǎn)；多穗型品種分蘗能力強，密度過高會導(dǎo)致無效分蘗增加，群體與個體矛盾加劇，產(chǎn)量構(gòu)成因素不協(xié)調(diào)，也不能獲得高產(chǎn)。大穗型品種應(yīng)適當(dāng)提高種植密度，發(fā)揮穗大粒多優(yōu)勢，通過提高群體穗數(shù)達到高產(chǎn)；多穗型品種應(yīng)適當(dāng)降低種植密度，保證群體合理，發(fā)揮個體優(yōu)勢，維持相對穩(wěn)定的穗粒數(shù)以達到高產(chǎn)。

本試驗條件下，勻播冬小麥在D123密度時，莖蘗成穗率最高，無效分蘗少，大穗型品種成穗率為41.62%，多穗型品種成穗率為48.40%。兩種類型品種(大穗型和多穗型)冬小麥開花期營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量均以莖稈最高。大穗型品種在278萬株/hm2密度下產(chǎn)量較高，多穗型品種在156萬株/hm2密度下產(chǎn)量較高。種植密度與不同類型品種相協(xié)調(diào)是提高南疆冬小麥產(chǎn)量的重要途徑。