条带种植不同带间距对冬小麦产量的影响

宋鑫玥 孙小诺 刘胜尧 贾宋楠 贾建明 范凤翠 齐浩 张哲 杜凤焕 杜雄

摘要：为探究不同种植方式对冬小麦生长指标的影响，提高冬小麦籽粒产量。2017年以济麦22为试验材料，在条带种植方式下设置了4种不同带间距，分别为D3（50 ∶ 40，50 cm种6行，空40 cm）、D2（50 ∶ 30，50 cm种6行，空 30 cm）、D1（50 ∶ 20，50 cm种6行，空20 cm）和对照（常规等行距种植，CK）。结果表明，总茎数随着带间距的增大而降低，表现为D1>D2>D3，成熟期D2处理总茎数最大。拔节、孕穗、开花和灌浆期D3处理干物质积累量最低，分别比CK降低6.82%、11.74%、10.09%和13.07%，成熟期处理间差异不显著。孕穗、开花、成熟期D2处理叶面积指数最大，与CK相比分别提高11.11%、19.28%和25.03%，D3处理叶面积指数最低。随着带间距的增大，冠层内总光截获率降低，孕穗期和灌浆期D3处理光截获率分别比CK低12、9百分点;孕穗期条带种植各处理中下部的光合有效辐射量是CK的1.39～4.8倍，灌浆期是CK的1.58～4.65倍。D2处理籽粒产量最大，比CK提高了5.68%，穗数和穗粒数分别比CK提高了2.47%和6.39%。综上所述，条带种植D2处理带间距配置能构建良好的群体结构，充分利用光照资源，提高冬小麦籽粒产量。

关键词：冬小麦;条带种植;带间距;产量;生长发育

中图分类号：
S512.1+10.4  文献标志码：
A  文章编号：1002-1302（2021）10-0076-06

小麦作为中国仅次于玉米、水稻的粮食作物，占全国农作物总播种面积的14.8%，年平均产量占全国作物粮食总产量的20.7%，对维持国家粮食稳定和安全具有重要意义[1]。随着人口逐渐增长和耕地面积逐年衰减，保证粮食安全和提高产量成为我国农业生产优先发展的方向。为缓解人口、资源利用和粮食安全生产的矛盾，如何调整种植形式，建立适宜的群个体结构，成为提高冬小麦产量的关键。国内外关于冬小麦群体的配置已有较多研究，主要通过调整播种方式和改变种植行距或株距来协调群个体之间的矛盾[2-3]。作物冠层结构可通过种植方式进行调节，进而改变冠层小气候，影响作物干物质积累和产量的形成[4]。种植方式的调整和行距改变成为调整冠层结构的主要耕作栽培措施。盛坤等研究发现，随着行距的缩小，小麦成穗数、千粒质量和籽粒产量有所提高[5]。秦乐等研究发现，在相同的密度条件下，7.5 cm种植行距的小麦群体总茎数和干物质量最高，在375万株/hm2密度下产量最高（9 598.4 kg/hm2）[6]。但武兰芳等研究认为，随行距的增加，行距在20～30 cm之间时，小麦产量均呈递增趋势[7]。前人关于宽窄行、行距配置、超窄行种植等均有一定的研究[5，8-9]。本研究在窄行距条带种植下设置不同带间距，探究不同带间距对冬小麦产量的影响效应，通过种植方式的调整以期为小麦高产及配套灌溉设备提供技术支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验田概况

本研究于2018—2019年在河北省鹿泉市大河综合试验站进行试验。该区属温带半湿润偏旱大陆性季风气候，日平均气温 13.6 ℃，年降水量 543 mm，日照时数2 554 h，无霜期230 d。试验地土壤为黏壤质洪冲积石灰性褐土，0～100 cm 土体容重1.56 g/cm3，田间持水量21.17%;0～20 cm土壤耕层基础养分含量中有机质含量1.24%，全氮含量1.43 g/kg，速效氮含量96.58 mg/kg，速效磷含量31.21 mg/kg，速效钾含量180.71 mg/kg，pH值7.94。

1.2 试验设计

试验以济麦22为材料，分别设置不同的帶间距，处理为D3（50 ∶ 40，50 cm种6行，空 40 cm）、D2（50 ∶ 30，50 cm种6行，空30 cm）、D1（50 ∶ 20，50 cm 种6行，空20 cm）和CK（常规等行距种植，行距15 cm）共4个处理（图1）。每个处理3次重复，共12个小区，小区面积为60 m2（行长 10 m，宽度 6 m），随机排列。条带种植采用密行小麦播种机[10]进行播种，能够调节种植行距，播种量225 kg/hm2，播深3 cm。采用微喷带灌溉，播种时灌水40 mm，拔节期和灌浆期各灌水60 mm;施肥量按氮（N）49.5 kg/hm2、P2O5 13.6 kg/hm2、K2O 28.4 kg/hm2 施底肥，之后随灌水总追施氮（N） 175.5 kg/hm2、P2O5 106.4 kg/hm2、K2O 129.1 kg/hm2。其他管理措施同大田生产。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 群体动态 各小区分别选取1 m双行定点，调查总茎数，计算基本苗数。在3叶期、拔节期、孕穗期、开花期、成熟期调查各小区定点的总茎（穗）数，计算各时期单位面积茎（穗）数。

成穗率=成熟期总穗数生育期最高总茎数×100%。

1.3.2 叶面积指数 每小区选取30株有代表性植株，将绿色叶片按叶位分离，在105 ℃下杀青80 ℃烘至恒质量，称量各叶位干质量及鲜质量。测定每叶位的样叶面积，采用比叶重法求不同叶位的叶面积，计算单株（茎）不同叶位的叶面积，乘以单位面积株（茎）数，计算出单位面积内的各叶位叶片面积，把所有叶位绿叶面积相加即为总叶面积指数（LAI）[11]。

1.3.3 干物质积累量 将植株地下部剪掉，茎秆、叶片、穗分开，置于烘箱105 ℃杀青，80 ℃烘至恒质量，称干质量，计算单位面积干物质量。

1.3.4 光合有效辐射（PAR）的测定 小麦孕穗期和灌浆期测定不同垂直部位底部5 cm、冠层1/2处、冠层3/4处、旗叶处、植株顶50 cm处光合有效辐射量，全天每隔2 h测1次，大小行分别测定，取平均值。

截获率=（Q1-Q2）/Q1×100%。

式中：Q1为冠层顶部50 cm光合有效辐射量，Q2为冠层底部光合有效辐射量[12]。

1.3.5 产量及构成因素 收获前各小区选取1 m双行定点调查穗数，计算单位面积总穗数。随机取20个穗，数每穗结实粒数，计算平均每穗粒数。成熟后各小区收获2 m2进行测产，风干后称质量，计算单位面积籽粒产量。千粒质量用晒干后的籽粒进行称质量测定。

2 结果与分析

2.1 不同带间距处理的群体发育动态变化

由表1可知，随着生育期推进，冬小麦群体总茎数呈先增加后降低趋势，在拔节期达到最大值，生育后期无效分蘖退化，总茎数减少。在拔节期至开花期，3种条带种植处理的总茎数随着带间距的增大而降低，表现为D1>D2>D3;抽穗期D1处理的总茎数最大，显著大于其他处理（P<0.05），比CK处理提高10.56%;成熟期D2处理的总茎数最大，分别比D1、D3、CK处理提高1.62%、10.03%、2.47%。成穗率表现为D2>D1>CK>D3，处理间差异不显著。可以看出，D2处理提高了成熟期成穗数，但不同行距对冬小麦成穗率差异不显著。

2.2 不同带间距处理的叶面积指数动态变化

从图2可以看出，随着生育进程推进，冬小麦叶面积指数（LAI）呈先升高后降低的单峰曲线，峰值出现在孕穗—开花期。起身至拔节期D3处理的LAI最低，孕穗期各处理差异明显，D2处理明显高于D3处理和CK，分别提高23.58%和11.11%，D3处理的叶面积指数最低;孕穗期以后，LAI下降迅速，CK的LAI降幅较大，3种条带种植处理LAI下降缓慢，成熟期叶面积指数的变化范围为3.39～4.52，CK的LAI明显低于其他处理，D2处理比CK提高25.03%。因此与等行距种植相比，条带种植能够改善小麦群体结构，延长绿叶期，促进光合产物的形成。

2.3 不同带间距处理的干物质积累动态变化

由图3可知，不同带间距对冬小麦的干物质量有显著影响。随着生育期推进，冬小麦干物质量呈“S”形曲线的动态生长，拔节至开花期增长迅速，之后干物质增长趋于平缓。拔节和孕穗期D3处理的干物质量显著低于其他处理，与CK相比分别降低 6.82%和11.74%;开花期和灌浆期D3处理的干物质量与CK相比分别降低10.09%和13.07%，D2处理与CK差异不显著;成熟期D2处理干物质量最大（17 134.01 kg/hm2）。说明D3处理带间距过大，种植行内群体分布密集，加剧植株对水分和养分的竞争，不利于个体干物质量积累;与CK和D1处理相比，D2处理的带间距可能群体内光照更为均匀，有利于光合产物的形成，促进干物质积累。

2.4 不同带间距对冬小麦光截获的影响

从表2可以看出，随着生育期推进，光截获率呈增加的趋势，各处理灌浆期比孕穗期光截获率增加了2～5百分点，孕穗期和灌浆期条带种植各处理光截获率随带间距的增大而降低，表现为D1>D2>D3，D1处理与CK差异不显著，D3处理孕穗期比CK低12百分点，灌浆期比CK低9百分点，表明带间距增大降低群体总光截获率。受太阳高度角影响，灌浆期各部位接受的光合有效辐射量增加，在小麦群体底部5 cm处、1/2、3/4高度处冠层内接受的光合有效辐射量表现为D3>D2>D1>CK，旗叶处和植株顶部各处理接受的光合有效辐射量无显著差异（孕穗期旗叶处除外），说明带间距的加大增加了冬小麦群体中下部的光合有效辐射量，改善了中下部的光照条件，但间距过大，降低冠层内总光截获率，会使田间漏光现象严重，造成光资源的浪费。

2.5 不同种植模式對冬小麦冠层垂直空间光分布的影响

本研究测定了孕穗期和灌浆期08：00—17：00垂直方向不同位置的光合有效辐射量，具体如图4所示。随着冠层高度升高，群体接受的光合有效辐射量增大;各部位随着时间的推移变化趋势一致，呈先升高后降低趋势，总体在11：00—13：00光合有效辐射量达到最大。随着带间距的加大，不同处理冠层底部和1/2处光合有效辐射量表现出明显的差异，冠层3/4处和旗叶处各处理差异减小;孕穗期冠层底部和1/2处12：00底部D1、D2、D3处理的光合有效辐射量分别是CK处理的1.39倍、2.47倍、4.80倍，冠层1/2处D1、D2、D3处理分别是CK处理的1.59倍、2.06倍、4.63倍，表明光合有效辐射量随着带间距的加大而增加。灌浆期12：00冠层底部D1、D2、D3处理的光合有效辐射量分别是CK处理的1.58倍、3.52倍、4.16倍，冠层1/2处D1、D2、D3处理分别是CK处理的2.48倍、4.65倍、4.52倍。随着生育进程推进，CK处理冠层底部和1/2处接受的光合有效辐射量明显降低，表现为田间中下部通风透光条件差，而条带种植不同带间距的处理提高中下部光合有效辐射，改善了群体中下部的微环境。

2.6 不同带间距对产量及构成因素的影响

由表3可知，不同处理对冬小麦产量有显著影响，D2处理籽粒产量最高，为7 881.60 kg/hm2，与CK相比增产5.68%;D1、D3、CK处理产量水平相近，处理间差异不显著;表明带间距过大或过小均不利于产量的提高。D2处理穗数最大，与对照相比提高了2.47%，D3处理的穗数最少;可能由于在相同播种量情况下，带间距增大，个体间竞争加剧，不利于穗数的提高;条带种植处理下，穗粒数和千粒质量随着带间距增大呈增加趋势，D2、D3处理的穗粒数显著高于CK，分别提高了6.39%和9.90%;CK处理千粒质量最高，D1、D2处理分别比CK处理降低8.22%和7.05%。产量构成因素对产量贡献率表现为穗数>穗粒数>千粒质量。因此，通过调整带间距一定程度上能够协调产量构成因素间的矛盾，提高籽粒产量。

3 讨论与结论

3.1 种植方式对群体光截获的影响

种植方式作为调控小麦群体结构的主要措施之一，同时还影响作物群体冠层结构和小气候[13]。合理的行距配置，通过调整叶片叶倾角获得最适的叶面积指数[14]，LAI作为受光结构的基础参数，影响光分布、光能利用、群体光截获能力及作物产量。陈素英等的研究表明，一定范围内，小麦冠层光合有效辐射截获量与叶面积指数呈正相关，即叶面积指数较大的群体能够提高冠层截获量[15]。本研究表明，D2处理的带间距明显增加了小麦的叶面积指数，生育后期叶面积指数衰减缓慢。株行距配置可以改善群体结构，随着行距的增大，群体的透光率增加[16];窄行距种植叶片分布均匀，群体能截获较多的光能，漏光损失减少[6]。不同的种植方式通过改变冠层光合有效辐射截获量，最终影响产量。本试验中， 随着生育进程推进，冠层光截获率增加，不同处理随着带间距的加大，总光截获率呈降低趋势，与CK相比，D3处理孕穗期和灌浆期光截获率分别降低12、9百分点。研究认为，群体通风透光性能随行距的增大逐渐增强，但行距较大漏光损失增大[17-18]。本研究中带间距的加大增加了群体内中下部的光合有效辐射量，改善了冠层中下部的光照条件，但带间距过大则冠层光截获率降低，造成光资源浪费严重。因此，适宜的带间距配置有利于光照在群体内均匀分布，提高群体光截获率，制造更多的光合物质，为产量的形成提供物质基础。

3.2 不同种植方式对产量的影响

不同种植方式和行距配置通过影响群体结构和环境，最终影响作物生产性能和产量形成[19]。王爱萍等的研究表明，采用10 cm等行距配置可提高成穗数、增加穗粒数、提高小麦籽粒产量[20]。而田文仲等的研究指出，与10 cm等行距相比，15 cm行距配置能显著提高小麦的结实粒数和籽粒产量[21]。也有研究指出，小麦宽窄行种植，能充分利用其边行优势，培育健壮个体，使产量构成因素协调发展，增加穗数，提高小麥在穗粒数和粒质量的优势，促进产量提高[13，22]。本研究结果表明，D2处理籽粒产量最高，与CK相比增产5.68%;与CK相比，D2处理显著提高了冬小麦的穗数和穗粒数;CK处理的千粒质量高于其他处理。因此，带间距过大或过小均不利于产量的提高，本研究认为D2处理冠层结构较为合理，籽粒产量最高。

条带种植模式下，D2处理明显提高了冬小麦叶面积指数，且成熟期干物质量最大;同时该处理增加了冠层中下部光合有效辐射量，改善群体冠层中下部的光照条件，促进光合产物的形成;D2处理穗数和穗粒数分别提高了2.47%和6.39%，进而提高东小麦籽粒产量，增产5.68%。因此，本试验条件下，50 ∶ 30（50 cm种6行，空30 cm）带间距配置优于其他处理，作物产量最高。

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