播期播量对尧麦31群体结构、干物质积累及产量的影响

Effects of Sowing Date and Sowing Amount on the Population Structure， Dry Matter Accumulation and Yield of Yaomai 31

摘要

为探究播期播量对冬小麦新品种尧麦31群体结构和产量的调控效应，研究通过大田裂区试验，设置播期和播量各4个水平，分析尧麦31群体动态、主茎叶龄、叶面积指数（LAI）、干物质积累、灌浆速率、农艺性状、产量及其构成因素在不同处理间的差异。结果表明，播期和播量不同使群体性状发生改变，各生育期的群体茎数随播期推迟和播量减小而减少，以10月2日播种的群体茎数最多。推迟播期，各生育期的主茎叶龄减少。同一播期不同播量之间主茎叶片数没有明显的差异。不同播期播量的LAI随生育期的推进而增加，同一播量下，孕穗期达到最大值，开花期到成熟期逐渐缩小；同一播期下，干物质积累量随播量增加而增大，同一播量下随播期推迟干物质积累量逐渐减少，以10月14日播种的小麦花后干物质积累量最高。同一播期随播量增加，灌浆速率先增加后降低；播期推迟，同一播量灌浆速率降低。同一播期下随播量增加株高增高，穗长变短，小穗数减少；同一播量下随播期推迟株高逐渐降低，穗长和小穗数先增加后降低。播期相同随播量增加，经济系数逐渐降低，播量间差异显著。播期播量对产量及产量构成因素的影响达显著水平，且播量对产量、成穗数和千粒质量的影响大于播期。该试验条件下，尧麦31适宜播期为10月8—14日，适宜播量为150～180 kg/hm²。

Abstract

To investigate the regulatory effects of sowing date and sowing amount on the population structure and yield of a new winter wheat variety Yaomai 31, in this study, through a field split-plot experiment with four levels of sowing date and sowing amount. The differences in population dynamics, main stem leaf age, leaf area index(LAI), dry matter accumulation, grain filling rate, agronomic traits, yield and its components under different treatments were analyzed. The results showed that the difference in sowing date and sowing amount changed population traits. The number of stems in the population in each growth period decreased with the delay of sowing date and the decrease of sowing amount, and the number of stems in the population sown on October 2nd was the most. With the delay of sowing date, the main stem leaf age in each growth period decreased gradually. There was no significant difference in the number of leaves on the main stem among different sowing amounts at the same sowing date. LAI increased with the advancement of the growth period for different sowing dates and sowing amounts, reached the maximum value at the booting stage, gradually decreased from the flowering stage to the maturity stage. The dry matter accumulation of the same sowing date increased with the increase of sowing amount, and the dry matter accumulation of the same sowing amount decreased with the delay of sowing date, and the wheat sown on October 14th had the highest dry matter accumulation after flowering. With the increase of sowing amount, the grain-filling rate increased first and then decreased, and the grain-filling rate decreased with the delay of sowing date at the same sowing amount. At the same sowing date, as the sowing amount increased, the plant height increased, the spike length became shorter, and the spikelet number decreased. At the same sowing amount, as the sowing date delayed, the plant height gradually decreased, and the spike length and spikelet number increased first and then decreased. With the increase of sowing amount at the same sowing date, the economic coefficient gradually decreased, and the difference among sowing amounts was significant. Sowing date and sowing amount had a significant effect on yield and the three elements of yield structure, and the effect of sowing amount on yield, spike number, and 1000-grain weight was greater than that of sowing date. Under the conditions of this trial, the suitable sowing date for Yaomai 31 was from October 8th to October 14th and the appropriate sowing amount was 150 kg/ha to 180 kg/ha.

Graphical abstract

关键词

尧麦31 / 播期 / 播量 / 群体动态 / 干物质积累 / 籽粒产量

Key words

Yaomai 31 / sowing date / sowing amount / population dynamics / dry matter accumulation / grain yield

小麦是我国的主要粮食作物，生产追求高产稳产,小麦籽粒产量的高低与小麦播期的早晚和播量的多少密不可分^[1]。过早播种使小麦冬前幼穗分化发育进程加快，遭受冻害的可能性变大；过晚播种，冬前苗弱，分蘖数减少，小麦生育后期发育速度加快，不易形成大穗大粒；适期播种可以使小麦冬季生长形成壮苗，适宜播量可以构建小麦合理群体结构，使产量构成要素协调发展，进而提高小麦籽粒产量^[2-4]。前人研究表明，随播期推迟，小麦各生育时期群体总茎数减少，株高降低，叶面积指数和干物质积累量减少。随播量增加，小麦各生育时期群体总茎数增加，株高增高，叶面积指数和干物质积累量增加^[5-7]。马尚宇等^[8]研究发现，适期播种更有利于小麦的生长发育和产量的形成。陈洁等^[9]研究认为，宁麦13在盐城地区需在10月25日至11月18日播种，可以达到高产稳产。苏玉环等^[10]研究表明，在邯郸地区，邯麦16号的适宜播期为10月8—13日,适宜种植密度为300万株/hm²。朱金英等^[11]研究认为，在不同地区济麦44适宜播期不同。曹燕燕等^[12]研究表明，小麦新品种漯麦163播期间差异不显著，播量间差异达极显著水平。张福彦等^[13]研究表明，小麦新品种航宇19播期播量及互作对其产量及构成要素均具有显著影响，播期效应大于播量。易媛等^[14]研究发现，多穗型品种徐麦40比大穗型品种徐麦41具有较强的茎蘖成穗能力和较高的成穗率，不同穗型小麦品种的适宜播量存在差异，徐麦40适宜播量为120 kg/hm²，而徐麦41适宜播量为150 kg/hm²，大穗型品种的播量高于多穗型品种^[15]。由此可见，播期和播量的确定要因生态环境、管理水平和品种的特性而定^[16-17]。

尧麦31^[18]是山西农业大学小麦研究所培育的高产稳产型小麦品种，2022年通过山西省审定，当前鲜有尧麦31适宜播期播量研究的相关报道。为了加速尧麦31的推广，本研究通过设置更多的播期和播量处理,对不同生育时期小麦品种的群体结构、主茎叶龄、叶面积指数（LAI）、干物质积累量、灌浆速率、产量及产量构成因素进行分析，探讨播期、播量以及互作对尧麦31产量的影响，以期厘清适宜播期和播量的最佳组合，为加快尧麦31在生产中的应用，实现高产稳产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2022—2024年在山西省临汾市刘村镇刘北村试验田（36°05′18.45″N，111°30′28.13″E）实施，小麦生育期气候特征是冬季寒冷，降雪稀少，春季倒春寒，夏季高温多干热风。试验土壤为壤土，前茬作物为玉米，土壤肥力中等。

1.2 试验材料

供试小麦品种为尧麦31，由山西农业大学小麦研究所供种。

1.3 试验方法

采用2因素裂区试验设计。主区播期设4个处理，即S1（10月2日播种），S2（10月8日播种），S3（10月14日播种）和S4（10月20日播种）；副区播量设4个处理，即D1（120 kg/hm²），D2（150 kg/hm²），D3（180 kg/hm²），D4（210 kg/hm²）。随机排列，3次重复。小区面积25 m²（10.0 m×2.5 m）。翻地前基施有机肥30 000 kg/hm²，小麦专用三元复合肥750 kg/hm²，旋耕耙耱后人工开沟播种小麦，行距23 cm，播种深度为4 cm左右。春天随浇返青水追施46%尿素150 kg/hm²。生育期间浇越冬水、返青水和孕穗水。小麦灌浆初期将吡虫啉分散剂（德国拜耳公司）和腐殖酸≥30%、N+P₂O₅+K₂O≥200 g/L的享坤麦黄金水溶肥料(河南省双惠农业科技发展有限公司）药肥混合喷施1次。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 茎穗动态及叶龄

小麦出苗后（三叶期），每个小区固定1 m双行调查基本苗，分别于越冬、返青、起身、拔节、抽穗、成熟期调查茎穗动态；在小麦各生育时期每个小区选择10株，调查主茎叶龄，调查方法参照文献[19]进行。根据调查结果计算成穗率。

成穗率=成熟期总茎数/起身期总茎数×100%（1）

1.4.2 干物质积累

每个处理分别在小麦各生育时期取样30个单茎，于105 ℃下杀青30 min后降至70 ℃烘干至恒质量，称量干物质量。

干物质积累量=单茎干物质量×同一时期每公顷的总茎数（2）

花后干物质积累量=成熟期干物质积累量-开花期干物质积累量（3）

1.4.3 叶面积指数

在越冬、返青、起身、拔节、抽穗、成熟期测定。每小区取30个单茎，测定绿叶的叶面积，计算叶面积指数(LAI)。

LAI=（0.75×Y×N）/（30×10 000）（4）

式中，Y为30个单茎上所有叶片的总面积；N为每公顷的总茎数。

1.4.4 籽粒灌浆速率

在小麦开花期，对各处理选择同一日开花的麦穗挂牌标记60个单穗，在小麦开始灌浆后的第10、15、20、25、30、35天分别取10个单穗，剥粒后烘干称质量，计算单籽粒质量。

籽粒灌浆速率=（本次取样单籽粒干质量-上次取样单籽粒干质量）/5（5）

1.4.5 产量及其构成因素

收获前每个处理选取10株，调查株高、穗长和穗粒数。全区收获后进行实收计产，考种计算千粒质量。

1.5 数据处理

采用Excel 2019进行数据处理和作图；使用IBM SPSS Statistics 24.0统计分析软件进行处理间方差和相关性分析，运用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 尧麦31的群体动态分析

由表1可知，不同播期播量小麦的群体茎穗数在整个生育期均表现为先增加后下降，在起身期达到最大值，拔节后减少。同一播期下，各生育时期的总茎数均随播量增大而增加，大小表现为D4>D3>D2>D1，成穗率随播量增加而降低。同一播量不同播期下，各生育时期总茎数表现为播期越早茎穗数越多，大小表现为S1>S2>S3>S4。S2D4成穗数较多，S3D1成穗率较高。方差分析表明，播期播量间在越冬期、返青期、起身期和拔节期的总茎数差异显著。本试验所设的条件下，播期在S2和S3，播量在D2和D3，即播期在10月8—14日，播量在150~180 kg/hm²有利于实现较多成穗数。

2.2 尧麦31的主茎叶龄分析

由图1可知，播期推迟，各生育时期主茎叶龄减少。相同播期不同播量间主茎叶片数没有明显的差异。不同播期在越冬期主茎叶龄相差2.18~3.46片叶。越冬到返青叶片数增加了0.99~1.26片叶。从返青期到开花期主茎叶龄增长了5.21~6.67片叶，成熟期主茎总叶片数为13.25~14.85片叶。播期是引起叶片数差异的主要因素。

2.3 尧麦31的干物质积累分析

由图2可知，小麦营养生长期干物质增长较慢，拔节后干物质增长较快，成熟时达到最大值。播期相同干物质积累量随播量增加而增加，播量相同干物质积累量随播期推迟而减少。各生育时期的干物质积累量均以D4播量最大，干物质积累量大小均表现为D4>D3>D2>D1。方差分析表明，不同播量间各生育时期的干物质积累量差异显著（P<0.05）。在S1和S2播期下，D1播量花后干物质积累量分别为6 049.70、6 404.01 kg/hm²，开花期到成熟期干物质积累量大小表现为D1>D2>D3>D4。在S3和S4播期下，花后干物质积累量大小均表现为D2>D1>D3>D4。S2D4在成熟期干物质积累量最高，为22 145.92 kg/hm²，S2D1花后干物质积累量最多，为6 404.01 kg/hm²，S2播期为适播期。

2.4 尧麦31的叶面积指数分析

由图3可知，不同播期播量的叶面积指数（LAI）随小麦的生长逐渐增加，越冬期最小，孕穗期达到最大值，开花后开始降低。在S1播期下，不同播量的LAI在越冬期、返青期、起身期、拔节期大小均表现为D4>D3>D2>D1，拔节后D2、D3的LAI增长加快，孕穗期D2和D3的LAI分别为9.58和9.76，显著高于D1（P<0.05）。在S2播期下，D2、D3和D4播量的LAI在孕穗期均大于9.5，开花期降到5.61~6.21。在S3播期下，4个播量的LAI在孕穗期差异较大，D3、D4的LAI分别为9.68和9.80，显著高于D1（P<0.05）。在S4播期下，D1播量的LAI只有8.65，在晚播条件下，播量较小群体的叶面积指数偏小。本试验中，尧麦31在S1、S2和S3播期下，D3和D4播量处理的孕穗期叶面积指数达到9.5以上，孕穗后叶面积指数下降较慢。

2.5 尧麦31的籽粒灌浆速率分析

由图4可知，1~15 d是尧麦31籽粒灌浆的渐增期，15~25 d是尧麦31籽粒灌浆的快增期，25~35 d是籽粒灌浆的缓增期。在25 d籽粒灌浆速率达到最大值，S1D1最大灌浆速率是2.316 mg/（d·粒）、S1D2最大灌浆速率是2.386 mg/（d·粒）、S1D3最大灌浆速率是2.463 mg/（d·粒）、S1D4最大灌浆速率是2.384 mg/（d·粒）。在35 d时灌浆速率较低，S2D1在这时的灌浆速率是0.527 mg/（d·粒）。在同一播期下，随播量增加，灌浆速率先增加后降低。随播期推迟，同一播量灌浆速率降低。说明播期延迟，不利于尧麦31籽粒灌浆速率的增加。

2.6 播期播量对尧麦31农艺性状、产量结构及籽粒产量的影响

2.6.1 尧麦31农艺性状

由表2可知，不同播期播量互作对尧麦31株高、穗长、小穗数的影响显著。S1播期下，4个播量的成穗数和株高由低到高的顺序是D1、D2、D3、D4，穗粒数、穗长和小穗数由高到低的顺序是D1、D2、D3、D4。播期相同，播量增加成穗数和株高增加，穗粒数、穗长和小穗数减少；播量相同，播期推迟成穗数和株高逐渐降低，穗粒数、穗长和小穗数先增加后降低。播期播量互作下，S4D1 株高最低（76.23 cm），S2D4株高最高（77.86 cm）；S2D1穗长最长（8.67 cm），S4D4穗长最短（8.49 cm）；S2D1小穗数最多（19.38个），S4D4小穗数最少（18.21个）。由此可见，播期提前和推迟均不利于穗长和结实小穗数的形成。方差分析表明，D1和D2播量与D3和D4播量间株高、穗长和小穗数差异显著（P<0.05）。

2.6.2 尧麦31产量结构

从表2、3可以看出，播期播量间对成穗数影响极显著，对穗粒数影响显著。同一播期随播量增加，成穗数显著增加（P<0.05）。S1和S4播期随播量增加穗粒数逐渐减少，S2和S3播期随播量增加穗粒数先增加后减少。S1和S2播期随播量增加千粒质量先增加后降低，S3和S4播期随播量增加千粒质量逐渐降低。不同播期随播量增加经济系数逐渐降低，4个播量间差异显著（P<0.05）。

2.6.3 尧麦31的产量

从表2可以看出，S1播期下产量依次为D1>D2>D3>D4，S2播期下产量依次为D2>D1>D3>D4，S3播期下产量大小依次为D3>D2>D1>D4，S4播期下产量大小依次为D4>D3>D2>D1，产量平均变幅为9 105.62~9 696.58 kg/hm²。方差分析表明，播期播量间产量差异显著。由表3可知，播期和播量互作对产量影响显著。

2.7 产量与产量构成因素的相关性分析

从表4可以看出，成穗数和穗粒数呈显著负相关，成穗数和千粒质量呈负相关，成穗数和产量呈极显著正相关；穗粒数与千粒质量呈显著正相关，穗粒数与产量呈负相关；千粒质量与产量呈显著正相关。可以看出，产量结构三要素间是制约的关系，需要协调好，才能获得较高的产量。

3 结论与讨论

3.1 播期播量对尧麦31群体结构的影响

适宜的播期播量可以创建优良群体结构^[20]。尧麦31属多穗型品种^[18]，成穗多是该品种取得高产的前提。在本试验中，各生育时期总茎数表现为播期越早茎穗数越多，最终成穗数以适播期的最多。这表明，早播和晚播不利于尧麦31发挥成穗优势。早播使得尧麦31分蘖过多，而晚播不利于冬前分蘖，很难形成合理的群体。播期在10月8—14日，播量150~180 kg/hm²有利于实现较多成穗数。播期推迟，各生育期主茎叶片数减少。播量之间主茎叶片数没有明显的差异。成熟期主茎总叶片数大约为14叶。叶片数不同主要是由播期和小麦植株个体间发育不同引起的。这与杨吉福等^[21]研究结果一致。

小麦LAI是反映小麦群体光合性能的重要指标，调整播期播量可调节LAI，促进群体对光能的利用^[22]。本研究发现，适宜的播期播量下，叶面积指数较高，原因是构建了合理的群体结构，体现为产量增加。播期在10月8—14日时，D3和D4播量孕穗期叶面积指数均达到了9.5以上，并且孕穗后可较长时间维持较高的叶面积指数。

3.2 播期播量对尧麦31干物质积累量的影响

植株干物质积累可以反映群体的光合能力，在一定范围内产量与花后干物质积累量呈显著正相关^[23]。刘阿康等^[24]研究发现，播期推迟小麦生长期积温减少，植株生长延缓，导致干物质积累量减少。适宜的播期播量可有效提高小麦地上部干物质积累量，本研究发现，尧麦31在10月14日播种时，花后干物质积累量最高，10月2日播种时花后干物质积累量较低，适播和晚播的花后干物质积累量较多,这表明适播和晚播有利于增加花后干物质积累。这与前人的研究结论基本一致^[25-27]。

3.3 播期播量对尧麦31籽粒灌浆进程的影响

籽粒灌浆进程是小麦籽粒产量形成的重要因素之一。安霞等^[15]研究发现，冬小麦播期延后、播量增大，灌浆渐增期的时间延长，灌浆速率加大；灌浆快增期差异不大；灌浆缓增期，灌浆速率有所降低。刘红杰等^[28]研究表明，冬小麦播期和密度互作效应主要影响灌浆速率和渐增期持续时间。本研究中，播期延后，尧麦31灌浆持续时间延长；播量增大，最大灌浆速率和各阶段灌浆速率先增加后降低，这说明播期延迟，不利于尧麦31籽粒灌浆速率的提高。这与前人的研究结果一致^[29-30]。

3.4 播期播量对尧麦31的农艺性状、产量结构及籽粒产量的影响

本研究表明，各播期内随着播量的增加株高增高，穗长变短，小穗数减少。相同播量随着播期的推迟株高降低，穗长、小穗数先增加后降低。不同播期播量对产量及产量结构的影响均达显著水平。成穗数是决定产量的关键因素。不同播期播量对成穗数影响极显著，对穗粒数影响显著。同一播期随播量增加，成穗数显著增加。各播期随播量增加，千粒质量先增加后降低。这与崔兆韵等^[22]和林坤等^[31]研究的结论一致。从产量结果看，尧麦31最佳播期在10月8—14日，播量在150~180 kg/hm²时，产量达9 529.65~9 696.58 kg/hm²。研究表明，适期播种对于小麦产量的提高更明显，这与前人的研究较为一致^[8，32]。

适期播种更有利于尧麦31生长发育，使小麦的成穗数、穗粒数、千粒质量显著增加。在山西临汾地区，尧麦31适宜播期为10月8—14日，播量在150~180 kg/hm²，可以获得较高的产量。

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基金资助

中央引导地方科技发展资金-科技成果转化(YDZJSX20231C011)

山西省重点研发计划项目(201903D211004-2)