我国是全球最大的小麦消费国和生产国,小麦种植面积占粮食作物总面积22%左右
[1]。小麦是山西的第二大粮食作物,占全国种植面积的1/30。近年来,由于种植小麦生产成本高,效益低,使全省小麦播种面积减少,制约着小麦生产,依靠小麦新品种提高单位面积产量对保障国家和山西省粮食安全至关重要
[2-3]。
播期、播量是影响小麦产量的2个主要栽培措施
[4-5]。研究表明,播期和播量不同对同一小麦品种产量及产量性状影响不同
[6-8]。苏玉环等
[9]和范家霖等
[10]研究认为,播期和播量对小麦产量及构成要素均有显著的影响,不同品种适宜的播期和播量不同。张福彦等
[11]研究发现,小麦播期延迟后,单位面积成穗数和千粒质量显著降低;密度增加后,成穗数相应增加,穗粒数和千粒质量有所降低。陈巧艳等
[12]研究认为,播期推迟后,小麦成穗数、穗粒数、千粒质量和籽粒产量均逐渐下降。白露等
[13]研究发现,早播可以提高冬小麦的产量,而晚播能增加弱春性小麦可育小穗数。有关播期和播量对小麦籽粒产量及构成因素的影响研究较多
[14-15],但因为地区、品种、播期不同,都需要确定与之相适应的播量
[16-17]。同一品种不同播期对应不同播量,在生产中才能获得较高的产量。
临农4357是由山西农业大学小麦研究所培育的水地型稳产高产小麦新品种
[18],目前未见临农4357适宜播期播量研究的相关报道。本试验通过研究不同播期和不同播量条件下临农4357的籽粒产量和产量性状的变化,确定该品种的适宜播期和播量的最佳效应,充分挖掘小麦新品种临农4357的增产潜力,以期为临农4357科学栽培及推广应用提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 试验地概况
试验于2021—2023年在山西省襄汾县邓庄镇燕村试验田(35°52′54.7″N,111°25′18.3″E)实施。试验田常年为玉米小麦轮作,土壤肥力均匀,土壤团粒结构较好。底肥施沤熟猪粪15 t/hm2,小麦专用氮磷钾复合肥750 kg/hm2,春天随浇孕穗水追施46%尿素112.5 kg/hm2。小麦生育期间浇越冬水和孕穗水。小麦灌浆初期,将70%吡虫啉水分散剂(德国拜耳公司)和享坤麦黄金水溶肥料(腐植酸≥30%,N+P2O5+K2O≥200 g/L,河南省双惠农业科技发展有限公司)药肥混合喷施1次。
1.2 试验材料
供试小麦品种为临农4357,由山西农业大学小麦研究所培育,于2021年通过山西省农作物品种审定委员会审定。
1.3 试验设计
采用裂区试验设计,主区为播期:S1.10月1日;S2.10月7日;S3.10月13日;S4.10月19日。副区为播量:D1.150 kg/hm2;D2.195 kg/hm2;D3.240 kg/hm2;D4.285 kg/hm2。小区面积13.3 m2(10.0 m×1.33 m),每个小区种植6行。随机区组排列,3次重复。
1.4 测定项目及方法
1.4.1 生育进程调查
试验期间,根据农作物小麦品种区域试验技术规程 NY/T 1301—2007
[19],按小区整体样方标准达到该生育期50%以上,调查记载小麦的出苗、分蘖、返青、拔节、抽穗、开花、成熟等时期。
1.4.2 群体动态调查
在小麦出苗后3叶期,每个小区固定2 m行长长势均匀的样点,调查记载样点基本苗数;于各个生育期,调查记载总茎数和穗数,计算成穗率。
1.4.3 成熟期株高的测定
成熟时分别按小区5点取样法采集样株,测定小麦的株高。
1.4.4 产量构成因素和产量的测定
分别于2022年6月13日和2023年6月14日收获。成熟时在每个小区样段内进行取样,选取小麦30穗,调查记载穗长、穗粒数和结实小穗数,按小区实收计产,计算千粒质量和籽粒产量。
1.4.5 各因子(播期、播量、播期×播量)对籽粒产量的作用力
作用力是不同播期播量对籽粒产量构成因素和籽粒产量的贡献大小。计算各因子(播期、播量、播期×播量)对小麦产量和产量结构作用力大小,可为确定播期和播量提供依据,其计算方法参考文献[
20]进行。
1.5 数据处理
以2 a调查和收获计产的原始数据为依据,采用Excel 2019处理数据,利用IBM SPSS Statistics 24.0软件进行方差分析及其软件中的Duncan法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同播期、播量对临农4357生育进程的影响
由
表1可知,随播期推迟,气温逐渐降低,出苗时长增加,S4小麦出苗比S1小麦出苗多3.49 d;随播期推迟,临农4357各生育期均相应推迟,全生育期逐渐缩短。S1小麦全生育期257.03 d,S4小麦全生育期242.04 d,二者全生育期相差14.99 d,不同播期对临农4357的生育进程有一定的影响。播期相同播量不同对小麦生育进程没有影响。
2.2 不同播期、播量对临农4357茎、穗数的影响
2.2.1 不同播期对临农4357茎、穗数的影响
从
表2可以看出,随播期推迟,整个生育期临农4357总茎数、成穗数逐渐降低。方差分析表明,冬前总茎数、春季总茎数、最高茎数不同播期差异显著(
P<0.05);成穗数,S1与S2间差异不显著,S1与S3和S4差异显著(
P<0.05);成穗率,S1、S2、S3间差异不显著,前3个播期与S4间差异显著(
P<0.05)。成穗率随播期推迟而增加。适期播种有利于成穗数的提高,而适期晚播有利于成穗率提高。
Tab.2 Numbers of stem and spike, and spike formation rates of Linnong4357 with different sowing date and seeding density
续表2 不同播期、播量下临农4357茎穗数及成穗率
2.2 2 不同播量对临农4357茎、穗数的影响
由
表2可知,各生育时期茎、穗数随播量的增加而增多,成穗率随播量增加而降低。方差分析表明,各生育时期不同播量茎、穗数差异显著(
P<0.05),不同播量成穗率差异显著(
P<0.05),播量大成穗数多,成穗率低。说明播量增大,植株群体增多,小麦植株个体变弱,不利于小麦成穗。
2.2 3 不同播期和播量对临农4357茎、穗数的影响
从
表2可以看出,小麦各生育期茎、穗数的变化基本一致,呈现出随播期推迟茎、穗数减少,随播量增大茎、穗数增加的趋势。冬前茎数最多和最少相差1 483.29万株/hm
2,春季茎数最多和最少相差1 902.90万株/hm
2,最高茎数最大和最少相差1 810.78万株/hm
2;成穗数最大和最少相差154.10万穗/hm
2,中后期逐渐缩小。最高总茎数出现在起身期,拔节以后总茎数下降,成熟期公顷穗数最多的和公顷穗数最少的相差较小。方差分析表明,同一播期下,不同播量各生育时期茎穗数差异显著;同一播量,随播期推迟茎穗数减少。同一播期下随播量增大成穗率降低,同一播量随播期推迟成穗率增加。S4D1处理的成穗率最高(49.82%),S1D4处理的成穗率最低(24.41%)。
2.3 不同播期、播量对临农4357株高和穗部性状的影响
2.3.1 不同播期对临农4357株高和穗部性状的影响
由
表3可知,4个播期随播期推迟株高均有所降低,S1株高为81.36 cm,S4株高为76.98 cm,二者株高相差4.38 cm;随播期推迟穗长有所变短,S1同S4穗长相差0.58 cm;播期推迟结实小穗数减少,S1结实小穗数最高(18.94),S4结实小穗数最低(17.95),小穗数相差0.99个,播期间株高差异显著(
P<0.05)。S1、S2、S3播期间穗长差异不显著,与S4间穗长差异显著(
P<0.05)。S1、S2播期小穗数差异不显著,与S3和S4间差异显著(
P<0.05)。说明晚播后生育进程缩短,不利于穗长和结实小穗数发育。
2.3 2 不同播量对临农4357株高和穗部性状的影响
由
表3可知,播量增大,株高增高,D1株高最低,D4株高最高,二者株高相差5.19 cm;播量增加,穗长变短,D1穗长为8.71 cm,D4穗长为7.89 cm,D4比D1穗长减少了0.82 cm;D1结实小穗数最多,D4结实小穗数比D1减少了0.91个。不同播量间处理小麦的株高、穗长、结实小穗数差异显著,说明播量过大株高增高,小麦茎秆弹性减弱,不利于抗倒,也不利于大穗的形成;适宜播量有利于临农4357形成壮秆大穗。
2.3 3 不同播期和播量对临农4357株高和穗部性状的影响
由
表3可知,相同播期,播量增加,株高增高,穗长逐渐变短,结实小穗数逐渐减少。S1D4播期播量下株高最高,而S4D1播期播量下株高最低,二者相差3.47 cm。S1D1播期播量下穗长最长(8.65 cm),S4D4播期播量下穗长最短(8.01 cm);S1D1播期播量下结实小穗数最高(18.78个),S4D4播期播量下结实小穗数最少(17.40个)。同一播期不同播量之间株高、穗长、结实小穗数存在显著差异(
P<0.05)。说明适宜的播期播量利于小麦生长,使茎秆粗壮抗倒,利于穗长和结实小穗数的形成。
2.4 不同播期、播量对临农4357籽粒产量及产量构成因素的影响
由
表4可知,对临农4357的籽粒产量及产量构成因素进行方差分析,区组间产量、成穗数、穗粒数、千粒质量的
F值均不显著,说明试验各区组间差异小,土壤地力均匀,试验结果数据可靠。播期对临农4357产量、成穗数、千粒质量
F值差异极显著(
P<0.01)。播量对临农4357成穗数、穗粒数
F值差异极显著(
P<0.01)。播期和播量对临农4357成穗数
F值差异极显著(
P<0.01)。因此,有必要对试验结果进行多重比较。
2.4 1 不同播期对临农4357籽粒产量及产量构成因素的影响
由
表5的多重比较发现,随播期推迟,平均籽粒产量先增高后降低,4个播期中S2播期平均产量最高,为8 998.43 kg/hm
2,且S2与S3播期平均产量差异不显著,S2与S1播期平均产量差异显著(
P<0.05),S2与S4播期平均产量差异极显著(
P<0.01)。随播期推迟,成穗数先增加后降低,S2播期成穗数最高,为698.75万穗/hm
2,比S1、S3和S4播期成穗数分别提高了46.33万、16.17万、59.08万穗/hm
2。随播期推迟,穗粒数和千粒质量逐渐减少,S1播期穗粒数和千粒质量最高,S4播期穗粒数和千粒质量最低,且差异显著(
P<0.05)。说明适期播种有利于籽粒产量和产量构成因素的提高。
2.4 2 不同播量对临农4357产量及产量构成因素的影响
从
表5可以看出,不同播量的产量大小为D2>D3>D4>D1,D2播量的产量最高,为8 989.93 kg/hm
2,D2比D3增产10.94%,差异不显著;D2比D4增产18.35%,差异显著(
P<0.05);D2比D1增产20.93%,二者产量差异显著。不同播量的成穗数从高到低为D4>D3>D2>D1,D1播量成穗数最少为634.03万穗/hm
2,D4播量成穗数最多,为719.25万穗/hm
2,二者相差85.22万穗/hm
2,播量间成穗数差异显著(
P<0.05)。不同播量穗粒数从高到低为D1>D2>D3>D4,D1比D4播量穗粒数增加了1.56粒/穗;D1与D2穗粒数差异不显著,D1与D3和D4穗粒数差异显著。不同播量千粒质量从高到低为D1>D2>D3>D4,D1播量千粒质量比D4播量千粒质量增加1.25 g,二者差异显著(
P<0.05)。
2.4 3 不同播期和播量对临农4357产量及产量构成因素的影响
从
表5可以看出,S1播期下,随播量的增加产量降低,产量大小顺序为D1>D2>D3>D4,D1播量比D4播量提高169.71 kg/hm
2,增产1.92%,D1与其他播量间差异显著(
P<0.05);S2播期下,D2产量最高,D2比D4产量提高157 kg/hm
2,增产1.78%,产量大小顺序为D2>D1>D3>D4,D2与其他3个播量间差异显著(
P<0.05);S3播期下,产量随播量的增加先增加后降低,D3产量最高,为8 976.25 kg/hm
2,产量大小顺序为D3>D2>D4>D1,D3与其他播量间产量差异显著(
P<0.05);S4播期下,产量由高到低的顺序为D4>D3>D2>D1,D4与D1、D2、D3播量间产量差异显著(
P<0.05);说明晚播时增大播量有助于临农4357产量的提高,但S4播期不同播量的产量都明显低于前3个播期,说明播期过晚增大播量不足以补偿产量的提高。播期播量互作处理下,临农4357最高产量为S2D2处理(8 996.58 kg/hm
2),即10月7日播量为195 kg/hm
2,综合考虑,临农4357最佳播期为10月7—13日,适宜播量为195~240 kg/hm
2。
不同播期下,成穗数大小均为D4>D3>D2>D1,S1D4成穗数最高,为712.67万穗/hm2,S4D1成穗数最低,为565.52万穗/hm2,相差147.15万穗/hm2。方差分析表明,同一播期,不同播量间成穗数差异显著(P<0.05)。S1、S2与S3、S4间成穗数差异显著(P<0.05)。穗粒数调查结果表明,同一播期随播量增加穗粒数减少,不同播期同一播量的穗粒数先增加后降低。S2D1穗粒数最高,为34.68粒,S4D4穗粒数最少,为33.04粒,S2D1比S4D4每穗多1.64粒。千粒质量结果表明,同一播期随播量增加千粒质量降低,不同播期同一播量的千粒质量先增加后降低。S2D2处理的千粒质量最高,为42.96 g,S4D4处理的千粒质量最低,为42.05 g,二者相差0.91 g。说明种植密度过大,不利于穗粒数和千粒质量的提高。
2.5 籽粒产量与产量构成因素的相关性
由
表6可知,与籽粒产量关系最密切的是成穗数,成穗数与籽粒产量呈极显著正相关(
r=0.569);其次是千粒质量,千粒质量与籽粒产量呈显著正相关(
r=0.473);第3是穗粒数,穗粒数与籽粒产量呈正相关(
r=0.289),但不显著。成穗数与穗粒数呈负相关(
r=-0.172),但不显著,穗粒数与千粒质量呈负相关(
r=-0.316),但不显著。因此,籽粒产量三因素间是制约的关系,只有协调好成穗数与穗粒数、穗粒数与千粒质量间的关系,临农4357才能获得较高的产量。
2.6 不同播期播量对临农4357产量及产量构成因素的作用力
从
表7可以看出,播期对籽粒产量的作用力为73.58%,播量对籽粒产量的作用力为2.72%,播期和播量对籽粒产量的作用力为23.70%。对籽粒产量作用力大小顺序为播期>播期×播量>播量。播期对成穗数的作用力为38.25%,对穗粒数的作用力为72.28%,对千粒质量的作用力为61.03%;播量对成穗数的作用力为60.37%,播量对穗粒数的作用力为26.39%,播量对千粒质量的作用力为32.45%。由此可见,播期是引起小麦籽粒产量、穗粒数、千粒质量变化的主要原因,播量是引起成穗数变化的主要因素。
3 讨论
3.1 播期对小麦生长发育与产量的调控效应
适宜的播期是小麦实现高产稳产的基础。关于播期对小麦影响的研究众多,普遍观点认为,随着播期的推迟,小麦的整个生育期会缩短
[16,21],小麦的成穗数、穗粒数和千粒质量均呈现出降低的趋势
[11,22],而小麦产量则表现出先增后减的趋势
[20,23]。本试验结果表明,播期对临农4357的生育进程、群体性状、产量及其构成因素均有重要影响。随播期推迟,临农4357的各个生育期均相应延后,且全生育期逐渐缩短。小麦群体的总茎数、株高、穗长、结实小穗数以及穗粒数均随播期的推迟而下降。同时,成穗数、千粒质量和产量随播期推迟先增加后降低,早播不利于临农4357产量的提高,因为早播虽然总茎数多,但成穗数却相对较少。因此,临农4357的适宜播期为10月7—13日,这说明适宜的播期能够使临农4357获得较高的产量。
3.2 播量对小麦生长发育与产量的调控效应
适宜的播量是小麦构建合理群体的基础条件。关于播量对小麦影响的研究,较为一致的观点是,在播期相同的情况下,播量对小麦的生育进程没有显著影响
[16,21]。随着播量的增加,小麦的成穗数和株高会有所提高,但穗粒数和千粒质量则呈现出降低的趋势
[20]。本试验结果表明,播量对临农4357的生育进程没有显著影响,但对群体性状、产量及其产量构成因素均有重要影响。随播量增加,临农4357各生育期小麦群体的总茎数增加,株高增加,而小麦的穗长、结实小穗数、穗粒数和千粒质量则随着播量的增加而呈现下降趋势。小麦籽粒产量随播量增加先增加后降低。因此,临农4357的适宜播量范围为195~240 kg/hm
2。
3.3 播期播量对小麦生长发育与产量的调控效应
适宜的播期和播量能够构建合理的群体
[24]。本试验中,临农4357各生育期的总茎数随着播期的推迟而减少,但随着播量的增加而增加。适时播种有助于提升成穗数,而适当晚播则有利于提高成穗率。然而,过大的播量不利于成穗率的提高
[25-26]。
在一定的播期播量范围内,随着播量的增加,株高会增高,穗长则会变短,同时结实小穗数也会减少;播期的推迟则导致株高先增加后降低,穗长逐渐变短,结实小穗数逐渐减少。表明适宜的播期和播量有利于形成壮秆大穗,使茎秆粗壮抗倒伏,从而有利于临农4357高产潜力的发挥。这一结果与赵凯等
[3]、汪娟梅等
[14]的研究结论较为一致。
在试验设定的播期和播量范围内,临农4357不同播期的成穗数均随播量的增加而增加,而穗粒数和千粒质量则随播量的增加而减少。在播量相同的情况下,随着播期的推迟,10月7日的成穗数最多,而穗粒数和千粒质量则逐渐降低。这一研究结果与张福彦等
[11]、武蓉等
[27]的结论一致。临农4357属冬性均衡型品种
[18],其高产潜力的发挥需要兼顾成穗数、穗粒数和千粒质量。10月1日播种的小麦产量低于10月7日和10月13日,这说明播种过早导致分蘖提前,冬季小麦群体过大,消耗了过多养分,不利于春季小麦的生长。而10月19日播种的小麦产量也显著低于10月7日和10月13日播种的,且产量差异显著,说明10月19日播种过晚,导致临农4357的成穗数、穗粒数和千粒质量均有所降低。适期播种能够充分利用冬前的光热资源,培育壮苗,而适宜的播量则有利于提高成穗数,构建合理的群体结构,促进产量三要素的协调发展。因此,临农4357的最佳播期是10月7—13日,相应的播量为195~240 kg/hm
2,这样更有利于充分发挥临农4357的增产潜力。
3.4 籽粒产量与产量构成因素的相关性研究
相关性分析结果表明,成穗数和千粒质量呈极显著相关关系(
r=0.569),成穗数与籽粒产量呈显著正相关关系(
r=0.289),说明产量高低受成穗数的影响最为显著,研究结果与裴艳婷等
[28]、贾峥嵘等
[29]的结论较一致。同时,成穗数与穗粒数、穗粒数与千粒质量之间呈现出不显著的负相关,这反映出籽粒产量的3个关键因素之间存在相互制约的关系,这与林坤等
[30]的研究结果基本相符。
4 结论
本试验研究了播期、播量及播期播量互作对临农4357的生长发育及产量的影响,结果表明,在山西临汾地区,临农4357的最佳播期为10月7—13日,相应的适宜播量为195~240 kg/hm2。鉴于年度间的气候条件存在差异,关于此方面的更多信息仍有待进一步研究。
中央引导地方科技发展资金——科技成果转移转化项目(YDZJSX20231C011)