不同播种方式和播深对宁夏引黄灌区滴灌春小麦生长及产量的影响

The Effect of Different Sowing Methods and Depths on the Growth and Grain Yield of Spring Wheat Under Drip Irrigation in the Yellow River Irrigation Area of Ningxia

摘要

为了提高宁夏引黄灌区春小麦干播湿出技术的播种质量和产量，以春小麦品种宁春58号为试验材料，通过研究干播湿出种植条件下条播播深3 cm（CK）、条播播深6 cm（TS）、匀播播深3 cm（YQ）、匀播播深6 cm（YS）4个处理的小麦生育期、茎秆特征、产量及产量构成因素等指标，以期探讨该地区小麦干播湿出种植技术的最佳播种方式。结果表明，春小麦出苗期匀播早于条播，但成熟期条播早于匀播，收获穗数匀播比条播平均增加38万穗/hm²；植株第2节间茎秆粗、茎秆强度表现为匀播高于条播，且匀播比条播平均穗粒数增加1粒，千粒质量增加0.6 g，产量增加341.25 kg/hm²。同一播种方式下，播深6 cm比3 cm出苗时间延迟，第2节间茎秆平均长度增加0.96 cm，收获穗数减少105万穗/hm²，每穗粒数减少4粒，产量减少1 664.25 kg/hm²。匀播播深3 cm处理的收获穗数、穗粒数和千粒质量为最高，其产量较其他处理高7.6%~19.8%。综上，在宁夏引黄灌区春小麦干播湿出技术的最佳播种方式为匀播播深3 cm。

Abstract

In order to improve the sowing quality and grain yield of spring wheat under dry sowing and wet emergence patterns in the Yellow River irrigation area of Ningxia, a spring wheat variety Ningchun 58 was used as the experimental material in this study, the indexes such as wheat growth period, stem characteristics, grain yield, and yield components in four treatments including sowing depth 3 cm(control, CK), and 6 cm(TS) by stripe manner, and 3 cm(YQ) and 6 cm(YS) by uniform manner were investigated to explore the optimal sowing method for dry sowing and wet emergence planting technology of wheat in the region. The results showed that uniform sowing occurred earlier than strip sowing during the emergence period of spring wheat, but strip sowing occurred earlier than uniform sowing during the maturity period; and the number of harvested spikes in uniform sowing increased 38 × 10⁴ spikes/ha compared to stripe sowing, the stem thickness and stem strength of the second internode in uniform sowing was higher than those in stripe sowing, and the average grain number per spike, one thousand grain weight, and grain yield in uniform sowing were increased by 1 grain, 0.6 g, and 341.25 kg/ha, respectively, in comparison with stripe sowing. In the same sowing method, sowing depth 6 cm delayed emergence time, increased the average stem length of the second internode by 0.96 cm, and reduced the number of harvested spikes by 105 × 10⁴ spikes/ha, grain number per spike by 4 grains, and yield by 1 664.25 kg /ha compared to sowing depth 3 cm. The treatment of the sowing depth 3 cm in uniform sowing resulted in the highest number of harvested spikes, grain number per spike, and one thousand grain weight, with a yield increase of 7.6%-19.8% compared to other treatments. In conclusion, the optimal sowing method for dry sowing and wet emergence technology of wheat in the Yellow River irrigation area was the sowing depth 3 cm in uniform sowing.

关键词

春小麦 / 干播湿出 / 条播 / 匀播 / 产量 / 宁夏引黄灌区

Key words

spring wheat / dry sowing and wet emergence / stripe sowing / uniform sowing / yield / the yellow River irrigation area of Ningxia

Author summay

樊　明，副研究员，硕士，主要从事小麦育种和高产栽培研究，E-mail：[e-mail]

宁夏引黄灌区是我国春小麦生产优势区，小麦是当地重要的口粮作物，该地区年降水量仅有200 mm左右,属于温带干旱地区，水资源严重不足，但可通过引流黄河水资源进行灌溉^[1-2]。然而灌区常用的冬灌、春灌等大水漫灌灌溉方式，存在着水资源利用效率不高、水资源过度浪费、干旱风险程度不断增加等问题^[3-4]。在灌区实施节水农业，推广水肥一体化滴灌技术，促进灌区水资源高效利用和作物节水增产，已成为改革灌溉模式的有效措施。尤其，宁夏在玉米和小麦等作物生产中引进了水肥一体化滴灌技术。王丹等^[5]、黄兴法等^[6]、刘学军等^[7]、李维军^[8]研究表明，滴灌技术有效增加了小麦和玉米种植地的水肥平衡，提升了水资源利用效率，同时能够在一定程度上增强作物的品质。近年来，在宁夏引黄灌区，因秋菜地收获较晚，错过冬灌时间或者无水进行冬灌，第2年春小麦春季播种后底墒较差而影响小麦出苗，利用春小麦水肥一体化干播湿出技术就可以解决小麦因底墒差而出苗困难的问题。干播湿出技术是在前茬作物收获后进行整地，无需冬灌或春灌，第2年在土地上直接进行春播，而后使用滴灌技术进行灌溉，相比大水漫灌可节水49.4%^[9]。干播湿出技术是集农艺节水、工程节水、精量播种为一体的节水栽培技术，其与传统播种技术的区别在于播种时直接用墒出苗而不在前期进行蓄水保墒，明显提升节水效果，同时可以提高作物全苗率，从而进一步增产增效。张敏等^[10]对不同灌水模式下小麦出苗率和灌水量等指标进行了研究，表明干播湿出技术比大田漫灌出苗率提升了9%，并在节水2 301 m³/hm²的情况下不影响小麦正常生育期。杨飞等^[11]对干播湿出条件下玉米出苗率、耗水量和产量构成因子等进行研究，认为干播湿出相较大水漫灌可使玉米出苗率提升3.85%，节水5 610 m³/hm²而不影响玉米产量。张瑞喜等^[12]对干播湿出条件下向日葵的生长发育进行了研究，表明干播湿出处理较春灌+膜下滴灌处理可提高向日葵地下部的生物量，并且可以提高土壤温度，为向日葵生长提供更为适宜的土壤环境。

目前，干播湿出技术已在干旱地区开展了广泛的试验和应用，新疆等地已在小麦^[13]和棉花^[14-16]等作物中取得了一定的成效。虽然宁夏引黄灌区针对干播湿出技术也开展了一些研究，但是关于春小麦干播湿出播种技术的研究相对较少，为了进一步提升滴灌的水资源利用率，扩大滴灌技术的推广面积，通过优化灌溉来提高作物增产增效潜力^[17]，同时达到节水的目的，开展春小麦干播湿出技术的研究显得尤为重要。

本试验在干播湿出条件下，针对不同播种方式、播种深度对小麦出苗、生长发育、产量及产量构成因素的影响开展研究，以期为宁夏引黄灌区春小麦干播湿出技术的研究及推广应用提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为宁夏引黄灌区主栽春小麦新品种宁春58号，由宁夏农林科学院农作物研究所小麦研究室提供。

1.2 试验地概况

试验于2022年在宁夏贺兰县金贵镇红星村六社（38º59´N、106º43´E）小麦试验地进行。该地区属中温带大陆性干旱气候，海拔1 102 m，年均日照时数为2 935.5 h，年均温9.7 ℃，年降水量138.8 mm。试验地地力均匀，灌排方便，土壤类型为灌淤土。试验前0~20 cm土层基本理化性质为：pH值7.78，有机质含量15.2 g/kg，全氮含量1.12 g/kg，有效氮含量164 mg/kg，有效磷含量31.7 mg/kg，有效钾含量365 mg/kg。前茬作物为甘蓝，秋收后无冬灌。

1.3 试验方法

试验采用二因素完全随机区组设计，播种方式设条播和匀播，播深设3 cm和6 cm，试验共设条播播深3 cm（CK）、条播播深6 cm（TS）、匀播播深3 cm（YQ）、匀播播深6 cm（YS）4种处理。每个小区种植面积为400 m²，每处理3次重复。3月6日播种，播种量360 kg/hm²，条播采用12行常规条播机播种，行距0.15 m，匀播采用立体匀播机播种。结合整地施基肥尿素150 kg/hm²，磷酸二铵225 kg/hm²，在拔节期结合灌水追施尿素150 kg/hm²。3月8日铺设滴灌带，滴灌带采用内镶贴片式滴灌带，滴头流量1.38 L/h，滴头间距0.3 m，滴灌带间距0.5 m。3月15日开始第1次滴灌上水促墒，确保种子萌动所需水分，各处理的灌水量相同，灌溉用水为地下水。其他管理措施同大田。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 生育时期调查

从播种开始，记录小麦出苗期、三叶期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期、成熟期等各个生育时期。

1.4.2 茎秆性状测定

茎秆强度测定在小麦乳熟期开展，田间选取长势一致的植株，每个处理田间取相邻10株（10株主茎作为一个群体）进行茎秆强度测定，每个处理随机选取3个点测定，使用YYD-1A型便携式植物抗倒伏测定仪（浙江托普云农科技股份有限公司）测定。测定位置为植株重心高度位置（茎秆基部到平衡支点的距离），测定时用力推动植株，保持仪器和茎秆垂直至和地面成45°角时记录测定值，3次取平均值。第2节间长度和茎粗分别采用直尺和电子游标卡尺测定，其中，茎粗测定部位为茎秆中部，测定10株取平均值。

1.4.3 叶绿素含量测定

在灌浆期测定旗叶叶绿素含量，使用SPAD-502 Plus叶绿素计测定，测定部位为旗叶叶片中部，每个处理重复10次，取平均值。

1.4.4 产量及产量构成因素测定

成熟期各处理选取1.0 m²调查穗数，每小区收获100 m²进行脱粒测产，并在各小区中随机选取30株植株带回室内考种，测定株高、穗长、结实小穗、不实小穗、穗粒数和千粒质量。

1.5 数据分析

数据采用Excel 2017和IBM SPSS 19.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 播深对条播、匀播春小麦生育时期的影响

不同播种方式对小麦生育时期有一定的影响（表1），不同处理小麦生育期整体为102~111 d，变幅为9 d，CK生育期为109 d，其中YQ处理生育期为111 d，较CK延长2 d；TS处理生育期为102 d，较CK缩短7 d；YS处理生育期为105 d，较CK缩短4 d。各处理出苗期不同，其中YQ处理最早，TS处理最迟，二者相差7 d；在三叶期、分蘖期、拔节期等生育时期进程方面，6 cm播深处理较3 cm播深处理延迟2~4 d，条播较匀播提前1~3 d。同一播深处理的抽穗期相同，且6 cm播深处理较3 cm播深处理的抽穗期延迟3 d。

由此可见，干播湿出滴灌条件下，条播较匀播在同一播深下生育期提前,匀播较条播延长了营养生长时间,利于幼穗分化,为后期生殖生长和高产创造了有利条件。同一播种方式下，播深3 cm较6 cm处理生育期提前，说明播种深度加深，延迟了小麦发芽和出苗时间，小麦自身养分消耗大，不利于小麦生长发育和产量的形成。在开花期和灌浆期上，同一播种深度条件下匀播和条播生育期相差不大，但是同一播种方式下不同播种深度对生育期影响较大，YS处理比YQ处理延迟1~2 d，TS处理比CK延迟1~4 d。在成熟期上，TS处理较CK提前2 d，YS处理较YQ处理提前2 d，YQ处理较CK延迟1 d。综合分析，YQ处理成熟期比其他处理延长1~3 d，一定程度上延长了小麦的灌浆时间，增加了千粒质量，为小麦增产奠定了基础。

2.2 播深对条播、匀播春小麦植株及茎秆特征的影响

不同播种方式和播深对小麦苗数和植株茎秆特征影响不同（表2），其中，基本苗数、株高、单株茎秆强度、第2节间茎粗、第2节间茎长等测定特征值在不同播种方式间差异不显著，在播深3 cm和6 cm处理间差异达到显著水平（P<0.05），旗叶叶绿素含量值在各个处理间差异不显著。其中，CK基本苗最高，其次是YQ处理，最低的是TS处理，为439.5万株/hm²，较CK减少91.5万株/hm²；株高以YQ处理为最高，可达89.3 cm，同时单株茎秆强度和第2节间茎粗也最大，分别为0.17 N和4.70 mm，较CK分别增加0.04 N和0.27 mm；第2节间茎长依次为YS>TS>YQ>CK，不同播深处理间差异显著（P<0.05），随着播种深度加深，第2节间茎秆长度越长；旗叶叶绿素含量以YS处理最大，较CK高2.7。

综上所述，不同播种方式对小麦出苗和植株茎秆特征的影响较小，这些性状受播种深度的影响较大。相较于浅播（3 cm），深播（6 cm）会使小麦株高降低，由于播种深度加深，小麦在出苗时会延长基部第2节间长度，同时使第2节间粗度变小，使得小麦单株茎秆强度下降，存在潜在的倒伏风险，对产量产生影响。因此，生产上在春小麦干播湿出播种时，对于耕层土壤干燥疏松的田块要注意控制播种深度，避免播种过深而对产量产生不利影响。

2.3 播深对条播、匀播春小麦穗部性状的影响

小麦穗部是小麦产量形成的重要部位，穗长越长结实的小穗和穗粒数就越多，不同播种方式和播种深度对小麦穗部性状产生不同影响。由表3可知，不同处理的穗长依次为YQ>CK>YS>TS，整体上来看，匀播方式下的穗长大于条播方式，浅播（3 cm）处理的穗长大于深播（6 cm）处理；分化小穗数同一播深处理的相同，播深3 cm处理的为18个，播深6 cm处理的为17个；在穗粒质量上，YQ处理最大（1.9 g），其次为CK和TS处理，最小为YS处理，最大和最小相差0.5 g；结实率表现趋势为CK>YQ>TS>YS，匀播播深6 cm的结实率最低（89.4%），条播播深3 cm的结实率最高（90.6%）。综合分析，在干播湿出条件下，匀播较条播更有利于小麦穗部幼穗分化，增加穗长和小穗数，提高结实率和穗粒质量；深播（6 cm）较浅播（3 cm）穗长变短，小穗数减少，穗粒质量和结实率降低。

2.4 播深对条播、匀播春小麦产量及产量构成因子的影响

从表4可以看出，不同处理下穗数表现为YQ>CK>YS>TS，YQ处理收获穗数最大（657.0万穗/hm²），较对照增加25.5万穗/hm²，但二者差异不显著，TS处理的穗数最低（513.0万穗/hm²），较最高YQ处理减少144万穗/hm²，二者差异达到显著水平（P<0.05），说明匀播较条播更有利于小麦植株个体生长发育，增加有效穗数；播种深度加深影响小麦植株生长，有效穗数减少；穗粒数表现为YQ处理最高，达到44粒，较CK多2粒，TS和YS处理穗粒数相同，都为39粒，低于YQ处理和CK，且同一播种方式下不同播深间穗粒数差异显著（P<0.05），说明播深加深不利于小麦穗粒数增加；千粒质量表现为YQ>CK>YS>TS，最高YQ处理和最低TS处理相差4.2 g，差异显著（P<0.05）。产量表现为YQ>CK>TS>YS，YQ处理的产量最大（10 371.0 kg/hm²），较CK高730.5 kg/hm²，增产7.6%，二者间差异显著（P<0.05）；YQ处理较YS处理增产19.8%，二者间差异显著（P<0.05）。TS、YS处理较CK分别减产13.2%和13.7%，差异达到显著水平（P<0.05），TS处理与YS处理间产量差异不显著。

结果表明，干播湿出条件下产量变化主要是由播种深度不同而引起（表5)，播种深度间呈显著差异（P<0.05），不同播种方式上采用3 cm播种深度，匀播较条播能增加小麦收获穗数和千粒质量，从而增加产量；若增加播种深度，如采用6 cm播深，小麦产量则明显降低，且不同播种方式间差异不显著，对产量影响不明显，在同一播种方式下，随着播种深度增加产量显著降低。

3 结论与讨论

匀播技术是通过小麦植株均匀分布，均衡占有农田资源来实现苗壮、穗多穗大、产量高^[18]，较条播播种增产显著。本试验条件下，采用同一播种深度，条播方式比匀播方式生育期提前，匀播种植更有利于小麦植株个体生长发育，其幼穗分化和灌浆时间延长，为小麦增产奠定了基础。本研究结果表明，干播湿出种植条件下，条播较匀播更能提高小麦苗数，但是后期匀播种植更利于小麦植株个体生长发育，主茎分蘖率高于条播，有效收获穗数增多^[19]；匀播使小麦群体分布更加合理，植株个体第2节间茎秆变粗，使得茎秆强度变强，抗倒伏能力增强，这与李召锋等^[20]的研究结果一致。

播种深度是小麦高产栽培技术中研究的首要问题，在宁夏引黄灌区，春小麦播种过深容易导致种子霉烂或出苗缓慢，不利于后期生长，播种过浅，种子容易裸露被鸟啄食或不能吸收土壤水分而影响发芽。在无冬灌条件下进行干播湿出，土壤干土层厚，控制好播种深度尤为重要。本研究表明，同一播种方式下，播深6 cm较3 cm延长了小麦发芽出苗时间，出苗率降低^[21-22]，生育时期延迟，但成熟期提前，缩短了灌浆时间。在播深6 cm时，第2节间茎秆平均长度较CK增加1.07 cm，较3 cm播深增加0.96 cm，节间变长，抗倒伏性降低^[23]。

播种深度对产量影响作用显著，随着播种深度增加，收获穗数变少，穗长变短，分化小穗数变少，穗粒数和结实率变低，产量降低^[24-25]。本研究表明，匀播及播深3 cm处理的穗数、穗粒数和千粒质量最高，其产量较其他处理增加7.6%~19.8%，深播下匀播与条播的产量、穗粒数、千粒质量差异不明显，但穗数匀播明显高于条播，表明深播下匀播在提高春小麦穗数方面的优势仍然存在；浅播下匀播的穗数、产量、穗粒数、千粒质量高于条播，表明匀播较条播具有明显增产优势，生产上利用匀播种植较条播能有效促进春小麦分蘖，增加收获穗数，提高结实率和穗粒数，最终促进小麦增产，这和杨飞等^[18-19]的研究结果一致。在干播湿出条件下，要提高小麦产量，在播种方式上可采用匀播播种来提高小麦群体质量，通过改善小麦个体生长发育环境来增加收获穗数和产量构成因子，从而提高产量，同时因春播前耕地没有进行冬灌，地块土壤干燥撬虚，要利用滴灌条件来保证小麦种子出苗所需水分，因而要控制好合理播种深度，减小因播种深度不当对小麦产量带来的不利影响。生产上，播种深度不宜过深，有利于种子萌动和出苗，可结合匀播种植，充分发挥小麦个体增产潜力，促进小麦增产增收，适宜浅播明显有利于产量的提高，尤其对匀播效果更明显，具体的生理生态机理还有待进一步多年多点深入研究。

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基金资助

宁夏农业高质量发展和生态保护科技创新示范项目(NGSB-2021-13)

国家现代农业小麦产业技术体系(CARS-03-87)

2022年宁夏回族自治区青年拔尖人才培养项目