播量对不同基因型冬小麦农艺性状及产量的影响

Effects of Seeding Density on the Agronomic Characters and Yield of Different Genotypes of Winter Wheat Cultivars

摘要

以陇东旱地大面积推广的中麦175（矮秆小穗小粒型）、西平1号（高秆中间粒型）和普冰151（矮秆大穗大粒型）3个冬小麦品种为对象，研究播量对不同基因型小麦生育期、最高总茎数、有效穗数、小穗数、穗粒数、千粒质量、株高、旗叶面积等农艺性状以及产量的影响。结果表明，不同播量对不同基因型冬小麦的出苗期、抽穗期、成熟期和全生育期影响不明显，每个品种播量在405万粒/hm²以上时，抽穗期晚1~2 d；基本苗、最高分蘖、有效穗和株高在不同基因型和播量处理之间的差异均达到极显著水平，旗叶面积在不同基因型之间达到显著水平。中麦175和西平1号旗叶面积随着播量的增加呈明显的降低趋势，而普冰151与之相反；但3个品种的株高均随播量的增加呈增高趋势，且差异达到极显著水平；不同播量对穗长和穗粒数影响比较明显，随着播量的增加，穗长变短，穗粒数减少，差异分别达到极显著和显著水平。不同基因型品种之间产量差异较大，达到极显著水平；同一品种不同播量处理之间产量差异不显著。综上所述，陇东旱地西平1号和中麦175的适宜播量为285 万粒/hm²，产量分别可达到5 083.80、4 890.15 kg/hm²；普冰151适宜播量为225万粒/hm²，产量可达到5 426.25 kg/hm²。

Abstract

In this study, three winter wheat cultivars, Zhongmai 175(short-stalk and small-spikelet type), Xiping 1(high-stalk and middle-spikelet type), and Pubing 151(short-stalk, large-spikelet，and large-grain type), which were widely promoted in dry land of eastern Gansu, were used as the research objects to study the effects of seeding density on the agronomic traits such as growth period, highest stem number, effective spikes, spikelet number, grain number per spike, 1 000-grain weight, plant height, and flag leaf area and yield of different genotypes of wheat. The results showed that the effects of different seeding density on the emergence stage, heading stage, maturity stage, and whole growth period of different genotypes of winter wheat were not obvious. When the seeding density of each cultivar was more than 4.05 million grains per hectare, the heading stage was 1-2 d later, the differences of basic seedlings, maximum tillers, effective spikes, and plant height among different genotypes and seeding density were extremely significant, and the flag leaf area reached a significant level among different genotypes. The flag leaf area of Zhongmai 175 and Xiping 1 decreased significantly with the increase of seeding density, while that of Pubing 151 increased with the increase of seeding density. The plant height of the three cultivars showed an increasing trend with the increase of seeding density, and the difference reached an extremely significant level. Different seedling densities had an obvious effect on spike length and grain number per spike, with the increase of seeding density, spike length became shorter and grain number per spike decreased, and the differences were extremely significant and significant, respectively. There was a significant difference in yield among different genotypes of cultivars and the difference reached an extremely significant level, there was no significant difference in yield among different seeding densities of the same cultivar. In conclusion, the yield of Xiping 1 and Zhongmai 175 in dry land of eastern Gansu reached 5 083.80 kg/ha and 4 890.15 kg/ha, respectively, when the appropriate seeding density was 2.85 million grains per hectare, the yield of Pubing 151 reached 5 426.25 kg/ha, when the appropriate seeding density was 2.25 million grains per hectare．

关键词

冬小麦 / 播量 / 农艺性状 / 旗叶面积 / 穗长 / 产量

Key words

winter wheat / seeding density / agronomic traits / flag leaf area / spike length / yield

陇东地区小麦常年播种面积约2.5×10⁵ hm²，总产量约8.0×10⁵ t^[1]，对稳定区域口粮安全、丰盈“陇东粮仓”有重要作用。近年来，随着全球气候逐渐变暖，极端气候频发，对冬小麦适时适量播种提出了新的技术要求^[2]。受传统种植观念的影响，北部冬麦区普遍存在播种量偏大的现象，不但浪费种子，还造成苗期群体过大、单株分蘖减少、个体发育变弱、病虫害早发、倒伏等不良后果。积极应对气候变化，改变陇东地区传统的种植观念，精准确定不同类型小麦的最佳播量，推广应用精量快速播种技术，在短时间内抢墒抢时完成高质量播种，是实现小麦高产高效种植的重要举措。

关于播期、播量对单一小麦品种生育进程、茎孽动态、穗部性状、籽粒品质和产量的影响研究已有较多报道。郝有明等^[2]研究表明，播量对小麦株高、穗长、有效穗、千粒质量及产量均有显著影响；周晓虎^[3]研究认为，增加播量可以协助提高籽粒产量和氮素利用效率；张伟等^[4]研究表明，播量对小麦产量及其构成因素的影响可达显著或极显著水平，对小麦的生育期无显著影响，随着播量的增加，各生育期的茎、穗数和株高显著增加，但成穗率下降，穗长变短，结实小穗数减少；李新强等^[5]研究认为，低播种量有利于提高冬小麦氨基酸、蛋白质等品质性状。董秀春等^[6]研究认为，小播量可以提高花后干物质积累，有利于产量增加；贾苏卿等^[7]研究表明，播量增加，成穗数明显增加，穗粒数则减少，千粒质量略有降低，产量随着播量的增加先增后减。播量对小麦农艺性状的影响因不同基因型与研究背景而具有一定差异性，但当前以多个不同基因品种为研究对象进行相关研究的报道比较少。不同的小麦品种有不同的适宜种植区域、最佳播期和播量，通过调整播量大小是当前北方旱地冬小麦生产实现降本增效、获得高产的必要措施^[2]。陇东旱地作为甘肃省小麦重要产区，目前未见大面积推广种植的小麦品种关于播量的相关研究报道。

本试验以陇东旱地大面积推广种植的3个不同基因类型的冬小麦品种中麦175、西平1号和普冰151为对象，研究小麦在陇东地区适期播种时的最佳播种量，旨在为不同基因型小麦新品种的快速精量播种技术提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2022—2023年在甘肃省平凉市泾川县高平镇三十里铺村高平试验站（35°17′N、107°30′E）开展。海拔1 320 m，年均降水量583.5 mm，年均气温9.3 ℃，年均蒸发量1 384 mm，无霜期172 d，≥10 ℃的活动积温2 800 ℃，持续150 d，日照时数2 201.4 h。试验地土壤属黑垆土，土层深厚，肥力中上，前茬作物为小麦。前茬作物收获后，机深耕1次，播前旋耕1次，人工撒施基肥磷酸二胺225 kg/hm²，46%尿素150 kg/hm²。播前用毒死蜱15%颗粒剂进行土壤消毒，防治地下害虫。9月27日人工开沟条播，冬前11月下旬喷除草剂1次，翌年2月22日追施尿素67.5 kg/hm²。

1.2 试验材料

供试小麦品种为中麦175、西平1号、普冰151，3个品种分别于2012、2015、2016年通过甘肃省农作物品种审定委员会审定。中麦175由中国农业科学院作物科学研究所选育；西平1号和普冰151由平凉市农业科学院分别与西北农林科技大学、中国农业科学院作物科学研究所联合选育。

1.3 试验设计

试验设不同基因型（C）和不同播量（D）2个因素，不同基因型品种3个：C1.中麦175；C2.西平1号；C3.普冰151。播量设5个水平：D1. 225万粒/hm²；D2. 285万粒/hm²；D3. 345万粒/hm²；D4. 405万粒/hm²；D5. 465万粒/hm²。小区长6 m，10行区，行距0.2 m，小区面积为12 m²（2 m×6 m）；小区排列采用随机区组设计，区组内随机排列，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，调查记载小麦的出苗、抽穗、成熟等时期。

1.4.2 茎蘖动态调查

在小麦出苗后3叶期，每个小区固定1 m行长长势均匀的样点，按照生育进程调查记载基本苗数、总茎数和有效穗数。

1.4.3 灌浆期旗叶面积

灌浆期每小区测定10株旗叶最大长度和宽度，取平均值，利用小麦长宽比法（叶长×叶宽）计算旗叶面积^[8]。

1.4.4 成熟期株高

成熟时每小区随机选择10株测定株高，取平均值。

1.4.5 产量构成因素和产量

成熟时在每个小区样段内进行取样，选取10株，调查记载穗长、穗粒数和结实小穗数，按小区实收计产，测定千粒质量和籽粒产量。

1.5 数据处理

用Excel和SPSS 26.0软件分析数据。

2 结果与分析

2.1 播量对不同基因型品种生育期的影响

2022年冬前气温、雨量、日照正常，有利于冬小麦正常出苗和冬前分蘖。由表1可知，不同播量对不同基因型冬小麦的出苗期、抽穗期、成熟期和全生育期影响不明显，每个品种播量在405 万粒/hm²以上时，抽穗期晚1~2 d，其中，中麦175全生育期较短，为266 d，成熟较早，比西平1号早熟8 d左右，比普冰151早熟3 d左右。结果显示，不同播量对全生育期无影响，不同基因型品种的全生育期因其品种特性而异。

2.2 播量对茎蘖动态的影响

基本苗、最高分蘖、有效穗、旗叶面积、株高等指标的结果见表2、3。结果表明，基本苗、最高总茎数、有效穗和株高在不同基因型和播量处理之间的差异均达到极显著水平（P<0.01）。随着播量的增加，3个品种的最高总茎数和有效穗均呈现增长趋势，差异达到了极显著水平（P<0.01）；中麦175和普冰151成穗率随着播量的增加逐渐降低，西平1号成穗率随着播量的增加呈现先增后减的趋势，西平1号和普冰151播量最高时，成穗率均最低；旗叶面积在不同基因型之间达到显著水平（P<0.05）。中麦175和西平1号旗叶面积随着播量的增加呈明显的减小趋势，普冰151与之相反，播量增大时旗叶面积也增大。3个品种的株高随着播量的增加均呈现增高趋势，差异达到极显著水平（P<0.01）。

2.3 播量对穗部性状的影响

小麦的穗长、小穗数、穗粒数和千粒质量与小麦的产量密切相关。对小麦穗部性状进行统计分析，结果表明（表4、5），不同基因型小麦品种之间的穗部性状指标均达到极显著差异水平（P<0.01）；不同播量对穗长和穗粒数影响比较明显，差异分别达到极显著（P<0.01）和显著水平（P<0.05），播量对小穗数和千粒质量影响差异不显著。3个不同基因型的品种中，中麦175和西平1号的穗长、小穗数和穗粒数的平均值均随着播量的增加而减小，差异达到显著或极显著水平；普冰151的穗长、小穗数和穗粒数3个性状指标没有明显的变化规律，其中，小穗数和千粒质量在0.05水平上差异不显著。

播量对3个品种千粒质量的影响差异不是很明显，尤其是对西平1号和普冰151千粒质量的影响差异不显著。基因型和播量的交互作用对穗长和穗粒数影响比较明显，差异均达到极显著水平（P<0.01），对小穗数和千粒质量影响差异不显著。综上，普冰151的自我群体调整能力和自适应能力明显大于中麦175和西平1号。

2.4 播量对产量的影响

随着播量的增加，同一品种不同播量下的产量总体呈现“增—减—增”的变化规律（表6）。3个品种中，中麦175整体产量相对较低，播量为285万粒/hm²时，产量达到最大值4 890.15 kg/hm²；播量为345万粒/hm²时，产量在3个品种所有处理中最低，为4 131.30 kg/hm²，且其他处理水平的差异达到极显著水平（P<0.01）。普冰151产量相对其他2个品种较高，播量为285万粒/hm²时，产量最低，为5 112.60 kg/hm²，播量为345万粒/hm²时，产量达到最高值5 835.00 kg/hm²，同一品种不同播量之间差异不显著；西平1号产量处于其他2个品种之间，变幅在4 293.75~5 083.80 kg/hm²。通过方差分析可知（表7），不同基因型品种之间产量差异达到极显著水平（P<0.01）；不同播量处理之间小区产量差异不显著；基因型和播量2个因素的交互作用对产量影响不显著。

结合生产实际，以最少的播量获得较高产量，中麦175和西平1号这2个品种在陇东地区的最佳播量均为285 万粒/hm²时，最高产量分别为4 890.15 kg/hm²和5 083.80 kg/hm²；普冰151最佳播量应为225万粒/hm²，产量可达5 426.25 kg/hm²。

3 结论与讨论

不同播量对小麦生育进程的影响不明显，但是加大播量后，穗粒数减少，单位面积成穗数和千粒质量下降，不利于产量形成^[9-11]。本研究结果表明，不同播量对不同基因型冬小麦的出苗期、抽穗期、成熟期和全生育期影响不明显，但随着播量的增加，3个品种的最高总茎数和有效穗数增多，中麦175和西平1号的穗长、小穗数和穗粒数随着播量的增加而降低，不利于产量形成，但是普冰151随着播量的增加，穗部特征和籽粒产量变化差异不显著，这一结果与安霞等^[10]、李晓航等^[11]研究结果不同，说明不同基因型品种的产量受播量的影响不同。祁皓天等^[12]、杨磊等^[13]研究结果表明，较高播量能提高蛋白质及其组分含量，降低加工品质，提高水分和氮素吸收利用效率，说明播量不仅影响小麦的茎孽动态^[14]、穗部特征和籽粒产量^[15]，还会影响小麦养分利用和籽粒品质^[12-13]。因此，不同播期、播量和播种方式对小麦农艺性状、养分利用、籽粒品质和产量形成的影响有待进一步研究。

有研究表明，一定范围内的播量对小麦的产量影响不明显。李新强等^[5]研究了播量对4个冬小麦品种产量的影响，结果表明不同播量对其中2个品种的产量影响不明显；LALOUX等^[18]连续4年的研究表明，基本苗在150~345万/hm²时，小麦的产量大致相同。本研究结果表明，同一品种不同播量对产量的影响差异不显著，这一结果与LALOUX等^[18]研究结果一致。对于适应性比较强的冬小麦品种来说，不同播量对其产量的影响差异不显著，即低播量水平也可以获得较高产量，本试验中的普冰151就属于这种类型的品种，这是因为小麦个体的生长发育有塑性反应^[8]，当播种密度较低时，塑性能力比较强的小麦品种可充分利用光热资源和养分，促进单株分蘖增多，成穗率、穗粒数和千粒质量增加^[19]，籽粒品质提升^[20]，进而补偿产量。因此，在陇东地区，应选择与普冰151同一类型的品种，可以实现低水平播量获得较高产量的目的。

本试验以陇东旱地大面积种植的3个不同基因型冬小麦品种为研究对象，研究了播量对不同基因型冬小麦农艺性状及产量的影响。结果表明，正常年份下，陇东旱地高杆中间粒型的品种西平1号和矮杆小穗小粒型品种中麦175的适宜播量为285万粒/hm²，产量分别可达到5 083.80 kg/hm²和4 890.15 kg/hm²；矮杆大穗大粒型品种普冰151适宜播量为225万粒/hm²，产量可达到5 426.25 kg/hm²。

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基金资助

甘肃省技术创新引导计划(24CXNL009)

平凉市重点研发计划(PL-STK-2024A-035)

陇原青年创新创业人才项目(2025QNGR85)

甘肃省青年科技基金(24JRRL001)