南镇武 刘灵艳 高英波 徐杰 王娜 代红翠 孟维伟 王旭清

摘要：为明确不同密度对晚播冬小麦产量形成和茎秆抗倒性能的影响，并为小麦高产稳产和抗逆应变栽培提供参考依据，本试验以济麦22为材料，设225万、300万、375万、450万、525万/hm2基本苗5个种植密度，研究晚播条件下不同密度对冬小麦的群体变化、干物质分配、穗部性状、产量构成及茎秆重心高、机械强度及抗倒指数的影响，并分析产量形成与抗倒性能的相关性。结果表明：晚播条件下，冬小麦籽粒产量随种植密度的增加呈先升高后降低趋势，基本苗300万/hm2处理产量最高，但与基本苗225万/hm2和375万/hm2差异不显著;冬小麦群体、穗长、不孕小穗数、株高及重心高随种植密度的增加呈增加趋势，成穗率、总小穗数、结实率、千粒重、穗粒数、茎秆机械强度及抗倒指数则随种植密度的增加而降低。不同密度处理冬小麦产量相关参数与茎秆抗倒性能的相关性分析发现，茎秆的重心高与成穗率、产量、千粒重及穗粒数均呈极显著负相关，与公顷穗数呈极显著正相关;茎秆机械强度及抗倒指数与成穗率、产量、千粒重及穗粒数呈显著或极显著正相关，与重心高及公顷穗数极显著负相关。由此可见，本试验条件下，冬小麦随着种植密度的增加表现出株高、穗长增加而穗粒数减少和茎弱、易倒的特点，晚播条件下该区域选择基本苗225万～300万/hm2可有效降低冬小麦倒伏风险，促进抗逆稳产高产。

关键词：冬小麦;种植密度;晚播;产量;抗倒性能

小麦是我国三大粮食作物之一，对保障我国粮食安全具有不可替代的作用。山东作为小麦种植大省，常年播种面积400万hm2以上，约占全国的16.9%，总产约占全国的19.0%，在我国粮食生产中具有重要地位[1]。近年来，随着全球气候变暖，极端异常天气频发，导致小麦倒伏几率加剧，严重制约着山东小麦的高产稳产与优质。生产上，小麦晚播成为该区域应对全球气候变暖的重要措施，然而如何提高小麦抗倒性能，仍是小麦生产中亟待解决的关键问题。

小麦倒伏主要分为根倒和茎倒两种类型[2]。茎倒主要发生于小麦孕穗期、灌浆期和乳熟期，时期越早，产量损失越大，其中孕穗期至扬花期倒伏减产最严重，减产幅度可达50%，甚至绝产[3，4]。小麦茎秆的抗倒性能与株高、茎粗、壁厚、抗折力等指标密切相关，也与茎秆节间特性和结构有关[5-8]。研究发现，适当降低株高的同时，增加基部节间机械强度可以提高抗倒性，但降低株高会影响生物量的积累和产量形成[4，9-11]。此外，小麦抗倒性还与穗重、穗颈弯曲度等穗型特征特性相关[12，13]。另有研究发现，适期晚播可以降低小麦株高和基部第2节间长度，降低小麦重心高度，从而提高小麦基部第2节间的壁厚、干重、充实度及机械强度，进而提高小麦茎秆的抗倒性能，并通过增加单位面积穗数获得与适期播种相当的籽粒产量[14，15]，但播期过晚会由于群体穗数不足而影响产量[16，17]。因此，将种植密度与适期晚播结合，可为协调小麦产量和抗倒性能提供一种新的研究思路。邵庆勤等[18]研究发现，黄淮地区抗倒伏能力较好的半冬性品种为济麦22和矮抗58。故本试验选择山东省主推小麦品种济麦22为材料，研究适期晚播条件下不同种植密度对茎秆基部节间抗倒性能和产量形成的影响，以期为小麦高产稳产和抗逆应变栽培提供技术参考依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2019—2020年在山东省农业科学院综合试验示范基地（116°58′E，36°58′N）进行。土壤为潮土，表土质地砂壤。

1.2试验设计与田间管理

试验以济麦22为材料，设置设5个密度处理，即基本苗分别为225万/hm2（D1）、300万/hm2（D2）、375万/hm2（D3）、450万/hm2（D4）和525万/hm2（D5）。小区面积为9m×2.4m=21.6m2。随机区组排列，重复3次。

2019年10月18日精密机播，行距25cm，南北向种植，2020年6月12日收获。前茬夏玉米（登海605）秸秆还田，基施氮磷钾复合肥（15-15-15）750kg/hm2，拔节期追施尿素（N46%）240kg/hm2。其它管理措施同一般高产田。

1.3测定项目与方法

1.3.1群体动态 每小区选取1m两行代表性样株，分别于冬前、拔节、成熟期调查小麦分蘖（穗）动态，计算成穗率。成穗率：成熟期有效穗数与拔节期分蘖数的比值。

1.3.2产量及穗部性状 成熟期每小区选取2.5m2收获，脱粒测产，并测千粒重。每小区选取代表性样株30穗测穗粒数、总小穗数、不孕小穗数，计算小穗结实率。小穗结实率：总小穗数减去不孕小穗数后，与总小穗数的比值[19]。

1.3.3株高、节间长及重心高 株高及节间长（cm）：用钢尺测量从茎秆基部到穗部顶端的距离;同时测量基部第2节间、第3节间长。重心高（cm）：将完整单茎（带穗、叶和鞘）水平放置在稳定的支点上，使小麦保持水平的点称作重心，从茎秆基部至该茎秆重心的距离为重心高[15，20]。

1.3.4茎秆机械强度及抗倒指数 茎秆机械强度（N）：用YYD-1茎秆抗倒伏强度测定仪分別测量基部第2节间和第3节间机械强度[9，15]。茎秆抗倒指数（N/m）：茎秆机械强度与植株重心高度比值[15]。

1.4数据处理与分析

运用MicrosoftExcel2019和SPSS26.0软件进行数据统计分析和作图，最小显著法（LSD法）进行差异显著性检验。

2结果与分析

2.1不同密度对晚播冬小麦产量形成的影响

2.1.1晚播条件下不同密度冬小麦的群体变化

田间群体调查显示，晚播条件下冬小麦群体数量全生育期呈现先上升后下降的趋势，且相同生育期冬小麦分蘖数随种植密度的增加而增加（图1）。越冬期和拔节期，D1分蘖数较其它密度分别降低22.8%～46.4%和7.2%～22.1%;成熟期D1有效穗数与D2、D3差异不显著，但较D4和D5显著降低9.4%、12.3%，D3与D4和D5差异不显著。冬小麦成穗率则随种植密度增加而降低，5个密度处理小麦成穗率依次为40.5%、39.2%、37.6%、36.3%和35.9%。

2.1.2晚播条件下不同密度冬小麦成熟期的干物质分配 晚播条件下不同密度冬小麦成熟期地上部干物质分配比例存在差异（图2）。D1茎干物质分配比例显著低于D5，但两者与D2、D3和D4差异不显著;5个密度处理叶干物质分配比例差异不显著;D2穗轴+颖壳干物质分配比例显著低于D4和D5，但三者与D1和D3差异不显著;D1籽粒干物质分配比例与D2、D3差异不显著，而D2较D3、D4和D5显著提高3.3%～10.7%。

2.1.3晚播条件下不同密度冬小麦的穗部性状

由表1可以看出，晚播条件下不同密度处理冬小麦穗长随种植密度的增加呈增加趋势，其中D2穗长与D1、D3差异不显著，D3穗长显著大于D1，D3、D4、D5间差异显著。冬小麦单穗总小穗数随种植密度的增加而减少，而不孕小穗数随种植密度的增加而增加。D1和D2总小穗数差异不显著，但较D3、D4和D5显著增加6.3%～8.2%，后三者间差异不显著。不孕小穗数D1、D2和D3间差异显著，且均显著低于D4和D5，后两者差异不显著。小穗结实率则随种植密度的增加而降低，其变化规律与不孕小穗数相反。

2.1.4晚播条件下不同密度冬小麦的产量及其构成 晚播条件下不同密度处理冬小麦籽粒产量随种植密度的增加呈先升高后降低趋势（图3）。其中，D2产量最高为9290kg/hm2，但与D1、D3和D4差異不显著;D5产量最低为8730kg/hm2，与D4差异不显著;D1、D2和D3产量较D5显著增加4.9%～6.4%。冬小麦有效穗数随种植密度的增加而增加，但千粒重和穗粒数则随种植密度的增加而降低。D1千粒重为44.81g，与D2差异不显著，D1、D2较D4、D5显著增加2.8%～5.4%。D1有效穗数与D2差异不显著，但较D3、D4和D5显著降低7.4%～12.3%，D3与D2、D4、D5差异不显著。穗粒数D1、D2和D3间差异显著，且三者较D4、D5显著增加8.9%～22.1%。

2.2不同密度对晚播冬小麦抗倒性能的影响

2.2.1晚播条件下不同密度冬小麦株高、重心高及节间长 由表2可以看出，晚播条件下不同密度处理冬小麦株高、重心高随种植密度的增加而增高，且重心高随着生育进程呈升高趋势。D2株高与D1、D3差异不显著，D3、D4和D5间差异显著。花后10、20天植株重心高的变化规律一致，即D2与D3差异不显著，但2个密度处理与其它处理差异显著;成熟期5个密度处理间重心高均表现出显著性差异。基部节间长及基部2+3节间长占节间总长的比例也随种植密度的增加而增加。D1、D2和D3基部第2节间长差异显著，D4和D5差异不显著;D1和D2基部第3节间长差异不显著，D3、D4和D5间差异显著。D1和D2基部2+3节间长占节间总长的比例差异不显著;D3与D4差异不显著，但显著低于D5。

2.2.2晚播条件下不同密度冬小麦茎秆的机械强度 晚播条件下不同密度处理冬小麦花后10、20天茎秆基部第2节和第3节机械强度均随密度增加呈降低趋势（图4）。茎秆基部第2节机械强度花后10天和20天规律基本一致，D1、D2较其它密度处理分别显著增加20.0%～51.5%和16.9%～47.6%。花后10天D1茎秆基部第3节机械强度较其它密度处理显著提高12.0%～43.4%;花后20天D1较其它密度处理显著提高9.1%～47.9%，但D3与D4差异不显著。

2.2.3晚播条件下不同密度冬小麦茎秆的抗倒指数 晚播条件下不同密度处理冬小麦花后10天与花后20天茎秆抗倒指数的变化规律一致，即随着密度增加均显著降低（图5）。花后10、20天，基部第2节D1较其它密度处理分别显著提高14.1%～73.5%和12.3%～66.0%，基部第3节D1较其它密度处理分别显著提高17.2%～67.0%和13.3%～66.6%。

2.3 晚播条件下不同密度冬小麦茎秆抗倒性能与产量的相关性

由表3可以看出，花后10、20天茎秆力学特性与不同密度处理冬小麦产量相关因素的相关性基本一致，即茎秆重心高、成熟期株高均与成穗率、产量、千粒重及穗粒数呈极显著负相关，与公顷穗数呈极显著正相关。茎秆基部第2节、第3节机械强度及抗倒指数均与成穗率、产量、千粒重及穗粒数呈显著或极显著正相关，与重心高、公顷穗数呈极显著负相关。重心高与成熟期株高呈极显著正相关。

3讨论

3.1冬小麦种植密度与籽粒产量形成

小麦单产由千粒重、穗粒数和单位面积穗数构成[15]。在实际生产中小麦产量受品种特性、生态环境和栽培措施等因素综合影响，小麦个体平均分配到的光、热、肥、水等资源均不相同，当群体增加到个体之间发生相互影响时，产量构成三因素很难同时增加，往往彼此间存在着负相关关系，只有协调好群体穗数与穗粒数、千粒重之间的矛盾才能获得高产[17，21]。随着种植密度的增加单位面积穗数呈上升趋势，而穗粒数和千粒重均呈下降趋势[15-17]，这与本研究结果一致。该结果与群体增大后个体间的相互影响及资源竞争有关，当密度增加到一定范围后，小麦光合速率减缓，籽粒灌浆速率降低，粒重下降[21-23]。本试验条件下，冬小麦籽粒产量随种植密度的增加呈先升高后降低趋势。已有研究发现，低密度条件下小麦群体较小，密度增加使小麦群体对光能、土地等资源的利用率增加，单位面积穗数增多，尽管穗粒数和千粒重会出现降低，但群体穗数的增产效果在一定范围内远超过穗粒数和千粒重降低的损失，小麦产量增加[17，21-25];当种植密度超过一定范围后，小麦群体质量出现恶化，影响个体生长，单位面积穗数增产不足以抵消千粒重、穗粒数的减产程度，造成产量降低[21，23-26]。产量构成三因素之间相互制约、相互联系，共同决定了最终产量的高低，实际生产中不能片面追求其中一个或两个因素，只有充分协调三者之间的关系才能获得高产。

3.2冬小麦种植密度与茎秆抗倒性能

随着种植密度的增加，茎秆基部节间变长、株高增加、重心高提高，且基部节间变长、机械强度降低、抗倒指数下降[4，12-15]。这与本研究结果一致。前人研究表明，播期推迟可有效降低冬小麦株高、重心高及茎秆基部节间长，提高茎秆直径、壁厚、干重及充实度，有利于提高茎秆强度和抗倒性能[15，20，27]。这可能是因为增密条件下晚播使小麦株高、基部节间长和重心高较常规播期降低，使基部第2和第3节间机械强度提高，进而使小麦茎秆抗倒指数的降幅减缓，导致适度密植小麦在适期晚播条件下茎秆抗倒性能得到提升。本研究表明，茎秆基部节间机械强度及抗倒指数均与产量、千粒重、穗粒数及成穗率呈显著或极显著正相关，与公顷穗数和重心高呈极显著负相关。这与王成雨等[28]关于山农15的研究基本一致。崔正勇等[29]的研究也发现，小麦茎秆的重心高能准确反映茎秆抗倒性能的强弱，茎秆重心高越低，发生倒伏的几率越小。在小麦晚播生产中，采用适当密植，构建合理群体、健壮个体发育、增强茎秆机械强度、提高小麦抗倒性能是实现该地区小麦稳产高产、抗逆应变的良好基础。

4结论

本试验条件下，晚播冬小麦基本苗300万/hm2产量最高，但与基本苗225万/hm2和375万/hm2处理差异不显著。相关性分析表明，茎秆机械强度及抗倒指数与成穗率、产量、千粒重、穗粒数呈显著或极显著正相关，与重心高及公顷穗数呈极显著负相关。冬小麦随着种植密度的增加表现出株高、穗长增加而穗粒数减少和茎弱、易倒的特点，晚播条件下该区域选择基本苗225万～300万/hm2可有效降低冬小麦倒伏风险，促进抗逆稳产高产。