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晚播及过晚播对冬小麦生长发育及产量的影响

2023-03-14连艺佳孟范玉周吉红李润枝王俊英

天津农业科学 2023年2期
关键词:济麦播期分蘖

梅 丽,连艺佳,孟范玉,周吉红,李润枝,王俊英

(1.北京市农业技术推广站,北京 100029;2.北京农学院,北京 102206)

小麦是世界范围内种植面积最大,总产量和贸易量最高的粮食作物之一[1]。播期对小麦生育进程具有很大影响,适期播种有利于小麦生育前期的营养物质积累,减少无效分蘖[2],同时改善群体质量,进而提高产量[3-5],对实现小麦稳产和高产具有重要意义。播期不适宜会对小麦的生长发育产生不利影响[6-7]。播种过早,易使小麦在越冬前主茎和低位分蘖受冻,从而造成减产[8];播期过晚,小麦越冬前积温太低导致分蘖受到限制,群体弱小而易受到冬季低温的胁迫,在生育后期温度急剧升高,小麦灌浆尚未充分,易受到高温催熟,不利于籽粒的良好发育,进而影响产量和千粒质量[9-10]。

2021 年秋季,持续降雨导致北京地区玉米收获及小麦播种大幅度推迟,小麦播种自2021 年9 月28 日持续至2021 年11 月10 日,是历年播种持续时间最长的年份,平均播期为10 月20 日,较2020年和常年分别晚10、15 d。10 月10 日及以后播种的晚播麦和过晚播麦占比达87.1%,为近年来晚播麦占比最大的年份。为明确晚播对小麦群体、个体,以及产量性状的影响,本试验对近年北京市种植的多穗型品种‘航麦247’和大穗型品种‘济麦22’进行不同播期下的相关性状及产量调查,旨在为生产上确定最佳播期,并探究晚播及过晚播条件下小麦高产稳产的实现途径提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2021—2022 年在北京市顺义区赵全营镇去碑营村(N40°21′,E116°59′)进行,前茬青贮玉米,土壤类型为壤土,地力中等偏上,有机质12.95 g·kg-1、全氮0.92 g·kg-1、硝态氮68 mg·kg-1、有效磷21.3 mg·kg-1、速效钾139 mg·kg-1、pH 值7.5。供试小麦品种为‘航麦247’和‘济麦22’。

1.2 试验设计

‘航麦247’:同一地块上设置适期早播(9 月30日)、适期播种(10 月4 日)、晚播(10 月11 日)、过晚播(10 月20 日、10 月28 日)5 个播期处理;‘济麦22’:同一地块上设置适期早播(9 月28 日)、适期播种(10 月5 日)、晚播(10 月15 日)、过晚播(10 月18日、10 月20 日)5 个播期处理。每个处理种植0.33 hm2,在地块一条对角线两边各去除15 m 后,等距离分为5 个测点,进行相关指标调查。收获时3 点取样,进行产量相关指标的测定。

1.3 田间管理

底 施 小 麦 专 用 肥(N ∶P2O5∶K2O=18 ∶20 ∶5)750 kg·hm-2、二铵150 kg·hm-2;整地方式为重耙+翻耕+旋耕;播前用辛硫磷和多菌灵拌种。9 月28 日播种量225 kg·hm-2;10 月1 日前播种,播期每推迟1 d播种量增加7.5 kg·hm-2;10 月1 日后播种,播期每推迟1 d 播种量增加11.25 kg·hm-2。全田喷灌5 次水,共计1 950 m3·hm-2,即:越冬水375 m3·hm-2、起身水300 m3·hm-2、拔节水450 m3·hm-2、孕穗水525 m3·hm-2、灌浆水300 m3·hm-2;返青期一次性追施尿素375 kg·hm-2。使用苯磺隆、乙唑醇、2,4-D 进行春季“一喷三防”,使用磷酸二氢钾、高效氯氰菊酯、吡虫啉、戊唑醇进行抽穗期和灌浆期的2 次“一喷三防”。

1.4 调查项目

1.4.1 生育期 记载不同处理小麦的出苗期、三叶期、返青期、起身期、拔节期、抽穗期、开花期、成熟期的具体时间(以田间植株的50%到达生育期为标准)。

1.4.2 群体指标 基本苗:三叶期确定基本苗数量,每个测点选取长势均匀的相邻2 行小麦,量取1 m 长度,并做标记,数出所有基本苗,进而推算出每公顷的基本苗数。冬前、返青、起身、拔节期在测量基本苗的样段内数出所有茎数,进而推算出每公顷的冬前茎、返青茎、起身茎和拔节期总茎数。

1.4.3 个体指标 单株茎数:分别于冬前、返青、起身、拔节期调查各测点10 株小麦的总茎数,折算为单株总茎数。同时调查的还有这10 株小麦的叶龄、次生根条数、单株干质量(去除根部后放入烘箱,温度调到105 ℃杀青15 min,降至75 ℃恒温下烘24 h后进行称量)3 个性状。

1.4.4 光合指标 叶绿素相对含量(SPAD 值):4月2 日(起身期)和4 月20 日(拔节期),将每个测点内测定个体指标的10 株小麦同时使用SPAD-502 型叶绿素仪,测定小麦中部健康叶片的SPAD值,每株测量3 次数据,取平均值。叶面积指数(LAI):4 月20 日(拔节期)每个测点内的10 株小麦用LI-3000C 叶面积仪测定叶面积,并计算叶面积指数。

1.4.5 产量及产量相关指标 成熟期,每个测点收割1 m2的麦穗现场计数,折算每公顷成穗数;测量1 m2内10 株小麦的株高,之后将1 m2的麦穗进行集中晾晒、脱粒,并测算千粒质量和含水率。应用下列公式计算产量:产量(kg·hm-2)=1 m2实测产量(kg)×(1-含水率)/(1-13%)×1×104m2,并反推穗粒数。

1.5 数据分析

数据的计算、整理在Excel 中进行,使用SPSS 26.0 软件对数据进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同播期条件下的小麦生育进程

由表1 可知,随着播期的推迟和气温的降低,小麦品种出苗所需时间相应延长,‘航麦247’和‘济麦22’出苗时间分别从7 d 推迟至17、16 d,而过晚播小麦冬前未出苗;各处理从苗期到三叶期所用时间也延长,‘航麦247’和‘济麦22’分别历时11~15 d 和10~14 d;但晚播小麦返青较早;拔节以后直至小麦成熟,不同播期水平下各处理分别在各生育时期持续时间大致相等,介于69~71 d。从不同品种来看,‘济麦22’和‘航麦247’在同一播期下,前期生育期接近,但‘济麦22’较‘航麦247’早起身1~2 d,晚拔节1~2 d,生育日数长1~2 d。

表1 不同播期下的小麦生育进程

2.2 播期对小麦群体的影响

由表2 可知,随着播期的推迟和播种量的增加,小麦基本苗逐渐增多,‘航麦247’和‘济麦22’的基本苗分别由409.5 万株·hm-2、405.0 万株·hm-2增加到885.0万株·hm-2、865.5 万株·hm-2。随着生育进程的推进,2 个品种的总茎数均呈先增后减的趋势,起身期总茎数达最大值。适期早播的小麦由于冬前分蘖多,冬前茎显著高于其他处理,‘航麦247’和‘济麦22’冬前茎分别为2 010.0 万株·hm-2和1936.5 万株·hm-2,而过晚播小麦由于冬前基本不分蘖,群体显著低于同品种其他播期处理。返青期小麦逐渐恢复生长;至起身期,分蘖数达到最大值;至拔节期,部分无效分蘖退化,总茎数低于起身茎,晚播及过晚播处理小麦拔节期总茎数显著低于适期播种的处理,以过晚播处理最低。由于多穗型品种‘航麦247’的分蘖能力强于大穗型品种‘济麦22’,因此同播期下‘航麦247’的总茎数要高于‘济麦22’。

表2 不同播期下小麦群体的变化

2.3 播期对小麦个体的影响

2.3.1 播期对小麦单株茎数的影响 由表3 可知,随着播期的推迟,小麦分蘖能力显著降低,10 月20日后的过晚播麦冬前基本无分蘖。同一播期下,小麦单株茎数均呈现先增后减的趋势,在4 月2 日(起身期)前后达到最大值。从同一品种在不同播期的表现来看,晚播及过晚播处理的小麦单株茎数显著少于适期播种处理。从同一播期下不同品种的表现来看,‘航麦247’的分蘖能力高于‘济麦22’,单株茎数相对较高。

表3 不同播期下小麦单株茎数的表现 个

2.3.2 播期对小麦叶龄的影响 由表4 可知,与适期播种的小麦比较,晚播及过晚播小麦冬前叶龄显著变小。但晚播及过晚播麦返青较快。3 月23 日调查时,2 个品种随着播期延迟,叶龄呈上升趋势。4 月2 日和4 月20 日调查时,晚播及过晚播麦与适期播种的小麦叶龄差异不显著。从品种来看,‘济麦22’生长较快,叶龄要高于同一播期下的‘航麦247’。

表4 不同播期下小麦叶龄的表现 片

2.3.3 播期对小麦次生根条数的影响 由表5 可知,同一播期下,随着生育期的推进,小麦次生根条数呈逐渐增多趋势。晚播和过晚播小麦次生根条数显著低于适期播种处理,其中过晚播麦冬前无次生根。起身期后,晚播和过晚播小麦次生根条数逐渐与适期早播和适期播种的小麦减少差距。4 月2 日和4月20 日调查时,同一品种各播期下的次生根条数已无显著差异。从品种来看,‘航麦247’的次生根条数要略高于同一播期下的‘济麦22’。

表5 不同播期下的小麦次生根条数表现 条

2.3.4 播期对小麦单株干质量的影响 由表6 可知,随着生育进程的推进,小麦单株干质量逐渐增大。不同播期下小麦单株干质量差异显著,晚播及过晚播小麦的单株干质量在各时期调查时均显著低于同品种适期播种处理。从品种来看,‘济麦22’的单株干质量总体要略高于同一播期下的‘航麦247’。

表6 不同播期下的小麦单株干质量表现 g

2.3.5 播期对小麦光合的影响 由表7 可知,从4月2 日和4 月20 日调查结果来看,不同播期下‘航麦247’的SPAD 值差异不显著,但10 月20 日过晚播的‘济麦22’SPAD 值显著低于其他处理。4 月20日2 个品种的叶面积指数随播期呈先升后降的趋势。从品种来看,‘航麦247’的SPAD 值和叶面积指数要略高于同一播期下的‘济麦22’。

表7 不同播期下的小麦光合性状表现

2.4 成熟期小麦个体表现

由表8 可知,晚播及过晚播小麦较适期早播和适期播种处理株高显著降低,基部节间显著变短,穗长显著变短,小穗数显著降低,但不孕小穗数也显著低于适期播种的小麦。这可能与晚播及过晚播群体小、光照条件更好有关(表8)。

表8 不同播期小麦成熟期的个体表现

2.5 不同播期对小麦产量及产量三因素的影响

由表9 可知,随着播期的推迟,小麦产量呈下降趋势,以适期早播的‘航麦247’和‘济麦22’产量较高,分别为9 191.6、8 978.3 kg·hm-2,与适期播种的产量在同品种条件下无显著差异。与适期早播相比,‘航麦247’推迟播种4、11、20、28 d,减产7.9%、21.3%、28.1%、34.1%。‘济麦22’推迟播种7、17、20、21 d,减产6.42%、23.9%、28.9%、40.2%。晚播及过晚播会导致小麦成穗数、穗粒数和千粒质量不同程度的降低,其中对成穗数和穗粒数的影响较大。从品种来看,‘航麦247’的成穗数要高于同一播期下的‘济麦22’,而适期播种时穗粒数要低于同播期下的‘济麦22’。

表9 不同播期小麦成熟期产量表现

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 晚播及过晚播对小麦生育进程的影响 2021年冬前积温高,一定程度上弥补了晚播带来的不利影响。北京小麦越冬期推迟至12 月13 日,实现了带绿叶越冬。2022 年3 月小麦返青后降雨也利于小麦生长。虽然与适期早播相比,晚播及过晚播小麦播种时间推迟了17~28 d,但均能越冬、成熟,生育日数介于238~264 d。随着播期推迟和天气变冷,小麦生育期缩短,播种至出苗天数增加。10 月26 日过晚播的小麦冬前没有出苗。返青期小麦逐渐恢复生长,晚播及过晚播小麦早返青1~4 d,早起身2~3 d。拔节以后直至小麦成熟,不同播期处理在各生育时期持续时间相差越来越小,这与何井瑞等[11]和王岩东等[12]研究结果基本一致,即播期对越冬前小麦的生长发育影响较大,出苗、分蘖等生育时期随着播期延后而明显推迟,而拔节以后至成熟期,不同播期水平的各生育时期到达时间及持续时间相差不大。

3.1.2 晚播及过晚播对小麦群体及个体的影响 小麦群体的茎蘖构成以及其动态变化是描述小麦群体质量的重要的指标[13]。本研究中,为弥补晚播带来的影响,晚播及过晚播小麦播种量加大,基本苗数量显著高于适期播种小麦,由于冬前积温不足,10 月20日后播种的‘航麦247’和‘济麦22’冬前无分蘖,越冬前总茎数随播期的延后逐渐减小,这与杜世州等[10]的研究结果大致相同。王岩东等[12]的研究结果表明,小麦群体总茎数随着生育进程推进呈现先增后减的规律,拔节期前后达到最大值,而后逐渐降低。本研究中,随着生育进程的推进,2 个品种的总茎数也呈现先增后减的趋势,在起身期总茎数达最大值,但晚播仍会对小麦群体构成造成影响,晚播及过晚播小麦拔节期总茎数显著低于适期播种处理。董永利等[14]的研究结果表明,小麦群体茎蘖数大小及单株分蘖力、叶面积指数,以及干物质积累速率随播期有不同表现。本研究结果表明,由于冬前积温不足,晚播及过晚播小麦个体发育较弱,单株分蘖、冬前次生根数、单株干质量,以及主茎叶龄随播期推迟均减少。晚播及过晚播小麦由于较早返青并逐渐长出分蘖,与同品种适期早播及适期播种的返青期小麦相比,叶龄较大,但至拔节期,叶龄、总茎数、次生根条数、叶面积指数与适期播种,以及适期早播处理无显著差异,单株干质量低于适期播种及适期早播处理,这与田伟等[15]的研究结果一致,即播期推迟会导致冬前积温减少,影响叶片、分蘖和根系的生长,但这种影响会随着生育期的进展逐渐减小。此外,晚播及过晚播还导致了小麦株高显著降低,基部节间显著变短,穗长显著变短。

3.1.3 晚播及过晚播对小麦产量及构成因素的影响 郭天财等[16]研究认为,播期过早或过晚均不利于形成较高的单位面积穗数、穗粒数、千粒质量和产量,各项指标随着播期的推迟均呈现先升后降的趋势。王夏等[17]和杜世州等[10]则认为随着播期的延迟,小麦成穗数和千粒质量均有所下降。本研究结果表明,晚播及过晚播小麦不孕小穗数显著低于适期播种的处理,但晚播及过晚播仍对穗粒数影响较大。‘航麦247’为多穗型品种,晚播及过晚播对其成穗数和穗粒数影响显著,但对千粒质量的影响不显著;‘济麦22’为大穗型品种,晚播及过晚播小麦成穗数、穗粒数、千粒质量均显著降低。这主要是因为多穗型品种‘航麦247’具有较强的茎蘖成穗能力和较高的成穗率,晚播条件下,由于增加播量对穗数的促进作用大于对穗粒数和千粒质量的降低作用,故产量仍可维持适期播种条件下水平,这与易媛等[18]的研究结果一致,即晚播条件下增加播量,多穗型品种产量仍可维持在适期播种水平,而大穗型品种则减产较多。王龙俊等[19]认为,冬小麦每晚播5 d,产量减少7%~10%,比适期播种小麦的产量低750~900 kg·hm-2。本研究中,‘航麦247’推迟播种4、11、20、28 d,减产7.9%、21.3%、28.1%、34.1%;‘济麦22’推迟播种7、17、20、21 d,减产6.42%、23.9%、28.9%、40.2%,可见适期播种的重要性。2 个品种比较来看,‘航麦247’播期弹性较大,可适应生产上极端天气导致的播期推迟状况。

3.2 结论

晚播及过晚播对北京冬小麦生产影响较大,正常年份播期应不晚于10 月10 日。多穗型品种‘航麦247’在同一播期下生长发育情况及产量均优于大穗型品种‘济麦22’,在晚播情况下更易实现稳产。

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