绿洲灌区宽幅匀播和传统条播春小麦产量对水氮减量的适应性研究

陈桂平，程辉，范虹，樊志龙，胡发龙，殷文

绿洲灌区宽幅匀播和传统条播春小麦产量对水氮减量的适应性研究

陈桂平，程辉，范虹，樊志龙，胡发龙，殷文

甘肃农业大学农学院/甘肃省干旱生境作物学重点实验室，兰州 730070

【目的】针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、春小麦生产化肥投入量大等问题，研究不同种植方式下水氮减投对春小麦地上干物质积累及产量形成的影响，为试区春小麦节水节肥高效生产提供理论和实践依据。【方法】2016—2018年，在宽幅匀播（W）和传统条播（C）2种种植方式下，设2个灌水梯度为传统灌水（I2，2 400 m3·hm-2）、减量灌水20%（I1，1 920 m3·hm-2）和3个施氮梯度为传统施氮（N3，225 kg·hm-2）、减施氮肥20%（N2，180 kg·hm-2）、减施氮肥40%（N1，135 kg·hm-2），研究宽幅匀播和传统条播下春小麦产量对水氮减量的适应性。【结果】宽幅匀播较传统条播增大了春小麦地上干物质最大增长速率（Vmax）、干物质平均增长速率（Vmean）和抽穗期之后地上干物质积累速率，延迟了地上干物质最大增长速度出现的时间（Tm）。宽幅匀播种植方式下减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮处理春小麦Vmax和Vmean分别提高13.0%—23.4%和11.0%—16.9%，Tm延迟3.3—3.7 d，宽幅匀播可有效调控春小麦生长发育动态。宽幅匀播较传统条播春小麦籽粒与生物产量分别增加11.0%—17.3%与4.3%—9.6%，收获指数提高6.3%—6.9%。与传统条播传统灌水与施氮处理相比，宽幅匀播减水减氮20%增加春小麦籽粒与生物产量分别为16.0%—22.5%与5.6%—13.2%，提高收获指数8.2%—10.9%，宽幅匀播种植方式下减水减氮20%与减水20%传统施氮春小麦产量与收获指数差异不显著。宽幅匀播减水减氮20%春小麦增产主要归因于穗粒数及千粒重的协同提升，较传统条播传统灌水与施氮处理依次提高3.9%—7.1%与18.4%—22.7%，以千粒重的提高幅度较大。通径分析表明，宽幅匀播减水减氮20%主要通过提高收获指数、增大千粒重进而提高籽粒产量。【结论】宽幅匀播可实现春小麦生产的水氮同步减量20%，是绿洲灌区春小麦水氮节约稳产高产的可行措施。

春小麦；水氮减量；宽幅匀播；地上干物质；产量构成

0 引言

【研究意义】春小麦作为我国主要粮食作物之一，在农业生产中占有至关重要的地位。现阶段春小麦生产以追求高产为主，盲目增加水肥投入，导致利用率低、浪费严重[1]，以集成应用现代水肥节约管理措施与种植方式的春小麦高效生产技术研究亟待深入。【前人研究进展】种植方式是影响春小麦生长发育的重要栽培措施，适宜的种植方式可改善春小麦群体结构、优化光合生理特性，进而提升产量及品质[2-3]。目前，春小麦大多采用传统条播种植，但该方式出苗率低导致缺苗断垄，生育后期易倒伏导致增产潜力较小[4]。近年来，探墒沟播、宽幅匀播技术因较强的蓄水保墒作用广泛应用于旱地春小麦栽培，在春小麦增产增效方面发挥积极作用[5]。已有研究表明，探墒沟播较传统条播可提高土壤含水量、优化春小麦生长发育动态、延长春小麦旗叶功能期有效时间，增强光合特性，进而促进籽粒灌浆及提高产量[5-6]；宽幅匀播以扩大播幅与行距、促进匀播为核心的宽幅精播春小麦高产栽培技术，较传统条播有利于维持春小麦生育后期较高的绿色叶面积和光合性能，促进营养器官光合同化物向穗部转移而提高产量与水肥利用效率[7-8]。宽幅匀播提升春小麦产量与资源利用效率的作用优于探墒沟播，使得宽幅匀播春小麦栽培技术取得较大进展，推广应用面积逐年增加[5]。在传统条播栽培方式下，春小麦高产源于水氮大量投入，造成水氮利用效率较低[9]、排放大[10]，这与资源节约型农业绿色发展需求相悖，水氮减量春小麦增产稳产栽培理论与技术亟待研发。在水氮管理措施中，水氮运筹通过以水促肥、以肥调水发挥作物水肥供需同步性而实现增产增效[11]。因此，在春小麦栽培中，合理发挥水氮运筹效应，有望实现水氮减量而增产增效。【本研究切入点】纵观西北绿洲灌区春小麦生产面临的增产稳产潜力小、水氮投入大等突出问题，将宽幅匀播春小麦高产高效种植方式与水氮运筹管理措施集成在同一春小麦栽培模式中，有望通过优化春小麦群体结构、调控生长发育动态，增强水氮供需同步性，研发适宜于西北灌区春小麦水氮节约增产增效的农艺管理技术。【拟解决的关键问题】本研究在水资源短缺的河西绿洲灌区，通过分析春小麦地上干物质积累动态与产量形成相关指标，探究宽幅匀播较传统条播在增产稳产的情况下能否实现水氮减量，以期为提升绿洲灌区春小麦高产、高效栽培的水肥管理及种植方式提供理论与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2016—2018年度春小麦生长季在甘肃省金昌市永昌县朱王堡镇试验基地（38o12′N，102o36′E）进行。试验区位于河西走廊东端，2010—2018年平均气温7.8 ℃，平均降水量179 mm且主要集中在7—9月，年平均蒸发量高于2 000 mm，属于典型的绿洲灌溉农业区。春小麦是该区主要种植作物，以露地条播为主，需大量水肥投入。试区土壤为典型灌漠土，有机质含量16.5 g·kg-1，全氮含量1.04 g·kg-1，碱解氮含量80.45 mg·kg-1，速效钾含量148.3 mg·kg-1，速效磷含量21.6 mg·kg-1。2016—2018年，春小麦生育期内降水量分别为178.3、194.6和189.9 mm，小麦生育期内平均气温为17.3 ℃、17.6 ℃和17.4 ℃。

1.2 试验设计

采用裂区设计，以2种种植方式为主区：宽幅匀播（采用宽幅匀播机播种，幅宽12 cm，行距22 cm）、传统条播（采用谷物条播机播种，行距15 cm）；以2个灌水水平为裂区：传统灌水（I2，2 400 m3·hm-2）、传统灌水减量20%（I1，1 920 m3·hm-2），按小区管灌，并用水表严格控制灌水量；以3个施氮水平为裂裂区：传统施氮（225 kg·hm-2）、传统施氮减量20%（180 kg·hm-2）和传统施氮减量40%（135 kg·hm-2）。共组成12个处理，每处理重复3次，试验小区面积为40 m2（8 m×5 m）。所有处理磷肥施用量为113 kg P2O5·hm-2，氮肥和磷肥均作为基肥施用。供试春小麦品种为陇春30，播种量为420 kg·hm-2，水肥条件较好情况下，基本苗保持在600万株/hm2。2016—2018年度，春小麦播种日期分别为3月28日、3月26日与3月30日，收获日期分别为7月21日、7月20日与7月19日。不同处理的代码如表1所示。

表1 田间试验处理设计与代码

1.3 测定指标与方法

1.3.1 地上干物质积累量与积累速率 春小麦出苗15 d后，每隔15 d测定其地上部干物质重量。每个试验区随机取20株春小麦地上部于105 ℃烘箱内杀青0.5 h，再在85 ℃下烘干至恒重，称其干重，测定单位面积下的地上干物质积累量。地上干物质积累速率（crop growth rate，CGR）计算公式如下：

式中，T1和T2为先后顺序测定时期，W2和W1分别为T2和T1时期的地上部干物质重量（kg·hm-2）。

采用Logistic方程拟合春小麦生育期内地上干物质积累动态，其中地上最大干物质积累速率（Vmax）和最大积累速率出现的天数（Tm）计算公式如下[12]：

=K/(1+ea-r×t)

Vmax=(r×K)/4

Tm=a/r

式中，（kg·hm-2）是每个处理春小麦地上干物质积累量，K（kg·hm-2）为地上最大干物质积累量，r为春小麦最初地上干物质积累速率，为春小麦出苗后的天数。

采用三点法估算K值，计算公式如下[12]：

式中，（t1，N1）、（t2，N2）、（t3，N3）分别表示春小麦干物质积累实测数据序列的始点、中点、终点。

1.3.2 产量及产量构成因素 春小麦达到生理完熟期，取2 m×2 m面积统计单位面积有效穗数，并测产与计算千粒重，采用种子水分仪测定春小麦籽粒水分含量，计算单位面积产量及千粒重时按标准含水量13%折算；每个试验小区随机取30株考种，测定春小麦产量构成因素。

1.3.3 收获指数 运用下列公式计算收获指数（harvest index，HI）：

HI=GY/BY

式中，GY与BY为单位面积春小麦籽粒与生物产量。

1.4 数据统计

根据Excel 2016进行整理汇总试验数据并绘制图表，采用SPSS 24.0软件进行显著性检验（Duncan法）及相关性与通径分析。

2 结果

2.1 不同种植方式及水氮供应水平下春小麦地上干物质积累特征

2.1.1 地上干物质积累动态 种植方式、水氮供应水平对春小麦苗期至拔节期（0—30 d）地上干物质积累量无显著影响，对其他生育时期均产生显著影响。拔节期至抽穗期（30—60 d），宽幅匀播较传统条播春小麦地上干物质积累量高5.0%—10.6%，但宽幅匀播集成水氮减量与传统条播传统水氮供应水平间差异不显著（图1）。抽穗期之后的春小麦生殖生长期（75—105 d），宽幅匀播较传统条播春小麦地上干物质积累量高4.2%—8.8%，宽幅匀播集成水氮均减量20%（WI1N2）与宽幅匀播集成减水20%传统施氮（WI1N3）较传统条播传统水氮供应（CI2N3）春小麦地上干物质积累量提高4.7%—11.8%与5.2%— 13.4%，但WI1N2与WI1N3差异不显著。总体来看，宽幅匀播可使春小麦生殖生长期获得较高的地上干物质积累量且实现水氮同步减量20%。

2.1.2 地上干物质积累速率 种植方式与水氮水平对春小麦苗期至拔节期（0—30 d）地上干物质积累速率无显著影响，对拔节期至成熟期（30—105 d）地上干物质积累速率产生显著影响。拔节期至抽穗期（30—60 d），宽幅匀播较传统条播春小麦地上干物质积累速率提高6.4%—11.7%，WI1N3较CI2N3提高7.9%—18.9%，但WI1N2与CI2N3差异不显著（图2）。抽穗期至开花期（60—75 d）春小麦地上干物质积累速率达到最大值，此阶段宽幅匀播较传统条播提高4.2%—8.5%，WI1N2与WI1N3较CI2N3提高5.9%— 21.3%（2016—2018）与23.4%—27.2%（2016—2017）。随着生育期的推进其地上干物质积累速率逐渐降低，春小麦开花期至成熟期（75–105 d），宽幅匀播较传统条播提高5.2%—18.1%，WI1N2与WI1N3较CI2N3提高10.9%—21.6%（2016—2018）与4.6%—10.9%（2016—2017），但WI1N2与WI1N3差异不显著。宽幅匀播集成水氮减量20%能够显著增加春小麦抽穗后生殖生长期的地上干物质积累速率而提高积累量，利于春小麦增产。

2.1.3 运用Logistic方程拟合春小麦地上干物质最大增长速率及其出现的时间 不同种植方式及水氮水平下春小麦地上干物质积累量随出苗后天数的变化过程均可用Logistic方程回归拟合（2≥0.94，sig＜0.01）。种植方式、施氮水平及其二者交互作用对春小麦地上干物质最大增长速率出现的时间（Tm）和地上干物质最大增长速率（Vmax）及平均增长速率（Vmean）产生显著影响（表2）。宽幅匀播较传统条播Vmax提高5.7%—12.2%、Tm延迟3.1—4.3 d、Vmean提高7.9%—10.9%。与传统条播高灌相比，宽幅匀播低灌与高灌春小麦Vmax分别增加7.8%—13.8%与7.3%— 9.4%，Tm延迟1.6—3.3 d与4.6—7.2 d，Vmean分别提高6.1%—11.5%与6.5%—11.2%，但宽幅匀播低灌与高灌差异不显著。与传统条播高氮相比，宽幅匀播中、高氮春小麦Vmax增加9.4%—14.3%与7.2%—9.1%，Tm延迟4.2—6.0 d与2.7—3.4 d，Vmean提高11.2%— 17.3%与8.0%—14.4%，但宽幅匀播中、高施氮水平间三者无显著差异。综合种植方式、灌水与施氮水平三因素，WI1N2与WI1N3较CI2N3处理Vmax增加13.0%—23.4%与5.7%—16.2%，Tm延迟3.3—3.7 d与3.8—4.9 d，Vmean提高11.0%—16.9%与8.8%—15.7%，但WI1N2与WI1N3无显著差异。因此，宽幅匀播集成水氮减量20%可有效增大春小麦地上干物质最大增长速率，推迟地上干物质最大增长速率出现的时间，维持抽穗期之后较长时期的地上干物质积累天数，从而增加地上干物质积累量，为春小麦实现高产奠定基础。

图上方的误差线表示LSD值。下同 The error bars at the top of the graph indicates the LSD value. The same as below

图2 不同种植方式及水氮水平下春小麦地上干物质积累速率动态

2.2 不同种植方式及水氮供应水平对春小麦籽粒产量及产量构成因素的影响

2.2.1 产量表现与收获指数 种植方式、施氮量、种植方式与灌水水平互作、种植方式与施氮量互作、灌水与施氮互作及三者互作效应皆对春小麦籽粒与生物产量及收获指数产生显著影响（表3）。宽幅匀播较传统条播春小麦籽粒与生物产量分别增加11.0%— 17.3%与4.3%—9.6%，收获指数提高6.3%—6.9%。与传统条播高灌相比，宽幅匀播低灌与高灌春小麦籽粒产量分别增加8.0%—16.7%与10.7%—19.1%，生物产量增加5.0%—9.6%与3.6%—9.9%，收获指数提高4.0%—6.4%与6.9%—8.6%，但宽幅匀播低灌与高灌差异不显著，说明宽幅匀播在保持基本产量条件下可节水20%。与传统条播高氮相比，宽幅匀播中、高氮春小麦籽粒产量分别增加12.4%—24.1%与12.0%— 19.7%，生物产量增加4.6%—13.2%与4.9%—10.1%，收获指数提高7.5%—9.6%与6.3%—8.3%；宽幅匀播模式下，中、高施氮较低施氮春小麦籽粒产量分别增加15.5%—17.7%与11.4%—17.2%，生物产量增加5.7%— 9.1%与5.8%—9.9%，收获指数提高5.8%—9.5%与4.5%— 8.4%，但中、高施氮水平间无显著差异，说明宽幅匀播在减量20%施氮下可保持春小麦产量优势。综合种植方式、灌水与施氮水平三因素，与传统条播高灌与高氮（CI2N3）相比，宽幅匀播低灌与中、高施氮（WI1N2与WI1N3）春小麦籽粒产量分别增加16.0%—22.5%与15.2%—20.4%，生物产量增加5.6%—13.2%与5.1%— 11.8%，收获指数提高8.2%—10.9%与7.6%—9.9%，但宽幅匀播低灌中、高施氮处理间差异不显著。总之，宽幅匀播减量水氮与传统灌水等量施氮产量差异不明显，较传统条播传统灌水与施氮可有效增强光合同化物运转与分配能力，从而实现增产效应。说明宽幅匀播种植方式可同步实现水氮节约与增产效应。

表2 不同种植方式及水氮水平下Logistic方程拟合春小麦地上干物质积累

续表2 Continued table 2

不同字母表示同一年度中不同处理差异显著（＜0.05）。**：＜0.01；*：＜0.05；NS：无显著差异。下同

Data with different letters indicate significant differences between treatments in the same year (＜0.05). **:＜0.01 *:＜0.05; NS: not significant. The same as below

2.2.2 产量构成因素 种植方式、灌水与施氮对春小麦单位面积有效穗数没有显著影响，种植方式与施氮水平及其两两、种植方式、灌水与施氮三者交互作用对春小麦穗粒数具有显著影响，种植方式、灌水与施氮水平及其两两交互作用对春小麦千粒重具有显著影响，但三者交互效应对其影响不显著（表3）。宽幅匀播较传统条播春小麦穗粒数增加6.2%—10.7%、千粒重提高14.0%—17.3%。减氮40%较减氮20%与传统施氮减少穗粒数3.4%—5.1%与5.1%—7.2%，但减氮20%与传统施氮间穗粒数差异不显著；减氮40%较减氮20%与传统施氮降低千粒重9.0%—10.0%与7.1%—9.4%，但减氮20%与传统施氮间千粒重差异不显著。宽幅匀播低灌与高灌较传统条播高灌春小麦穗粒数增加6.5%—9.3%与4.8%—10.0%，千粒重提高11.3%—16.2%与13.7%—19.8%，但宽幅匀播低灌与高灌间穗粒数及千粒重无显著差异，说明宽幅匀播在保持相当群体大小条件下可节水20%。与传统条播高氮相比，宽幅匀播中、高氮穗粒数增加4.8%—8.2%与4.7%—9.2%、千粒重提高17.5%—23.7%与16.4%— 20.9%；宽幅匀播模式下，2017-2018年，中、高施氮较低施氮穗粒数增加6.2%—8.3%与6.1%—8.9%、3个试验年度千粒重提高15.2%—15.5%与12.9%— 14.4%，但中、高施氮水平间无显著差异，说明宽幅匀播在减量20%施氮下可保持相当产量构成因素。与CI2N3相比，WI1N2与WI1N3春小麦穗粒数增加3.9%—7.1%与4.4%—8.1%，千粒重提高18.4%— 22.7%与16.4%—20.3%，但宽幅匀播低灌中、高施氮处理间两者无显著差异。减量20%灌水与减量20%施氮集成于宽幅匀播种植方式较传统条播传统水氮投入实现春小麦穗粒数与千粒重的协同提升，表明宽幅匀播种植春小麦可实现水氮减投目的。

2.3 产量与其构成因素的关系

宽幅匀播在不同水氮组合模式下春小麦籽粒产量与其穗粒数、千粒重及收获指数呈极显著正相关。由直接通径系数表明，对籽粒产量的影响为千粒重＞收获指数＞穗粒数＞单位面积有效穗数（表4）。通过春小麦籽粒产量与其构成因素及收获指数的间接通径系数可知，千粒重与收获指数相互影响春小麦籽粒产量。由春小麦产量构成因素与收获指数的绝对系数表现为千粒重＞收获指数＞穗粒数，说明宽幅匀播集成水氮同步减量20%有助于协调春小麦收获指数与千粒重的关系而提高籽粒产量。

表3 不同种植方式及水氮水平下春小麦籽粒产量及其构成因素

续表3 Continued table 3

表4 不同种植方式及水氮组合模式下春小麦籽粒产量与产量构成因素的关系

3 讨论

3.1 宽幅匀播及水氮减量对春小麦地上干物质积累的调控效应

作物地上部光合同化物（干物质）积累是光合作用产物的主要形式，地上干物质积累量与产量形成密切相关，增加地上干物质积累量可有效促进生物产量和粒重的增加，为作物获得高产奠定基础[12-13]。众多研究表明，作物生长发育过程受多种因素调控，合理的种植方式与水肥管理通过优化作物地上部干物质积累动态而实现作物增产[6, 14]。合理群体冠层结构能够营造良好的地上部冠层微环境，有利于作物群体协调生长，为其产量形成奠定良好基础[15]。本研究表明，宽幅匀播较传统条播提高了春小麦生殖生长期的地上干物质积累量及阶段地上干物质积累速率，并且提高了春小麦地上干物质最大和平均增长速率，推迟了地上干物质最大增长速度出现时间。这主要源于宽幅匀播种植方式通过优化行距配置调控春小麦生育后期群体冠层结构增强了田间通风透光程度，改善了春小麦冠层微生态环境，增加春小麦个体光截获和营养面积而有利于增强群体光合作用[3]，特别是保持春小麦抽穗期之后较好的光合特性而提高地上干物质积累速率、促进光合同化物的积累[16]。从另一个方面讲，宽幅匀播较传统条播进一步促进了个体生长发育，优化了群体生长结构，从而减少了无效分蘖[6, 17]；宽幅匀播也有利于协调个体与群体、地下与地上生长发育，增强根系活力，充实茎秆坚韧度，改善群体冠层小气候，延缓了春小麦生育后期整株衰老时间，利于光合性能保持而提高春小麦生育后期地上干物质积累速率与积累量[3, 17]，为其高产奠定基础。

水氮减量难免对春小麦地上干物质积累产生影响，通过应用宽幅匀播种植方式改善春小麦冠层结构而加强对地上光热资源的充分利用，通过优化作物生长发育动态，而保持春小麦生育后期较强的地上干物质积累强度[3, 5]。本研究中，宽幅匀播集成减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮处理进一步促进了春小麦地上干物质最大增长速率与平均增长速率及抽穗期之后地上干物质积累速率的提高及最大增长速率出现时间的推迟。产生的主要原因包括以下几个方面，其一、适量的灌溉可以提高作物根系对土壤深层水的吸收强度和速率，减少土壤水的无效蒸发损失，增强土壤水从生态耗水到生理耗水的转化，提高作物生育后期蒸腾耗水而促进光合作用与地上干物质积累[1]；其二、适度减氮促使春小麦根系活力增大，促进地上器官生长而延长叶、茎、鞘等营养器官功能期，从而在春小麦生育后期保持较大的光合叶面积和叶绿素含量，以保障较高的光合性能，增加光合同化物的积累[1, 18]；其三、传统高水氮供应造成作物营养生长过旺并延长营养生长期而产生贪青晚熟，营养生长不能及时过度为生殖生长而降低产量[19]，甚至因过量施氮导致营养器官吸收积累的养分浓度较高，这在一定程度上会抑制植株生长而降低产量[20]；其四、宽幅匀播为作物建立良好的群体结构提高保障，适当减少水氮供应为作物创建良好的微生态环境提供保障，宽幅匀播集成水氮适度减量通过降低冠层温度而增加冠层湿度，进而改善冠层小气候而促进春小麦生育后期地上干物质积累[3, 6]。干旱条件下，采用合理的种植方式、科学合理地灌水施氮，有利于优化冠层结构与微生态环境，通过加强作物根系对土壤水和养分的吸收和利用，增强光合产物的合成和积累。

3.2 春小麦产量及其构成因素对宽幅匀播与水氮减量的响应

优化栽培措施是作物系统结构与功能趋于协调发展的转变过程，也是产量不断提高的重要基础[4, 21]。水分和养分是干旱地区作物生长发育和产量形成的主要胁迫因子，水分亏缺抑制养分吸收，养分不足降低水分利用效率，均不利于作物产量潜力发挥[20, 22]。这与本研究一致，传统条播种植方式下减水减氮均能显著降低春小麦籽粒产量。作物高产源于适宜的水氮供应和较优的冠层结构，合理的群体结构是个体健壮发育和群体稳健发展的结果[8, 23]，适宜的水氮供应是进一步提高作物产量的关键措施[19-20]。宽幅匀播春小麦籽粒产量显著高于传统条播，宽幅匀播种植方式下减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮处理进一步提高春小麦籽粒产量，增产原因在于宽幅匀播扩大了传统春小麦条播行距，优化春小麦群体结构，同时配套适宜水氮供应，促进生育后期光合同化物积累与分配，利于籽粒灌浆，促使籽粒大而饱满，进而实现稳产高产[6, 8, 24]。另外，本研究中，3个试验年份，2017与2018年籽粒产量表现趋势一致，与2016年略有不同，这是因为2016年度开展的试验因前期耕地肥料投入大，土壤可能残留的养分较多，第一年试验在氮肥减量40%条件下的减产效应没有2017与2018年显著。

单位面积有效穗数、穗粒数和千粒重3个因素共同决定作物产量的形成。传统种植方式下减水减氮条件下，难以满足作物生长发育对水分和养分的需求，甚至出现减产现象，主要表现为穗粒数和千粒重下降[19]。本研究表明，传统条播种植方式下水氮减量显著降低春小麦穗粒数和千粒重。宽幅匀播减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮显著提高了春小麦穗粒数及千粒重，这与前人研究所得宽幅匀播增粒数和促粒重的作用一致[3]，因为宽幅匀播籽粒散布均匀，春小麦单株营养面积扩大，出苗均匀，个体健壮，群体质量好，促进资源利用而实现粒多、粒大[7-8]。适度减少灌水量，增强春小麦对深层土壤贮水的利用，减小作物后期地上干物质损耗量，为灌浆成熟期地上干物质转运提供保障[1, 18]；适度减氮增加了春小麦穗粒数与千粒重，而在春小麦生育后期适度干旱利于提高成熟期春小麦千粒重[1, 25]。通过籽粒产量与其构成因素的通径分析表明，宽幅匀播方式及水氮运筹可通过协同粒重与收获指数的同步增加而提高春小麦产量。与已知研究结果一致，本研究中宽幅匀播种子分散式播种通过合理布局春小麦群体结构、增强田间通风透光能力等途径有效克服了传统条播造成的个体拥挤、水肥竞争的缺点，促进春小麦个体健壮发育，协同提高穗粒数和千粒重，最终实现春小麦高产稳产。

4 结论

干旱灌区宽幅匀播可显著提高春小麦地上干物质最大增长速率与平均增长速率，推迟地上干物质最大增长速率出现的时间，增加抽穗后地上干物质积累速率而显著增产并提高收获指数。宽幅匀播种植方式下减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮处理进一步促进了春小麦地上干物质最大增长速率与平均增长速率的提高及最大增长速率出现时间的推迟，进一步提高春小麦籽粒与生物产量及收获指数，增产源于穗粒数及千粒重的协同提升，且主要通过提高收获指数、增大千粒重而增产。宽幅匀播可实现春小麦生产中水氮同步减量20%（灌水1 920 m3·hm-2、施氮180 kg·hm-2），可作为绿洲灌区优化春小麦地上干物质积累特性及获得高产的水氮节约可行措施。

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Study on Adaptability of Spring Wheat Yield to Water and Nitrogen Reduction Under Wide-Width Uniform Sowing and Conventional Strip Sowing in Oasis Irrigated Regions

CHEN GuiPing, CHENG Hui, FAN Hong, FAN ZhiLong, HU FaLong, YIN Wen

College of Agronomy, Gansu Agricultural University/State Key Laboratory of Arid Land Crop Science, Lanzhou 730070

【Objective】Water shortage and high fertilizer input have become the dominant factors restraining spring wheat production in arid oasis irrigated areas. It is urgent to study the technology of the effects of water and nitrogen reduction in different planting modes on dry matter accumulation and yield formation of spring wheat, so as to provide a theoretical and practical basis for efficient production of spring wheat with water and fertilizer saving. 【Method】A field experiment with split-split plot was conducted at arid oasis irrigated areas from 2020 to 2021. Two planting modes, including wide-width uniform sowing (W) and conventional strip sowing (C), were designed, with two irrigation levels on local conventional irrigation (I2, 2 400 m3·hm-2) and local conventional irrigation reduced by 20% (I1, 1 920 m3·hm-2), and three levels of nitrogen fertilizer at a local conventional nitrogen (N3, 225 kg·hm-2), local conventional nitrogen reduced by 20% (N2, 180 kg·hm-2), and local conventional nitrogen reduced by 40% (N1, 135 kg·hm-2). The adaptability of spring wheat yield to water and nitrogen reduction under wide-width uniform sowing and conventional strip sowing was studied. 【Result】Compared wtih conventional strip sowing, the wide-width uniform sowing increased the maximum dry matter growth rate (Vmax), average dry matter growth rate (Vmean), and dry matter accumulation rate after booting stage of spring wheat, and delayed the time of emergence of the highest dry matter growth rate (Tm). Compared with conventional strip sowing with conventional irrigation and nitrogen levels, the Vmaxand Vmeanvalues of spring wheat under the wide-width uniform sowing were increased by 13.0%-23.4% and 11.0%-16.9%, respectively, and Tmwas delayed by 3.3-3.7 days with the treatment on the reduction of 20% for water and nitrogen, so the growth and development dynamics of spring wheat could be effectively regulated by wide-width uniform sowing. The wide-width uniform sowing had greater grain and biomass yields by 11.0%-17.3% and 4.3%-9.6%, respectively, and the greater harvest index by 6.3%-6.9%, than conventional strip sowing. Furthermore, the grain and biomass yields were 16.0%-22.5% and 5.6%-13.2%, and harvest index was 8.2%-10.9% greater under wide-width uniform sowing with the reduction of 20% in water and nitrogen than those under the conventional strip sowing with conventional irrigation and nitrogen levels. There was no significant difference in grain and biomass yields, and harvest index of spring wheat was found between the reduction 20% of water and nitrogen, and the reduction of 20% irrigation and conventional nitrogen application under wide-width uniform sowing. The increase of spring wheat yield was mainly attributed to the synergistic of grains per ear and 1000-grain weight, which were increased by 3.9%-7.1% and 18.4%-22.7%, respectively, compared with conventional strip sowing with conventional irrigation and nitrogen application, and the 1000-grain weight increased by a greater extent. Path analysis showed that the reduction 20% of water and nitrogen in wide-width uniform sowing enhanced grain yield mainly through increasing harvest index and 1000-grain weight.【Conclusion】 The wide-width uniform sowing could realize the simultaneous reduction 20% of water and nitrogen in spring wheat production, which was a feasible measure to save water and nitrogen for stable and high yield of spring wheat in oasis irrigation areas.

spring wheat; water and nitrogen reduction; wide-width uniform sowing; aboveground dry matter; yield components

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.003

2022-10-31；

2023-01-08

甘肃农业大学青年导师扶持基金（GAU-QDFC-2022-1）、国家自然科学基金（32101857，U21A20218）、甘肃农业大学伏羲青年人才项目（Gaufx-03Y10）、中央引导地方科技发展专项（ZCYD-2021-10）

陈桂平，E-mail：chengp@gsau.edu.cn。通信作者殷文，E-mail：yinwen@gsau.edu.cn

（责任编辑 杨鑫浩，李莉）