播期对秸秆带状覆盖下冬小麦干物质积累、产量及水分利用效率的影响

黄彩霞，赵德明，柴守玺，王燕培，常 磊，程宏波，王玉才，蔺阿荣

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃兰州 730070； 2.甘肃省工程咨询中心，甘肃兰州 730000; 3.甘肃农业大学农学院，甘肃兰州 730000；4.甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃兰州 730070; 5.甘肃农业大学管理学院，甘肃兰州 730070)

播期对秸秆带状覆盖下冬小麦干物质积累、产量及水分利用效率的影响

黄彩霞1，赵德明2，柴守玺3，王燕培3，常 磊3，程宏波4，王玉才1，蔺阿荣5

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃兰州 730070； 2.甘肃省工程咨询中心，甘肃兰州 730000; 3.甘肃农业大学农学院，甘肃兰州 730000；4.甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃兰州 730070; 5.甘肃农业大学管理学院，甘肃兰州 730070)

为明确半干旱雨养区玉米秸秆带状覆盖条件下播种时间对小麦产量和水分利用效率可能带来的影响，在甘肃省通渭县常河镇甘肃农业大学旱作小麦试验基地设7个播期处理，分别为9月14日(T1)、9月19日(T2)、9月24日(T3)、9月29日(T4)、10月4日(T5)、10月9日(T6)，以9月24日露地种植为对照(CK)，研究了播期对冬小麦生育期、干物质积累及产量等性状的影响。结果表明， T2处理的产量和WUE最高，穗粒数和千粒重也显著高于其他处理。推迟播期缩短了冬小麦全生育其天数，各生育阶段天数抽穗前大于抽穗后；播期对植株干物质积累的影响表现为营养生长期大于生殖生长期，花前干物质向籽粒的转运量及其对籽粒的贡献率随播期推迟呈增加的趋势。综合来看，在半干旱雨养区玉米秸秆带状覆盖条件下9月19日是冬小麦最佳播期。

冬小麦; 旱地；秸秆带状覆盖; 播期; 产量; 水分利用效率

适期播种是实现小麦生长发育与当地气候相匹配的主要措施，有利于发挥水肥的增产效应，实现高产。有关播期对小麦产量及生长发育的影响已有较多研究[1,2]，但受试验条件、小麦品种等限制，研究结果尚不一致。研究表明，播期显著影响小麦产量、穗数和千粒重，对穗粒数的影响不明显[3]。相反，马溶慧等[2]认为，播期主要影响小麦千粒重，对穗数、穗粒数及产量的影响不大。张焕军等[4]的研究结果显示，随着播期的推迟，小麦株高、生物量、籽粒产量和收获指数显著降低, 小麦的叶位下移，冠层空间降低，叶面积减少，同时生长发育进程加快，成穗数和有效小穗数减少，最终造成减产[5-6]。

西北旱作区光热资源丰富，耕地充足，具有农业持续发展的特有优势。但降水稀少且时空分布不均等自然条件限制了该区域小麦的持续增产，因此寻求有效措施提高有限降水的利用效率是实现该区小麦稳产高产的关键,也是该区农业生产中急需解决的问题[7]。秸秆覆盖具有减少土壤水分蒸发、蓄水保墒、平抑低温变幅的效果，已成为实现旱作农田可持续发展的有效技术措施之一[8-13]。玉米秸秆带状覆盖技术在西北地区表现出明显的增产效果[14]，但有关该技术下播期对小麦产量、干物质积累与分配的影响尚未见报道。本研究设置了6个播种期，系统分析了播期对玉米秸秆带状覆盖下冬小麦干物质积累与分配、产量和水分利用效率的影响，以期为黄土高原雨养区秸秆带状覆盖冬小麦的播期选择提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验点概况及试验设计

试验于2013年9月21日至2014年7月30日在甘肃省通渭县常河镇甘肃农业大学旱作小麦试验基地进行，该区属于典型的黄土高原雨养农业代表区。该试验基地位于甘肃省东南部，属温带半干旱性季风气候，土壤为黄绵土。试验基地海拔1 590 m，年日照时数2 100～2 430 h，年均气温7.4 ℃，无霜期120～170 d，年蒸发量>1 350 mm，年均降水量390.7 mm，且主要集中在6-9月份，与冬小麦需水高峰期不吻合。

1.2 试验设计

冬小麦采用玉米整秆带状覆盖种植技术(图1)，秸秆覆盖带和小麦种植带宽度均为30 cm，秸秆覆盖量6 000 kg·hm-2，覆盖时间为出苗后2叶期或3叶期。试验共设7个处理，播期分别为9月14日(T1)、9月19日(T2)、9月24日(T3)、9月29日(T4)、10月4日(T5)、10月9日(T6)，以9月24日露地种植为对照(CK)；每处理3次重复, 随机区组排列, 小区面积30 m2。各小区施肥量和播种密度相同，供试品种为兰天26，采用条播种植方式，行距15 cm，播种量150 kg·hm-2；肥料在播前整地时一次基施，施肥量折纯N 150 kg·hm-2和P2O5120 kg·hm-2。灌浆后期实施“一喷三防”。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 干物质积累量测定及转运参数计算

在冬小麦返青期、拔节期、抽穗期、开花期和灌浆期等主要生育期，每个小区取样20株，根据植株的器官发育情况，将植株按照叶、茎+叶鞘、穗轴+颖壳+籽粒等器官分样，105 ℃杀青1 h后，于80 ℃烘至恒重，称其干重，然后计算单株地上部干物质重、器官干重占单株干重的比例及干物质转运参数。

营养器官开花前贮藏干物质转运量=开花期干重-成熟期营养器官干重；营养器官开花前贮藏干物质转运效率=开花前贮藏干物质转运量/开花期干重×100%；花前贮藏干物质转运量对籽粒的贡献率=开花前贮藏干物质转运量/成熟期籽粒干重×100%；开花后干物质积累量=成熟期总干重-开花期干重；花后贮藏干物质转运量对籽粒的贡献率=花后干物质积累量/成熟期籽粒干重×100%。

1.3.2 土壤含水量测定、土壤耗水量及水分利用效率计算

在小麦播种期、出苗期、返青期、抽穗期、开花期、灌浆期及完熟期，于各小区小麦行间分 0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150、150～180 和 180～200 cm 共 8 个土层分别取土样1次。采用烘干法测定土壤含水量。计算土壤贮水量、作物耗水量及水分利用效率(WUE)。

W=h×ρ×ω×10；ET=ΔW+P+I-D+Gg-R；ΔW=W1-W2；WUE=Y/ET。

其中，W为土壤贮水量(mm)；h土层深度(cm)；ρ为土壤容重(g·cm-3)，本试验各土层ρ平均为 1.25 g·cm-3；ω为土壤含水量(%)。ET 为小麦生育期农田总耗水量(mm)；ΔW为生育期土壤贮水量变化量(mm)；P为≥5 mm 有效降雨量(mm)；I为灌溉量(mm)；D为灌溉后土壤水向下层流动量(mm)；Gg为深层地下水利用量(mm);R为地表径流(mm)；W1、W2分别为播前和收获时的土壤贮水量(mm)。本试验无灌溉条件，地下水位在 10 m 以下，冬小麦生育期无地表径流，故I、D、Gg和R可忽略不计。WUE为水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)；Y为籽粒产量(kg·hm-2)。

1.3.3 产量及其构成因素测定

小麦成熟后各小区选20株进行常规考种，并实收测产。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003软件对数据进行整理和绘图，采用DPS 7.0S进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 播期对冬小麦生育期的影响

秸秆带状覆盖种植条件下，播期对冬小麦的全生育期天数具有显著影响(表1)。T1、T2处理小麦成熟期接近，全生育期天数无明显差异；播期推迟10～25 d后(T3、T4、T5、T6)，各生育阶段明显滞后，全生育期天数较T1处理减少6～13 d。从各生育时期来看，随播期的推迟，播种-出苗天数逐渐增加，T6处理与T1处理相差达9 d；返青后，各生育时期天数随播期推迟而减小，其中返青-拔节期、拔节-抽穗期天数相差最大，T6处理较T1处理减少8 d；抽穗后，各生育阶段最多减少2 d。可见，播期对小麦生育期的影响主要表现在冬前，并在适应环境变化过程中播期对营养生长阶段调节的可变性大，而对生殖生长阶段的播期调节可变性小。覆盖处理中，只有T3处理全生育天数与CK差异不显著。

2.2 播期对冬小麦干物质积累量与分配的影响

秸秆带状覆盖条件下，播期对冬小麦干物质积累具有显著影响(表2)。在返青-抽穗期，随着播期的推迟，植株干物质积累量呈降低趋势；开花后，各处理植株干物质积累量表现不一，T2处理在开花-成熟期干物质积累量最大，显著高于T3处理之后播种期，同时播种期最迟的T6处理全生育期干物质积累量最小。与CK相比，T1～T4处理的单株干物质量不同程度增加，说明秸秆覆盖下适期播种可促进冬小麦生长。从各时期处理间的变异系数看，播期对小麦干物质积累的影响也表现为营养生长期大于生殖生长期。

表1 不同播期冬小麦的生育期差异Table 1 Winter wheat growth period under different treatments d

不同的小写字母表示0.05水平上处理间差异显著。下表同。

Different lower-case letters mean significantly different among the treatments at 0.05 level. The same in table 2-4.

从成熟期小麦干物质分配来(表3)看，随着播期的推迟，收获指数有提高的趋势，T5、T6处理籽粒干重占地上部干物质总重的比例高于T1～T4处理，但籽粒干重及地上干物质总量总体低于早播处理(9月14日)。播期对花前干物质向籽粒的转运量具有显著调控效果。花前干物质向籽粒的转运量及其对籽粒干重的贡献率随播期推迟呈增加的趋势，对籽粒干重的贡献率为40.02%～59.97%，且表现为T2

表2 播期对冬小麦干物质积累量的影响Table 2 Effect of sowing date on dry matter accumulation of winter wheat g·stem-1

表3 播期对冬小麦干物质转运及分配的影响Table 3 Effects of sowing dates on dry matter accumulation and translocation

GW:Grain weight; GWR:Ratio of grain weight to total weight; SSR:Ratio of stem and sheath weight to total weight; LR:Ratio of leaf weight to total weight; RGR:Ratio of rachis + glume to total weight; TDMP:Total dry matter before anthesis; RGWM：Ratio of total dry matter before anthesis; GDMPA:Grain dry matter accumulation after anthesis; RGDMAP:Ratio of grain dry matter accumulation after anthesis

2.3 播期对冬小麦产量及WUE的影响

从表4可以看出，播期处理间冬小麦籽粒产量、单位面积穗数、穗粒数、千粒重及WUE均存在显著差异。T2处理籽粒产量显著高于T1、T4～T6处理和CK，但与T3处理无显著差异。在产量构成要素中，T2处理单位面积穗数虽显著低于T1处理，但穗粒数和千粒重明显高于其他处理，说明粒多粒重是其高产的主要原因。在播期相同条件下，秸秆带状覆盖的T3处理较CK在籽粒产量、穗粒数、千粒重均具有显著优势。

处理间WUE的差异趋势基本和籽粒产量一致，但全生育期耗水总量则以T1处理最高，与T2、T3、T4处理差异显著；与CK比较，相同播种期的T3处理显著降低小麦生育期耗水量，提高WUE，说明秸秆带状覆盖和适宜播期均有利于提高水分利用效率。

表4 播期对冬小麦耗水量和水分利用效率的影响Table 4 Effect of sowing date on water consumption and WUE of winter wheat

3 讨 论

研究表明，随着播期的推迟，小麦各生育时期呈现规律性推迟，全生育期缩短[15]，但其缩短天数小于播期推迟天数[16]。沈庆雷等[17]以扬麦11为材料的试验结果表明，播期每推迟7 d，小麦生育期缩短了4～14 d。本研究中，较T1处理，播期推迟10～25 d后，全生育期总天数显著减少6～13 d。不同播期处理间的差异主要表现在冬前，返青后各生育持续时间随播期推迟而减小，拔节后各生育期最多相差2 d，可见小麦在适应环境变化过程中营养生长阶段调节的可变性大于生殖生长阶段。

干物质是产量形成的基础，播期对小麦营养物质的运转分配具有显著影响。研究发现，适期播种可增加有效积温，延长小麦有效生长期，增加干物质积累量[18]，同时有利于冬小麦花后同化物与花前积累的干物质在花后向籽粒的转运[19]。本研究结果表明，籽粒产量最高的T2处理在开花-成熟期干物质量最大，显著高于其他播种期处理，播期对植株干物质量影响表现为营养生长期大于生殖生长期；同时，花前干物质向籽粒的转运量及对籽粒的贡献率随播期推迟呈增加的趋势，这可能与小麦适应环境而表现的可调控性有关。有研究认为，当有逆境胁迫出现，小麦营养器官中暂贮的碳水化合物对籽粒产量的形成尤为重要[20]，对粒重的贡献率最高可达70%[21-22]。

小麦播种期存在一定的弹性，能否与当地气候条件相协调对高产十分重要。李豪圣、董 静等认为冬小麦产量随着播期推迟先增后减[23-24]。本研究结果表明，T2处理产量高于其他处理，说明在西北旱地秸秆带状覆盖种植条件下，早播或晚播均会造成显著减产，早播引起前期生育进程加快，冬前生长过旺，过多地消耗了养分和水分，抗寒旱能力降低，越冬后茎穗和低位大蘖穗的成穗率下降，最终导致产量和WUE下降；播种过晚时单位面积有效穗数和穗粒数降低，生育后期进程加快，使粒重不稳定，对产量造成一定影响[25]，这与本研究结果基本一致。孙培良等[26]分析发现，不同播种期小麦产量与穗粒数关联度最高，高于千粒重和成穗率的关联度。总体来看，9月19日前后适墒播种是利用秸秆带状覆盖新技术种植高产小麦的最佳播期。

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EffectofSowingTimeonYieldofWinterWheatandWaterUseEfficiencyinSemiaridRain-fedRegionunderStrawStripCoveringCondition

HUANGCaixia1,ZHAODeming2,CHAIShouxi3,WANGYanpei3,CHANGLei3,CHENGHongbo4,WANGYucai1,LINArong5
(1.Institute of Water Resources and Hydropower Engineering,Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070, China; 2.Gansu Government Project Approval Center, Lanzhou, Gansu 730030,China; 3.Agronomy College, Gansu Agricultural University,Lanzhou, Gansu 730070, China; 4.College of Bioscience and Technology, Gansu Agricultural University,Lanzhou, Gansu 730070, China; 5.College of Management, Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070, China;)

In order to supply suitable sowing time for this new straw strip covering technology, the experiment was conducted at test station of Gansu Agricultural University in Tongwei County of Gansu Province, and seven treatments were designed to study the effect of sowing date on the growth period of winter wheat, dry matter accumulation and distribution, and yield. Seven sawing date is September 14th (T1), September 19th (T2), September 24th (T3) September 29th (T4), October 4th (T5), October 9th (T6) and September 24th as control (CK). The results showed that T2 had the highest yield and WUE, and gave significantly higher grain number and grain weight than other treatments. The correlation analysis showed that wheat yield was significantly positively correlated with grain number per panicle, 1000 grain weight and WUE, which illustrated the grain number and grain weight were the main factors affecting production. The delay of the sowing date of winter wheat shortened the whole growth duration, and the duration of each stage before heading and after heading. The effects of sowing date on dry matter quality of the vegetative growth period were higher than those of reproductive period, and dry matter translocation amount and the contribution rate to grain before anthesis increased as sowing date delayed.

Winter wheat; Dryland; Straw strip covering technology; Sowing time; Yield; Water use efficiency

时间：2017-12-11

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171211.1106.022.html

2017-04-20

2017-05-26

甘肃农业大学盛彤笙基金项目(GSAU-STS-1526)；国家自然科学基金项目(31560356)；甘肃农业大学工学院青年教师创新基金项目

E-mail：xlish2008@163.com

柴守玺(E-mail：sxchai@126.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)12-1604-07

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