發(fā)布時(shí)間：2022-01-20所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要: 為探明秸稈帶狀覆蓋對(duì)旱地小麥( Triticum aestivum L.) 增產(chǎn)的效果，采用秸稈帶狀覆蓋( M) 及無(wú)覆蓋露地( CK) 2 種種植方式，其中秸稈帶狀覆蓋設(shè)置 59%( M3) 、50%( M4) 、40%( M5) 、37%( M6) 4 個(gè)秸稈覆蓋度，研究其對(duì)小麥小穗敗育率、節(jié)間長(zhǎng)度及株高、籽粒灌
摘 要: 為探明秸稈帶狀覆蓋對(duì)旱地小麥( Triticum aestivum L.) 增產(chǎn)的效果，采用秸稈帶狀覆蓋( M) 及無(wú)覆蓋露地( CK) 2 種種植方式，其中秸稈帶狀覆蓋設(shè)置 59%( M3) 、50%( M4) 、40%( M5) 、37%( M6) 4 個(gè)秸稈覆蓋度，研究其對(duì)小麥小穗敗育率、節(jié)間長(zhǎng)度及株高、籽粒灌漿速率和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，與 CK 相比，秸稈帶狀覆蓋小穗結(jié)實(shí)率提高 0. 2% ～3. 3%，株高增加 1. 7% ～ 5. 3%; 除較低覆蓋度的 M6 外，秸稈帶狀覆蓋模式顯著降低了小穗敗育率。秸稈帶狀覆蓋提高了小麥中后期的灌漿速率，延長(zhǎng)了灌漿持續(xù)期; 秸稈帶狀覆蓋總體較 CK 提高了快增期和緩增期的灌漿速率，分別提高 11. 8%和 154. 5%; 花后 42 d，CK 粒重趨于穩(wěn)定，而秸稈帶狀覆蓋仍緩慢增加。不同秸稈帶狀覆蓋增產(chǎn)幅度為-0. 8% ～6. 2%，以 M3 產(chǎn)量提升幅度最高，其產(chǎn)量增加主要是由于穗數(shù)的顯著提高。本研究結(jié)果可為旱地小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)提供參考。
關(guān)鍵詞: 秸稈覆蓋; 生長(zhǎng)發(fā)育; 小麥; 灌漿; 產(chǎn)量
小麥( Triticum aestivum L.) 是世界上種植面積最大的糧食作物之一[1]。我國(guó)西北干旱半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)光照充足，但水資源緊缺，無(wú)灌溉條件[2]。因此，一般采用覆蓋栽培技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[3]。秸稈覆蓋是目前開發(fā)和應(yīng)用較廣的覆蓋栽培技術(shù)之一，具有蓄水保墑、調(diào)溫控溫和穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的作用[4]，但傳統(tǒng)的全地面秸稈覆蓋會(huì)導(dǎo)致土壤溫度過(guò)低，作物生長(zhǎng)延緩，增產(chǎn)不顯著等問(wèn)題[5-6]。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)作物耕作與栽培團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多年多點(diǎn)試驗(yàn)示范，提出了“種的地方不覆，覆的地方不種”的秸稈帶狀覆蓋小麥栽培新技術(shù)，取得了顯著的增產(chǎn)效果[7-8]。
在作物全生育期使用秸稈覆蓋技術(shù)有利于增加作物株高[9-10]及各部位干物質(zhì)的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)[11-12]，促進(jìn)籽粒灌漿，提高產(chǎn)量[13]，其中對(duì)灌漿速率的影響在籽粒生長(zhǎng)各階段均存在顯著差異[14]。免耕秸稈覆蓋相較于傳統(tǒng)耕作的小麥在灌漿至成熟期土壤溫度略低，可減緩干熱風(fēng)對(duì)小麥的傷害，有利于小麥籽粒灌漿[15]。旱地小麥高產(chǎn)關(guān)鍵在于水肥管理，秸稈覆蓋可以提高自然降水利用率，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量形成，免耕覆蓋在一定范圍內(nèi)隨干旱程度的加重增產(chǎn)效果更明顯[16]。另外，相關(guān)研究表明提高小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵是提高成穗率、增加單位面積有效穗數(shù)[17]。地膜覆蓋處理小麥花后葉片的葉綠素含量比露地對(duì)照高，可延緩葉片衰老，增強(qiáng)同化能力，提高籽粒產(chǎn)量[18]。秸稈覆蓋處理的平均作物產(chǎn)量較未覆蓋處理有所提高[19]。小麥產(chǎn) 量 在 一 定 范 圍 內(nèi) 隨 秸 稈 覆 蓋 量 的 增 加 而 提高[20-21]。
已有諸多學(xué)者做了大量關(guān)于秸稈覆蓋對(duì)小麥株高、籽粒灌漿和產(chǎn)量的影響的研究，而關(guān)于秸稈帶狀覆蓋對(duì)小麥植株及產(chǎn)量性狀影響的研究較少。因此，本研究以西北旱地小麥主要種植區(qū)生態(tài)條件為背景，比較秸稈帶狀覆蓋對(duì)小麥小穗敗育率、節(jié)間長(zhǎng)度及株高、籽粒灌漿速率和產(chǎn)量的影響，以期探明秸稈帶狀覆蓋對(duì)旱地小麥增產(chǎn)的效果，為旱地小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的栽培方法提供參考。
1 材料與方法
1. 1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)于 2017 ― 2018 年在甘肅省通渭縣進(jìn)行，該地海拔 1 750 m，年均氣溫 7. 2℃。試驗(yàn)期間冬小麥生育期( 2017 年 9 月 11 日至 2018 年 7 月 13 日) 總降水量 387. 4 mm，較往年平均降水量( 219. 6 mm) 多 167. 8 mm，其中有效降水量( ≥5 mm) 307. 8 mm，屬于豐水年份; 試驗(yàn)區(qū)土壤為黃綿土，0 ～ 20 cm 土層平均容重為 1. 25 g·cm-3 ，土壤有機(jī)碳含量 5. 52 g·kg-1 ，全氮 0. 65 g·kg-1 ，有效磷 10. 63 mg·kg-1 ，速效鉀 107. 1 mg·kg-1 ， pH 值 8. 5。供試小麥品種為定西農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供的隴中 2 號(hào)。
1. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)秸稈帶狀覆蓋( M) 和露地種植( CK) 2 種主要種植模式，其中秸稈帶狀覆蓋設(shè)置 4 個(gè)不同覆蓋度，即種植帶等間距播種 3 行小麥( M3) 、4 行小麥 ( M4) 、5 行小麥( M5) 和 6 行小麥( M6) ，其種植帶和覆蓋帶的帶幅比分別為 35 ∶ 50、50 ∶ 50、70 ∶ 50、85 ∶ 50，覆蓋度分別為 59%、50%、40%、37%。秸稈覆蓋量為風(fēng)干重 9 000 kg·hm-2 ( 約為 1 hm2 旱地玉米的秸稈量) 。各處理小麥播種量均為 225 kg·hm-2 ，播種時(shí)預(yù)留覆蓋帶，土壤封凍前( 一般在小麥三葉期) 將秸稈放置于覆蓋帶，覆蓋時(shí)秸稈覆蓋帶與播種帶兩個(gè)邊行各留 2～5 cm 間距，以防秸稈壓苗，各處理行距為 17 cm，播種方式為機(jī)械條播。各小區(qū)所施純氮 150 kg·hm-2 、 P2O5 120 kg·hm-2 ，做基肥一次性施入，所用肥料為尿素( N 46%) 和磷酸二銨( P2O5 46%) 。花后 7 d 用三唑酮、吡蟲啉和磷酸二氫鉀進(jìn)行 “一噴三防”，防后期病蟲害和干熱風(fēng)等。
1. 3 測(cè)定項(xiàng)目與方法
1. 3. 1 產(chǎn)量的測(cè)定及考種 成熟后按小區(qū)收獲，現(xiàn)場(chǎng)稱鮮重，曬干后再次稱重，計(jì)算產(chǎn)量。考種在小麥?zhǔn)斋@前 1 周左右取樣，每處理隨機(jī)選 3 個(gè)點(diǎn)取樣，同一小區(qū) 3 個(gè)樣點(diǎn)混合，在各小區(qū)的混合樣中隨機(jī)取 20 株進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定株高[從分蘗節(jié)量起至穗頂( 芒除外) 的平均高度]、各莖節(jié)長(zhǎng)、穗長(zhǎng)[穗軸基部至穗頂( 芒除外) 的長(zhǎng)度]、總小穗數(shù)( 每穗結(jié)實(shí)小穗和不孕小穗的總和) 、不孕小穗數(shù)、穗數(shù)、穗粒數(shù)( 20 穗的平均每穗結(jié)實(shí)粒數(shù)) 、千粒重( 風(fēng)干籽粒隨機(jī)取樣 1 000 粒稱重，以 2 次重量相差不大于其平均值的 3%為準(zhǔn)) 等指標(biāo)。
1. 3. 2 灌漿速率的測(cè)定 每小區(qū)選取揚(yáng)花期一致的 100 穗掛牌標(biāo)記，花后一周開始，每隔 5 d 取樣 1 次，每次在各試驗(yàn)小區(qū)取 10 穗，于 105℃ 殺青 20 min( 前期籽粒過(guò)小不易脫粒，先對(duì)穗子殺青而后脫粒) ，80℃ 恒溫烘至恒重，測(cè)定籽粒千粒重，并按公式計(jì)算灌漿速率:
灌漿速率= 每次測(cè)定籽粒干物質(zhì)增加質(zhì)量/測(cè)定間隔的天數(shù)。
1. 4 數(shù)據(jù)分析
采用 Microsoft Excel 2016 和 SPSS 20. 0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，采用 Duncan 法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，顯著水平為 α = 0. 05。
2 結(jié)果與分析
2. 1 覆蓋對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響
由表 1 可知，秸稈帶狀覆蓋能影響小麥籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素( 穗數(shù)和穗粒數(shù)) 。秸稈帶狀 3 行 ( M3) 的 籽 粒 產(chǎn) 量 較 CK 顯 著 提 高 6. 2%，而 4 行 ( M4) 、5 行( M5) 、6 行( M6) 分別較 CK 降低 0. 8%、 5. 2%、6. 2%，各秸稈帶狀覆蓋處理的小麥籽粒產(chǎn)量隨覆蓋度降低逐漸降低。秸稈覆蓋處理單位面積穗數(shù)的變化與產(chǎn)量變化趨勢(shì)一致，僅 M3 較 CK 提高 12. 4%， M4、M5、M6 分別較 CK 降低 3. 9%、5. 7%、6. 4%。各覆蓋處理均較 CK 減少了穗粒數(shù)，且除 M4 外均存在顯著性差異，覆蓋處理間則差異不顯著。覆蓋處理的千粒重均與 CK 無(wú)顯著差異。
產(chǎn)量與產(chǎn)量要素之間的相關(guān)性分析結(jié)果表明( 表 2) ，籽粒產(chǎn)量與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，表明覆蓋增產(chǎn)主要由穗數(shù)的增加引起。穗數(shù)與穗粒數(shù)和千粒重之間呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明產(chǎn)量三要素之間存在相互制約。
2. 2 覆蓋對(duì)小麥穗結(jié)實(shí)的影響
由表 3 可知，覆蓋對(duì)小麥穗部特征有不同程度的影響。秸稈帶狀覆蓋總體減小了穗長(zhǎng)、總小穗數(shù)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、未結(jié)實(shí)小穗數(shù)及小穗敗育率，其均值分別減小 5. 3%、5. 1%、3. 3%、10. 5%以及 1. 4%。各覆蓋度處理之間結(jié)實(shí)小穗數(shù)、未結(jié)實(shí)小穗數(shù)及小穗敗育率存在一定差異，其中 M3 的未結(jié)實(shí)小穗數(shù)及小穗敗育率均最低。由于水分和養(yǎng)分的限制，在單位面積穗數(shù)增加的同時(shí)會(huì)限制單穗的發(fā)育，減少小穗分化。雖然秸稈帶狀覆蓋處理的總小穗數(shù)低于 CK，但其顯著減少了未結(jié)實(shí)小穗數(shù)( M6 不顯著) ，降低了小穗敗育率，尤其是 M3 的表現(xiàn)最為突出，在增加群體數(shù)量的同時(shí)，個(gè)體發(fā)育也保持較好的狀態(tài)。
2. 3 覆蓋對(duì)冬小麥?zhǔn)炱谥旮吆透髑o節(jié)發(fā)育的影響
由表 4 可知，秸稈帶狀覆蓋處理可以增加小麥成熟期的株高，且能不同程度地提高小麥穗下節(jié)長(zhǎng)、倒二節(jié)長(zhǎng)、倒三節(jié)長(zhǎng)和基部節(jié)長(zhǎng); 各秸稈帶狀覆蓋處理的株高隨覆蓋度的增加先降低后增加，其中以 M6 的株高 ( 93. 2 cm) 最高，M3 次之，且 M6 和 M3 的株高分別較 CK 顯著提高 5. 3%和 4. 4%; 各覆蓋度處理的平均穗下節(jié)長(zhǎng)、倒二節(jié)長(zhǎng)、倒三節(jié)長(zhǎng)、基部節(jié)長(zhǎng)分別較 CK 提高 4. 0%、10. 1%、11. 2%、7. 0%，倒四節(jié)長(zhǎng)降低 9. 4%。分析可見，秸稈覆蓋主要通過(guò)影響倒二節(jié)長(zhǎng)、倒三節(jié)長(zhǎng)、倒四節(jié)長(zhǎng)、基部節(jié)長(zhǎng)而影響株高，由于秸稈帶狀覆蓋的水分條件優(yōu)于 CK，其生長(zhǎng)量較 CK 高，尤其是在倒二節(jié)、倒三節(jié)、基部節(jié)間生長(zhǎng)階段，水分差異導(dǎo)致莖節(jié)生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)更為明顯，且以水分條件最好的 M3 生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)最突出。
由表 5 可知，產(chǎn)量和穗長(zhǎng)之間呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明大穗是高產(chǎn)的保障。穗下節(jié)是旱地冬小麥籽粒灌漿時(shí)期重要的“流”器官，千粒重與穗下節(jié)長(zhǎng)之間呈顯著正相關(guān)，穗下節(jié)長(zhǎng)、倒二節(jié)長(zhǎng)、基部節(jié)長(zhǎng)均與株高呈顯著正相關(guān)。穗長(zhǎng)與倒四節(jié)長(zhǎng)呈顯著正相關(guān); 穗下節(jié)長(zhǎng)分別與倒二節(jié)長(zhǎng)和倒三節(jié)長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān); 倒二節(jié)長(zhǎng)和基部節(jié)長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)，倒三節(jié)長(zhǎng)和基部節(jié)長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明在良好的水熱條件下，節(jié)間的伸長(zhǎng)具有同伸關(guān)系。
2. 4 覆蓋對(duì)籽粒灌漿的影響
2. 4. 1 籽粒灌漿千粒重的差異 由圖 1 可知，不同處理的小麥千粒重均呈現(xiàn)“慢-快-慢”的增加趨勢(shì)。花后 7～12 d 增長(zhǎng)緩慢; 花后 12～22 d 迅速增長(zhǎng); 花后 22 d 之后，CK 增長(zhǎng)緩慢并逐漸趨于穩(wěn)定，秸稈帶狀覆蓋處理仍在緩慢上升。花后 7 ～ 22 d，各處理均以 CK 千粒重最大，且不同覆蓋度處理與 CK 均存在顯著性差異( P<0. 05) ; 在花后 32 和 42 d，秸稈帶狀覆蓋處理的千粒重與 CK 相近，花后 32 d 時(shí)略低于 CK，42 d 時(shí)略高于 CK，但均無(wú)顯著差異。可見秸稈帶狀覆蓋抑制了灌漿初期籽粒內(nèi)干物質(zhì)的積累。
2. 4. 2 籽粒灌漿速率的差異 由圖 2 可知，秸稈帶狀覆蓋可較 CK 提高快增期( 花后 12 ～ 22 d) 及緩增期 ( 花后 22 d 以后) 灌漿速率，降低漸增期( 花后 7 ～ 12 d) 灌漿速率，漸增期秸稈帶狀覆蓋灌漿速率均值較 CK 低 22. 6%，快增期和緩增期秸稈帶狀覆蓋灌漿速率均值分別較 CK 提高 11. 8%和 154. 5%。在漸增期，各覆蓋度處理灌漿速率以 M3 最低，M5 最高; 在快增期無(wú)顯著差異，以 M3、M4 最高，緩增期則以 M4 最高。秸稈帶狀覆蓋達(dá)到最大灌漿速率較 CK 延后 5 d，且秸稈帶狀覆蓋的最大灌漿速率高于 CK，各覆蓋度處理以 M5 的灌漿速率最小，M3、M4、M6 間無(wú)顯著差異。覆蓋對(duì)各測(cè)定時(shí)間段的灌漿速率影響具有較大差異，花后 7～ 12 d、12 ～ 17 d，秸稈帶狀覆蓋的灌漿速率低于 CK; 17～22 d、22～32 d 以及 32～42 d 的灌漿速率均高于 CK; 且各秸稈帶狀覆蓋處理各時(shí)段的灌漿速率總體隨覆蓋度增加呈先降低后升高的趨勢(shì)。
3 討論
作物產(chǎn)量不僅受品種的影響，還受外界環(huán)境的影響。適宜的土壤溫度與水分能使作物更好的生長(zhǎng)發(fā)育，土壤溫度與水分的變化與作物根系功能、穗發(fā)育、株高、產(chǎn)量形成、植株含水、干物質(zhì)積累分配、籽粒灌漿等密切相關(guān)[22-23]，地表覆蓋可以改變土壤環(huán)境、調(diào)控農(nóng)田土壤水熱特性，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要作用[24]。魯向暉等[25]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋可顯著提高春玉米株高、生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量等，且土壤保水保墑效果好，產(chǎn)量、水分利用效率明顯提高; 李博文等[4]、程宏波[26]研究也表明，秸稈帶狀覆蓋可以提高小麥的水分利用效率和產(chǎn)量。
3. 1 覆蓋對(duì)小麥灌漿速率的影響
在單位面積穗數(shù)達(dá)到一定值時(shí)，可通過(guò)提高灌漿速率來(lái)提高西北地區(qū)小麥產(chǎn)量[4]。灌漿速率決定了小麥籽粒干物質(zhì)積累的快慢[11]，導(dǎo)致花后的籽粒千粒重增加呈現(xiàn)“慢-快-慢”的趨勢(shì)。覆蓋栽培較露地栽培的平均灌漿速率提高，且能延長(zhǎng)灌漿持續(xù)期[13]。有研究表明，秸稈覆蓋較不覆蓋顯著提高了小麥旗葉的 SPAD 值、光合速率和蒸騰速率，并延緩了旗葉的衰老，進(jìn)而提高了灌漿后期籽粒的灌漿速率，有增加千粒重的趨勢(shì)[27]; 另外，秸稈覆蓋有提高小麥產(chǎn)量以及使其速增期和緩增期的灌漿速率保持較高水平的作用[28]。本研究與之一致，在小麥灌漿中后期，適宜的秸稈覆蓋( M3) 提高了灌漿速率，延長(zhǎng)了小麥的灌漿持續(xù)期，增加了籽粒的飽滿度和粒重，進(jìn)而增加了產(chǎn)量。
3. 2 覆蓋對(duì)小麥產(chǎn)量及其要素的影響
產(chǎn)量三要素的協(xié)調(diào)發(fā)展是小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵，而產(chǎn)量三要素之間存在制約和競(jìng)爭(zhēng)[29-30]，秸稈覆蓋下進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶挿シN植可顯著提高穗數(shù)[31]。單位面積穗數(shù)是影響旱地小麥產(chǎn)量的主要因素，其次為穗粒數(shù)，而千粒重受環(huán)境影響較小，在保證穗數(shù)的同時(shí)，可以通過(guò)降低不育小穗率使西北雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)小麥增產(chǎn)[4]。本研究結(jié)果表明，穗數(shù)的差異是引起產(chǎn)量差異的主要因素，處理間穗粒數(shù)和千粒重的差異較小，但三者之間存在制約關(guān)系，與上述學(xué)者研究結(jié)果一致。本研究表明 M3 的穗長(zhǎng)和總小穗數(shù)低于 CK，但顯著減少了未結(jié)實(shí)小穗數(shù)、降低了小穗敗育率。形成這些結(jié)果的原因可能是受水分和養(yǎng)分的限制，在單位面積穗數(shù)增加的同時(shí)會(huì)限制單穗的發(fā)育，減少小穗分化。另外本研究結(jié)果表明秸稈帶狀覆蓋處理 M3、M6 的小麥株高顯著高于 CK，且秸稈帶狀覆蓋處理的倒二節(jié)長(zhǎng)、倒三節(jié)長(zhǎng)和基部節(jié)長(zhǎng)均高于 CK，這與宋亞麗等[13] 和張向前等[32]的研究結(jié)果一致，主要可能是由于秸稈覆蓋栽培水分條件優(yōu)于露地栽培。李博文[4]研究表明，秸稈帶狀覆蓋可以提高小麥的產(chǎn)量; 也有研究發(fā)現(xiàn)[33]，秸稈覆蓋處理的土壤有良好的保水保墑效果，可提高產(chǎn)量; 這與本研究中秸稈帶狀覆蓋 3 行可提高小麥產(chǎn)量的結(jié)果一致。
4 結(jié)論
適宜覆蓋措施可構(gòu)建形成較好的群體結(jié)構(gòu)進(jìn)而提高產(chǎn)量，其中秸稈帶狀覆蓋 3 行較露地提高單位面積穗數(shù)，從而較露地增產(chǎn)。秸稈帶狀覆蓋總體增加了小穗結(jié)實(shí)率和株高，除較低覆蓋度的 M6 外，秸稈帶狀覆蓋模式顯著降低了小穗敗育率。秸稈帶狀覆蓋在灌漿階段提高了快增期及緩增期時(shí)灌漿速率，最大灌漿速率高于露地，且延長(zhǎng)了灌漿持續(xù)期，促進(jìn)了籽粒灌漿。——論文作者：高甜甜1，2 柴守璽1 李亞偉1 楊佳佳3 程宏波3，* 趙廣才2，*
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