施氮肥量和播種密度對(duì)寧夏冬小麥產(chǎn)量的影響

施氮肥量和播種密度對(duì)寧夏冬小麥產(chǎn)量的影響

小麥產(chǎn)量由單位面積的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒數(shù)決定。在基本苗數(shù)確定時(shí),有效穗數(shù)由小麥分蘗的數(shù)量及分蘗成穗率決定。同時(shí),分蘗成穗又在一定程度上決定著群體結(jié)構(gòu)優(yōu)劣和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量高低,因此,分蘗成穗歷來(lái)成為高產(chǎn)栽培技術(shù)調(diào)控的重點(diǎn),國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)此進(jìn)行了大量的研究［１－４］。余松烈等［５］通過(guò)多年多點(diǎn)試驗(yàn)認(rèn)為,可降低基本苗,培育壯苗,防止群體過(guò)大,促進(jìn)個(gè)體健壯,控制無(wú)效分孽,提高成穗率,促進(jìn)產(chǎn)品器官發(fā)達(dá),充分利用個(gè)體的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力實(shí)現(xiàn)高產(chǎn);亓新華等［６］研究了黃淮平原麥區(qū)小麥單株分蘗成穗與穗、粒、質(zhì)量的關(guān)系,認(rèn)為低產(chǎn)向高產(chǎn)發(fā)展過(guò)程中,主要偏重于增加單位面積基本苗數(shù)、增加穗數(shù)來(lái)奪取高產(chǎn),而產(chǎn)量再高則需要培育多穗個(gè)體;武厥彬［７］研究了高產(chǎn)條件下分蘗的利用,認(rèn)為適當(dāng)降低基本苗數(shù),加強(qiáng)肥水管理,有利于爭(zhēng)取分蘗成穗。也有研究認(rèn)為,提高穗粒數(shù)和粒質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵［８－１３］。Hay等［１４］認(rèn)為,肥水不足會(huì)引起小穗退化;ZHAI等［１５］研究認(rèn)為,氮肥不僅影響小麥的穗數(shù),還影響每穗的粒數(shù)?？梢?jiàn),氮肥和種植密度是影響小麥分蘗成穗率、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)及穗粒質(zhì)量的2個(gè)重要因素,對(duì)構(gòu)建優(yōu)良的群體結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)量具有重要意義。因此,本試驗(yàn)對(duì)不同施氮量和播種密度下寧冬11號(hào)小麥分蘗成穗、結(jié)實(shí)特性及產(chǎn)量構(gòu)成進(jìn)行研究,以期進(jìn)一步挖掘和穩(wěn)定冬小麥的產(chǎn)量潛力,為寧夏引黃灌區(qū)冬小麥高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料選用目前寧夏引黃灌區(qū)主栽冬小麥品種“寧冬11號(hào)”為試驗(yàn)材料。1.2土壤養(yǎng)分狀況試驗(yàn)于2010-2012年在寧夏永寧縣王太堡寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所試驗(yàn)基地(N38°14′,E106°14′)進(jìn)行。該區(qū)常年平均降水量150~200mm,冬小麥生育期降水量71.1mm,蒸發(fā)量1700~1900mm,≥10℃積溫為3200℃,年日照時(shí)數(shù)3000~3100h。土壤為灌淤土,供試土壤0~20cm土層的養(yǎng)分狀況為:有機(jī)質(zhì)15.1g/kg,全氮1.2g/kg,全磷1.4g/kg,速效氮76.0mg/kg,速效磷20.1mg/kg,速效鉀130.0mg/kg,pH7.9。試驗(yàn)?zāi)甓榷←溕诮邓俊?℃以上有效積溫等氣象要素與常年平均值無(wú)明顯差異,屬正常年份。1.3播種時(shí)間及密度采用裂區(qū)設(shè)計(jì),主區(qū)為氮肥(純N),設(shè)4水平:N1.90kg/hm２,N2.180kg/hm２,N3.270kg/hm２,N4.360kg/hm２,基肥、拔節(jié)肥、灌漿肥按質(zhì)量比為4∶3∶3施用,氮肥為尿素[ω(N)=46%];副區(qū)為播種密度(D),設(shè)3水平:D1.450萬(wàn)粒/hm２,D2.600萬(wàn)粒/hm２,D3.750萬(wàn)粒/hm２。小區(qū)面積12m２(1.5m×8.0m),等行距播種,行距0.15m,共12個(gè)處理。隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù)。冬小麥全生育期灌水4次,分別是越冬前11月4日灌越冬水,次年4月25日灌拔節(jié)水,5月25日灌灌漿水,6月15日灌麥黃水,灌水方式為常規(guī)漫灌,總灌水量為3600.0m３/hm２。其他管理同一般大田。試驗(yàn)于9月27日人工開(kāi)溝條播?；视诓シN前底施,同時(shí)施入有機(jī)肥(雞糞)22.5m３/hm２,追肥于拔節(jié)期和灌漿期撒施后灌水。于出苗后三葉期在各小區(qū)選擇出苗均勻一致處插牌定點(diǎn)(1m雙行,面積0.3m２),作為各生育期群體發(fā)展動(dòng)態(tài)的調(diào)查點(diǎn)。從起身期開(kāi)始,在各生育時(shí)期調(diào)查田間群體動(dòng)態(tài),直至成熟期。收獲前調(diào)查有效穗數(shù),每小區(qū)收取具有代表性的單株10株進(jìn)行室內(nèi)考種,主要考察有效穗、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、不實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)及穗粒質(zhì)量。收獲脫粒后測(cè)定千粒質(zhì)量及實(shí)產(chǎn)。采用DPS7.05(DataProcessingSystem)和MicrosoftExcel2003軟件處理數(shù)據(jù),以DPS7.05完成方差分析和顯著性檢驗(yàn),用MicrosoftExcel2003繪圖。因2a試驗(yàn)結(jié)果基本一致,本文采用2011-2012年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。2結(jié)果與分析2.1不同密度對(duì)蝌蚪成穗率的影響從表1可以看出,氮肥用量和播種密度對(duì)寧冬11號(hào)小麥分蘗力和單株成穗數(shù)影響不顯著,但對(duì)成穗率的影響除N4水平外均達(dá)顯著水平。在N1和N3水平,成穗率表現(xiàn)為D1>D2>D3,且在N1水平下,D1和D2較D3處理成穗率分別高24.10%和17.30%,分別達(dá)極顯著和顯著水平;在N3水平下,D1較D3處理成穗率高20.77%,差異達(dá)顯著水平,D2與D3處理差異未達(dá)顯著水平。在N2水平下,成穗率表現(xiàn)為D2>D1>D3,D2較D3處理的成穗率高25.10%,差異達(dá)極顯著水平,D2與D1處理的成穗率差異未達(dá)顯著水平;在N4水平下,成穗率差異均未達(dá)顯著水平。施氮量水平多重比較表明(表2),N3水平分蘗力、成穗數(shù)和成穗率均最高,并且其分蘗力較N1水平每株高0.39個(gè),差異達(dá)顯著水平;成穗率較N1、N4、N2水平分別高15.26%、14.52%和13.13%,差異均達(dá)顯著水平。方差分析表明(表3),種植密度對(duì)分蘗成穗率的影響達(dá)到極顯著水平,并且種植密度越大,成穗率越低(表4),D1、D2處理成穗率較D3處理分別高17.68%和13.52%,差異均達(dá)顯著水平。說(shuō)明隨著密度增大,單株?duì)I養(yǎng)面積減小,光照條件惡化,植株個(gè)體間營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇,使單株分蘗數(shù)減少,單位面積穗數(shù)雖然高密處理最高,但由于成穗率和穗粒數(shù)顯著降低(僅為44.76%和23.90粒)而不能獲得較高產(chǎn)量。因此,在冬小麥生產(chǎn)上依據(jù)分蘗發(fā)生及成穗規(guī)律確定適宜的基本苗數(shù),通過(guò)科學(xué)的栽培管理提高分蘗成穗率,建立合理的群體結(jié)構(gòu),是獲得高產(chǎn)的有效措施。2.2不同密度下粘結(jié)穗粒數(shù)的比較施氮量和種植密度對(duì)寧冬11號(hào)穗部結(jié)實(shí)特狀的影響主要表現(xiàn)為結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒數(shù)的差異,尤其是播種密度對(duì)穗粒數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平(表2)。從表2可以看出,在N2水平下,D1處理的結(jié)實(shí)小穗數(shù)最多,與D2、N3差異達(dá)顯著水平;N3水平下,D2的結(jié)實(shí)小穗數(shù)最多,與D3處理達(dá)顯著水平。在N1、N4水平下,各播種密度間結(jié)實(shí)小穗數(shù)差異均不顯著。氮水平對(duì)穗粒數(shù)的影響表現(xiàn)為D1、D2處理均高于D3處理,并且差異達(dá)到顯著(N1、N2、N3水平)和極顯著水平(N4水平)。影響因素間的多重比較表明(表2),N2水平下結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒質(zhì)量最高,分別為15.20個(gè)、30.35粒,單穗粒質(zhì)量次之,為1.49g;N3水平下單穗穗粒數(shù)最高,為31.62粒,結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒質(zhì)量次之,分別為14.82個(gè)/穗和1.49g/穗。播種密度因素中(表4),D1處理結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和穗粒質(zhì)量均最高,與D3處理差異達(dá)顯著(結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒質(zhì)量)和極顯著(穗粒數(shù))水平;D2處理次之,穗粒質(zhì)量與D3處理差異達(dá)顯著水平,穗粒數(shù)與D3處理差異達(dá)極顯著水平,即播種密度越大,結(jié)實(shí)小穗數(shù)越低,穗粒質(zhì)量越低。2.3不同種植密度組合對(duì)穗數(shù)、產(chǎn)量的影響播種密度、施氮量對(duì)有效穗數(shù)和產(chǎn)量的影響分別達(dá)到極顯著和顯著水平,而對(duì)千粒質(zhì)量的影響不顯著(表2)。從表1可以看出,施氮量、種植密度對(duì)有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量的影響顯著,而對(duì)千粒質(zhì)量的影響不顯著。在4種不同的施氮量水平下,D1處理的有效穗數(shù)和產(chǎn)量均最低,并且與D2、D3處理差異達(dá)到顯著和極顯著水平;在N1、N2、N3水平下,均表現(xiàn)為D2處理有效穗數(shù)最高,且與D1差異達(dá)極顯著(N1、N2)和顯著(N3)水平;N4水平下,D3處理有效穗數(shù)最高,D2處理次之,差異達(dá)顯著水平。對(duì)產(chǎn)量而言,除N1水平下各播種密度組合差異不顯著外,其他3種施氮量水平下各播種密度組合均表現(xiàn)為D2>D3>D1,并且D2、D3和D1差異達(dá)到極顯著水平。對(duì)施氮量水平多重比較表明(表3、表4),有效穗數(shù)、產(chǎn)量表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1,并且N3、N4與N2、N1水平差異顯著,說(shuō)明施氮量適宜,可促進(jìn)有效分蘗的發(fā)生,提高分蘗成穗率;種植密度對(duì)有效穗數(shù)影響為D3>D2>D1,并且D3、D2與D1間差異達(dá)極顯著水平;對(duì)產(chǎn)量的影響為D2>D3>D1,并且D2、D3與D1間差異達(dá)極顯著水平。說(shuō)明適宜的播種密度能使小麥個(gè)體生長(zhǎng)獲得較好的營(yíng)養(yǎng)條件和充足的光照條件,產(chǎn)量構(gòu)成要素協(xié)調(diào)發(fā)展,最終獲得較高產(chǎn)量。2.4莖哌成穗率對(duì)產(chǎn)量的影響封超年等［１６］對(duì)江蘇高產(chǎn)小麥分蘗成穗特性及成穗率與產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)系研究認(rèn)為,在適宜穗數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)量隨成穗率的提高而增加。本試驗(yàn)表明,寧冬11號(hào)的莖蘗成穗率與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖1)。這是因?yàn)樵趯幭囊S灌區(qū),冬小麥產(chǎn)量主要靠主莖穗奪取,當(dāng)播種密度較大時(shí)產(chǎn)量相對(duì)較高,但分蘗成穗率降低,反之,當(dāng)播種密度降低后,分蘗成穗率雖然提高,但卻因?yàn)橹髑o穗不足而造成產(chǎn)量下降。圖2、3表明,莖蘗成穗率與每穗結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒數(shù)呈正相關(guān)。這說(shuō),明群體大小在適宜范圍內(nèi),隨著莖蘗成穗率提高,群體生長(zhǎng)條件得到改善,葉片光合功能得到充分發(fā)揮,有利于幼穗和小花分化,促進(jìn)了結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒數(shù)增加。3討論和結(jié)論3.1不同密度和播種密度對(duì)寧冬11號(hào)產(chǎn)量和成穗數(shù)的影響小麥分蘗的發(fā)生和成穗過(guò)程是器官建成的重要組成部分,受分蘗期植株生理代謝活動(dòng)、環(huán)境條件和栽培措施的制約［１７－１８］。本試驗(yàn)表明,在不同氮素水平下,寧冬11號(hào)的分蘗、成穗及產(chǎn)量均存在明顯差異。施氮量由90kg/hm２增加到270kg/hm２時(shí),分蘗力、成穗率、有效穗數(shù)及產(chǎn)量逐漸增加;施氮量為360kg/hm２時(shí),分蘗力、成穗率、有效穗數(shù)均下降,產(chǎn)量降低。說(shuō)明在寧夏引黃灌區(qū)種植寧冬11號(hào)氮素的最佳使用量為270kg/hm２。張永平等［１９］通過(guò)對(duì)春小麥分蘗發(fā)生及成穗規(guī)律的研究認(rèn)為,隨著密度增大,分蘗數(shù)及成穗數(shù)急劇減少。本研究結(jié)果表明,隨著播種密度增加,寧冬11號(hào)分蘗成穗率降低。但是由于在寧夏引黃灌區(qū)冬小麥的分蘗成穗率較低,播種密度較低(450萬(wàn)粒/hm２)不能獲得足夠的有效穗數(shù),播種密度較高(750萬(wàn)粒/hm２)群體質(zhì)量下降且易倒伏,產(chǎn)量受到影響;當(dāng)播種密度為600萬(wàn)粒/hm２時(shí),保證了適宜的基本苗,得到較高的有效穗數(shù),最終奪取了高產(chǎn)。因此,寧夏引黃灌區(qū)冬小麥適播期的適宜播量應(yīng)在600萬(wàn)粒/hm２左右為宜。此結(jié)果與張維軍等［２０］、李彩虹等［２１］的研究結(jié)果一致。因此,寧夏引黃灌區(qū)中高肥力田塊種植“寧冬11號(hào)”的最佳肥密組合為:播種密度600萬(wàn)粒/hm２,氮肥使用量為270kg/hm２。以前研究認(rèn)為,影響小麥分蘗及成穗的因素較多［２２－２５］,本試驗(yàn)僅從播種密度和氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥的分蘗及成穗能力等方面進(jìn)行探討,關(guān)于播種時(shí)期、肥水運(yùn)籌、分蘗兩極分化期植株體內(nèi)激素含量、植株C/N比等的影響有待進(jìn)一步研究。3.2施氮量、播種密度與千粒質(zhì)量的關(guān)系小麥穗部結(jié)實(shí)性狀是小麥幼穗分化、小花分化、發(fā)育、退化和結(jié)實(shí)等一系列生理過(guò)程的最終體現(xiàn),其形成的時(shí)間較長(zhǎng),受環(huán)境因子的影響也較大。由于試驗(yàn)條件限制,本試驗(yàn)僅從結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)及穗粒質(zhì)量等方面對(duì)小麥穗粒數(shù)的改良進(jìn)行研究。結(jié)果表明,寧冬11號(hào)小麥的結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和穗粒質(zhì)量均隨施氮量的增加先增后減,隨播種密度的增加而減小。該結(jié)果與王成雨等［２６］的研究結(jié)果基本一致。而肥密對(duì)小花分化速率、分化小花數(shù)、可孕小花數(shù)及小花結(jié)實(shí)率等與穗粒數(shù)形成關(guān)系的影響有待進(jìn)一步研