不同播期对小麦‘泰科麦31’干物质积累转运及产量的影响.pdf

农学学报2023,13(8):11-17Journal ofAgriculture不同播期对小麦 泰科麦31 干物质积累转运及产量的影响崔兆韵1,2，邹俊丽3，徐 祎3，尹逊栋4，吕广德4（1山东省气象防灾减灾重点实验室，济南 250031；2泰安市生态与农业气象中心，山东泰安 271000；3泰安农业气象试验站，山东泰安271000；4泰安市农业科学院，山东泰安271000）摘 要：为明确不同播期对小麦新品种 泰科麦31 干物质积累转运、叶面积指数、籽粒灌浆速率和产量结构的影响，于20192021年小麦生长季进行 泰科麦31 不同播期试验。设置9月30日、10月10日、10月20日和10月30日4个播期，依次记作SD1、SD2、SD3和SD4，测定不同播期下 泰科麦31 不同生育期的干物质积累量、叶面积指数、籽粒灌浆速率和产量结构。系统分析了 泰科麦31 不同播量对其干物质积累转运、叶面积指数、籽粒灌浆速率和产量的影响。结果表明：SD2处理下 泰科麦31 整个生育期干物质积累量最高，其中拔节到开花阶段和开花到成熟阶段的干物质积累量均在SD2处理下最高；花后干物质积累对籽粒的贡献率的变化趋势为SD2SD1SD3SD4；在越冬期和返青期，播期对 泰科麦31 叶面积指数的影响的趋势为SD1SD2SD3SD4，但在返青期之后，叶面积指数为SD2SD3SD1SD4；1525 d是 泰科麦31 籽粒灌浆的快增期，在25 d时籽粒灌浆速率达到最高，2530 d是 泰科麦31 籽粒灌浆的缓增期，SD4的籽粒灌浆的增长要明显高于其他播期；SD2处理下 泰科麦31产量最高，相关性分析可知，SD2产量最高的原因得益于SD2处理下的穗数最高。关键词：小麦；播期；泰科麦31；干物质；产量中图分类号：S352.1文献标志码：A论文编号：cjas2022-0128Effects of Different Sowing Dates on Dry Matter Accumulation and Transport andYield of Wheat Taikemai 31CUI Zhaoyun1,2,ZOU Junli3,XU Yi3,YIN Xundong4,LV Guangde4(1Key Laboratory for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong,Jinan 250031,Shandong,China;2Tai an Ecological and Agrometeorological Center,Tai an 271000,Shandong,China;3Tai an Agricultural Meteorological Experimental Station,Tai an 271000,Shandong,China;4Tai an Academy of Agricultural Sciences,Tai an 271000,Shandong,China)Abstract:To investigate the effects of different sowing dates on dry matter accumulation and transport,leafarea index(LAI),grain filling rate and yield structure of a new wheat varietyTaikemai 31,experiments withdifferent sowing dates were conducted in the wheat growing season from 2019 to 2021.The dry matteraccumulation,leaf area index(LAI),grain filling rate and yield structure ofTaikemai 31at different growthstages were measured under different sowing dates(September 30,October10,October 20 and October 30),基金项目：中国气象局减灾司“农业气象试验站农作物区域联合试验”（气减函20195号）；山东省现代农业产业技术体系“山东省小麦现代农业产业技术体系岗位专家”(SDAIT-01-04)；山东省气象局“十三五”重大气象工程项目“山东现代农业气象服务保障工程”（鲁发改农经201797号）；泰安市气象局“不同播期对冬小麦籽粒品质的影响研究”(TD2022-11)；山东省气象局引导类项目“基于机器学习的冬小麦面积提取方法研究”(2021SDYD33)。第一作者简介：崔兆韵，女，1974年出生，山东新泰人，高级工程师，本科，主要从事农业气象信息应用研究。通信地址：271000 山东省泰安市唐王街307号，Tel：[phone]，E-mail：。通信作者：吕广德，男，1987年出生，山东滨州人，农艺师，研究生，主要从事小麦遗传育种与栽培生理。通信地址：271000 山东省泰安市泰山区唐王大街316号，Tel：[phone]，E-mail：。收稿日期：2022-09-01，修回日期：2023-01-30。0 引言小麦是中国重要的粮食作物，在国计民生中起到重要的作用，中国人多地少，提高单位面积产量对保证国家粮食安全有重要作用1，其产量的高低除受到光、温、水、肥等外界环境的因素和品种、基因型等内在因素的影响外2，还受到栽培措施的影响3-4。适宜的播期，可以促进小麦形成合理的群体结构和产量结构，进而可以提高小麦的产量潜力5-6。目前中国推进农业供给侧结构性改革的进程，农业种植结构出现调整，小麦与玉米、小麦与水稻等轮作面积逐渐增大，同时，全球气温升高，越来越频繁的出现暖冬天气，导致中国北部冬麦区传统适宜播期受到影响，严重影响小麦产量。前人研究发现，早播或过度晚播均不利于小麦干物质的积累转运和叶片的生长，对产量影响极大7。干物质积累量是衡量小麦产量高低的重要因素8-9。有研究发现，小麦籽粒灌浆物质来源于2部分：一部分来源于开花前营养器官中贮藏的光合作用同化物向籽粒的再转移；另一部分来源于花后同化物的积累10，前者主要用于构建穗器官，后者是小麦籽粒形成的主要来源11。泰科麦31 是泰安市农业科学院培育的多穗高产型小麦品种，2018年通过山东省审定。当前，并未有 泰科麦31 适宜播期的相关报道，因此开展 泰科麦31 的不同播期试验，通过干物质积累转运特性和产量结构来了解 泰科麦31 的特征特性，对探索 泰科麦31 的适宜播期有重要意义，以期为其制定适宜高产的栽培措施提供理论参考。1 研究地区与研究方法1.1 试验地概况与试验设计1.1.1 试验基本情况 试验地位于山东省泰安市农业气象试验站(N 3610，E 11709)。海拔高度128.6 m。试验地段土壤为沙壤土，显微酸性，肥力较好，地下水位深度大于2 m。20192020年小麦季降雨量227.3 mm，平均气温10.3；20202021年小麦季降雨量239.7 mm，平均气温10.1；具体数据如图1所示。耕层土壤020cm 碱解氮 96.23 mg/kg、速效磷 21.39 mg/kg、速效钾118.52 mg/kg。which were denoted as SD1,SD2,SD3 and SD4.The results showed that,under SD2 treatment,Taikemai 31had the highest dry matter accumulation in the whole growth period,and the highest dry matter accumulationfrom jointing to flowering and from flowering to maturity;the contribution rate of dry matter accumulation afteranthesis to grains was SD2SD1SD3SD4.In the overwintering stage and returning to green stage,the effect ofsowing date on leaf area index of Taikemai 31 was SD1SD2SD3SD4,but after returning to green stage,theeffect on leaf area index was SD2SD3SD1SD4.The grain filling rate of the variety increased rapidly duringthe 15th-25th day at grain filling stage,and reached the highest on the 25th day.The grain filling rate increasedslowly during the 25th-30th day,and the grain filling growth under SD4 treatment was significantly higher thanthat under other sowing dates.The yield ofTaikemai 31was the highest under SD2 treatment,and thecorrelation analysis showed that the highest spike number was conducive to the highest yield under SD2.Keywords:wheat;sowing date;Taikemai 31;dry matter;yield2 0 1 9 0 2 0年051 01 52 02 53 03 54 04 55 01 0/11 0/2 91 1/2 61 2/2 41/2 12/1 83/1 74/1 45/1 26/9日期降水/mm-1 0-5051 01 52 02 53 03 5日平均气温/降水日平均气温图1 20192020年和20202021年小麦生长季将适量和日平均气温情况2 0 2 0 0 2 1年051 01 52 02 53 03 54 04 55 05 56 01 0/11 0/2 91 1/2 61 2/2 41/2 12/1 83/1 84/1 55/1 36/1 0日期降水/m m-1 5-1 0-5051 01 52 02 53 03 5日平均气温/降水日平均气温20192020年20202021年崔兆韵等：不同播期对小麦 泰科麦31 干物质积累转运及产量的影响121.1.2 试验设计 试验所用小麦品种为泰安市农业科学院育成的高产小麦新品种 泰科麦31。2年试验均设置4个播期，播期1为9月30日(SD1)，播期2为10 月 10 日(SD2)，播期 3 为 10 月 20 日(SD3)，播期 4为10月30日(SD4)；每个处理3次重复，播种密度为225 万基本苗/hm2。每个处理面积为 30 m2，采用拉丁方设计。肥料用量2/3基施，所用肥料为氮磷钾配比为14-16-15的复合肥750 kg/hm2，1/3拔节期追施，施用30-0-5(N:P:K)的复合肥375 kg/hm2。其他栽培管理措施同一般大田。1.2 测定项目与方法1.2.1 干物质积累及分配 于小麦冬前期、拔节期、开花期以及成熟期取样，其中小麦冬前期和拔节期取 10 棵单株，开花期和成熟期连续取 30 个单茎，所有植株取地上部 105杀青 1 h，80烘至恒重，称干重。干物质积累转运公式如式(1)(5)所示12。1.2.4 籽粒产量及产量构成因素 在成熟期每个小区选取1 m2调查穗数；随机取10穗，数穗粒数；脱粒后自然风干至含水量为13.0%时测定千粒重。实时收获小区面积的籽粒产量。每个处理共计3次重复。1.3 数据处理采用Excel 2017和SPSS 20软件对数据进行统计分析和线性方程作图。采用单因素(one-way ANOVA)和LSD法进行方差分析和多重比较(=0.05)。2 结果与分析2.1 不同播期对小麦 泰科麦31 各生育阶段干物质积累量的影响由表1可知，不同播期对 泰科麦31 各生育期阶1.2.2 叶面积指数的测定 在三叶、分蘖、越冬、返青、拔节、抽穗、成熟期测定。测定所取植株（每小区顺序取 10 株）的绿叶的叶面积（长宽0.83），并求取平均值。记录单位cm2/株(茎)，换算成叶面积指数。1.2.3 籽粒灌浆速率 在小麦开始灌浆后的10、15、20、25、30、35 d分别取30个单穗，剥粒后烘干称重，计算单籽粒重，根据公式(6)计算籽粒灌浆速率。灌浆速率=本次取样籽粒干重-上次取样籽粒干重5(6)表1 不同播期对小麦 泰科麦31 各生育阶段干物质积累量的影响年份2019202020202021处理SD1SD2SD3SD4SD1SD2SD3SD4出苗冬前DAA/(kg/hm2)1496a788b705b420c906a827a827a709a占比/%9.85.05.54.07.66.07.27.0冬前拔节DAA/(kg/hm2)3449a4089a2996b1247c2884a2701a2148b2123b占比/%22.625.723.411.824.219.618.621.1拔节开花DAA/(kg/hm2)5062a5195a4924a5064a3528b4825a4569ab3849b占比/%33.132.738.547.929.635.039.538.2开花成熟DAA/(kg/hm2)5277a5831a4155b3850b4600b5452a4016c3395d占比/%34.536.732.536.438.639.534.733.7注：同列不同小写字母表示不同处理间在0.05水平上差异显著；SD1、SD2、SD3和SD4分别表示9月30日、10月10日、10月20日和10月30日4个播期；DAA：干物质积累量。下同。开花前同化物转运率=开花前贮藏同化物转运量开花前干物质积累量100%冬前期和拔节期干物质积累量=不同时期单株干物重种植密度1000开花期和成熟期干物质积累量=不同时期单茎干物重穗数1000开花前贮藏同化物转运量=开花前营养器官干物质-（成熟期干物质重-籽粒干物质重）开花前干物质对籽粒的贡献率=开花前贮藏同化物转运量成熟期籽粒干重100%(5)(1)(4)(3)(2)13段干物质积累量的影响，2年结果基本一致。在SD1和SD2播期处理中，随着小麦生育期的进行，干物质积累量呈持续增加的趋势，在开花到成熟阶段积累量达到最高，占整个生育期的比例为34.5%39.5%之间。在SD3和SD4播期处理中，随着小麦生育期的进行，干物质积累量呈现先增加后降低的趋势，在拔节到开花阶段积累量最好，占整个生育时期的比例为 38.2%47.9%。在出苗到冬前生育阶段，随着播期的延迟，泰科麦31 干物质积累量呈现降低的趋势，但在20202021年小麦生长季，各生育阶段的干物质积累量之间差异不显著；在冬前到拔节阶段，SD1和SD2播期的干物质积累量明显高于SD3和SD4播期，且之间差异显著；在拔节到开花阶段和开花到成熟阶段，可以看出，均为SD2处理的干物质积累量最高，但在20192020年小麦生长季，SD2处理的拔节到开花阶段干物质积累量与其余处理的干物质积累量差异不显著，在20202021年差异显著，在开花到成熟阶段，在20192020年小麦生长季，SD2处理与SD1处理的干物质积累量差异不显著，与其余处理差异显著，在20202021年，SD2与其余处理均差异显著。2.2 不同播期对小麦 泰科麦31 干物质转运的影响由表2可知，不同播期对 泰科麦31 干物质转运的影响的结果，2年结果基本一致。花前贮藏干物质转运量和对籽粒的贡献率均在SD4处理下最高，在表2 不同播期对小麦 泰科麦31 干物质转运的影响年份2019202020202021处理SD1SD2SD3SD4SD1SD2SD3SD4籽粒干物质积累量/(kg/hm2)8351a8535a7405b7262b7676b8132a6986c6510d花前贮藏同化物转运量/(kg/hm2)3075a2704a3250a3412a3076a2680a2969a3115a转运效率/%30.7bc26.7c37.7b50.7a42.0b32.0c39.4b46.6a贡献率/%36.8b31.7b43.8ab47.0a40.1b33.0c42.5ab47.9a花后干物质积累量/(kg/hm2)5277a5831a4155b3850b4600b5452a4016c3395d贡献率/%63.2ab68.3a56.2b53.0b59.9b67.0a57.5b52.1bSD2处理下最低，但在花后干物质的转运量和对籽粒的贡献率均在SD2处理下最高，在SD4处理下最低。从对干物质积累转运对籽粒的贡献率分析可以看出，花前贮藏干物质转运对籽粒的贡献率，2年结果平均为32.4%47.5%，花后干物质积累转运对籽粒的贡献率，2年结果平均为52.5%67.6%，可以看出，花后干物质积累是籽粒干物质积累的主要来源。2.3 不同播期对小麦 泰科麦31 叶面积指数的影响由图2可以看出，播期对 泰科麦31 LAI有影响，且2年结果的变化趋势基本一致。各个播期中，LAI均呈现先不断增加后降低的趋势，在抽穗期最高，在三叶期最低。20192020年，在三叶期和分蘖期，播期对泰科麦31 LAI影响较小，在分蘖期之后，播期对其的影响较大，在越冬期和返青期，播期对 泰科麦31 LAI0.0 01.0 02.0 03.0 04.0 05.0 06.0 07.0 0三叶期分蘖期越冬期返青期拔节期抽穗期乳熟期2 0 1 9 0 2 0生育期叶面积指数L A IS D 1S D 2S D 3S D 40.0 01.0 02.0 03.0 04.0 05.0 06.0 07.0 0三叶期分蘖期越冬期返青期拔节期抽穗期乳熟期2 0 2 0 0 2 1年生育期叶面积指数L A IS D 1S D 2S D 3S D 4图2 不同播期对小麦 泰科麦31 叶面积指数的影响20192020生育期20202021生育期崔兆韵等：不同播期对小麦 泰科麦31 干物质积累转运及产量的影响14的影响的大小顺序为SD1SD2SD3SD4，但在返青 期 之 后，LAI 的 大 小 顺 序 为 SD2SD3SD1SD4。在20202021年，返青期之前LAI差异较小，在返青期之后，不同播期处理下LAI的大小基本顺序为SD2SD3SD1SD4。2.4 不同播期对小麦 泰科麦31 籽粒灌浆速率的影响由图3可以看出，不同播期对 泰科麦31 籽粒灌浆速率的影响的结果，2 a结果基本一致。从表中可以看出，1525 d是 泰科麦31 籽粒灌浆的快增期，在25 d时籽粒灌浆速率达到最高，各播期2 a平均结果图3 不同播期对小麦 泰科麦31 籽粒灌浆速率的影响0.0 01.0 02.0 03.0 04.0 05.0 01 52 02 53 03 52 0 1 9 0 2 0年开花后天数/d灌浆速率/mg/(d 粒)S D 1S D 2S D 3S D 40.0 01.0 02.0 03.0 04.0 05.0 01 52 02 53 03 52 0 2 0 0 2 1年开花后天数/d灌浆速率/mg/(d 粒)S D 1S D 2S D 3S D 4分别为 3.20 mg/(d粒)(SD1)、2.46 mg/(d粒)(SD2)、2.89 mg/(d粒)(SD3)、3.45 mg/(d粒)(SD4)，而 2530 d是 泰科麦31 籽粒灌浆的缓增期，在35 d时，增长量最低。且SD4播期的籽粒灌浆的增长要明显高于其余播期，且SD4SD1SD3SD2。2.5 不同播期对小麦 泰科麦31 产量结构及产量的影响由表3可知，穗数随着播期的延后，表现得变化趋势为 SD2SD1SD3SD4，2 年的平均变幅为526.0万665.8万穗/hm2，且各播期之间的穗数差异显著；穗粒数在2年之间的数据存在差异，20192020年，各播期之间的穗粒数变化趋势为 SD4SD3SD1SD2，且 SD4 与其他 3 个播期的差异显著，而20202021年的变化趋势为SD3SD4SD1SD2，SD3、SD4和SD1之间差异不显著，均与SD2差异显著；千粒重在2年的变化趋势一致，均表现为SD4SD1SD3SD2，2年的平均变幅为37.541.1 g，方差分析可以看出，20192020年，SD4与SD1之间差异不显著，SD4与SD2和SD3之间差异显著，20202021年，SD4、SD1和SD3之间差异不显著，而SD2与SD1和SD4之间差异显著；从产量结果来看，2年的变化趋势一致，均表现为 SD2SD1SD3SD4，SD2 的产量平均变幅为81599332 kg/hm2，方差分析可以看出，20192020年，SD2与SD1之间差异不显著，但均与SD3和SD4之间差异显著，20202021年，各播期之间的差异显著。由表3中产量结构及产量之间的相关性分析来看，穗数与穗粒数极显著负相关，与千粒重之间显著负相关，与产量极显著正相关；穗粒数与产量之间极显著负相关，与千粒重之间极显著正相关；千粒重与产量之间显著负相关。3 讨论3.1 播期对小麦 泰科麦31 干物质积累转运的影响地上部植株干物质积累和向籽粒的转运能力可以反映群体的光合能力，与籽粒产量呈显著相关13。年份2019202020202021相关性分析处理SD1SD2SD3SD4SD1SD2SD3SD4穗数穗粒数千粒重产量穗数/(104/hm2)705.4b725.3a611.4c587.6d532.7b606.2a512.9c464.3d-0.940*-0.634*0.951*穗粒数/粒30.4b28.4b30.7b41.7a44.9a33.4b47.3a47.1a-0.940*-0.814*-0.902*千粒重/g44.2ab36.9b40.5b45.0a36.2a28.1b32.8ab37.2a-0.634*0.814*-0.650*籽粒产量/(kg/hm2)9382a9641a9104b8662c8699b9022a8219c7655d0.951*-0.902*-0.650*-注：*和*分别表示相关性在0.05和0.01水平达到显著和极显著。表3 不同播期对小麦 泰科麦31 产量结构及产量的影响20192020年开花后天数/d20202021年开花后天数/d15有研究表明，提高花后干物质积累量能有效促进花后干物质向籽粒的转运，籽粒产量与抽穗后干物质积累量显著相关14，研究表明，花后光合同化物积累量对籽粒产量贡献率可达65%以上15。适宜的播期可有效提高小麦地上部干物质积累量和转运能力，研究表明，播期推迟造成小麦生长周期积温减少，使植株生长延缓是导致干物质积累量减少的主要原因2。我们研究发现，泰科麦31 在10月10日播种时，花后干物质积累量最高，且花后光合同化物积累量对籽粒产量贡献率达到67.7%，也是所有播期中最高的占比，这与前人的研究基本一致。对于 泰科麦31，适宜的播期提高了花后干物质积累量对籽粒的贡献率，从而获得较高的产量。3.2 播期对小麦 泰科麦31 叶面积指数的影响小麦LAI与光能截获率呈显著相关关系，调整播期可调节LAI，使光能截获率在适宜的条件下达到最大值，促进群体对光能的利用16。有研究表明，调整播期可改变小麦冠层群体结构，增加种植密度能够减少小麦漏光损失，提高光能截获量。我们研究发现，适宜的播期，构建了合理的群体结构，最大程度的保证叶面积指数，从而获得最大的光能截获率，增加籽粒产量。从试验结果分析来看，泰科麦31 在10月10日播种时，收获时群体结构最大，从返青期开始，LAI明显高于其它播期处理，稍有不足的地方是我们并没有对 泰科麦31 各个播期的群体动态做一个调查，不能明确各生育时期的群体与叶面积指数确切的相关性。3.3 播期对小麦 泰科麦31 籽粒产量的影响小麦产量对不同栽培的措施有不同的适应性17。目前，关于播期对小麦产量影响的研究报道较多18-20，其所用品种也各不相同。有研究认为，随着播期推迟，冬小麦籽粒产量呈先减少后增加的趋势21，有研究认为，适当晚播，可以减少小麦营养物质的流失，从而提高小麦籽粒产量22。还有研究表明，适期播种对于小麦产量的提高作用更明显23。郜庆炉等24研究结果表明，播期能够改变小麦籽粒灌浆高峰期和灌浆持续时间，进而对小麦产量产生一定影响。安霞等23研究认为，小麦品种 山农23 在晚播后，其叶面积减小，灌浆速率和穗粒数均降低，最终造成产量降低，相比较播期10月20日，山农23 更适宜在10月10日播种。李豪圣等25对 济麦22 的播期研究表明，播期从9月25日推迟至10月25日时，穗粒数增加，但变幅不大，千粒重随播期的推迟先增加后下降，差异达显著或极显著水平，这与我们对 泰科麦31 的研究结果不一致，泰科麦31 随着播期的延迟，穗粒数增加明显，而千粒重却出现先降低后增加的趋势，我们分析认为，播期逐步延迟，造成 泰科麦31 群体发生变化，且差异显著，对泰科麦 31 不同播期下的穗粒数和千粒重产生影响。早播，造成 泰科麦31 后期郁蔽，下部分蘖过早衰竭，而晚播，泰科麦31 冬前分蘖减少，很难形成泰科麦31 合理的群体。参考文献1李世清,邵明安,李紫燕,等.小麦籽粒灌浆特征及影响因素的研究进展J.西北植物学报,2003,23(11):2031-2039.2刘阿康,马瑞琦,王德梅,等.覆膜和补施氮肥对晚播冬小麦冬前植株生长及群体质量的影响J.作物学报,2022,48(7):1771-1786.3曹承富,孔令聪,张存岭,等.施肥对砂姜黑土基础肥力及强筋小麦产量、品质的影响J.中国生态农业学报,2008,16(5):1073-1077.4郭明明,王康君,张广旭,等.播期和行距互作对小麦籽粒产量和品质的调控J.作物杂志,2021(60):152-158.5马一峰,梁茜,葛均筑,等.冬小麦济麦22和春小麦津强8号的产量形成差异分析J.作物杂志,2019(5):192-195.6ALI M A,ALI M,SATTAR M,et al.Sowing date effect on yield ofdifferent wheat varieties J.Journal of agricultural research,2010,48(2):157-162.7张晶,王姣爱,党建友,等.播期对小麦主茎及分蘖农艺性状、产量和品质的影响J.农学学报,2013,3(8):1-6.8崔正勇,李新华,裴艳婷,等.氮磷配施对冬小麦干物质积累、分配及产量的影响J.西北农业学报,2018,27(3):339-346.9初金鹏,朱文美,尹立俊,等.宽幅播种对冬小麦 泰农18 产量和氮素利用率的影响J.应用生态学报,2018,29(8):2517-2524.10马尚宇,王艳艳,刘雅男,等.播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响J.中国生态农业学报,2020,28(3):375-385.11马冬云,郭天财,王晨阳,等.施氮量对冬小麦灌浆期光合产物积累、转运及分配的影响J.作物学报,2008,34(6):1027-1033.12姜东,谢祝捷,曹卫星,等.花后干旱和渍水对冬小麦光合特性和物质运转的影响J.作物学报,2004,30(2):175-182.13FANG Y,XU B,TURNER N C,et al.Grain yield,dry matteraccumulation and remobilization，and root respiration in winterwheat as 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