赵刚¹, 樊廷录^,2, 李兴茂¹, 张建军¹, 党翼¹, 李尚中¹, 王磊¹, 王淑英¹, 程万莉¹, 倪胜利¹¹甘肃省农业科学院旱地农业研究所,兰州730070
²甘肃省农业科学院科研管理处,兰州730070

Effects of Wide-Range Distance and Genotype on Yield and Water Use Efficiency of Winter Wheat

ZHAO Gang¹, FAN TingLu^,2, LI XingMao¹, ZHANG JianJun¹, DANG Yi¹, LI ShangZhong¹, WANG Lei¹, WANG ShuYing¹, CHENG WanLi¹, NI ShengLi¹¹Institute of Dryland, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070
²Scientific Management Department, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070

通讯作者: 樊廷录,E-mail： fantinglu3394@163.com

责任编辑: 杨鑫浩
收稿日期:2019-09-23接受日期:2019-12-17网络出版日期:2020-06-01

基金资助:

国家重点研发计划.2018YFD0200400503 国家重点研发计划.2016YFD0300110 国家科技支撑计划.2015BAD22B02-02

Received:2019-09-23Accepted:2019-12-17Online:2020-06-01
作者简介 About authors
赵刚,E-mail： 7635423@163.com。












摘要
【目的】明确旱作小麦宽幅条播方式与品种的交互作用,进一步提升产量和水分利用效率。【方法】在黄土高原旱作区,选取2个不同基因型品种,采用5个不同播种幅间距,二因素交互处理,在冬小麦不同生育期测定土壤水分、干物质积累量、透光率和产量,经过连续3年连续数据积累,分析不同幅间距的宽幅播种方式和不同株型品种互作对产量和水分利用的影响。【结果】冬小麦灌浆期品种间旗叶和底部位透光率均差异不显著,长6359秸秆+颖壳干物质运转量、运转率和贡献率均高于高秆品种陇鉴117;播种方式方面,幅间距缩小至18 cm时,旗叶部位透光率和干物质运转均高于普通条播;品种间全生育期耗水量差异不大,缩小幅间距至18 cm的宽幅播种,耗水量降低10.8 mm,水分利用效率提高8.91%;不同基因型冬小麦产量差异不显著,长6359和陇鉴117分别通过扩大库容和提高单位面积穗数达到增产目的,品种和幅间距二因素互作对产量影响差异不显著,宽幅播种调节幅间距均能适应不同基因型冬小麦品种,幅间距缩小至18 cm时产量增加139.2 kg·hm ^-2。【结论】旱作冬小麦采用宽幅播种,幅间距为18 cm时,配套不同基因型冬小麦,产量和水分利用效率均可提高,耗水量无显著增加,为区域冬小麦宽幅播种技术配套新品种提供理论依据。
关键词： 旱作区;幅间距;冬小麦;产量;水分利用效率

Abstract
【Objective】This study was carried out to clarify the interaction between wide range strip sowing and wheat cultivar, so as to improve the yield and water use efficiency. 【Method】 In this study, two different genotypes were selected in the dry farming area of the Loess Plateau. Five different sowing spacing and two factor interaction were used to measure the soil moisture, dry matter accumulation, light transmittance and yield of winter wheat. After three consecutive years of data accumulation, the effects of different spacing of wide sowing and different plant type interaction on yield and water use were analyzed. 【Result】 There was no significant difference in light transmittance at flag leaf position and bottom of canopy between cultivars at filling stage. The transport capacity and contribution rate of straw and glume dry matter were higher in C6359 than that in Longjian 117, which was a tall wheat cultivar. Compared with conventional drilling sowing, the wide range sowing had high light transmittance at flag leaf position and dry matter transport when ranges spacing was 18 cm. There was no difference in water consumption during the whole growth stage between cultivars. When the width spacing was 18 cm, the water consumption decreased by 10.8 mm and water use efficiency increased by 8.91% compared with conventional drilling sowing. There was no significantly different in grain yield between wheat cultivars. The grain yield was increased by expanding the sink capacity in C6359 and by increasing the number of spikes per unit area in Longjian 117, respectively. The interaction of cultivar and width spacing had no significant effect on grain yield. The wide range strip sowing could adapted to different genotypes of winter wheat cultivars by adjust the range spacing. When the range spacing was 18 cm, the yield increases by 139.2 kg·hm ^-2 compared with conventional drilling sowing. 【Conclusion】 When the width range spacing was 18 cm, the yield and water use efficiency were increased in different genotypes of wheat winter cultivars. However, the water consumption was not significant increase. These results provided a theoretical basis for the winter wheat high-yield cultivation technology with new cultivars in loess dry plateau area
Keywords：dry farming region;wide-range distance;winter wheat;yield;WUE


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本文引用格式
赵刚, 樊廷录, 李兴茂, 张建军, 党翼, 李尚中, 王磊, 王淑英, 程万莉, 倪胜利. 宽幅播种旱作冬小麦幅间距与基因型对产量和 水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(11): 2171-2181 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.11.004
ZHAO Gang, FAN TingLu, LI XingMao, ZHANG JianJun, DANG Yi, LI ShangZhong, WANG Lei, WANG ShuYing, CHENG WanLi, NI ShengLi. Effects of Wide-Range Distance and Genotype on Yield and Water Use Efficiency of Winter Wheat[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2020, 53(11): 2171-2181 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.11.004

0 引言

【研究意义】冬小麦为旱作区主要粮食作物之一,小麦种植区分布较广,但大部分冬小麦种植区域为典型的雨养农业区,降水资源限制了冬小麦产业发展,产量高低是遗传和环境因素共同作用的结果^[1],抗旱品种选育和栽培技术改进是提高小麦单产水平最经济有效的途径。宽幅精量播种技术是近年来提出的一项栽培技术^[2],通过改变群体结构提高产量,然而品种特性影响群体结构的变化,因此,研究旱作区不同品种配套不同幅间距对小麦产量和水分利用的影响具有重要意义。【前人研究进展】前人相关研究表明,种植行距是调整作物空间布局的重要措施^[3],行距配置对冬小麦生长、冠层结构及微环境均有影响,合理的株行距配置不仅能够调节作物生长微环境,还有节水降耗作用^[4,5]。传统耕作方式为密集条播、籽粒拥挤一条线的播种方式,宽幅精量播种是以扩播幅、增行距、促匀播为核心,有利于小麦出苗^[6],实现了苗齐、苗均、苗壮,构建了合理的群体结构,增产效应显著^[7,8,9]。冬小麦不同基因决定了冠层特征,其中株高影响着小麦倒伏、品质,与产量关系密切。高秆品种生物量大,单株所占空间较大,互相之间遮阴小、通透性好,但是易倒伏;矮秆品种生物量小,叶片簇拥通风性差,从而限制产量提升。小麦群体大小与分蘖能力有着密切的关系,宽幅精量播种通过改变播种幅宽,优化群体结构达到高产,不同基因型冬小麦个体特征明显,对不同栽培措施要求不同。【本研究切入点】宽幅精量播种增产效应显著,前人在冬小麦冠层特征^[2]、产量构成^[3]、光合特性^[6]及肥料利用^[7]方面做了大量研究,但是幅间距和不同品种互作条件下冬小麦生长发育和土壤水分的研究报道较少。【拟解决的关键问题】本研究在旱作区大田条件下,采用不同幅间距的宽幅播种和不同基因型的冬小麦新品种,比较分析幅间距和品种对冬小麦群体结构、产量和水分利用效率的影响,旨在为不同基因型冬小麦品种配套不同幅间距提供理论依据与配套技术措施。

1 材料与方法

1.1 试验地点

镇原试验站位于甘肃省镇原县,属于半湿润偏旱区,常年平均降水量540 mm,年蒸发量1 500 mm,干燥度1.5,属稳定单向缺水农业区。依托农业部西北旱作区作物营养与施肥科学观测实验站和国家糜子改良中心甘肃分中心,试验于2016—2018年连续3年在镇原县上肖乡（35°30′ N,107°29′ E）进行,土壤为黑垆土,耕层土壤有机质含量10.62 g·kg^-1,全氮0.94 g·kg^-1,碱解氮89 mg·kg^-1,速效磷12 mg·kg^-1,速效钾231 mg·kg^-1,肥力中等。据测定,该地降水量的10%—15%形成径流流失,60%—65%为无效蒸发,仅有25%—30%被作物利用,60%的降水多集中在7—9月,年平均日照时数为2 300—2 500 h,日照百分率达50%—55%,年辐射量为525—567 kJ·cm^-2,≥0℃积温为3 400—3 800℃,≥10℃积温为2 700—3 200℃。

3季冬小麦生育期降水情况如表1所示,冬小麦生育期为当年9月底播种至次年7月初收获,因此生育期降水为当年10月至次年6月,2015—2016、2016—2017、2017—2018年度生育期降水分别为272、334.6和382.7 mm,试验区域冬小麦生育期多年降水为250 mm,因此,第1年为平水年,后2年为丰水年。从降水分布来看,2016—2017和2017—2018年度5月和6月降水分别占全生育期降水49.0%和42.0%,越冬前9月和10月降水分别占全生育期的22.6%和32.2%,冬小麦生长旺季降水不足30.0%,因此,冬小麦关键生育期降水来看,2016—2017和2017—2018年度为欠水年。

Table 1
表1
表1冬小麦生育期降水情况
Table 1Precipitation during growth stage of winter wheat (mm)

年份 Year	一月 Jan.	二月 Feb.	三月 Mar.	四月 Apr.	五月 May	六月 Jun.	七月 Jul.	八月 Aug.	九月 Sep.	十月 Otc.	十一月 Nov.	十二月 Dec.
2015	—	—	—	—	—	—	—	—	12.3	39.7	55.1	0.0
2016	0.0	0.0	13.6	31.0	44.8	75.5	105.2	48.0	28.8	46.7	0.0	9.6
2017	0.0	14.2	51.7	19.5	62.1	102	63.6	211.3	13.3	109.9	0.0	10.5
2018	15.0	8.0	15.5	49.7	80.2	80.6	—	—	—	—	—	—

The average annual precipitation (from July to next June) over the 10 years was 532.5 mm and the average precipitation during wheat growth was 250 mm. Normal, dry and wet years were classified according to the percentage over the average total precipitation, i.e., precipitation variation within 10% for normal year, less than 10% for dry year, and more than 10% for wet year
近60个生产年（7月至翌年的6月）的平均降水量为532.5 mm,小麦生育期的平均降水量为250 mm。按生产年的平均降水量来划分降水年型,增减10%以内为“平水”,减少10%以上为“干旱”,增加10%以上为“丰水”

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1.2 试验设计

试验采取裂区设计,主处理为不同株高冬小麦品种,分别选取陇鉴117（LJ117）和长6359（C6359）,陇鉴117品种分蘖力强、株高高、小穗数多,长6359品种分蘖力弱、株高低、千粒重大;副处理为不同幅间距处理,分别为宽幅条播1（幅间距25 cm,M25）,宽幅条播2（幅间距30 cm,M30）,宽幅条播3（幅间距18 cm,M18）,均匀播种（无行距株距,M0）普通条播（行距20 cm,幅宽2—3 cm,CK）。试验小区面积为14 m²（长5 m,宽2.8 m）,3次重复。试验统一定苗为375万株/hm²,施纯N 180 kg·hm^-2,P₂O₅为105 kg·hm^-2,氮、磷肥全部基施,其他管理同农户大田。

1.3 测定方法

1.3.1 产量 在冬小麦成熟后,采用实收记产,收获后自然风干,考种后脱粒记产（按14%含水量折合产量）。

1.3.2 土壤水分和冬小麦水分利用效率（WUE） 播种前、返青期、拔节期、开花期、灌浆期和收获后分别用土钻法测定每个小区2 m土层（每20 cm为一层）的土壤含水量,转化为播前和收获时的土壤贮水量（mm）。生育期降雨量通过MM-950自动气象站获得。试验地在旱塬地带,降雨不产生径流,所以在本研究中地表径流可忽略不计,利用土壤水分平衡方程计算作物耗水量（土壤水分蒸发与作物蒸腾量,ET）。各指标计算公式如下：

土壤贮水量（mm）=土壤含水量×土壤容重;

冬小麦耗水量（ET,mm）=生育前一次土壤贮水量-生育后一次土壤贮水量+生育期降水量;

冬小麦水分利用效率（WUE,kg·hm^-2·mm^-1）=籽粒产量/生育期耗水量。

1.3.3 干物质量 在小麦不同生育期（开花期和成熟期）选择小区长势一致植株,每次取20株,然后105℃杀青10 min,80℃下烘干至恒重后称重。

干物质转运量=开花期营养器官干重-成熟期营养器官干重;

干物质转运率=花前干物质转运量/开花期营养器官干重×100%;

光合同化量=成熟期籽粒干重-花前干物质转运量;

干物质转运量对籽粒的贡献率=花前干物质转运量/成熟期籽粒干重×100%。

1.3.4 透光率 2018年5月15日至20日,采用ZDS-10型照度计测定光强,选取冬小麦灌浆前期穗顶部、旗叶部和底部分别测定,每区连续读取20个光强数据,计算透光率。

透光率=（测定部位光强/穗顶部光强）×100%

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2003软件处理数据和制图,采用SPSS Statiostics17.0进行方差分析。

2 结果

2.1 品种播种方式对透光率的影响

小麦灌浆期旗叶和底部透光率如图1所示,旗叶部位和底部透光率分别为65%—79%和2.6%—3.6%,高杆品种为72.0%和2.8%,矮杆品种为74.0%和3.1%,品种间差异不显著;播种方式来看,2个品种18 cm幅间距旗叶部位均高于其他播种方式,底部差异不大。旗叶部位透光率受果穗影响,不论哪种基因型冬小麦品种,18 cm幅间距穗部遮光较小,有利于旗叶及以下部位叶片接收光照。

图1

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图1不同品种不同播种方式对透光率的影响

不同小写字母表示差异显著 (α=0.05)。下同
Fig. 1Effects of different varieties and sowing ways on transparence

Different lowercase letters indicate significant difference (α=0.05). The same as below

2.2 不同生育阶段的干物质积累量变化

干物质积累量随生育期推移逐渐增加（图2）,陇鉴117分蘖能力强,苗期和拔节期干物质较长6359分别增加12.66%和5.04%,孕穗期和灌浆期长6359较陇鉴117分别增加5.43%和5.29%,成熟期2个品种干物质积累量基本一致,说明陇鉴117孕穗期以前干物质积累量大,到后期增速逐渐减慢,呈“快-慢”的趋势,而长6359与之相反,呈“慢-快”趋势。幅间距调整各生育期干物质积累差异显著,陇鉴117和长6359分别在灌浆期和拔节期差异相对较小,其他各生育期均差异较大;幅间距为18 cm时各生育期均显著高于对照,增幅为2.63%—24.30%,灌浆期差异最小,拔节期差异最大,成熟期干物质积累量较对照平均增加10.45%。

图2

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图2不同处理冬小麦不同生育阶段耗水量变化

1：苗期 Seedling stage;2：拔节期 Jointing stage;3：孕穗期 Booting stage;4：灌浆期 Filling stage;5：成熟期 Maturity stage
Fig. 2Water consumption change of winter wheat at different growth stages under different treatments

2.3 幅间距和株高对花后植株干物质运转的影响

不同播种方式和品种显著影响了冬小麦花后干物质运转（表2）,长6359的秸秆+颖壳干物质运转量、运转率和贡献率较陇鉴117高15.9%、7.7%和7.8%;不同播种方式干物质运转量由低到高依次为M0<M25<CK<M18<M30,运转率为M0<M25<M18<CK<M30,贡献率为M0<M25<CK<M18<M30;不同处理颖壳平均运转率和贡献率分别为19.4%和6.4%,秸秆分别为33.4%和44.76%。

Table 2
表2
表2品种和播种方式对冬小麦干物质运转的影响
Table 2Amount of translocation of winter wheat in different variety and sowing method

品种 Variety	幅间距 Wide-range distance	运转量 Amount of translocation (g/plant)			运转率 Translocation rate (%)			贡献率 Contribution ratio (%)
		颖壳 Glume	秸秆 Stem	秸秆+颖壳 Stem+Glume	颖壳 Glume	秸秆 Stem	秸秆+颖壳 Stem+Glume	颖壳 Glume	秸秆 Stem	秸秆+颖壳 Stem+Glume
陇鉴117 LJ117	CK	0.08b	0.49a	0.57a	24.84b	36.69a	34.32a	8.51b	50.32a	58.83a
	M25	0.12a	0.37b	0.49b	38.94a	29.46c	31.31bc	11.88a	37.24c	49.12c
	M30	0.08b	0.46a	0.54a	24.28b	34.69b	32.58b	7.95c	44.66b	52.61b
	M18	0.05c	0.47a	0.52ab	16.30c	33.68bc	30.38c	5.09d	44.76b	49.85c
	M0	0.04c	0.33b	0.36c	12.64d	26.60d	24.03d	3.39e	31.66d	35.05d
长6359 C6359	CK	0.06b	0.54b	0.60b	15.33b	35.53b	31.30c	5.25b	45.98b	51.23c
	M25	0.09a	0.37c	0.46c	21.55a	26.18d	25.12d	7.97a	32.74c	40.72e
	M30	0.06b	0.67a	0.73a	15.58b	42.22a	37.14a	5.17b	59.41a	64.58a
	M18	0.05bc	0.60a	0.65b	13.95c	36.59b	32.19bc	5.15b	56.1a	61.26b
	M0	0.04c	0.48b	0.51c	10.27d	32.64c	28.06d	3.62c	44.75b	48.37cd

Different letters within the same column mean significant differences at 0.05 level. The same as below
同列不同字母代表差异显著（P<0.05）。下同

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2.4 品种和播种方式对不同生育阶段耗水量的影响

2017—2018年度冬小麦不同生育期阶段耗水量如图3所示,本年度冬小麦生育期降水不均,但是冬小麦生育关键期均有降水,干旱胁迫不明显。耗水集中在灌浆前期,灌浆期—成熟期由于冬小麦叶片开始干枯,耗水减小,播种期—返青期、返青期—拔节期、拔节期—开花期、开花期—灌浆期、灌浆期—成熟期阶段耗水量分别占全生育期耗水量的33.9%、24.7%、17.1%、22.5%、1.8%。陇鉴117耗水量比长6359平均高3 mm,返青期—拔节期最高,达到了9.7 mm;不同播种方式来看,18 cm幅间距在拔节—开花期高于条播对照,其他时期均低于对照,全生育期较普通条播平均低9.5 mm。

图3

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图3不同处理冬小麦不同生育阶段耗水量变化

1：播种期-返青期 Sowing stage -green stage;2：返青期-拔节期 Green stage -jointing stage;3：拔节期-开花期 Jointing stage -flowering stage;4：开花期-灌浆期 Flowering stage -filling stage;5：灌浆期-成熟期 Filling stage -maturity stage
Fig. 3Water consumption change of winter wheat at different growth stages under different treatments

2.5 播种方式和品种对冬小麦收获期土壤贮水量与生育期耗水量的影响

冬小麦收获后0—200 cm土壤贮水量和土壤耗水情况如表3所示,品种之间土壤贮水量和土壤耗水量差异均不显著,收获后土壤贮水量同一品种不同幅间距差异不显著,2016和2017年差异不大,2018年陇鉴117比长6359贮水量低16.3 mm;不同幅间距土壤耗水差异显著（P<0.05）,品种之间差异不显著,土壤耗水量年份之间差异与土壤贮水量一致,其中2018年陇鉴117土壤耗水量比长6359高16.3 mm。

Table 3
表3
表3品种和播种方式对冬小麦收获期土壤贮水量和生育期土壤耗水的影响
Table 3Effects of different variety and sowing method components on soil water storage and soil water loss of winter wheat (mm)

品种 Variety	幅间距 Wide-range distance	收获土壤贮水量（0—200 cm） Soil water storage of harvest (0-200 cm)			土壤耗水量 Soil water loss
		2016	2017	2018	2016	2017	2018
陇鉴117 LJ117	CK	263.3a	301.5a	329.3a	72.5a	53.3b	123.9b
	M25	272.1a	287.5a	316.7a	63.6c	66.3a	136.4a
	M30	272.0a	304.3a	330.2a	63.7c	49.5b	122.9b
	M18	271.3a	297.4a	331.7a	64.4c	51.4b	121.5b
	M0	266.8a	292.3a	336.8a	68.9b	61.5a	116.4c
长6359 C6359	CK	258.6a	304.0a	342.4a	77.1a	49.8c	110.8ab
	M25	269.3a	304.5a	335.0a	66.4b	49.2c	118.2a
	M30	262.6a	296.5a	347.1a	73.2a	57.3b	106.1b
	M18	271.3a	297.8a	359.0a	64.4b	56.0b	94.2c
	M0	278.0a	281.2a	342.5a	57.8c	72.6a	110.7ab

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2.6 品种和播种方式对冬小麦产量三因素的影响

不同品种对冬小麦产量三因素影响较大,方差分析结果显示（表4）,穗数、千粒重品种之间差异显著,其中每公顷成穗数陇鉴117比长6359高13.1%,千粒重长6359比陇鉴117高15.7%;品种、播种方式之间穗粒数和穗数差异显著,品种与播种方式互作穗粒数和穗数同样达到显著水平。不同降水年型来看,产量三因素差异均显著（P<0.01）,2016年千粒重、穗数均高于其他年份,2018年穗粒数最高,不论哪个年型不同播种方式之间千粒重差异均不显著。

Table 4
表4
表4品种和播种方式对冬小麦产量三因素的影响
Table 4Effects of different variety and sowing method on yield components of winter wheat

品种 Variety	幅间距 Wide-range distance	穗粒数Grains per spike				穗数Spike number (×104 plants/hm2)				千粒重1000-grain weight (g)
		2016	2017	2018	Mean	2016	2017	2018	Mean	2016	2017	2018	Mean
陇鉴117 LJ117	CK	34.1b	31.6a	33.3a	33.0a	570.0b	435.0c	511.0a	505.3b	35.7a	28.7a	38.1a	34.2a
	M25	37.7a	31.3a	33.8a	34.3a	598.5ab	484.5a	509.0a	530.7a	36.9a	28.1a	37.0a	34.0a
	M30	33.1b	29.5b	32.4ab	31.7b	604.5ab	448.5bc	446.0b	499.7b	36.8a	27.0a	37.0a	33.6a
	M18	35.5ab	30.5ab	30.2b	32.1ab	636.0a	466.5ab	442.0b	514.8a	36.4a	27.8a	38.1a	34.1a
	M0	35.0ab	31.8a	30.5b	32.4ab	610.5ab	454.5bc	512.2a	525.7a	36.6a	28.0a	37.6a	34.1a
长6359 C6359	CK	29.5b	28.9a	39.3a	32.6a	607.5a	294.0b	417.0b	439.5c	45.1a	33.5a	40.8a	39.8a
	M25	32.1a	29.3a	36.6b	32.7a	505.5c	436.5a	323.3d	421.8c	44.2a	32.3a	40.3a	38.9a
	M30	32.0a	27.8a	37.0ab	32.3a	561.0ab	436.5a	377.7c	458.4b	45.2a	31.9a	40.8a	39.3a
	M18	29.6b	29.7a	35.7b	31.7a	585.0ab	451.5a	438.4a	491.6a	44.6a	33.5a	39.5a	39.2a
	M0	31.9ab	28.4a	34.6b	31.6a	552.0bc	433.5a	414.4b	466.6b	43.5a	32.9a	41.7a	39.4a

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仅2017年长6359穗数在不同播种方式下差异不显著,在2016年和2018年2个品种穗数均达到显著水平; 2018年长6359穗粒数在不同播种方式下差异显著,在2016年和2017年,2个品种的穗粒数均不显著。

2018年,长6359不同播种方式穗粒数之间差异显著,其他年份2个品种均不显著;单位面积穗数,2017年,长6359不同播种方式之间差异不显著,其他年份均达到显著水平。不同处理来看,18 cm幅间距增加了单位面积穗数,千粒重和穗粒数与普通条播均无差异,由此可见,产量之间的差异主要来源于单位面积穗数,因此,播种方式保证单位面积穗数是关键。

2.7 品种和播种方式对产量及水分利用效率的影响

不同处理不同年份产量和水分利用效率结果如表5所示,产量品种之间差异不显著（P=0.661）,幅间距和不同年份影响差异达到极显著（P<0.01）,年份与品种、年份和播种方式互作差异极显著（P<0.01）,品种与播种方式互作差异不显著,P值为0.2089。年份、播种方式单因素对水分利用效率影响差异极显著（P<0.01）,品种影响差异不显著（P=0.1464）。品种、年份与品种互作、品种与播种方式互作对耗水量影响差异不显著,年份、播种方式及其两因素互作差异极显著（P<0.01）。三因素互作对产量、水分利用效率、耗水量影响差异不显著。

Table 5
表5
表5品种和播种方式对产量和水分利用效率的影响
Table 5Effects of varieties and sowing methods on yield and WUE in winter wheat

品种 Variety	幅间距 Wide-range distance	产量 Yield (kg·hm-2)			耗水量 ET (mm)			水分利用效率 WUE (kg·mm-1·hm-2)
		2016	2017	2018	2016	2017	2018	2016	2017	2018
陇鉴117 LJ117	CK	4705.3bc	1850.8a	3442.2a	341.3a	355.6ab	498.3ab	13.77bc	5.20a	6.90a
	M25	4757.0b	1742.9ab	2951.3b	332.8a	372.9a	516.5a	14.29b	4.67ab	5.72b
	M30	4457.1c	1590.1ab	2769.4b	332.1a	348.5b	495.3b	13.39c	4.47ab	5.59b
	M18	5302.7a	1749.4ab	3333.6a	333.6a	363.6ab	460.9c	15.89a	4.82b	7.23a
	M0	4547.4bc	1494.0b	2909.1b	338.2a	368.2a	496.4b	13.45c	4.06b	5.86b
长6359 C6359	CK	4452.2bc	2024.6ab	3423.2a	346.2a	356.6b	490.1a	12.85c	5.68a	6.98a
	M25	4683.1b	1531.3c	2406.5d	335.9a	355.7b	497.2a	13.95b	4.30b	4.83c
	M30	4552.5bc	1750.8bc	2245.6d	342.5a	363.9b	486.3b	13.30bc	4.81ab	4.62c
	M18	5197.4a	2117.2a	3033.0b	333.6a	371.6b	463.6b	15.58a	5.78a	6.54a
	M0	4351.3c	1848.9abc	2691.3c	327.5a	391.6a	490.0a	13.31bc	4.88ab	5.49b

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不同年份产量差异较大,产量由高到低依次为2016年、2018年和2017年,品种之间陇鉴117为3 174.0 kg·hm^-2,较长6359增产2.8%,不同播种方式产量依次为18 cm幅间距>条播>25 cm幅间距>均匀播种>30 cm幅间距,其中18 cm幅间距较普通条播增产4.20%,均匀播种和30 cm幅间距分别减产10.3%和12.8%。水分利用效率变化规律与产量基本一致,年际间差异明显,2016年度显著高于其他2年,品种之间差异不大,播种方式对水分利用效率影响较大,其中25 cm幅间距达到了9.30 kg·mm^-1·hm^-2,较普通条播增加8.8%,均匀播种和30 cm幅间距分别为7.80 kg·mm^-1·hm^-2和7.65 kg·mm^-1·hm^-2。

年份之间产量和水分利用效率差异显著,其中2016年18 cm幅间距的宽幅播种方式（M18）产量和水分利用效率较普通条播显著增加了14.7%和18.2%;2017年18 cm幅间距（M18）与普通条播产量差异不显著,但显著高于其他处理;2018年陇鉴117比长6359显著增产,增产10.0%,18 cm幅间距显著增产。

降水年型对耗水量影响较大,2016—2108年冬小麦生育期降水分别为269.2、306.6、379.9 mm,耗水量分别为336.4、364.8和489.5 mm,耗水量随着降水量的增加而增加;高秆品种和矮秆品种耗水量分别为396.9 mm和396.8 mm,品种之间耗水量基本无差异;不同幅间距处理来看,均匀播种和25 cm幅间距宽幅播种耗水量均达到了402 mm,18 cm幅间距宽幅播种耗水量最低,为387.8 mm,较普通条播减少了10.2 mm。

2017年和2018年耗水量差异显著,因为2年生育期降水量分别较冬小麦多年平均降水量增加了25.6%和52.0%,属于生育期丰水年份,同年处理间耗水量差异显著,在2016年平水年耗水量差异不显著。3年耗水量分别在327.0—346.3、355.8—379.2和460.9—516.3 mm,平水年处理之间耗水量差异不显著,2个丰水年差异显著。2016年18 cm幅间距播种陇鉴117产量和水分利用效率分别增加12.68%和15.2%,长6359分别增加16.8%和20.9%,均匀播种陇鉴117分别降低了3.4%和2.2%,长6359降低了2.3%和—3.5%,差异不显著。3年综合来看,18 cm幅宽较其他幅间距有显著增产作用,均匀播种较传统耕作减产。

3 讨论

3.1 幅间距和品种对冬小麦干物质积累的影响

农作物产量主要来自光合产物的积累,较高的干物质积累量是实现作物高产的基础,增加植株日照时数和受光面积是获取较高干物质积累的前提。品种和栽培措施在很大程度上决定了小麦群体发展动态,品种和株行距合理配置有利于冬小麦群体分布,宽幅播种通过适当增加播种幅宽,籽粒分散均匀,提高出苗率,促进个体发育,提高叶面积指数,改善光合性能,从而构建合理群体结构^[8,9,10]。合理的群体结构能够促进光合作用,加速干物质运转和积累。小麦干物质运转对籽粒贡献率既受基因型影响^[11,12],又受到栽培措施的影响^[13,14]。本研究结果显示,宽幅播种均能显著提高灌浆期旗叶部位透光率,不同品种之间差异不显著;幅间距之间差异显著,幅间距缩小至18 cm时,由于穗部不孕小穗数减少,穗粒数降低,旗叶部位透光率显著高于对照,增加叶片受光面积,有利于干物质的积累和运转。卢布^[15]研究认为行距增大冠层光截获减少,透光率增大,本研究结果显示幅间距缩小,旗叶部位透光率增加,底部透光率无差异,由于播种幅宽增加,密度一致时,穗部性状改变,穗粒数降低,增加旗叶透光率,改善了旗叶部位的通风透光情况。

陇鉴117分蘖能力强,前期生长速度快,干物质积累量呈“快-慢”增长趋势,而长6359拔节后生长速度增加,表现为拔节期前生长慢,拔节期后生长速度快,张小涛等^[16]认为多穗型品种各生育期干物质积累量均高于大穗型品种,但成熟期干物质积累量差异不显著。

由于本研究为宽幅精量播种,冬小麦返青后降水减少,陇鉴117分蘖返青后分蘖无法正常生长成穗;各生育期幅间距为18 cm时干物质积累量均高于对照;矮秆品种长6359营养器官干物质运转量、运转率和贡献率较陇鉴117均显著增加,长6359在透光率差异不大的情况下,干物质运转量和运转率较高,说明源汇发生变化,“汇”能力强;幅间距达到30 cm时,茎秆和颖壳干物质运转量、运转率和贡献率明显增加,然而缩距至18 cm时,干物质运转率和运转量表现不一,说明“流”在干物质积累中有一定作用,但“源”-“汇”起到了关键决定因素,干物质运转小麦品种间差异较大,这与前人研究一致^[17]。

3.2 幅间距和品种对冬小麦耗水量的影响

冬小麦对水分变化的响应表现在株高和叶面积,株高和叶面积除自身遗传基因影响外,同样受耕作措施的影响,冠层结构的变化不仅影响个体蒸腾耗水还影响了群体蒸发和蒸腾^[18,19]。本研究表明,2个品种间耗水差异不显著,陇鉴117拔节期前耗水量比长6359高,后期2个品种耗水趋于一致,冬小麦株型不同,缩小幅间距播种方式耗水高峰期随之变化,群体构建过程中高耗水阶段不同;18 cm幅间距播种方式在播种—返青期矮秆品种与对照差异不显著,但在拔节—开花期耗水量显著高于对照,其他生育期均低于对照;而陇鉴117品种播种—返青期显著低于对照,开花—灌浆期显著高于对照,2个株型品种在全生育期耗水量和水分利用效率基本一致。

黄玲等^[20]研究认为冬小麦品种更替过程中总耗水量差异不显著,与本研究一致。播种方式来看,全生育期耗水量18 cm宽幅播种比普通条播降低10.8 mm,水分利用效率增加8.91%,宽幅播种合理布局了群体结构,降低了无效蒸发损失,增加蒸腾作用,提高了水分利用效率,成为旱作区提高水分利用率的有效栽培措施。

3.3 幅间距和品种对冬小麦产量及构成因素的影响

栽培技术发展为小麦单产提高贡献了40.0%,然而栽培措施改进占到了34.1%^[21],品种更替为小麦增产贡献了33%—63%^[22],新品种配套栽培技术能够实现小麦高产目标^{[7, 23-24]}。小麦产量由单位面积穗数、穗粒数和千粒重三因素相互协调,才能实现小麦高产。不同基因型小麦品种对栽培方式适应性不同,小麦群体由个体组成,个体特征由基因型决定,宽幅精量播种技术能够较好地协调群体和个体之间的关系^[25,26],其通过提高单株与群体分蘖和单株成穗数来提高单位面积穗数,实现增产^[27,28]。许多****研究表明,宽幅精量播种显著增加了单位面积穗数^[29,30],本研究表明,品种之间单位面积穗数和千粒重差异显著,陇鉴117有效增加单位面积穗数,长6359千粒重高于陇鉴117;幅间距缩小至18 cm时,显著增加了单位面积穗数,不论品种特性如何,幅间距缩小有利于提高小麦群体分布均匀度,解决了群体和个体矛盾,提升个体发育能力,构建合理群体长势,提高单位产量;对于陇鉴117,缩距宽幅播种增加了穗粒数,而长6359穗粒数差异不显著。

不同基因型冬小麦产量差异不显著,说明在同一环境下,2个品种产量潜力基本一致,但是产量提高的方式不同,长6359“库”容大,提高千粒重增加产量,陇鉴117通过增加单位面积穗数提高产量;播种方式来看,宽幅播种幅间距缩小至18 cm,产量显著增加,冯伟等^[31]研究发现带间距缩小时,大穗型和多穗型小麦品种产量增加,与本研究一致;幅间距为18 cm,颖壳+秸秆干物质运转率低于普通条播,但对籽粒贡献率高于对照,而均匀播种和幅间距增加至25 cm、30 cm,产量均显著低于普通条播,幅间距增加,干物质运转率和运转量增加,但是单位面积成穗数不足,产量难以提升。

4 结论

幅间距和品种对冬小麦透光率、产量和土壤耗水之间差异不显著,长6359颖壳+秸秆干物质运转量、运转量和贡献率均高于陇鉴117,长6359千粒重显著增加,陇鉴117显著提升了单位面积成穗数。宽幅精量播种技术增产效果显著,幅间距缩小至18 cm时,由于穗粒数减少,显著提高旗叶部位透光率,扩大了叶片受光面积,增加了光合产物,提升了秸秆和颖壳运转量,通过提高单位面积穗数,冬小麦产量增加139.2 kg·hm^-2,全生育期耗水量降低10.8 mm,水分利用效率提高8.91%。

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[26] 李栓良, 任长宏, 格桑曲珍, 赵宗财, 张宗卷, 胡希远 . 宽幅硬茬播种对冬小麦生长、产量及品质的效应
麦类作物学报, 2015,35(1):80-85.
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LI S L, REN C H, GESANG Q Z, ZHAO Z C, ZHANG Z J, HU X Y . Effect of no-tilled wide planting pattern on growth, yield and quality of winter wheat
Journal of Triticeae Crops, 2015,35(1):80-85. (in Chinese)
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[27] 薛亚光, 魏亚凤, 李波, 汪波, 刘建 . 播期和密度对宽幅带播小麦产量及其构成因素的影响
农学学报, 2016,6(1):1-6.
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XUE Y G, WEI Y F, LI B, WANG B, LIU J . Effects of sowing date and planting density on grain yield and its components of wheat under wide belt planting
Journal of Agriculture, 2016,6(1):1-6. (in Chinese)
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[28] 吕丽华, 梁双波, 张丽华, 贾秀领, 董志强, 姚艳荣 . 不同小麦品种产量对冬前积温变化的响应
作物学报, 2016,42(1):149-156.
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Lü L H, LIANG S B, ZHANG L H, JIA X L, DONG Z Q, YAO Y R . Yield in response to accumulated temperature before winter in winter wheat
Acta Agronomica Sinica, 2016,42(1):149-156. (in Chinese)
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[29] 胡红, 李洪文, 李传友, 王庆杰, 何进, 李问盈, 张祥彩 . 稻茬田小麦宽幅精量少耕播种机的设计与试验
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HU H, LI H W, LI C Y, WANG Q J, HE J, LI W Y, ZHANG X C . Design and experiment of broad width and precision minimal tillage wheat planter in rice stubble field
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016,32(4):24-32. (in Chinese)
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DOI:10.1111/jac.2006.192.issue-1URL [本文引用: 1]

[31] 冯伟, 李世莹, 王永华, 康国章, 段剑钊, 郭天财 . 宽幅播种下带间距对冬小麦衰老进程及产量的影响
生态学报, 2015,35(8):2686-2694.
DOI:10.5846/stxb201306091497URL [本文引用: 1]
在大田试验条件下以多穗型品种‘百农矮抗58’和大穗型品种‘兰考矮早八’为供试材料,研究了宽幅播种(播幅8 cm)种植方式下不同带间距7 cm(KF7)、12 cm(KF12)和17 cm(KF17)对冬小麦(Triticum aestivum)衰老进程及产量的影响。结果表明:与常规条播(行距20 cm,播幅1-2 cm)相比,宽幅带播种植方式的花后旗叶叶绿素降解缓慢,丙二醛(MDA)含量降低,抗氧化酶活性增强,成穗数和产量提高。宽幅带播下不同带间距处理间差异因品种类型而异,矮抗58品种叶绿素相对含量(SPAD)、过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性整体呈现为KF12 > KF17 > KF7,兰考矮早八品种表现为KF7 > KF12 > KF17,而MDA变化规律则相反。试验条件下,多穗型品种矮抗58以KF12处理、大穗型品种兰考矮早八以KF7处理花后叶绿素含量高,MDA含量低,抗氧化酶活性强,叶片衰老进程缓慢,产量结构协调,最终产量最高。
FENG W, LI S Y, WANG Y H, KANG G Z, DUAN J Z, GUO T C . Effects of spacing intervals on the ageing process and grain yield in winter wheat under wide bed planting methods
Acta Ecologica Sinica, 2015,35(8):2686-2694. (in Chinese)
DOI:10.5846/stxb201306091497URL [本文引用: 1]
在大田试验条件下以多穗型品种‘百农矮抗58’和大穗型品种‘兰考矮早八’为供试材料,研究了宽幅播种(播幅8 cm)种植方式下不同带间距7 cm(KF7)、12 cm(KF12)和17 cm(KF17)对冬小麦(Triticum aestivum)衰老进程及产量的影响。结果表明:与常规条播(行距20 cm,播幅1-2 cm)相比,宽幅带播种植方式的花后旗叶叶绿素降解缓慢,丙二醛(MDA)含量降低,抗氧化酶活性增强,成穗数和产量提高。宽幅带播下不同带间距处理间差异因品种类型而异,矮抗58品种叶绿素相对含量(SPAD)、过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性整体呈现为KF12 > KF17 > KF7,兰考矮早八品种表现为KF7 > KF12 > KF17,而MDA变化规律则相反。试验条件下,多穗型品种矮抗58以KF12处理、大穗型品种兰考矮早八以KF7处理花后叶绿素含量高,MDA含量低,抗氧化酶活性强,叶片衰老进程缓慢,产量结构协调,最终产量最高。