施氮肥量和播種密度對寧夏冬小麥產(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,有效穗數(shù)由小麥分蘗的數(shù)量及分蘗成穗率決定。同時,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)濟產(chǎn)量高低,因此,分蘗成穗歷來成為高產(chǎn)栽培技術(shù)調(diào)控的重點,國內(nèi)外學者也對此進行了大量的研究［１－４］。余松烈等［５］通過多年多點試驗認為,可降低基本苗,培育壯苗,防止群體過大,促進個體健壯,控制無效分孽,提高成穗率,促進產(chǎn)品器官發(fā)達,充分利用個體的自動調(diào)節(jié)能力實現(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,認為低產(chǎn)向高產(chǎn)發(fā)展過程中,主要偏重于增加單位面積基本苗數(shù)、增加穗數(shù)來奪取高產(chǎn),而產(chǎn)量再高則需要培育多穗個體;武厥彬［７］研究了高產(chǎn)條件下分蘗的利用,認為適當降低基本苗數(shù),加強肥水管理,有利于爭取分蘗成穗。也有研究認為,提高穗粒數(shù)和粒質(zhì)量是實現(xiàn)小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵［８－１３］。Hay等［１４］認為,肥水不足會引起小穗退化;ZHAI等［１５］研究認為,氮肥不僅影響小麥的穗數(shù),還影響每穗的粒數(shù)。可見,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個重要因素,對構(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,本試驗對不同施氮量和播種密度下寧冬11號小麥分蘗成穗、結(jié)實特性及產(chǎn)量構(gòu)成進行研究,以期進一步挖掘和穩(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試驗材料選用目前寧夏引黃灌區(qū)主栽冬小麥品種“寧冬11號”為試驗材料。1.2土壤養(yǎng)分狀況試驗于2010-2012年在寧夏永寧縣王太堡寧夏農(nóng)林科學院農(nóng)作物研究所試驗基地(N38°14′,E106°14′)進行。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。試驗年度冬小麥生育期降水量、0℃以上有效積溫等氣象要素與常年平均值無明顯差異,屬正常年份。1.3播種時間及密度采用裂區(qū)設(shè)計,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:D1.450萬粒/hm２,D2.600萬粒/hm２,D3.750萬粒/hm２。小區(qū)面積12m２(1.5m×8.0m),等行距播種,行距0.15m,共12個處理。隨機區(qū)組排列,3次重復。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。試驗于9月27日人工開溝條播。基肥于播種前底施,同時施入有機肥(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(1m雙行,面積0.3m２),作為各生育期群體發(fā)展動態(tài)的調(diào)查點。從起身期開始,在各生育時期調(diào)查田間群體動態(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株進行室內(nèi)考種,主要考察有效穗、結(jié)實小穗數(shù)、不實小穗數(shù)、穗粒數(shù)及穗粒質(zhì)量。收獲脫粒后測定千粒質(zhì)量及實產(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,用MicrosoftExcel2003繪圖。因2a試驗結(jié)果基本一致,本文采用2011-2012年的數(shù)據(jù)進行分析。2結(jié)果與分析2.1不同密度對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寧冬11號小麥分蘗力和單株成穗數(shù)影響不顯著,但對成穗率的影響除N4水平外均達顯著水平。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%,差異達顯著水平,D2與D3處理差異未達顯著水平。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%,差異達極顯著水平,D2與D1處理的成穗率差異未達顯著水平;在N4水平下,成穗率差異均未達顯著水平。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,差異達顯著水平;成穗率較N1、N4、N2水平分別高15.26%、14.52%和13.13%,差異均達顯著水平。方差分析表明(表3),種植密度對分蘗成穗率的影響達到極顯著水平,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%,差異均達顯著水平。說明隨著密度增大,單株營養(yǎng)面積減小,光照條件惡化,植株個體間營養(yǎng)競爭加劇,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),通過科學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寧冬11號穗部結(jié)實特狀的影響主要表現(xiàn)為結(jié)實小穗數(shù)和穗粒數(shù)的差異,尤其是播種密度對穗粒數(shù)的影響達到極顯著水平(表2)。從表2可以看出,在N2水平下,D1處理的結(jié)實小穗數(shù)最多,與D2、N3差異達顯著水平;N3水平下,D2的結(jié)實小穗數(shù)最多,與D3處理達顯著水平。在N1、N4水平下,各播種密度間結(jié)實小穗數(shù)差異均不顯著。氮水平對穗粒數(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)實小穗數(shù)和穗粒質(zhì)量最高,分別為15.20個、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)實小穗數(shù)和穗粒質(zhì)量次之,分別為14.82個/穗和1.49g/穗。播種密度因素中(表4),D1處理結(jié)實小穗數(shù)、穗粒數(shù)和穗粒質(zhì)量均最高,與D3處理差異達顯著(結(jié)實小穗數(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處理差異達顯著水平,穗粒數(shù)與D3處理差異達極顯著水平,即播種密度越大,結(jié)實小穗數(shù)越低,穗粒質(zhì)量越低。2.3不同種植密度組合對穗數(shù)、產(chǎn)量的影響播種密度、施氮量對有效穗數(shù)和產(chǎn)量的影響分別達到極顯著和顯著水平,而對千粒質(zhì)量的影響不顯著(表2)。從表1可以看出,施氮量、種植密度對有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量的影響顯著,而對千粒質(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,差異達顯著水平。對產(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差異達到極顯著水平。對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,說明施氮量適宜,可促進有效分蘗的發(fā)生,提高分蘗成穗率;種植密度對有效穗數(shù)影響為D3>D2>D1,并且D3、D2與D1間差異達極顯著水平;對產(chǎn)量的影響為D2>D3>D1,并且D2、D3與D1間差異達極顯著水平。說明適宜的播種密度能使小麥個體生長獲得較好的營養(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莖哌成穗率對產(chǎn)量的影響封超年等［１６］對江蘇高產(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。本試驗表明,寧冬11號的莖蘗成穗率與產(chǎn)量呈負相關(guān)關(guān)系(圖1)。這是因為在寧夏引黃灌區(qū),冬小麥產(chǎn)量主要靠主莖穗奪取,當播種密度較大時產(chǎn)量相對較高,但分蘗成穗率降低,反之,當播種密度降低后,分蘗成穗率雖然提高,但卻因為主莖穗不足而造成產(chǎn)量下降。圖2、3表明,莖蘗成穗率與每穗結(jié)實小穗數(shù)和穗粒數(shù)呈正相關(guān)。這說,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,促進了結(jié)實小穗數(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寧冬11號產(chǎn)量和成穗數(shù)的影響小麥分蘗的發(fā)生和成穗過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、環(huán)境條件和栽培措施的制約［１７－１８］。本試驗表明,在不同氮素水平下,寧冬11號的分蘗、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,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,分蘗力、成穗率、有效穗數(shù)均下降,產(chǎn)量降低。說明在寧夏引黃灌區(qū)種植寧冬11號氮素的最佳使用量為270kg/hm２。張永平等［１９］通過對春小麥分蘗發(fā)生及成穗規(guī)律的研究認為,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(450萬粒/hm２)不能獲得足夠的有效穗數(shù),播種密度較高(750萬粒/hm２)群體質(zhì)量下降且易倒伏,產(chǎn)量受到影響;當播種密度為600萬粒/hm２時,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在600萬粒/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”的最佳肥密組合為:播種密度600萬粒/hm２,氮肥使用量為270kg/hm２。以前研究認為,影響小麥分蘗及成穗的因素較多［２２－２５］,本試驗僅從播種密度和氮肥運籌對冬小麥的分蘗及成穗能力等方面進行探討,關(guān)于播種時期、肥水運籌、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)實性狀是小麥幼穗分化、小花分化、發(fā)育、退化和結(jié)實等一系列生理過程的最終體現(xiàn),其形成的時間較長,受環(huán)境因子的影響也較大。由于試驗條件限制,本試驗僅從結(jié)實小穗數(shù)、穗粒數(shù)及穗粒質(zhì)量等方面對小麥穗粒數(shù)的改良進行研究。結(jié)果表明,寧冬11號小麥的結(jié)實小穗數(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。而肥密對小花分化速率、分化小花數(shù)、可孕小花數(shù)及小花結(jié)實率等與穗粒數(shù)形成關(guān)系的影響有待進一步研