施氮肥量和播种密度对宁夏冬小麦产量的影响

施氮肥量和播种密度对宁夏冬小麦产量的影响

小麦产量由单位面积的有效穗数、穗粒数和粒数决定。在基本苗数确定时,有效穗数由小麦分蘖的数量及分蘖成穗率决定。同时,分蘖成穗又在一定程度上决定着群体结构优劣和经济产量高低,因此,分蘖成穗历来成为高产栽培技术调控的重点,国内外学者也对此进行了大量的研究［１－４］。余松烈等［５］通过多年多点试验认为,可降低基本苗,培育壮苗,防止群体过大,促进个体健壮,控制无效分孽,提高成穗率,促进产品器官发达,充分利用个体的自动调节能力实现高产;亓新华等［６］研究了黄淮平原麦区小麦单株分蘖成穗与穗、粒、质量的关系,认为低产向高产发展过程中,主要偏重于增加单位面积基本苗数、增加穗数来夺取高产,而产量再高则需要培育多穗个体;武厥彬［７］研究了高产条件下分蘖的利用,认为适当降低基本苗数,加强肥水管理,有利于争取分蘖成穗。也有研究认为,提高穗粒数和粒质量是实现小麦高产的关键［８－１３］。Hay等［１４］认为,肥水不足会引起小穗退化;ZHAI等［１５］研究认为,氮肥不仅影响小麦的穗数,还影响每穗的粒数。可见,氮肥和种植密度是影响小麦分蘖成穗率、有效穗数和穗粒数及穗粒质量的2个重要因素,对构建优良的群体结构、提高产量具有重要意义。因此,本试验对不同施氮量和播种密度下宁冬11号小麦分蘖成穗、结实特性及产量构成进行研究,以期进一步挖掘和稳定冬小麦的产量潜力,为宁夏引黄灌区冬小麦高产栽培提供理论依据。1材料和方法1.1试验材料选用目前宁夏引黄灌区主栽冬小麦品种“宁冬11号”为试验材料。1.2土壤养分状况试验于2010-2012年在宁夏永宁县王太堡宁夏农林科学院农作物研究所试验基地(N38°14′,E106°14′)进行。该区常年平均降水量150~200mm,冬小麦生育期降水量71.1mm,蒸发量1700~1900mm,≥10℃积温为3200℃,年日照时数3000~3100h。土壤为灌淤土,供试土壤0~20cm土层的养分状况为:有机质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,速效钾130.0mg/kg,pH7.9。试验年度冬小麦生育期降水量、0℃以上有效积温等气象要素与常年平均值无明显差异,属正常年份。1.3播种时间及密度采用裂区设计,主区为氮肥(纯N),设4水平:N1.90kg/hm２,N2.180kg/hm２,N3.270kg/hm２,N4.360kg/hm２,基肥、拔节肥、灌浆肥按质量比为4∶3∶3施用,氮肥为尿素[ω(N)=46%];副区为播种密度(D),设3水平:D1.450万粒/hm２,D2.600万粒/hm２,D3.750万粒/hm２。小区面积12m２(1.5m×8.0m),等行距播种,行距0.15m,共12个处理。随机区组排列,3次重复。冬小麦全生育期灌水4次,分别是越冬前11月4日灌越冬水,次年4月25日灌拔节水,5月25日灌灌浆水,6月15日灌麦黄水,灌水方式为常规漫灌,总灌水量为3600.0m３/hm２。其他管理同一般大田。试验于9月27日人工开沟条播。基肥于播种前底施,同时施入有机肥(鸡粪)22.5m３/hm２,追肥于拔节期和灌浆期撒施后灌水。于出苗后三叶期在各小区选择出苗均匀一致处插牌定点(1m双行,面积0.3m２),作为各生育期群体发展动态的调查点。从起身期开始,在各生育时期调查田间群体动态,直至成熟期。收获前调查有效穗数,每小区收取具有代表性的单株10株进行室内考种,主要考察有效穗、结实小穗数、不实小穗数、穗粒数及穗粒质量。收获脱粒后测定千粒质量及实产。采用DPS7.05(DataProcessingSystem)和MicrosoftExcel2003软件处理数据,以DPS7.05完成方差分析和显著性检验,用MicrosoftExcel2003绘图。因2a试验结果基本一致,本文采用2011-2012年的数据进行分析。2结果与分析2.1不同密度对蝌蚪成穗率的影响从表1可以看出,氮肥用量和播种密度对宁冬11号小麦分蘖力和单株成穗数影响不显著,但对成穗率的影响除N4水平外均达显著水平。在N1和N3水平,成穗率表现为D1>D2>D3,且在N1水平下,D1和D2较D3处理成穗率分别高24.10%和17.30%,分别达极显著和显著水平;在N3水平下,D1较D3处理成穗率高20.77%,差异达显著水平,D2与D3处理差异未达显著水平。在N2水平下,成穗率表现为D2>D1>D3,D2较D3处理的成穗率高25.10%,差异达极显著水平,D2与D1处理的成穗率差异未达显著水平;在N4水平下,成穗率差异均未达显著水平。施氮量水平多重比较表明(表2),N3水平分蘖力、成穗数和成穗率均最高,并且其分蘖力较N1水平每株高0.39个,差异达显著水平;成穗率较N1、N4、N2水平分别高15.26%、14.52%和13.13%,差异均达显著水平。方差分析表明(表3),种植密度对分蘖成穗率的影响达到极显著水平,并且种植密度越大,成穗率越低(表4),D1、D2处理成穗率较D3处理分别高17.68%和13.52%,差异均达显著水平。说明随着密度增大,单株营养面积减小,光照条件恶化,植株个体间营养竞争加剧,使单株分蘖数减少,单位面积穗数虽然高密处理最高,但由于成穗率和穗粒数显著降低(仅为44.76%和23.90粒)而不能获得较高产量。因此,在冬小麦生产上依据分蘖发生及成穗规律确定适宜的基本苗数,通过科学的栽培管理提高分蘖成穗率,建立合理的群体结构,是获得高产的有效措施。2.2不同密度下粘结穗粒数的比较施氮量和种植密度对宁冬11号穗部结实特状的影响主要表现为结实小穗数和穗粒数的差异,尤其是播种密度对穗粒数的影响达到极显著水平(表2)。从表2可以看出,在N2水平下,D1处理的结实小穗数最多,与D2、N3差异达显著水平;N3水平下,D2的结实小穗数最多,与D3处理达显著水平。在N1、N4水平下,各播种密度间结实小穗数差异均不显著。氮水平对穗粒数的影响表现为D1、D2处理均高于D3处理,并且差异达到显著(N1、N2、N3水平)和极显著水平(N4水平)。影响因素间的多重比较表明(表2),N2水平下结实小穗数和穗粒质量最高,分别为15.20个、30.35粒,单穗粒质量次之,为1.49g;N3水平下单穗穗粒数最高,为31.62粒,结实小穗数和穗粒质量次之,分别为14.82个/穗和1.49g/穗。播种密度因素中(表4),D1处理结实小穗数、穗粒数和穗粒质量均最高,与D3处理差异达显著(结实小穗数和穗粒质量)和极显著(穗粒数)水平;D2处理次之,穗粒质量与D3处理差异达显著水平,穗粒数与D3处理差异达极显著水平,即播种密度越大,结实小穗数越低,穗粒质量越低。2.3不同种植密度组合对穗数、产量的影响播种密度、施氮量对有效穗数和产量的影响分别达到极显著和显著水平,而对千粒质量的影响不显著(表2)。从表1可以看出,施氮量、种植密度对有效穗数、穗粒数和产量的影响显著,而对千粒质量的影响不显著。在4种不同的施氮量水平下,D1处理的有效穗数和产量均最低,并且与D2、D3处理差异达到显著和极显著水平;在N1、N2、N3水平下,均表现为D2处理有效穗数最高,且与D1差异达极显著(N1、N2)和显著(N3)水平;N4水平下,D3处理有效穗数最高,D2处理次之,差异达显著水平。对产量而言,除N1水平下各播种密度组合差异不显著外,其他3种施氮量水平下各播种密度组合均表现为D2>D3>D1,并且D2、D3和D1差异达到极显著水平。对施氮量水平多重比较表明(表3、表4),有效穗数、产量表现为N3>N4>N2>N1,并且N3、N4与N2、N1水平差异显著,说明施氮量适宜,可促进有效分蘖的发生,提高分蘖成穗率;种植密度对有效穗数影响为D3>D2>D1,并且D3、D2与D1间差异达极显著水平;对产量的影响为D2>D3>D1,并且D2、D3与D1间差异达极显著水平。说明适宜的播种密度能使小麦个体生长获得较好的营养条件和充足的光照条件,产量构成要素协调发展,最终获得较高产量。2.4茎哌成穗率对产量的影响封超年等［１６］对江苏高产小麦分蘖成穗特性及成穗率与产量和产量构成因素的关系研究认为,在适宜穗数范围内产量随成穗率的提高而增加。本试验表明,宁冬11号的茎蘖成穗率与产量呈负相关关系(图1)。这是因为在宁夏引黄灌区,冬小麦产量主要靠主茎穗夺取,当播种密度较大时产量相对较高,但分蘖成穗率降低,反之,当播种密度降低后,分蘖成穗率虽然提高,但却因为主茎穗不足而造成产量下降。图2、3表明,茎蘖成穗率与每穗结实小穗数和穗粒数呈正相关。这说,明群体大小在适宜范围内,随着茎蘖成穗率提高,群体生长条件得到改善,叶片光合功能得到充分发挥,有利于幼穗和小花分化,促进了结实小穗数和穗粒数增加。3讨论和结论3.1不同密度和播种密度对宁冬11号产量和成穗数的影响小麦分蘖的发生和成穗过程是器官建成的重要组成部分,受分蘖期植株生理代谢活动、环境条件和栽培措施的制约［１７－１８］。本试验表明,在不同氮素水平下,宁冬11号的分蘖、成穗及产量均存在明显差异。施氮量由90kg/hm２增加到270kg/hm２时,分蘖力、成穗率、有效穗数及产量逐渐增加;施氮量为360kg/hm２时,分蘖力、成穗率、有效穗数均下降,产量降低。说明在宁夏引黄灌区种植宁冬11号氮素的最佳使用量为270kg/hm２。张永平等［１９］通过对春小麦分蘖发生及成穗规律的研究认为,随着密度增大,分蘖数及成穗数急剧减少。本研究结果表明,随着播种密度增加,宁冬11号分蘖成穗率降低。但是由于在宁夏引黄灌区冬小麦的分蘖成穗率较低,播种密度较低(450万粒/hm２)不能获得足够的有效穗数,播种密度较高(750万粒/hm２)群体质量下降且易倒伏,产量受到影响;当播种密度为600万粒/hm２时,保证了适宜的基本苗,得到较高的有效穗数,最终夺取了高产。因此,宁夏引黄灌区冬小麦适播期的适宜播量应在600万粒/hm２左右为宜。此结果与张维军等［２０］、李彩虹等［２１］的研究结果一致。因此,宁夏引黄灌区中高肥力田块种植“宁冬11号”的最佳肥密组合为:播种密度600万粒/hm２,氮肥使用量为270kg/hm２。以前研究认为,影响小麦分蘖及成穗的因素较多［２２－２５］,本试验仅从播种密度和氮肥运筹对冬小麦的分蘖及成穗能力等方面进行探讨,关于播种时期、肥水运筹、分蘖两极分化期植株体内激素含量、植株C/N比等的影响有待进一步研究。3.2施氮量、播种密度与千粒质量的关系小麦穗部结实性状是小麦幼穗分化、小花分化、发育、退化和结实等一系列生理过程的最终体现,其形成的时间较长,受环境因子的影响也较大。由于试验条件限制,本试验仅从结实小穗数、穗粒数及穗粒质量等方面对小麦穗粒数的改良进行研究。结果表明,宁冬11号小麦的结实小穗数、穗粒数和穗粒质量均随施氮量的增加先增后减,随播种密度的增加而减小。该结果与王成雨等［２６］的研究结果基本一致。而肥密对小花分化速率、分化小花数、可孕小花数及小花结实率等与穗粒数形成关系的影响有待进一步研