馮學(xué)穎,米俊珍，劉景輝 ,趙寶平，王 英，田 露，陳曉晶，王欣欣

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)/內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)雜糧產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019;2.赤峰農(nóng)牧科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古赤峰 024031)

燕麥(AvenasativaL.)是北方旱區(qū)重要的糧飼兼用作物,營養(yǎng)價值高[1-2]。燕麥植株高大、披散，在一些雨水較多的年份或地區(qū)，生長后期因田間群體郁蔽，莖稈支撐性減弱，若在灌漿期至成熟期期間遇降雨和大風天氣,極易發(fā)生倒伏，進而導(dǎo)致群體小環(huán)境惡化、病蟲害加重，對產(chǎn)量形成造成影響[3]。有研究表明，燕麥倒伏嚴重影響籽粒灌漿進程[4]，導(dǎo)致籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量急劇下降，種子空癟程度提高20%，倒伏發(fā)生的時間越早，倒伏角度及面積就越大，造成的減產(chǎn)幅度就越高，給田間機械化收割帶來不便，嚴重影響生產(chǎn)效率[5]。因此，燕麥倒伏已成為限制燕麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和大面積推廣應(yīng)用的重要因素之一。

播種方式是作物獲得高產(chǎn)和抗倒伏的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。目前，燕麥種植主要以傳統(tǒng)窄幅條播為主，有關(guān)燕麥寬幅條播效應(yīng)的研究尚未見報道。相比于傳統(tǒng)窄幅條播，寬幅條播小麥的單株生長空間較大，有利于形成健壯植株[6]，并且寬幅條播還可以實現(xiàn)小麥成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重的協(xié)調(diào)增長和顯著增產(chǎn)[7]。前人研究認為，適當擴大播幅可塑造小麥高光效和抗倒伏群體,能通過改善群體結(jié)構(gòu)，增加冠層透光率和葉面積，促進光能利用[8-9]，提高小麥產(chǎn)量、肥料利用效率[10]和水分利用效率[11]。寬幅條播具有不增加生產(chǎn)成本、環(huán)境友好等特點[12]。此外，種植密度對作物的倒伏和產(chǎn)量也有著重要的影響[13]。合理的種植密度是塑造合理作物群體結(jié)構(gòu)、提高莖稈質(zhì)量、增強抗倒伏性能和增加產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)[14-15]。低密度雖可增加作物單株產(chǎn)量，但群體數(shù)量偏低，不利于單位面積產(chǎn)量提高；而過高密度雖會增加單位面積穗數(shù)，但會增加倒伏風險，不利于產(chǎn)量形成[16-18]。對于植株高大的燕麥而言，適宜的種植密度對提高莖稈質(zhì)量、降低倒伏風險和損失、保障高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的意義重大。本研究通過裂區(qū)試驗，設(shè)置兩種播種方式和三個種植密度水平，分析播種方式與種植密度對燕麥植株抗倒伏性和籽粒產(chǎn)量的影響，同時確定寬幅條播下燕麥最佳種植密度，以期為寬幅條播在燕麥生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗于2019-2020年在烏蘭察布市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究院進行。試驗地位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市察右前旗平地泉鎮(zhèn)(40.9232°N，113.1196°E)，屬于溫帶大陸性季風氣候，晝夜溫差大，年均氣溫為4.5 ℃，最高氣溫為39.7 ℃，最低氣溫為 -34.4 ℃；2019年5-8月總降水量為290.4 mm，2020年5-8月總降水量為334.2 mm；土壤類型為栗鈣土。土壤有機質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為11.69、1.36、0.74和0.52 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為 76.25、14.12和112.35 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用二因素裂區(qū)設(shè)計。其中，主區(qū)為播種方式，設(shè)寬幅條播和常規(guī)條播2種；副區(qū)為種植密度，設(shè)300×104株hm-2(D1)、450×104株hm-2(D2)、600×104株hm-2(D3)3個水平。每個處理重復(fù)3次，共18個小區(qū)，小區(qū)面積為43 m2。供試品種為蒙農(nóng)大燕1號。于播種前一次施入復(fù)合肥150 kg·hm-2(氮、磷、鉀含量分別為15%、15%和15%)，其他田間管理措施與高產(chǎn)燕麥田相同。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 抗倒伏相關(guān)指標測定

于灌漿期、成熟期分別從每個小區(qū)的固定樣段中隨機選取20株燕麥，齊地面剪下，稱取鮮重。確定每個莖稈的平衡支點，用軟米尺量取莖稈基部至其(帶穗、葉和鞘)平衡支點的距離，即為重心高度[13]。

參照馬 均等[19]的方法，自制簡易裝置測定莖稈機械強度。取莖稈基部第二節(jié)間和穗下第一節(jié)間，剝除葉鞘，兩端放于高50 cm、間隔5～7 cm 的支撐木架凹槽內(nèi)，在其中部掛一塑料盒，向盒內(nèi)勻速緩慢倒入細沙，至節(jié)間折斷時停止，用電子天平稱取塑料盒和細沙重，即為節(jié)間機械強度。

1.3.2 形態(tài)指標測定

用軟尺測定株高及穗下第一節(jié)間長度及基部第二節(jié)間長度，節(jié)間長度為前一節(jié)到下一節(jié)的節(jié)間距離；株高為莖稈基部到穗頂?shù)拈L度;用游標卡尺測量莖粗后，從中部用剪刀傾斜45°剪開，測定基部第二節(jié)間莖壁厚度。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子測定

成熟期每小區(qū)選取長勢均勻的3.0 m×1.0 m 區(qū)域調(diào)查單位面積穗數(shù)，然后人工收割、脫粒、風干后稱重，計算產(chǎn)量。成熟期每小區(qū)隨機取50個單莖，調(diào)查穗粒數(shù)、千粒重，穗粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

采用 Microsoft Excel 2016 和 SAS 9.4數(shù)據(jù)分析軟件整理與分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種方式與種植密度對燕麥莖稈形態(tài)性狀的影響

兩年數(shù)據(jù)(表1)表明，在三個種植密度下寬幅條播的燕麥株高均小于常規(guī)條播，其中灌漿期株高2019年在D3下和2020年在D1～D3下均差異顯著。除2020年成熟期D1外，在相同種植密度下,寬幅條播的燕麥莖稈重心高度均顯著低于常規(guī)條播，降幅為5.0%～9.2%。在相同種植密度下莖稈基部第二節(jié)間長和穗下節(jié)間長均表現(xiàn)為寬幅條播小于常規(guī)條播，且除2020年D1外，其他種植密度條件下兩種播種方式間差異均顯著。兩時期的基部第二節(jié)間長和穗下節(jié)間長減幅分別為0.40%～3.78%和6.29%～12.07%。在同一播種方式下,隨著種植密度的增加，燕麥株高、重心高度、基部第二節(jié)間長和穗下節(jié)間長均呈增加趨勢。這說明寬幅條播和低種植密度均會減弱燕麥莖稈伸長生長，降低重心高度。

表1 不同播種方式和密度下燕麥莖稈形態(tài)性狀的差異Table 1 Difference of the morphological characteristics of oat stems under different sowing forms and planting densities

2.2 播種方式與種植密度對燕麥莖稈機械強度、莖粗和莖壁厚的影響

與常規(guī)條播相比，在三個種植密度下寬幅條播在各時期兩年均顯著提高燕麥莖稈基部第二節(jié)間和穂下節(jié)間機械強度(表2)。其中，在灌漿期和成熟期，基部第二節(jié)間機械強度的增幅分別為 7.18%～20.82%和8.15%～42.27%，穂下節(jié)間的增幅分別為12.12%～31.30%和12.85%～41.16%；在同一時期,莖稈基部第二節(jié)間和穂下節(jié)間機械強度的增幅均表現(xiàn)為D3>D2>D1。在同一種植密度下，寬幅條播的莖粗均顯著高于常規(guī)條播，且以成熟期增幅最大，達8.37%～ 28.13%；除2019年灌漿期D1、D2下外，寬幅條播的莖壁厚均顯著高于常規(guī)條播，增幅6.59%～ 17.74%。在同一播種方式下，隨著種植密度的增加，莖稈基部第二節(jié)間機械強度、穂下節(jié)間機械強度、莖粗和壁厚均呈下降趨勢。這說明寬幅條播和低種植密度可增加燕麥莖稈機械強度、粗度和壁厚，有利于提高抗倒伏能力。

表2 不同播種方式和密度下燕麥莖稈莖粗、壁厚、機械強度的差異Table 2 Difference of stem diameter,wall thickness and mechanical strength of oat under different sowing forms and planting densities

2.3 播種方式與種植密度對燕麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

在D1、D2和D3下，與常規(guī)條播相比，寬幅條播均提高了燕麥的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量，其中穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量在三個種植密度下差異均達顯著水平(表3)，千粒重在D2和D3下差異顯著；三個種植密度下，穗數(shù)增幅分別為24.1%、18.6%和20.4%，穗粒數(shù)增幅分別為 6.2%、 7.6%和9.2%,產(chǎn)量增幅分別為8.6%、 9.3%和14.5%，千粒重增幅分別為2.23%、 8.55%和16.96%。在兩種播種方式下，隨種植密度的增加，穗數(shù)和產(chǎn)量均呈增加趨勢，千粒重和穗粒數(shù)呈下降趨勢。在常規(guī)條播下在中密度和高密度間，產(chǎn)量差異不顯著，但在寬幅條播下不同種植密度間產(chǎn)量差異均顯著。以上結(jié)果說明，寬幅條播有利于產(chǎn)量構(gòu)成三因素協(xié)同增加，尤其是穗數(shù)增加，進而起到增產(chǎn)作用，較高種植密度下效果更明顯。

表3 不同播種方式和密度下燕麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的差異Table 3 Difference of yield and its components of oat under different sowing forms and planting densities

3 討 論

倒伏嚴重制約燕麥生產(chǎn)力的提高。前人研究表明，種植密度過大,會引起株高、重心高度以及基部節(jié)間長度的增加，降低莖稈機械強度，使莖稈變細，增加倒伏的風險，不利于產(chǎn)量的進一步提高[3，16-17，20]。本試驗結(jié)果表明，隨著種植密度的增加，燕麥株高、重心高度、節(jié)間長增加，莖稈機械強度、莖粗、壁厚減小。但寬幅條播與常規(guī)條播相比顯著提高了莖節(jié)間機械強度、莖粗和壁厚。隨著種植密度的增加，寬幅條播莖稈機械強度、莖粗及壁厚的降幅也小于常規(guī)條播。由此可見，寬幅條播可有效改善莖稈質(zhì)量，進而提高燕麥抗倒伏能力,這與前人研究結(jié)果基本一致[21]。

燕麥的產(chǎn)量受控于群體數(shù)量和個體生產(chǎn)力兩個方面。在燕麥產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單位面積穗數(shù)是高產(chǎn)的關(guān)鍵,增加種植密度是提高單位面積穗數(shù)的有效途徑。研究表明，在一定范圍內(nèi)增加種植密度可提高燕麥產(chǎn)量，但繼續(xù)增加種植密度則會顯著減產(chǎn)[20]，并在一定程度上增加了倒伏的風險。王雪萊等[22]、劉麗萍等[23]研究發(fā)現(xiàn)，燕麥最適種植密度為300萬～450萬株·hm-2。一般認為，隨著單位面積穗數(shù)的增加，穗粒重會因穗粒數(shù)和(或)千粒重的降低而降低，因此在增加單位面積穗數(shù)的同時盡可能減小穗粒重的降低幅度才能獲得更高產(chǎn)量[7]。與常規(guī)條播相比，寬幅條播能夠較好地協(xié)調(diào)小麥群體和個體之間的關(guān)系[24-25]，通過提高單株分蘗數(shù)和單株成穗數(shù)來增加單位面積穗數(shù)，實現(xiàn)增產(chǎn)[26-30]。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致。在本試驗條件下，寬幅播種擴大了燕麥單株營養(yǎng)面積，植株個體長勢強,分蘗成穗率高,與常規(guī)條播相比，在單位面積穗數(shù)顯著增加的情況下，千粒重及穗粒數(shù)未顯著性下降，寬幅條播能夠較好協(xié)調(diào)燕麥單位面積穗數(shù)與穗粒重的協(xié)同增長，進而提高產(chǎn)量。同時，寬幅條播也顯著提高了燕麥莖稈質(zhì)量，降低倒伏風險。另外，寬幅條播獲得最高產(chǎn)的密度為600萬株·hm-2，相同密度下比常規(guī)條播增產(chǎn)14.5%。

4 結(jié) 論

與常規(guī)條播相比，寬幅條播既能改善燕麥莖稈質(zhì)量，提高了莖稈抗倒伏能力，又可促進燕麥產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)同增加，尤其是穗數(shù)的增加，進而提高產(chǎn)量。在本試驗條件下，寬幅條播燕麥高產(chǎn)的適宜密度為600萬株·hm-2。