全 文 ：小量播种条件下冬小麦的产量效应*
吴东兵1* * 曹广才1 李荣旗2 张仲琦2 全 明2
( 1 中国农业科学院作物育种栽培研究所, 北京 100081; 2北京锦绣大地农业股份有限公司,北京 100039)
摘要 2001~ 2003 年在北京进行了 2 个年度的秋播, 研究冬小麦在小量播种条件下的产量效应. 结果
表明, 在 225 kg!hm- 2播量处理中, DS1 号和临抗 1 号的平均最高产量分别达 6 836 25 和 7 35375 kg!
hm- 2, 在一些重复小区中,产量超过 7 500 kg!hm- 2 .小量播种试验中, 参试品种有正常的生育表现. 麦苗
的总糖、脯氨酸、赖氨酸含量较高, 单株分蘖能力强. 旗叶净光合速率、蒸腾速率、气孔阻力、CO2 传导度和
叶肉细胞 CO2 浓度表明植株的生理功能较旺盛. 硝酸还原酶和超氧化物歧化酶活性较高, 表明植株代谢
活性较强. 在产量结构中,单株穗数多. 在小量播种生产中, 品种选择是前提,播量确定是关键.
关键词 冬小麦 小量播种 产量效应 分蘖 生理功能 代谢活性 株穗数
文章编号 1001- 9332( 2004) 12- 2282- 05 中图分类号 S181 文献标识码 A
Effects of small amount precision seeding on winter wheat yield.WU Dongbing 1, CAO Guangcai1 , L I Rongqi2 ,
ZHANG Zhongqi2 , QUAN Ming2 ( 1 I nstitute of Crop Br eeding and Cultivation, Chinese A cademy of Agricul
tural Sciences , Beij ing 100081, China; 2Beij ing Glor ious L and Agr icultural Co . L td , Beij ing 100039, Chi
na) . Chin . J . A pp l . Ecol . , 2004, 15( 12) : 2282~ 2286.
A twoyear autumn seeding experiment was conducted during 2001~ 2003 in Beijing to study the effects of small
amount precision seeding on w inter w heat yield. When the seeding amount was 225 kg!hm- 2 , the best average
yield of w inter wheat varieties DS No1 and L inkang No1 was 6 836 25 and 7 353 75 kg!hm- 2 , respectively ,
and some experimental plots had a yield surpassed 7 500 kg!hm- 2 . The test varieties had a normal expr ession of
grow th and development in their growth per iod, and the contents of total saccharide, proline and lysine in
seedlings w ere higher, and the tillering ability of plant was str onger than the contro l. The net pho tosynthesis and
transpir ation rates, RS, COND and CINT o f flag leaf showed t he vig orous physiological funct ions of the plants,
and the higher activities of nitr ate reductase and SOD showed their stronger metabolism activity . There w ere
more spikes per plant for the test varieties. In practicing small amount precision seeding , variety selection is the
pr erequisite, and sow ing amount is the hear t of t he matter.
Key words Winter wheat , Small amount precision seeding , Y ield, T iller , Physiological funct ion, Metabo lism
activity, Spike per plant.
* 国家自然科学基金项目( 39760039)和北京锦绣大地农业股份有限
公司资助项目( 200119) .
* * 通讯联系人.
2004- 02- 17收稿, 2004- 06- 23接受.
1 引 言
我国黄淮冬麦区自推行冬小麦精播、半精播种
植技术以来[ 12, 18, 26, 27~ 30] , 在保证一定产量水平的
前提下,减少了种子用量, 取得了显著的经济效益.
但实施过程中, 体现基本苗的用种量并未大幅度降
下来, 如山东等地对产量分别为 1 500 ~ 3 000、
3 000~ 6 000、> 6 000 kg!hm- 2的低产田、中产田
和高产田的基本苗要求是 180 ∀ 104~ 225 ∀ 104 株!
hm- 2、210 ∀ 104~ 270 ∀ 104 株!hm- 2、120 ∀ 104~
180 ∀ 104 株!hm- 2[ 27] . 在河南等地区, 减量播种的
用种量仍达 750~ 900 kg!hm- 2[ 4, 22] . 国内大部分
地区还在实施#合理密植∃ [ 5] . 随着新品种特别是优
质专用小麦品种的大量应用, 开展小播量研究,以进
一步减少单位面积播种量和投入,取得更大的经济
效益. 国外的播量试验中, 起始的小播量为 40 kg!
hm- 2[ 14] ,或按种子粒数计算,最小播量是 1 500 750
粒!hm- 2和 2 001 000 粒!hm- 2[ 13, 15] , 最少种子用
量是 119 kg!hm- 2[ 21] . 本试验在大幅度减少播种
量条件下,研究了小麦品种的产量效应及其原因,具
有一定的应用价值.
2 材料与方法
2 1 供试品种
根据小麦品种生态型分类标准, DS 1 号、临抗 1 号、冀
麦 30 均属于冬型品种[ 9, 16, 17] . 其中, DS1号是冬型强冬性品
种[ 3] .以冀麦 30为对照.
2 2 研究方法
2001~ 2002 年和 2002~ 2003 年, 进行了两个秋播试验
年度的田间小区试验. 试验田在北京锦绣大地农业股份有限
应 用 生 态 学 报 2004 年 12 月 第 15 卷 第 12 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Dec. 2004, 15( 12)%2282~ 2286
公司园区内 两个年度的小区面积分别为 4 m ∀ 11 m 和 4
m ∀ 25 m 第 1年度设15 0、225、300、37 5、45 0 和 150 0
kg!hm- 2 6 种播量处理,以 150 0 kg!hm- 2播量处理为对照,
1 次重复; 第 2 年度只设 22 5 kg!hm- 2 1 种播量处理, 3 次
重复. 2001 年 9 月 30日和 2002 年 9月 29 日播种.每小区种
16行, 行距 25 cm,在一般试验所安排的 15~ 30 cm 行距范
围内[ 14] . 15 0~ 450 kg!hm- 25 种播量的株距依次为 88、
59、44、35 和 29 cm, 人工开沟, 点播. 1500 kg! hm- 2播
量中,人工开沟, 条播.常规管理, 以维持麦株正常生长为度.
生育过程中,调查记载物候期, 观察其分蘖变化.
于第 1试验年度返青后的 2002 年 3 月 6 日取样, 由农
业部谷物品质监督检验测试中心(北京)分析麦苗的总糖、脯
氨酸和赖氨酸含量. 2002年 5 月 12 日上午, 用美国产 L i便
携式光合测定仪于旗叶部位测定植株的净光合速率、蒸腾速
率、气孔阻力、CO2 传导度、叶肉细胞 CO2 浓度等生理参数.
同日取旗叶样品,由中国林业大学分别用亚硝态氮浓度法和
吸光度法测定硝酸还原酶和超氧化物歧化酶活性.记载成熟
期后,经过 5 d的田间待收期,用WINTERSTEIGER 小区联
合收割机(澳大利亚生产)按小区收获, 现场称量产量. 常规
考种.
3 结果与分析
31 不同播量处理小麦物候期
不同播量处理中, 小麦的物候期基本一致. 以
225 kg!hm - 2播量为例. 2001年 9月 30日播种后,
DS 1号、临抗 1号和冀麦 30的生理拔节(主茎基部
第 1伸长节间达 05 cm 时的状态)期分别是 2002
年3月 27日、3月 30日和3月22日,抽穗期分别是
5月 4日、5月 3日和 5月 1日, 成熟期分别是 6 月
12日、6月 12日和 6月 13日; 2002 年 9月 29日播
种后, 3个品种的生理拔节期、抽穗期和成熟期分别
在 2003年 4月 2~ 5日、5月 2~ 7日和 6月 12~ 14
日.尽管处在暖冬[ 19] , 但较宽的低温条件和短日条
件仍能保证完成田间春化[ 7, 8] , 使参试品种有完整
的生长发育过程.在小量播种的稀植条件下, 小麦生
长发育符合北京地区种麦的生育节律, 成熟期也在
北京地区的收麦日期范围内. 小麦生产中,无论要求
产量效果还是以改善品质为目标,麦株的生育表现
是否正常至关重要[ 1, 2, 24, 25] . 所以, 正常的生育节律
保证了试验的产量效果.
32 小麦不同播量处理的产量效应
由表 1可见, DS 1号和临抗 1号的最好产量在
225 kg ! hm- 2播量处理中, 分别是 5 5890 和
6 6525 kg!hm- 2. 对照冀麦 30在 300 kg!hm - 2播
量中的产量最高, 为 5 6145 kg!hm- 2. 总体上, 可
把225kg!hm - 2播量视为适宜播量. 在该处理中,
DS 1号和临抗 1号的产量均高于对照品种. 再与对
照播量 1500 kg!hm- 2相比, 3个品种的极差各为
1 5975、2 6610 和 1 2495 kg . hm- 2. 3品种 6播
量的产量标准差分别为 4961、8646 和 7457 kg!
hm- 2,变异系数分别为 1045、1654和 1621% .
表 1 参试品种在不同播量中的产量
Table 1 Yield of experimental varieties in different seeding rate( 2001
~ 2002)
播种量
Seeding rate
( kg!hm- 2)
产 量 Yield( kg!hm- 2)
DS 1号
DS 1
临抗 1号
Linkang 1
冀麦 30
J imai 30
150 4 7880 5 1090 3 2730
225 5 5890 6 6525 5 1360
300 5 0565 5 0700 5 6145
375 4 5240 5 9340 4 2840
450 4 5240 4 6035 4 9230
1500 3 9915 3 9915 4 3650
2002~ 2003 年度的产量水平高于上一年度.由
于小区面积较大( 4 m ∀ 25 m) , 且重复 3 次,故可比
较 9个小区的产量(表 2) .在 225 kg!hm- 2播量条件
下,临抗 1号和 DS 1号的平均产量分别达到7 3537
和69475 kg!hm- 2, 比对照冀麦 30 超出1 1839和
7777 kg!hm- 2; 冀麦 30也取得 6 1698 kg!hm- 2的
产量水平.比较面积较大的( 4 m ∀ 25 m)重复小区产
量,临抗 1号的 2个小区和 DS 1号的 1个小区的产
量都超过了7 500 kg!hm- 2.在小播量条件下取得高
产量水平,是一种较好的产量效应.方差分析 F品种=
164304* ; F重复小区= 59317,即同一品种的重复小区
之间的产量差异不显著,而不同品种之间的产量差异
达 005水平的显著程度. 故选用适于稀植的品种是
取得小量播种条件下高产的前提.
表 2 225 kg!hm- 2播量中参试品种的产量
Table 2 Yield of experimental varieties in sowing amount of 225 kg
seeds!hm- 2( 2002~ 2003)
品种
Variety
重复
Repeat
产 量
Yield
( kg!hm- 2)
平均产量
Average yield
( kg!hm- 2)
DS 1号 1 7 50375 6 9475
DS 1 2 6 83625
3 6 5025
临抗 1号 1 7 55385 7 3537
Linkang 1 2 7 0035
3 7 50375
冀麦 30 1 6 50325 6 1698
Jimai 30 2 6 0030
3 6 0030
33 小量播种的高产原因
331 麦苗越冬养分状况 由表 3 可见, 返青后的
青苗营养状况基本上是越冬期间的营养状况. DS 1
号和临抗 1号的总糖含量高于对照冀麦 30. 脯氨酸
与植株抗逆性有关, 其含量也与抗寒性呈正向对应
228312 期 吴东兵等: 小量播种条件下冬小麦的产量效应
关系. 在氨基酸中, 赖氨酸是第 1限制性氨基酸, 其
含量高低是植株营养水平高低的标志之一. 与对照
相比, 除 DS1 号的脯氨酸含量略低外, 刺氨酸含量
以临抗 1号和 DS 1号为高,说明具有冬前壮苗的生
理基础,并能使麦苗安全越冬.
表 3 150 kg!hm- 2播量中麦苗的总糖和氨基酸含量
Table 3 Content of total saccharide and amino acid in wheat seedl ing in
sowing amount of 150 kg!hm- 2( 20023. 6)
品 种
Variety
总 糖
Total saccharide
( % )
脯氨酸
Prol ine
( % )
赖氨酸
Lysine
( % )
DS 1号 DS 1 202 018 030
临抗 1号 Linkang 1 219 026 031
冀麦 30 Jimai 30 144 024 028
332 单株分蘖能力 由 2001 年 11 月 27 日~
2002年 4 月 20日的 12 次调查以及 2002年 11 月
21日~ 4月 21日的调查结果可以看出,在分蘖动态
变化中, DS 1号和临抗 1号的单株最大蘖数皆高于
对照冀麦 30, 2个年度中,每株各有 202个和 260
个蘖以及 198个和 320个蘖.即使是冀麦 30, 2个
年度中的单株最大蘖数也有 110个和 164 个. 后
一年度的蘖数大于前一年度. 比较 2001~ 2002试验
年度的分蘖动态变化可见, 不同播量处理的单株最
大蘖数.总的趋势是, 随着播量的增加, 单株蘖数逐
渐减少.临抗 1号的单株最大蘖数出现在 225 kg!
hm- 2播量处理中, 是 198 个蘖, 与产量效应相对
应; DS 1号的单株最大蘖数虽然在 150 kg!hm- 2
播量处理中,是 244个蘖,但 225 kg!hm- 2播量处
理的每株 202个蘖也与产量效应相对应. 2个品种
的单株最大蘖数分别比对照多 86个和 132个. 在
对照播量中,单株蘖数最少, DS 1号、临抗 1号和冀
麦 30各为 94、150和 80个蘖. 分蘖能力强,可在
分蘖的两极分化中保持较多的有效蘖数, 为较高的
单株成穗数奠定基础.
333生理功能和代谢活性 根据 2002年 5月 12
日上午的测定结果,比较 DS 1号 225 kg!hm- 2播
量和对照播量 100 kg!hm- 2处理中的一些生理参
数(表 4) . 结果表明, 与对照播量相比, 225 kg!
hm
- 2播量处理中植株的气孔阻力较小, 蒸腾强度较
大,水分代谢较旺盛.气孔阻力小, CO2 传导度就相
应较大, 叶肉细胞的 CO2 浓度也就较大. 水分和
CO2 是光合作用的原料, 叶肉细胞 CO2 浓度较高,
水分代谢较旺盛,叶片的净光合速率相应提高,利于
光合产物的形成.
与 1500 kg!hm- 2的对照播种量相比, 225 kg
!hm- 2播量处理的DS1号硝酸还原酶活性和超氧
表 4 参试品种 DS 1号的一些生理参数
Table 4 Some physiological parameters of experimental variety DS 1
( 2001~ 2002)
播量
Seeding rate
( kg!hm- 2)
净光合速率
Rate of net
photosynthesis
( mol!m- 2
!s- 1)
蒸腾速率
Rate of
transpiration
( mol!m- 2
!s- 1)
气孔阻力
RS
( s!cm- 2)
CO2
传导度
COND
( mol!m- 2
!s- 1)
叶肉细胞
CO2浓
度CINT
( mg!L- 1)
225 2102 14 649 3 1338 8 0 290 2 2996
1500 1256 9 3933 3886 8 0 185 4 2559
化物歧化酶活性分别高 1146 ( g!g - 1!h- 1 ) 和
1914(酶单位!g- 1) . 两种播量各为 2877和 1731
g!g- 1!h- 1以及 9988和 8074酶单位!g- 1.稀植
条件下较强的代谢活性是取得产量效应的生化机
制.
334 产量结构 2001~ 2002 年度, 在 225 kg!
hm- 2播量处理中, DS 1 号和临抗 1号的平均单株
穗数各达 85穗和 100穗,分别比同播量中对照品
种冀麦 30高出 10穗和 25 穗, 穗层也较整齐. 不
同播量处理中,随着播量的增加,单株穗数逐渐减少
(表 5) . DS 1号、临抗 1号和冀麦 30的播种量与单
株穗数间的相关系数分别是- 07368、- 07426和
- 07467,均呈现负相关趋势.在对照播量 1500 kg
!hm- 2处理中,单株穗数均最少, 平均每株只有 2~
3个穗,与 225 kg!hm- 2播量相比, 3个品种的单株
穗数依次各少 62、71和 52 穗. 穗粒数和千粒重
的变化不规则.较高的单株穗数是本试验中稀植条
件下产量结构的突出特点. 有报道认为,在有一定千
粒 重 保 证 的 情 况 下, 每 株 穗 数 和 每 穗
粒数是两个最重要的产量成分[ 10, 11] . Meginez[ 20]在
表 5 不同播量中参试品种的一些产量性状
Table 5 Some yield characters of experimental varieties in di fferent
seeding rate( 2001~ 2002)
品种
Variety
播种量
Seeding
rate
( kg!hm- 2)
株穗数
Number
of spike
( plant)
穗粒数
Number
of grains
( spike)
千粒重
Weight
of 1 000
grains( g)
DS 1号 150 8 9 473 43 9
DS 1 225 8 5 362 44 8
300 5 8 386 41 4
375 4 5 342 53 1
450 3 2 288 43 0
1500 2 3 343 34 7
临抗 1 号 150 9 5 339 36 4
Linkang 1 225 10 0 336 32 1
300 6 0 285 31 6
375 5 8 294 35 7
450 4 1 269 36 8
1500 2 9 125 32 9
冀麦 3 0 150 8 5 330 34 9
Jimai 30 225 7 5 43 43 0
300 5 4 361 42 3
375 4 4 354 38 7
450 3 2 361 31 9
1500 2 3 231 32 1
* 10~ 15株考种株的平均数 Average value of 10~ 15 plants.
2284 应 用 生 态 学 报 15 卷
计算无芒 1号等冬小麦品种籽粒产量的公式中, 穗
数是 2个自变量之一.
由表 6可见, 2002~ 2003 试验年度产量结构的
总体水平优于 2001~ 2002年度.此年度的每项数据
均是各重复小区所有考种株的均数. DS 1号和临抗
1号的单株穗数各达 140穗和 172 穗, 对照冀麦
30也达到 128穗. 2个试验年度的结果说明, 在一
定的穗粒数和千粒重相配合情况下,较高的单株成
穗率主导了这种独特的产量结构,保证了小量播种
条件下的麦田群体密度.
表 6 225 kg!hm- 2播量中参试品种的一些产量性状
Table 6 Some yield characters of experimental varieties in seeding rate
of 225 kg!hm- 2
年度
Y ear
品 种
Variety
株穗数
Number of
spike
( plant)
穗粒数
Number of
grains
( spike)
千粒重
Weight of
1 000 grains
( g)
2 001~ 2002 DS 1 号DS 1 85 36 2 448
临抗 1 号 Linkang 1 100 33 6 321
冀麦 30Jimai 30 75 44 3 430
2 002~ 2003 DS 1 号DS 1 140 47 9 426
临抗 1 号 Linkang 1 172 34 7 380
冀麦 30 Jimai 30 128 42 3 373
4 讨 论
在冬小麦小量播种条件下,麦田植株有正常的
生育节律.环境中的温、光、水、养分等生态因子有利
于麦株的个体发育. 冬前有壮苗基础,麦株体内的总
糖和有关氨基酸含量能保证安全越冬. 较强的分蘖
能力奠定了高成穗率基础,生理功能旺盛,代谢活性
较强, 单株穗数较多, 形成独特的产量结构. 2 个种
植年度的试验取得了较好的产量效应. 在常规管理
中,参试品种的最高产量达 7 500 kg!hm- 2左右.
在小量播种高产种植技术体系中, 选用品种是
前提.并不是所有冬小麦品种都能进行小量播种. 有
的品种受其种性决定,即使在稀植条件下,也表现出
成穗率低的现象.本试验中的 DS 1号和临抗 1号是
适于小量播种而又取得较高产量的 2个品种. 据田
间观察, DS 1号个别植株的穗数达 20个以上, 有的
甚至超过 30穗, 且穗层较整齐. 该品种在密植条件
下反而不能高产. 2002~ 2003种植年度, DS 1 号在
中国农业科学院作物育种栽培研究所的国家小麦自
选品种展示田(基本苗 750 000 株!hm- 2的麦田)
中,实产达到 7 4850 kg!hm- 2.在丰富的冬小麦品
种资源中, 与本试验所用品种特性相同的品种不乏
其例,为小量播种提供了广泛的选择余地.也可根据
小量播种的要求进行定向的品种选育, 不断地提供
品种储备.
欲取得小量播种的高产效果,在品种选定之后,
播种量的确定是成败的关键.本试验 225 kg!hm- 2
的播种量对于 DS 1号和临抗 1号 2个品种是适宜
的.目前,国内外还没有以如此小的播种量取得上述
产量效果的报道.
小量播种的最突出效益是大幅度减少种子用
量.在推广新品种特别是优质专用小麦品种时, 大幅
度减少播种量可以大幅度减少种子购买、加工和贮
藏费用,提高经济效益, 也有利于机械化作业.用适
宜的优良品种实施小量播种的优质高产技术,与过
去小麦种植史上的农家种稀植低产有本质区别. 在
重视品质的专用小麦生产中,小量播种也能保证一
定的品质要求.据研究报道,小麦一些品质性状之间
存在着一定的相关性[ 6, 23] . 以粗蛋白含量为例, 经
农业部谷物品质监督检验测试中心(北京)对 2002
年 225 kg!hm- 2播量样品的分析, DS 1 号的粗蛋
白(干基)含量达 1642% .
实验结果表明, 在冬小麦精播和半精播的基础
上,我国北部冬麦区大幅度减少播量,以求从经济效
益和社会效益的结合上产生更大的效益将成为可
能.其应用前景有待于在大田示范中展示.
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作者简介 吴东兵, 女, 1950 年生,副研究员, 主要从事作物
生态和栽培研究, 发表论文 60 余篇. T el: 01068918598; E
mail: wudongbing@ CAAS. net. cn
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