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摘 要：小麦栽培技术的更新对于保证小麦高产稳产至关重要。立体匀播作为一种新型栽培技术，具有高产、高效、节约成本等优势。该文探讨了小麦立體匀播高产高效栽培技术的特点及对小麦光合生产和产量形成的影响，并指出了需进一步研究的问题及方向，以期为丰富小麦栽培理论提供依据。
关键词：小麦;立体匀播;光合生产;产量形成
中图分类号 S512 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）19-0020-03
Research Progress on Effects of Tridimensional Uniform Sowing on Photosynthetic Production and Yield Formation of Wheat
ZHU Yuangang1 et al.
（1Department of Life Sciences， Dezhou University， Dezhou 253015， China;2College of Resources and Environment， Northeast Agricultural University， Ha’erbin 150030， China）
Abstract： The update of wheat cultivation technology is essential to ensure high and stable yield of wheat. As a new type of cultivation technology， tridimensional uniform sowing has the advantages of high yield， high efficiency， and cost saving. This paper discussed the characteristics of high-yield and high-efficiency cultivation techniques of tridimensional uniform sowing wheat and its influence on wheat photosynthetic production and yield formation， and pointed out the problems and directions that need further research in order to provide theoretical support for enriching wheat cultivation.
Key words： Wheat; Tridimensional uniform sowing; Photosynthetic production; Yield formation
小麦是全球种植最广泛的作物，是世界人口蛋白质的主要来源，占发展中国家每日摄入量的约20%[1]。全球人口不断增长将带动肉类和乳制品的需求增加，这意味着越来越多的谷物将被用于生产动物性食品且转换速度较低，因此在未来几十年里，粮食产量的大幅增加至关重要。然而，用于作物生长和产量形成的资源包括水和养分等不会增加[2]，而且扩大可用于作物生产的土地面积潜力有限[3]。提高粮食单产将是永恒课题。在冬小麦高产栽培中，立体匀播技术是一种新型的播种方式，可以有效提高小麦单产，进而实现农民增收。本文探讨了小麦立体匀播高产高效栽培技术的特点及对小麦光合生产和产量形成的影响，并展望了技术发展前景。
1 立体匀播概念及其特点
1.1 立体匀播概念 中国农业科学院作物科学研究所赵广才教授团队于2015年成功研究出了立体匀播小麦栽培新技术[4]。立体匀播技术是基于小麦生长发育特性，通过提高群体中个体的均衡度，促进群体水分、氮肥及光辐射利用效率的提高，在稳定或增加穗粒数及千粒重的基础上，提高单位面积有效成穗数，最终实现高产高效[5]。与传统播种技术相比较，立体匀播技术更加先进、科学、高产、高效、简便[6，7]。
1.2 小麦立体匀播技术的特点
1.2.1 利用光热，适时播种，减少农耗 小麦立体匀播技术在前茬作物机械收割后，可以实现直接播种，减少了单独秸秆粉碎和耕地、犁地的过程，有效缩减了农耗时间，为小麦适时播种创造了极为有利的条件，可以争取到更多的光热资源，在越冬前利于培育出壮苗[6]。
1.2.2 减少散墒，促进出苗，保墒节水 在华北地区，传统的耕作方式是在玉米收获之后，进行施用肥料，耕地，整地，最后才进行播种。过程较繁琐，间隔时间较长，易造成土壤水分的不必要蒸发，水分流失严重，影响出苗时的水分供应。立体匀播技术配合机械化免耕播种机，减少了单独施肥和耕地的步骤，较大程度减少了土壤水分的流失，保障了小麦出苗水分的供应情况，增加了小麦的出苗率和出苗的整齐有序[8]。
1.2.3 均匀分布，以苗抑草，减少农药 立体匀播技术能够最大限度地利用土地资源，地表被小麦均匀覆盖，减少了田间裸地的存在。立体匀播技术可利用草苗生长发育不同步的情况，让小麦充分利用水、热资源，让麦苗养分利用最大化，可有效降低杂草的生存空间，基本可实现了“以苗抑草”的效果，有效减少了除草剂的使用量[9-11]。
1.2.4 营养均衡，结构合理，节本增效 立体匀播技术可以使小麦个体均衡营养，从而建立合理的群体结构。本技术实现多工序联合操作，可减少单独施肥、单独旋耕、单独压制等繁琐程序，降低操作成本，实现省时、省力、增效的目的[12]。
2 立体匀播技术对小麦光合生产和产量形成的影响
2.1 对冬小麦光合生产的影响 光合作用的强弱与小麦植株的长势密切相关[13]。研究表明，随种植密度的增加，立体匀播条件下冬小麦旗叶净光合速率逐渐降低，且在开花后的不同灌浆时期，立体匀播较条播处理显著提高了旗叶净光合速率 [14]。不同追氮时期条件下也获得了相似的结论[15]。此外，立体匀播被证实有利于提高分蘖籽粒灌浆期旗叶的净光合速率，尤其是对高位蘖净光合速率的提高起显著作用，便于他们生产较多的光合产物供应穗[16]。 与传统播种相比，立体均播技术可显著提高小麦种子萌发、开花和灌浆阶段的叶面积指数[17]。立体匀播可以有效改善中下叶的遮光问题，进而增加小麦叶片的受光面积，提高了小麦群体生育后期中、下部叶片叶面积指数和净光合速率，提高了植株干物质积累量，促进了营养器官干物质向分蘖穗籽粒中转运，提高了经济系数，且分蘖茎的干物质转运对籽粒贡献率优势尤为显著[16，18，19]。
2.2 对冬小麦产量形成的影响 小麦高产的重要指标之一是分蘖的质量和数量。立体匀播有利于促进冬小麦分蘖，有效提高田间覆盖率，增加田间穗容量，增加单位面积穗数[14，20，21]。研究表明，立体匀播技术改善了分蘖旗叶的净光合速率，有利于生产更多的籽粒灌浆同化物，分蘖最大灌浆速率时间、粒重缓慢增长期、指数生长期和生长滞后期延长，籽粒最大灌浆速率和平均灌浆速率增加，粒重和收获指数增加，提高了茎蘖群体的整齐度，同时，更多的同化物有利于增加穗粒数，进而提高了单株和群体生产力[16，19]。立体均匀技术还可有效提高光能截获率和利用率，这有利于更多的光合产物的产生，进而利于穗数、粒数、粒重和产量的总体增加[22]。此外，立体匀播可以有效降低水分消耗，提高氮肥利用率[21]。
立体匀播实现了从传统播种方式的“一维行距”向更为合理的“二维株距”的转变，使小麦群体内部分布更加均匀，更加均衡的利用有限的耕地资源，解决了传统栽培模式下小麦的拥挤问题[5，23]。小麦可以充分吸收养分，更为合理的利用有限的光、水、热资源，有效解决了苗弱、苗稀、断垄、隔挡等问题，促进小麦个体的蘖、根的生长发育，提高抗倒伏能力，增强越冬能力，利于壮苗的形成，为高产高效的实现打下坚实基础[24，25]。
3 展望
立体匀播可以做到秸秆的有效还田，增加土壤中有机质含量，减少了过多化学肥料的使用，产量有所增加，同时也可以提高田间的麦苗覆被，可以起到保温保墒的作用，使耕地的利用率更加合理，达到了增产、增效、节本、提质的目的，应用前景十分广阔[26]。农业部公布了2018年10项主要农业领先技术就有提到立体匀播技术，优质高产栽培技术立体匀播技术已经逐渐走向成熟[27]。但立体匀播技术提高产量的生理分子机制尚未清晰，养分利用效率提高的机理鲜见报道。建议加强立体匀播技术光、温、水、肥等农田生态因素动态规律及小麦的适应机制研究，为小麦群体的科学构建提供理论基础;深入研究立体匀播对小麦根际环境、根系活力及其水肥吸收利用的影响规律，明确立体匀播地上、地下生理效应和调节机制;适当加强立体匀播群体内肥料时空配置规律研究，优化立体匀播科学施肥技术，加强环境友好型低碳稳产高产高效的立体匀播配套技术筛选。综合来看，立体匀播技术的优势是毋容置疑的，但仍有许多研究和探索空间。
参考文献
[1]Braun， H.-J.， Atlin， G.， Payne， T.. Multi-location testing as a tool to identify plantresponse to global climate change. In： Reynolds， M.P. （Ed.）， Climate Change andCrop Production. CABI， Wallingford[J]. 2010， 101：115-138.
[2]Connor， D.J.， Mínguez， M.I.. Evolution not revolution of farming systems will best feed and green the world. Global Food Secur. [J]. 2012， 1：106-113.
[3]González-Navarro， O.E.， Griffiths， S.， Molero， G.， et al. Dynamics of floret development determining differences in spike fertility in an elite population of wheat. Field Crops Res. [J]. 2015， 172， 21–31.
[4]赵广才，郝德有，常旭虹，等.小麦立体匀播技术[J].农业科技通讯，2015（7）：184-186.
[5]常旭虹，王艳杰，陶志强，等.小麥立体匀播栽培技术体系[J].作物杂志，2019（2）：168-172.
[6]张草.小麦立体匀播高产高效栽培技术[J].新农民，2020，（9）：40.
[7]郝德有，郝志青.小麦机械化匀播无垄栽培理论与技术[J].北京农业，2014，4（21）：15-17.
[8]赵广才.小麦立体匀播技术绿色节本高产高效[J].农民科技培训，2016（1）：42-44.
[9]赵广才.小麦立体匀播技术[J].农村新技术，2018（10）：11-13.
[10]Weiner J， Griepentrog H-W， Kristensen L. Suppression of weeds by spring wheat Triticum aestivum increases with crop density and spatial uniformity[J]. Journal of Applied Ecology， 2001（38）：784-790.
[11]Lu P， Jiang BW， Weiner J. Chapter Three： Crop spatial uniformity， yield and weed suppression. [J]. Advances in Agronomy， 2020：117-178. [12]路丽燕.小麦立体匀播高产高效栽培技术[J].科学种养，2018，（7）：17-18.
[13]赵凯男，张保军，王德梅，等.提高立体匀播冬小麦光合效能和产量的最佳追氮时期[J].植物营养与肥料学报，2019，25（08）：1354-1361.
[14]孙鹏，张金汕，贾永红，等.立体匀播和种植密度对冬小麦农艺性状及光合特性的影响[J].麦类作物学报，2019，39（7）：844-850.
[15]赵凯男，常旭虹，王德梅，等.立体匀播和施氮量对冬小麦产量构成及旗叶光合性能的影响[J].植物营养与肥料学报，2019，25（8）：1354–1361.
[16]陶志强，王艳杰，王德梅，等.冬小麦不同茎蘖生产力对立体匀播技术的响应[J].作物杂志，2019，（2）：110-114.
[17]杨永安，刘文贺.立体匀播技术对春小麦产量形成影响的初步研究[J].天津农林科技，2019，（4）：1-2.
[18]张金汕，贾永红，李鹏，等.立体匀播和密度对冬小麦光合、干物质积累分配及产量的影响[J].麦类作物学报，2021，41（4）：438-447.
[19]刘冲，贾永红，张金汕，等.施磷量对不同播种方式下冬小麦干物质转运及养分吸收利用的影响[J].植物营养与肥料学报，2020，26（5）：975-986.
[20]朱爱芝.小麦立体匀播高产高效栽培技术[J].热带农业工程，2020，44（3）：64-66.
[21]Tao Z， Ma S， Chang X ， et al. Effects of tridimensional uniform sowing on water consumption， nitrogen use， and yield in winter wheat[J]. The Crop Journal， 2019， 7（4）：480-493.
[22]Tao ZQ， Wang DM， Ma SK， Yang YS， Zhao GC， Chang XH. Light interception and radiation use efficiency response to tridimensional uniform sowing in winter wheat [J]. Journal of Integrative Agriculture， 2018， 17（03）：566-578.
[23]杨新田.豫中部小麦立体匀播绿色高产高效栽培模式应用[J]. 农业科技通讯，2019，（3）：221-225.
[24]Lloveras J， Manent J， Viudas J， López A， Santiveri P. Seeding rate influence on yield and yield components of irrigated winter wheat in a Mediterranean climate[J]. Agronomy Journal， 2004， 96：1258-1265.
[25]張燕.河北任丘小麦立体匀播栽培关键技术要点[J].农业工程技术，2019，39（17）：64.
[26]杨新田，吴玲玲，杜永娜，等.不同播种方式对强筋小麦新麦26农艺性状和产量的影响[J].安徽农业科学，2020，48（15）：45-47.
[27]十项重大引领性农业技术[J].智富时代，2018，（11）：26-27.
（责编：王慧晴）
关键词：小麦;立体匀播;光合生产;产量形成
中图分类号 S512 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）19-0020-03
Research Progress on Effects of Tridimensional Uniform Sowing on Photosynthetic Production and Yield Formation of Wheat
ZHU Yuangang1 et al.
（1Department of Life Sciences， Dezhou University， Dezhou 253015， China;2College of Resources and Environment， Northeast Agricultural University， Ha’erbin 150030， China）
Abstract： The update of wheat cultivation technology is essential to ensure high and stable yield of wheat. As a new type of cultivation technology， tridimensional uniform sowing has the advantages of high yield， high efficiency， and cost saving. This paper discussed the characteristics of high-yield and high-efficiency cultivation techniques of tridimensional uniform sowing wheat and its influence on wheat photosynthetic production and yield formation， and pointed out the problems and directions that need further research in order to provide theoretical support for enriching wheat cultivation.
Key words： Wheat; Tridimensional uniform sowing; Photosynthetic production; Yield formation
小麦是全球种植最广泛的作物，是世界人口蛋白质的主要来源，占发展中国家每日摄入量的约20%[1]。全球人口不断增长将带动肉类和乳制品的需求增加，这意味着越来越多的谷物将被用于生产动物性食品且转换速度较低，因此在未来几十年里，粮食产量的大幅增加至关重要。然而，用于作物生长和产量形成的资源包括水和养分等不会增加[2]，而且扩大可用于作物生产的土地面积潜力有限[3]。提高粮食单产将是永恒课题。在冬小麦高产栽培中，立体匀播技术是一种新型的播种方式，可以有效提高小麦单产，进而实现农民增收。本文探讨了小麦立体匀播高产高效栽培技术的特点及对小麦光合生产和产量形成的影响，并展望了技术发展前景。
1 立体匀播概念及其特点
1.1 立体匀播概念 中国农业科学院作物科学研究所赵广才教授团队于2015年成功研究出了立体匀播小麦栽培新技术[4]。立体匀播技术是基于小麦生长发育特性，通过提高群体中个体的均衡度，促进群体水分、氮肥及光辐射利用效率的提高，在稳定或增加穗粒数及千粒重的基础上，提高单位面积有效成穗数，最终实现高产高效[5]。与传统播种技术相比较，立体匀播技术更加先进、科学、高产、高效、简便[6，7]。
1.2 小麦立体匀播技术的特点
1.2.1 利用光热，适时播种，减少农耗 小麦立体匀播技术在前茬作物机械收割后，可以实现直接播种，减少了单独秸秆粉碎和耕地、犁地的过程，有效缩减了农耗时间，为小麦适时播种创造了极为有利的条件，可以争取到更多的光热资源，在越冬前利于培育出壮苗[6]。
1.2.2 减少散墒，促进出苗，保墒节水 在华北地区，传统的耕作方式是在玉米收获之后，进行施用肥料，耕地，整地，最后才进行播种。过程较繁琐，间隔时间较长，易造成土壤水分的不必要蒸发，水分流失严重，影响出苗时的水分供应。立体匀播技术配合机械化免耕播种机，减少了单独施肥和耕地的步骤，较大程度减少了土壤水分的流失，保障了小麦出苗水分的供应情况，增加了小麦的出苗率和出苗的整齐有序[8]。
1.2.3 均匀分布，以苗抑草，减少农药 立体匀播技术能够最大限度地利用土地资源，地表被小麦均匀覆盖，减少了田间裸地的存在。立体匀播技术可利用草苗生长发育不同步的情况，让小麦充分利用水、热资源，让麦苗养分利用最大化，可有效降低杂草的生存空间，基本可实现了“以苗抑草”的效果，有效减少了除草剂的使用量[9-11]。
1.2.4 营养均衡，结构合理，节本增效 立体匀播技术可以使小麦个体均衡营养，从而建立合理的群体结构。本技术实现多工序联合操作，可减少单独施肥、单独旋耕、单独压制等繁琐程序，降低操作成本，实现省时、省力、增效的目的[12]。
2 立体匀播技术对小麦光合生产和产量形成的影响
2.1 对冬小麦光合生产的影响 光合作用的强弱与小麦植株的长势密切相关[13]。研究表明，随种植密度的增加，立体匀播条件下冬小麦旗叶净光合速率逐渐降低，且在开花后的不同灌浆时期，立体匀播较条播处理显著提高了旗叶净光合速率 [14]。不同追氮时期条件下也获得了相似的结论[15]。此外，立体匀播被证实有利于提高分蘖籽粒灌浆期旗叶的净光合速率，尤其是对高位蘖净光合速率的提高起显著作用，便于他们生产较多的光合产物供应穗[16]。 与传统播种相比，立体均播技术可显著提高小麦种子萌发、开花和灌浆阶段的叶面积指数[17]。立体匀播可以有效改善中下叶的遮光问题，进而增加小麦叶片的受光面积，提高了小麦群体生育后期中、下部叶片叶面积指数和净光合速率，提高了植株干物质积累量，促进了营养器官干物质向分蘖穗籽粒中转运，提高了经济系数，且分蘖茎的干物质转运对籽粒贡献率优势尤为显著[16，18，19]。
2.2 对冬小麦产量形成的影响 小麦高产的重要指标之一是分蘖的质量和数量。立体匀播有利于促进冬小麦分蘖，有效提高田间覆盖率，增加田间穗容量，增加单位面积穗数[14，20，21]。研究表明，立体匀播技术改善了分蘖旗叶的净光合速率，有利于生产更多的籽粒灌浆同化物，分蘖最大灌浆速率时间、粒重缓慢增长期、指数生长期和生长滞后期延长，籽粒最大灌浆速率和平均灌浆速率增加，粒重和收获指数增加，提高了茎蘖群体的整齐度，同时，更多的同化物有利于增加穗粒数，进而提高了单株和群体生产力[16，19]。立体均匀技术还可有效提高光能截获率和利用率，这有利于更多的光合产物的产生，进而利于穗数、粒数、粒重和产量的总体增加[22]。此外，立体匀播可以有效降低水分消耗，提高氮肥利用率[21]。
立体匀播实现了从传统播种方式的“一维行距”向更为合理的“二维株距”的转变，使小麦群体内部分布更加均匀，更加均衡的利用有限的耕地资源，解决了传统栽培模式下小麦的拥挤问题[5，23]。小麦可以充分吸收养分，更为合理的利用有限的光、水、热资源，有效解决了苗弱、苗稀、断垄、隔挡等问题，促进小麦个体的蘖、根的生长发育，提高抗倒伏能力，增强越冬能力，利于壮苗的形成，为高产高效的实现打下坚实基础[24，25]。
3 展望
立体匀播可以做到秸秆的有效还田，增加土壤中有机质含量，减少了过多化学肥料的使用，产量有所增加，同时也可以提高田间的麦苗覆被，可以起到保温保墒的作用，使耕地的利用率更加合理，达到了增产、增效、节本、提质的目的，应用前景十分广阔[26]。农业部公布了2018年10项主要农业领先技术就有提到立体匀播技术，优质高产栽培技术立体匀播技术已经逐渐走向成熟[27]。但立体匀播技术提高产量的生理分子机制尚未清晰，养分利用效率提高的机理鲜见报道。建议加强立体匀播技术光、温、水、肥等农田生态因素动态规律及小麦的适应机制研究，为小麦群体的科学构建提供理论基础;深入研究立体匀播对小麦根际环境、根系活力及其水肥吸收利用的影响规律，明确立体匀播地上、地下生理效应和调节机制;适当加强立体匀播群体内肥料时空配置规律研究，优化立体匀播科学施肥技术，加强环境友好型低碳稳产高产高效的立体匀播配套技术筛选。综合来看，立体匀播技术的优势是毋容置疑的，但仍有许多研究和探索空间。
参考文献
[1]Braun， H.-J.， Atlin， G.， Payne， T.. Multi-location testing as a tool to identify plantresponse to global climate change. In： Reynolds， M.P. （Ed.）， Climate Change andCrop Production. CABI， Wallingford[J]. 2010， 101：115-138.
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[6]张草.小麦立体匀播高产高效栽培技术[J].新农民，2020，（9）：40.
[7]郝德有，郝志青.小麦机械化匀播无垄栽培理论与技术[J].北京农业，2014，4（21）：15-17.
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[9]赵广才.小麦立体匀播技术[J].农村新技术，2018（10）：11-13.
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[14]孙鹏，张金汕，贾永红，等.立体匀播和种植密度对冬小麦农艺性状及光合特性的影响[J].麦类作物学报，2019，39（7）：844-850.
[15]赵凯男，常旭虹，王德梅，等.立体匀播和施氮量对冬小麦产量构成及旗叶光合性能的影响[J].植物营养与肥料学报，2019，25（8）：1354–1361.
[16]陶志强，王艳杰，王德梅，等.冬小麦不同茎蘖生产力对立体匀播技术的响应[J].作物杂志，2019，（2）：110-114.
[17]杨永安，刘文贺.立体匀播技术对春小麦产量形成影响的初步研究[J].天津农林科技，2019，（4）：1-2.
[18]张金汕，贾永红，李鹏，等.立体匀播和密度对冬小麦光合、干物质积累分配及产量的影响[J].麦类作物学报，2021，41（4）：438-447.
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[20]朱爱芝.小麦立体匀播高产高效栽培技术[J].热带农业工程，2020，44（3）：64-66.
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[25]張燕.河北任丘小麦立体匀播栽培关键技术要点[J].农业工程技术，2019，39（17）：64.
[26]杨新田，吴玲玲，杜永娜，等.不同播种方式对强筋小麦新麦26农艺性状和产量的影响[J].安徽农业科学，2020，48（15）：45-47.
[27]十项重大引领性农业技术[J].智富时代，2018，（11）：26-27.
（责编：王慧晴）