宽窄行种植与限水灌溉协同提升干旱区冬小麦籽粒灌浆及穗部性状的机制研究

为解决干旱区冬小麦生产面临的水资源短缺与产量瓶颈问题，新疆农业大学团队通过两年田间试验，系统评估了宽窄行播种模式（13.3 cm+13.3 cm+13.3 cm+20 cm等）与滴灌水平（4500-0 m3/hm2）对冬小麦生长及产量的影响。研究发现，M2D1处理（10 cm+10 cm+10 cm+30 cm+3600 m3/hm2）显著提升单株干物质重、穗部性状及产量19.10%，为干旱区节水稳产提供了关键技术支撑。

　　

研究背景
新疆作为中国重要的冬小麦生产基地，承担着保障粮食安全的重任，但该地区年均降水量不足200 mm，蒸发量却高达2000 mm以上，农业用水效率仅为0.54，远低于发达国家水平。传统均匀行距种植结合漫灌的模式导致水资源浪费严重，冬小麦水分生产效率仅1.1-1.3 kg/m³。如何在有限灌溉条件下实现产量与节水双赢，成为亟待解决的难题。

研究设计与方法
新疆农业大学Jianghua Tang团队在乌鲁木齐头屯河区开展两年（2021-2023）田间试验，采用裂区设计：主区为4种播种模式（CK1:15 cm均匀行距；M1-M3:宽窄行组合），副区为4种滴灌量（CK:4500 m³/hm²至D3:0 m³/hm²）。通过测定株高、茎粗、干物质积累、籽粒灌浆动态及穗部性状等指标，结合Logistic模型拟合灌浆曲线，解析产量形成机制。

研究结果

1. 农艺性状：宽窄行种植使株高和茎粗分别提升4.55-5.40%和2.88-5.60%，M2D1处理株高达80.4 cm，茎粗4.32 mm。
2. 干物质分配：宽窄行显著增加单株干物质重（M2CK达10.14 g），成熟期茎鞘和穗分配比例分别提高15.31%和6.59%。
3. 籽粒灌浆：M2CK处理千粒重最高（53.36 g），灌浆快速期贡献率达36.43%，较均匀行距延长2.3天。
4. 穗部性状：宽窄行外行穗长（8.86 cm）和穗粒数（43.37）显著优于内行，不育小穗减少11.26%。
5. 产量：M2D1处理单位面积穗数、穗粒数和产量分别增加19.15%、5.92%和19.10%，千粒重无显著差异。

结论与意义
研究首次证实10 cm+10 cm+10 cm+30 cm宽窄行配置结合3600 m³/hm²滴灌可优化群体结构，通过增强外行"边际效应"提升光能利用率，同时减少无效分蘖。该模式使水分生产效率提升至1.8 kg/m³，接近发达国家水平，为干旱区小麦节水栽培提供了可推广的技术范式。论文发表于《Scientific Reports》，为全球类似生态区作物生产提供了重要参考。