土壤水分对两个冬小麦品种产量和竞争能力的影响

研究了黄土塬区两个旱作冬小麦品种(长武135和平凉40,前者是后者的换代品种)在不同土壤水分条件下竞争能力和产量形成的关系。研究设2种土壤水分条件(土壤含水量为田间最大持水量的75%～80%和40%～45%),采用生态替代法设计了同一播种密度的6个播种比例组合的盆栽试验。低水分单播条件下,长武135具有较高的产量(长武135为27.59g/pot,平凉40为24.91g/pot),而混播条件下平凉40在产量和相对产量上较长武135品种具有明显的竞争优势。高水分条件下,平凉40产量随播种比例的减小下降较快(长武135产量曲线斜率35.468,平凉40为36.237)。平凉40低水分单播时花后干物质积累量较少(长武135为0.67g/pot,平凉40为0.55g/pot),而混播时较多(长武135各比例均值0.58g/pot,平凉40为0.71g/pot),导致了平凉40品种单播时产量较低和混播时产量较高。平凉40地下生物量显著大于长武135(高水分条件下,长武135为10.03g/pot、平凉40为11.51g/pot;低水分条件下二者分别为8.41g/pot和10.69g/pot),且耗水量大(高水分条件下平凉40多耗水2.72kg/pot,低水分条件下多耗0.98kg/pot),而耗水量/地下生物量的比值平凉40低于长武135,从而平凉40品种单位根量消耗的水分低于长武135。总之,在两个生长属性接近的冬小麦品种中,老品种以较大的根系生物量赢得了较高的竞争能力,消耗了较多的水分,而新品种虽然根系生物量较低,耗水量较少,但籽粒产量却较高。亦即,小麦新品种籽粒产量的提高是与根系的减少和对水资源竞争能力的下降相伴随的。     

黄土旱塬冬小麦返青期断根对根冠比、水分利用及产量的影响

采用适当的农艺措施来影响根系生长以提高作物水分利用效率是节水农业研究的一项重要内容。通过田间试验研究了旱作冬小麦‘长武135’(Triticum aestivum cv. Changwu135)返青期切断部分侧生根对根冠比、水分利用效率及产量的影响。与不断根处理相比,冬小麦切断部分侧根后,极显著地减少了表层的根量,花期时断根和不断根小麦在0~20 cm土层根量分别249.70和307.52 g·m^-2,100 cm以上总根量分别为305.53和368.73 g·m^-2。断根比不断根处理根呼吸速率下降了25.57%。断根也抑制了小麦的群体数量,断根和不断根处理单位面积的穗数分别为590.33和646.33 m^-2,但断根显著增加了千粒重,断根和不断根分别为45.99和41.47 g,收获指数也有一定提高。断根对籽粒产量没有显著影响,但断根后土壤含水量显著增加,水分消耗减少。以生物量计算的水分利用效率和以产量计算的水分利用效率分别提高了32.52%和29.98%。因此,在旱地农业中,通过返青期人工断根措施削减根系降低根系对同化产物的消耗和减少耗水量来达到提高冬小麦水分利用效率的方法,是可行的。但今后还需对断根措施作进一步研究,以期实现产量和水分利用效率的同步提高。     

两春小麦品种竞争能力、水分利用效率及产量关系的研究

用盆栽方法测定了2个春小麦品种－地方品种和尚头与现代品种陇春－8275在5个土壤水分梯度下,单、混播时的水分消耗、水分利用效率、竞争能力和籽实产量。单播条件下,在极低水分条件下（12％）,和尚头有相对较高的产量,在水分条件较好时陇春－8275有较高的产量;在保持各水分处理条件下,地方品种和尚头较之现代品种陇春－8275消耗更多的水分,水分利用效率较低。混播条件下,各尚头有较高生物量、籽实产量及较强的竞争能力,竞争优势不受土壤水分的影响,其表现为高个体生物量品种较之低个体生物量品种消耗更多的水分,陇春－8275受到强烈的抑制,消耗较少的水分及较低的籽实产量。表明进化选择的是竞争能力,而非单播下的产量表现。可以预见,在小麦育种中选育具小根系的对水分弱竞争能力的品种将成为半干旱区今后育种的一个重要方法。     

水肥条件对新老两个春小麦品种竞争能力和产量关系的影响

采用de Wit替代系列实验研究了传统地方品种和尚头和现代品种定西-24在土壤水肥梯度下混播时的竞争结局以及竞争能力和单播产量之间的关系。在各个水肥处理条件下,混播时,虽然和尚头对定西-24的影响效应有所减弱,但是,和尚头对定西-24的竞争结局并没有发生改变:和尚头最终完全排除定西-24,成为竞争中的优胜者。在低水无肥和高水高肥条件下,定西-24的单播产量显著高于和尚头的单播产量,二者的竞争能力与其单播产量之间呈负相关;在低水低肥条件下,和尚头的单播产量与定西-24的单播产量几乎相等,二者的竞争能力与其单播产量之间没有特定的关系;在中水中肥条件下,和尚头的单播产量高于定西-24的单播产量,二者的竞争能力与其单播产量之间呈正相关,据此可以认为和尚头和定西-24混播时的竞争能力与其单播产量之间没有特定的关系。在低水无肥和高水高肥条件下,定西-24的单播地上生物量显著高于和尚头的单播地上生物量。在水分严重亏缺的条件下,和尚头的水分利用效率显著低于定西-24的水分利用效率;随着水分供给的改变,和尚头的水分利用效率得到了显著提高,然而当水分不再成为和尚头生长限制因子时,其水分利用效率降低,结果表明一定程度水分利用效率的提高有利于春小麦适应半干旱区的水分环境。     

密度和修剪对冬小麦根系时空分布和产量的影响

田间试验研究了种植密度和不同时期根修剪对黄土旱塬冬小麦(Triticum aestivum L.)根系时空分布、土壤水分利用以及产量的影响。供试材料为该地区广泛种植的冬小麦品种长武135。试验设定4个密度处理:SR1、SR2、SR3和SR4,分别为180、225、280和340株/m2,其中SR2为常规密度;以及4个根修剪处理:CK(不剪根处理)、W(越冬期根修剪)、S(返青期根修剪)和B(越冬期根修剪+返青期根修剪)。研究结果表明,冬小麦返青期、孕穗期和花期根系总干重随种植密度的增加而增加。根修剪处理显著降低了各生育期冬小麦根系总干重,不同处理间排序为CKWSB。种植密度和根修剪对冬小麦根系总长度的影响与根系总干重类似,各处理间根系总干重和根系总长度的差异主要来自于0—20 cm表土层。冬小麦表土层(0—20 cm)中的根干重密度(DRWD)和根长密度(RLD)都随种植密度的提高而增加。根修剪降低了返青期、孕穗期和花期冬小麦DRWD和RLD在0—20 cm表土层中的分布,但增加了花期60—100 cm深土层中的DRWD和RLD。整个生育期土壤水分消耗随种植密度增加而增加,而根修剪显著减少土壤水分的消耗。冬小麦的产量和水分利用效率随着种植密度增加而显著提高。根修剪处理显著增加了冬小麦的产量,且W处理的产量最高,同时根修剪也显著提高了冬小麦的水分利用效率。由此可见,越冬期根修剪(W)可以最大程度提高冬小麦产量。考虑到经济效益,建议旱地雨养农业区在较高的密度下进行越冬期根修剪处理,从而达到生产上高产高效的目的。     

土壤水分对返青期断根冬小麦补偿效应的影响

通过盆栽试验研究了不同土壤水分条件下返青期断根冬小麦的补偿效应.结果表明,断根小麦的早期生长受到抑制,叶面积在返青 拔节期间显著下降,到开花期能恢复至对照水平.高水分条件下断根小麦拔节期的叶绿素荧光参数包括表观光合电子传递速率、实际光化量子产量、光化学淬灭系数、非光化学淬灭值均显著大于对照,开花后单茎干物质积累为0.81 g,显著大于对照（0.56 g）,花后干物质积累系数比对照提高了38.79%,断根小麦根量虽有所下降但差异不显著;低水分条件下断根小麦的叶绿素荧光参数和花后干物质积累与对照之间没有显著差异,但断根小麦的根系生物量（7.83 g·pot^-1）显著小于对照（9.77 g·pot^-1）.土壤水分对断根小麦的地上生物量和籽粒产量的补偿效应没有显著影响.断根处理的冬小麦在两种土壤水分条件下均显著降低了耗水量,在整个生育期,高水分条件下冬小麦断根处理可节水2 000 ml左右,水分利用效率为1.97 g·kg ^-1,显著大于对照的1.70 g·kg ^-1;低水分条件下也可节水1 500 ml左右,水分利用效率虽有所提高,但未达到显著性差异.     

不同水分条件对冬小麦根系时空分布、土壤水利用和产量的影响

为了明确华北严重缺水区晚播冬小麦灌水对根系时空分布和土壤水分利用规律的影响,以冬小麦石麦15为材料,利用田间定位试验研究了不同灌水处理(春季不灌水W0;春季灌拔节水75mm,W1;春季灌起身水、孕穗水和灌浆水共225mm,W3)对根系干重密度(DRWD)、根长密度(RLD)、体积密度、分枝数等在0—200cm土层的垂直分布、动态变化及其对耗水和产量的影响,结果表明:随着春季灌水量的减少,开花后0—80cm土层的根干重密度、根长度密度、体积密度和分枝数密度均显著减少,80cm—200m土层的根干重密度、根长度密度、体积密度和分枝数密度却显著增加,并且显著增加冬小麦在灌浆期间对100cm以下深层土层水分的利用,总耗水量W1和W0分别比W3减少70.9mm、115.1mm,土壤耗水量分别比W3增加79.1mm、108.9mm,子粒产量W1和W0分别比W3减少653.3kg/hm2、1470kg/hm2,水分利用效率(WUE)则分别比W3提高0.09kg/m3、0.06kg/m3。晚播冬小麦春季灌1水(拔节水)可以促进根系深扎,增加深土层的根系分布量,提高对深层土壤贮水的吸收利用量,有利于实现节水与高产的统一。     

冬小麦种植模式对水分利用效率的影响

在同一种植密度下,设3种种植模式,包括25 cm等行距平作、"20+40"大小行平作和"20+40"沟播。研究了冬小麦沟播和平作种植对产量及水分利用效率的影响。结果表明,"20+40"沟播产量显著高于平作;叶片相对含水量(RWC)、水势(Ψw)和叶片水平水分利用效率随生育进程的推进呈整体下降趋势,其中,沟播处理RWC、Ψw和叶片水平水分利用效率的平均值均显著高于等行距和"20+40"平作处理;另外,"20+40"沟播还能明显提高冬小麦田土壤贮水量,减少总耗水量,从而提高水分利用效率。灌水增加了冬小麦产量和叶片相对含水量等各水分指标,降低了水分利用效率,减小了各种植模式间差异。"20+40"沟播在灌水135 mm条件下既保障产量又较等行距节水25%。由此表明,冬小麦"20+40"沟播可改善叶片水分状况,提高水分利用效率,增加作物产量。     

施氮和垄膜沟播种植对晋南旱地冬小麦水分利用的影响

通过2008—2010年两年的大田试验,研究了基施氮、追氮和垄膜沟播种植对晋南雨养区冬小麦生育期0～2m土层土壤水分、冬小麦产量和水分利用效率的影响.结果表明:不同处理下冬小麦生育期土壤水分变化趋势一致,表现为播前至返青期稳定升高,返青至抽穗期急剧降低,之后至成熟期又逐渐回升,其中返青期到抽穗期土壤耗水量最大.增施氮肥或追氮可增加土壤耗水量,试验年份生育期间土壤水分变幅较大的活跃层逐渐加深,水分变幅较小的相对稳定层也相对下移,追氮可显著提高旱地冬小麦产量.垄膜沟播种植可减少土壤水分损耗,提高水分利用效率,两年分别比传统种植模式高23.4%和39.1%(P<0.05).垄膜沟播+追氮处理的小麦籽粒产量为3643kg·hm-2,显著高于单一垄膜沟播处理和追氮处理,水肥耦合效应较好.     

羊草和紫花苜蓿人工草地光合特性

为探究单播与混播人工草地对羊草和紫花苜蓿光合特性的影响,测定2种牧草光合特性日变化进程,比较不同处理下羊草和紫花苜蓿光合特征。结果表明：单播处理下,羊草和紫花苜蓿的净光合速率、蒸腾速率、叶片温度呈单峰型,紫花苜蓿的气孔导度呈单峰型,羊草的气孔导度和水分利用效率呈双峰型。混播处理下,羊草和紫花苜蓿的净光合速率、蒸腾速率、叶片温度日变化呈单峰型,羊草的气孔导度和水分利用效率呈单峰型,紫花苜蓿的气孔导度呈双峰型。混播处理下,羊草净光合速率峰值显著高于单播,分别为17.72和13.65μmol CO₂·m^-2·s^-1。单播和混播处理下,羊草叶绿素含量均高于紫花苜蓿,羊草叶片氮含量均低于紫花苜蓿,且混播羊草叶片氮含量显著高于单播羊草,二者分别为27.60和22.55 g·kg^-1。不同种植方式下,羊草和紫花苜蓿的净光合速率与气孔导度、蒸腾速率呈显著正相关,与胞间CO₂浓度呈显著负相关,紫花苜蓿的净光合速率与叶片温度、水分利用效率呈显著正相关。混播处理有利于增加羊草叶片氮含量。试验结果为牧...     

The relationship between competitive ability and yield stability in an old and a modern winter wheat cultivar

This study was conducted to determine if there were differences in competitive ability and yield stability on the growth of an old landrace of winter wheat (Triticum aestivum), Pinglang 40 (PL40), and a modern cultivar, Changwu135, (CW135), which differed in time of cultivar release, height, shoot and root biomass. A second aim was to investigate whether there is a relationship between competitive ability and yield stability. One pot and two field experiments were conducted to monitor changes in the competitive ability and yield stability of an old and a modern winter wheat cultivar grown in monoculture and mixtures using a de Wit replacement series. The pot study was conducted at two soil moisture levels: (a) well watered (WW), soil maintained at 85% field capacity, and (b) moderate drought (MD), soil maintained at 55% field capacity. The field experiments were conducted in 2 years that were drier than the average. In the second field experiment 40 mm of irrigation was applied to half of the plots at jointing, booting and anthesis. The results were similar in the pot and field experiments. In the mixture, the old cultivar PL40 had a greater relative yield with a larger number of spikes per plant when compared with those of the modern cultivar CW135. The dry matter per stem of CW135 tended to decrease with the increasing proportion of PL40, indicating a lower competitive ability of the modern cultivar than that of the old cultivar. The superior competition of PL40 was primarily due to the higher plant height, larger leaf area index, greater tillering capacity and larger root system. Our results showed that the modern cultivar CW135 produced a higher grain yield, yield components (except spike number), water use efficiency (WUE_g) and harvest index under both water regimes in monoculture. However, the reduction in grain yield of CW135 when subjected to water-limited conditions was less than that of PL40 in the pot and field experiments. The greater grain yield of the CW135 was associated with a higher harvest index, thousand-kernel-weight and a lower root:shoot ratio. Water consumption over the entire growing period was significantly lower in CW135 under all soil moisture conditions, and the main difference in water consumption between the two cultivars was observed before anthesis. Post-anthesis accumulation of dry matter was greater in CW135 under water-limited conditions, but there was no difference between cultivars when water was adequate. The dry matter remobilization and contribution to grain yield of CW135 was lower than that of PL40. The results of the present study demonstrated that the higher competitive ability in the old landrace led to an increased sensitivity to environmentally-induced stress. As a result, there was a greater loss in grain yield by the old cultivar when the water supply was unfavorable. In addition, the differences in the life history strategy between the old and modern cultivars imply that reducing competitive ability in the modern cultivar has led to increased yield of the crop population and greater yield stability.     

小麦磷素利用效率的品种差异

通过土培盆栽试验,研究了小麦不同品种在低磷水平下生物量、磷浓度、磷素干物质生产效率及磷素籽粒生产效率的差异,以筛选磷高效利用小麦品种.结果表明：分蘖期、拔节期、扬花期和成熟期,供试小麦品种单株生物量的变幅分别为0.46～1.09、0.85～2.10、3.00～7.00和3.85～12.88 g,磷浓度变幅分别为2.21～4.26、2.38～4.42、2.44～4.96和1.30～5.09 mg·g^-1.随生育时期的推进,小麦磷素累积量、磷素干物质生产效率对生物量形成的影响程度呈减小趋势.分蘖期（CV=16.3%）、拔节期（CV=15.0%）、扬花期磷素干物质生产效率（CV=13.3%）和成熟期磷素籽粒生产效率（CV=20.5%）的品种差异较大.CD1158-7和省A3宜03-4具有较高的磷素干物质生产效率和磷素籽粒生产效率,而渝02321较低;不同生育时期高效品种磷浓度极显著低于低效品种,而高效品种CD1158-7和省A3宜03-4的籽粒产量分别是低效品种渝02321的1.98和1.78倍.     

二倍体、四倍体和六倍体小麦产量及水分利用效率

试验选用了6个不同染色体倍性的小麦进化材料（3个二倍体、2个四倍体和1个六倍体）,分别在不同水肥条件下研究其根系、地上生物量、产量、蒸腾耗水量和水分利用效率等指标,旨在阐明小麦进化材料产量及水分利用效率的差异及水肥条件对这些特性的影响。试验表明：不同倍性小麦进化材料的生物量、产量和水分利用存在显著的差异,而且水肥条件对其有显著影响。在染色体倍性由2n→4n→6n的进化过程中,小麦根系及地上生物量均先增加后降低,而产量却显著增加,这与收获指数的增加有关。小麦产量的大小顺序为：T.aestivum〉T.dicoccum〉T.dicoccoides〉Ae.squarrosa〉Ae.speltoides〉T.boeoticum。水分亏缺显著降低小麦的生物量、产量和收获指数;在不同水分条件下,增加施肥量有利于这些指标的增加。但是水分亏缺下,增加施肥却降低各小麦材料的根系生物量。随小麦的进化,蒸腾耗水量显著降低,这与其生育期缩短有关;而生物量水分利用效率和产量水分利用效率却显著升高,且后者的差异要大于前者。各小麦产量水分利用效率的大小排序与产量的完全一致。水分亏缺处理显著减少各小麦进化材料的蒸腾耗水量47％～52％，而显著增加生物量水分利用效率3％～40％；但水分亏缺对产量水分利用效率的促进作用却随染色体倍性的增加而降低，甚至降低六倍体小麦T.aestivum的产量水分利用效率19％。不同水分条件下，高肥处理均有利于蒸腾耗水量、生物量水分利用效率和产量水分利用效率的增加。     

根修剪对黄土旱塬冬小麦(Triticum aestivum)根系分布、根系效率及产量形成的影响

通过田间试验研究了不同时期根修剪处理对冬小麦（Triticum aestivum）根系大小与分布、根系效率、水分利用效率及产量形成的影响。设置4个根修剪处理：越冬期小剪根（WS）、越冬期大剪根（WB）,返青期小剪根（GS）、返青期大剪根（GB）,未剪根小麦作为对照（CK）。结果表明,到花期时,各根修剪处理小麦的在0～120cm总根量均显著小于对照。与对照相比各根修剪处理主要是显著地减少了上层土壤中的根量。但WS和GS两小剪根处理和对照相比在中层土壤中有较大的根量;花后各处理小麦旗叶的气孔导度和蒸腾速率均显著大于对照。这说明根修剪处理减少了小麦表层的根量,从而削弱了表土干旱信号对作物与外界气体交换的抑制作用。花期时各根修剪小麦的净光合速率均显著高于对照,而单位面积上的根呼吸速率均显著小于对照,根修剪处理提高了小麦的根系效率,使更多的光合产物用于籽粒生产,从而提高了小麦的收获指数。根修剪还提高了小麦的水分利用效率,其中WS、WB、GS处理的水分利用效率显著高于对照。但是GB处理的水分利用效率却没有显著提高。因此,本研究进一步证明了由不同年代品种得到的推测,认为在旱地农业中,通过遗传育种或采用适当农艺措施优化根系分布,既可以减少生长前期作物对水分的过度消耗,又能够削弱花后表土过度干旱对作物生长抑制作用,同时降低根系对同化产物的消耗,对作物产量及水分利用效率的提高具有积极的作用。     

断根对冬小麦竞争能力与产量的影响

 采用简化的deWit替代系列法研究了盆栽冬小麦‘长武135’（Triticum aestivum cv. Changwu 135）在拔节初期断根对冬小麦根冠关系、竞争能力及其与产量性状的关系。无论干旱或湿润，单栽条件下断根降低了小麦的根冠比，在混栽条件下，断根小麦的相对穗重和相对地上部生物量均显著低于未断根小麦，说明断根降低了小麦的竞争能力。根冠比越大竞争能力越强，即作物的竞争能力与根冠比存在正相关关系。单栽湿润条件,断根降低了小麦的穗重和籽粒产量，而在中等干旱条件下，断根小麦穗重和籽粒产量高于未断根小麦 。说明在水资源充分的条件下，较高的作物个体竞争能力则具有较高的生产能力，而在水资源有限的情况下，降低作物个体竞争能力反而提高了群体籽粒产量。     

种植密度对夏玉米产量和源库特性的影响

以高产玉米品种郑单958(ZD958)和登海661(DH661)为试验材料,在4个不同区域(山东农业大学、汶口、兖州和莱州)设置22500、45000、67500、90000和112500株.hm-25个种植密度,研究了种植密度对夏玉米产量及源库特性的影响.结果表明:两品种在112500株.hm-2密度条件下玉米籽粒产量和生物产量最高,分别为19132和36965kg.hm-2,与22500和67500株.hm-2密度相比,籽粒产量分别增加了72%和48%,生物产量分别增加了152%和112%.两品种单株叶面积、最大花丝数、穗粒数和千粒重随密度增大而减小,但叶面积指数随密度增大而显著提高.收获指数与粒叶比随密度增大而显著减小,当密度超过67500株.hm-2时差异不显著,表明高密度条件下玉米通过增加群体库来提高产量.     

不同水分条件下春小麦根系耗碳及其与产量形成的关系

 在自动控制的遮雨棚中,用盆栽法研究了不同水分条件下春小麦(Triticum aestivum)根系耗碳过程及与籽粒产量的关系。设高(W)、中(M)、低(S)3个水分处理,试验品种为`陇春8139-2'(L)和`定西24'(D)。在开花期及之前,根系的日生物量碳、日呼吸耗碳和日分泌耗碳量占根系日总耗碳量的比例平均为26%、58%和16%。在成熟期,W、M处理的根日生物量碳的下降(负值)在两品种之间没有显著差异,而在S处理中,D品种根生物量碳日下降幅度显著高于L品种,日呼吸耗碳量和日分泌耗碳量也最低,致使其根日生物量碳下降超过根总耗碳量的100倍,而根日呼吸耗碳量和日分泌耗碳量分别是根日总耗碳量的7.89倍和3.75倍,与其它处理/品种形成了鲜明对比。以根系日呼吸和日分泌耗碳之和占日光合固碳量的百分比来看,L品种在W、M和S处理中分别为53%、52%和83%,D品种分别为58%、49%和55%。两个品种根系碳消耗比例最低的是M处理,S处理的D品种远低于L品种。两品种产量水平接近,湿润条件下,L品种产量略高于D品种。籽粒产量与平均产量之比（Y/Ym）L品种在3个处理中分别为1.34, 1.14和0.53;D品种分别为1.04, 1.06和0.90。干旱条件下D品种保持了良好的产量稳定性。对D品种而言,中、重度干旱条件下光合固碳的相对稳定和根系耗碳量的降低是植物既能提高水分利用效率又能保持较高籽粒产量的主要原因。     

不同小麦品种的根系生理特性,磷的吸收及利用效率对产量影？…

不同小麦品种的分蘖数、叶片数、干物量与根系总吸收面积及活跃吸收面积呈正相关,在低磷处理的相关性均达到显著水平。此各品种收获得期的干物量及籽粒产量亦与株吸磷量及利用效率呈正相关。通过各因素的比较,鉴定出在低磷条件下可获较高产量的品种。