株間競(jìng)爭(zhēng)對(duì)春小麥產(chǎn)量形成的影響.pdf

1、本研究分別從春小麥植株的群體水平和個(gè)體水平的角度，考察了不同品種間和同一品種內(nèi)的株間競(jìng)爭(zhēng)對(duì)三種不同年代春小麥(“古老品種”和尚頭，HST；“近代品種”高原602，GY602和“現(xiàn)代品種”隴春8275，LC8275)生長(zhǎng)的影響，已知該三種春小麥具有不同的根冠比，從干旱土壤中吸水的能力不同，株高不同。我們?cè)诖筇飳?shí)驗(yàn)中比較了灌溉(IR)和雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)(RF)水分條件下競(jìng)爭(zhēng)對(duì)植株群體的影響效應(yīng)，在盆栽實(shí)驗(yàn)中則比較了土壤漸進(jìn)干旱的三個(gè)水分梯度(充分供

2、水SW，中度干旱MD，嚴(yán)重干旱SD)下競(jìng)爭(zhēng)對(duì)目標(biāo)植株個(gè)體的影響效應(yīng)。大田試驗(yàn)結(jié)果如下： 1.在IR和RF處理中，LC8275單播時(shí)籽粒產(chǎn)量分別為8530和5620 kg ha-1，GY602為8060和5850 kg ha-1，HST為5860和4480 kg ha-1；LC8275的水分利用效率(WUEG)分別為2.16和1.68 kg m3，GY602為2.20和1.63 kg m3，HST為1.40和1.18 kgm3，兩

3、個(gè)年代較近品種的籽粒產(chǎn)量和WEG都顯著(P<0.05)高于古老品種。而根系生物量的值HST為459.2和399.9 g m-2，GY602為407.6和339.8g m-2，LC8275為318.0和257.3 g m-2，古老品種的根系最大，且三個(gè)品種間根系大小差別均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。由于根系吸水能力的差異，古老品種從較深土層中(1.4-2.0m)汲取更多的土壤貯存水分，然而現(xiàn)代品種能從相對(duì)較干的上部土層中汲取更多水分(0

4、-1.0 m的土壤水分含量LC8275在三個(gè)品種中最低)。 2.古老品種HST往往得益于品種間的競(jìng)爭(zhēng)，混栽時(shí)籽粒產(chǎn)量總是高于單栽時(shí)的水平，而中期品種GY602和現(xiàn)代品種LC8275混栽時(shí)籽粒產(chǎn)量顯著(P<0.05)低于單栽時(shí)的水平；以地上生物量計(jì)算的相對(duì)生物產(chǎn)量值(RBY)，總有HST的RBY>1而GY602和LC8275的RBY<1，表明HST其植株生長(zhǎng)受益于品種間競(jìng)爭(zhēng)并以犧牲GY602和LC8275的植株生長(zhǎng)為代價(jià)，近代和現(xiàn)

5、代品種在品種間競(jìng)爭(zhēng)中植株減小，并且在開花期后(DAS70)混播植株與單播植株比較有顯著性差異(P<0.05)。 3.本研究中各春小麥品種的競(jìng)爭(zhēng)等級(jí)排序?yàn)镮R處理下HST>GY602>LC8275，RF處理下HST>LC8275>GY602，競(jìng)爭(zhēng)等級(jí)由地下競(jìng)爭(zhēng)的能力所決定，但競(jìng)爭(zhēng)能力較強(qiáng)的品種其單播時(shí)籽粒產(chǎn)量和WUEG卻較低。 4.單播時(shí)，各品種的籽粒產(chǎn)量與地上生物量和WUEG都呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.94，P<0.0

6、1；r=0.95，P<0.01)，與根冠比呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=0.81，P<0.01)?，F(xiàn)代品種和近代品種的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)主要的是由于有較高的地上生物量，水分利用效率和單位面積更多的籽粒(r=0.96，P<0.001)而根系生物量的分配比例更小。 5.我們的研究結(jié)果表明在完全不同的大田水分環(huán)境下春小麥的株間競(jìng)爭(zhēng)是影響其群體生產(chǎn)力水平的一項(xiàng)重要因素，其影響的范圍和程度由春小麥對(duì)土壤有效水分的不同適應(yīng)性所產(chǎn)生的不同根系特征所決定。減小

7、根系生長(zhǎng)冗余和增強(qiáng)根系滲透吸水能力顯然更加有利于春小麥適應(yīng)于半干旱區(qū)有限的土壤水分環(huán)境。 在盆栽試驗(yàn)得到如下結(jié)果： 1.三個(gè)水分條件下，品種HST無競(jìng)爭(zhēng)時(shí)單株籽粒產(chǎn)量分別為13.20，6.23和2.27 g/株，并顯著高于LC8275(8.20，2.51和1.00 g/株)和GY602(5.11，2.55和0.90 g/株)(P<0.05)；株間競(jìng)爭(zhēng)尤其是同種相鄰植株顯著減少HST目標(biāo)植株的籽粒產(chǎn)量，分別為1.97，1.

8、31和0.69 g/株，低于GY602(2.34，1.21和0.78 g/株)和LC8275(2.28，1.43和0.88 g/株)，表明古老品種單株生長(zhǎng)具有較高的適合度，但是株間競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致適合度明顯降低。 2.在充分供水條件下，HST對(duì)各品種的目標(biāo)株的競(jìng)爭(zhēng)抑制作用最強(qiáng)，LC8275最弱，三品種小麥的目標(biāo)株的生物量，根冠比，比根長(zhǎng)(SRL)和總根長(zhǎng)(TRL)在競(jìng)爭(zhēng)處理間比較差異顯著(P<0.05)。在水分脅迫下現(xiàn)代品種的上述指標(biāo)受

9、不同品種的相鄰植株的競(jìng)爭(zhēng)抑制作用相似，競(jìng)爭(zhēng)處理間無顯著差異，表明水分脅迫下現(xiàn)代品種的生長(zhǎng)只受水分因素主導(dǎo)，而與所處的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境無關(guān)。水分脅迫下古老品種目標(biāo)株的生長(zhǎng)在不同的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下其生物量，根冠比，SRL和TRL處理間的比較結(jié)果差異顯著(P<0.05)。 3.土壤水分虧缺對(duì)春小麥品種的不同根系特征有所影響，與無競(jìng)爭(zhēng)植株比較株間競(jìng)爭(zhēng)顯著增加目標(biāo)株HST的根冠比，株間競(jìng)爭(zhēng)使目標(biāo)株GY602和LC8275的SRL值比無競(jìng)爭(zhēng)時(shí)顯著增加(P

10、<0.05)。 4.回歸分析表明在SW和MD水分處理下不同競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度對(duì)HST植株生物量的影響和對(duì)根冠分配的影響之間呈現(xiàn)顯著的線型關(guān)系(r2=0.995，P=0.044；r2=0.999，p=0.018)，三水分處理下，目標(biāo)株HST的生物量與SRL值的相對(duì)變化之間呈顯著線性關(guān)系(r2=0.999，P=0.00096；r2=0.999，P=0.0178；r2=0.998，P=0.028)，與TRL的變化值之間呈顯著線性關(guān)系(r2=0.

11、9998，P=0.0095；r2=0.997，P=0.033；r2=0.999，P=-0.023)。近代品種和現(xiàn)代品種的則無線性關(guān)系，表明GY602和LC8275在不同競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度作用下其根系形態(tài)和生物量分配模式表現(xiàn)出品種特異性變化即可塑性。 5.我們的研究表明在小麥育種過程中小麥植株間競(jìng)爭(zhēng)抑制作用減弱而植株對(duì)于不同競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度的耐受能力增強(qiáng)了，現(xiàn)代品種同時(shí)強(qiáng)化了應(yīng)對(duì)干旱環(huán)境的形態(tài)可塑性，這可能對(duì)小麥在半干旱地區(qū)維持產(chǎn)量是非常重要的因素