冬小麥高產(chǎn)高效群體構(gòu)建的栽培模式研究.pdf

1、人口增長與耕地減少對小麥高產(chǎn)呈剛性需求。小麥高產(chǎn)伴隨著高肥水投入，而肥水利用效率低是肥水不合理投入的必然結(jié)果。因此，協(xié)調(diào)小麥高產(chǎn)與肥水高效利用的矛盾是小麥栽培研究亟待解決的問題。采用適宜的小麥品種、播量、播期及肥水調(diào)控措施，可構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)、提高小麥群體質(zhì)量，實現(xiàn)高產(chǎn)高效。本試驗選用大穗型小麥品種泰農(nóng)18為試驗材料，綜合播量、播期及肥水運籌等諸多因素設(shè)置四個栽培模式：傳統(tǒng)模式（T1）、優(yōu)化模式（T2）、高產(chǎn)模式（T3）及再優(yōu)化模式（T

2、4），研究綜合栽培措施下冬小麥產(chǎn)量形成、光能截獲與轉(zhuǎn)化、水分吸收與利用以及氮素吸收與利用；同時設(shè)置0（N0）、168（N168）、240（N240）和300 kg ha-1（N300）4個氮肥水平，研究施氮量對冬小麥籽粒產(chǎn)量及氮素利用的影響；系統(tǒng)闡明了綜合栽培措施對協(xié)同提高冬小麥籽粒產(chǎn)量與光、氮、水利用效率的作用機(jī)制，為探明構(gòu)建冬小麥高產(chǎn)高效群體的栽培學(xué)途徑提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。主要研究結(jié)果如下：
　　1、不同栽培模式冬小麥籽粒

3、產(chǎn)量的差異及其分析
　　冬小麥籽粒產(chǎn)量在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T3> T4> T2> T1；T4處理平均產(chǎn)量達(dá)T3處理的95.85％，且較T1和T2處理分別提高21.72%和6.10%。
　　單位面積穗數(shù)在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T4> T3> T2≥ T1；T4處理成熟期最大的單位面積穗數(shù)歸因于其最大的春季分蘗數(shù)及最大的分蘗成穗率。穗粒數(shù)在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T1> T2≈ T3> T4。相關(guān)分析表明，開

4、花期單莖生物量及開花期單穗重與單穗粒數(shù)均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。T4處理開花期單莖生物量及單穗重最低，單穗粒數(shù)最少；而T1開花期單莖生物量及單穗重最高，單穗粒數(shù)最多。千粒重在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T2> T3≈ T4> T1。相關(guān)分析表明，千粒重與平均灌漿速率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與灌漿持續(xù)期相關(guān)性不顯著。T2處理最大的籽粒粒重主要歸因于其最大的籽粒灌漿速率。表明，相對于T2處理，T4處理顯著增加的單位面積穗數(shù)可補(bǔ)償其顯著降低的單穗粒

5、數(shù)與千粒重，因而籽粒產(chǎn)量較高；T1處理單穗粒數(shù)最多，但最低的單位面積穗數(shù)及千粒重導(dǎo)致其最低的籽粒產(chǎn)量；相對于T3處理，T4處理顯著增加的單位面積穗數(shù)不能補(bǔ)償其顯著降低的單穗粒數(shù)，因而籽粒產(chǎn)量較低。
　　2、不同栽培模式冬小麥光能利用效率的差異及其分析
　　與T1和T2處理相比，T3與T4處理始終保持較高水平的葉面積指數(shù)；于灌漿后期T4處理葉面積指數(shù)等于（2013~2014生育季）或大于（2014~2015生育季）T3處理，表

6、明T4處理可相對減緩生育后期葉面積衰減程度。PAR截獲率隨葉面積指數(shù)的增加而逐漸增加，但增加幅度逐漸減小。T3與T4處理始終保持較高水平的PAR截獲率（兩者花前、花后均無顯著差異），保證了冬小麥群體對光能的有效截獲。
　　開花前，PAR截獲量在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T3≈ T1> T4≈ T2；光能利用效率（基于PAR總截獲量）表現(xiàn)為：T3> T4≈ T2> T1；干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為：T3>T4> T2≈ T1。開花后，PA

7、R截獲量表現(xiàn)為：T4≥ T3≥ T2≥ T1；光能利用效率表現(xiàn)為：T4≥ T3> T2> T1；干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為：T4≥ T3> T2> T1。全生育期，PAR總截獲量表現(xiàn)為：T3> T4> T1> T2；光能利用效率表現(xiàn)為：T4≈ T3> T2> T1，T4處理平均光能利用效率較T1和T2處理分別提高14.15%和4.59%；成熟期干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為：T3> T4> T2> T1。
　　本研究中，光能利用效率隨單位葉面積含氮量

8、的增加呈線性增加。相對于T1處理，T3與T4處理光能利用效率增加對其生物產(chǎn)量的相對貢獻(xiàn)均大于光能截獲量增加對其生物產(chǎn)量的相對貢獻(xiàn)；T4處理光能利用效率對生物產(chǎn)量的相對貢獻(xiàn)顯著大于T3處理，而兩者光能截獲量對生物產(chǎn)量的相對貢獻(xiàn)無顯著差異。表明，繼續(xù)優(yōu)化栽培措施以提高T4處理單位葉面積含氮量、光能利用效率，可實現(xiàn)其生物產(chǎn)量地大幅提高。
　　3、不同栽培模式冬小麥水分利用效率的差異及其分析
　　T1處理灌水次數(shù)與灌水量最多，總耗水

9、量最大，土壤貯水消耗量最?。籘4處理灌水次數(shù)與灌水量最少，總耗水量最小，土壤貯水消耗量最大。T3與T4處理顯著提高0~200 cm土層土壤貯水消耗量；T4處理較T3處理顯著提高0~100 cm土層土壤貯水消耗量，其中以60~100 cm土層尤為顯著。表明，T4處理可顯著提高冬小麥對土壤（特別是深層土壤）貯水的吸收。
　　生育后期平均群體蒸騰速率與蒸騰量在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T3> T4>T2≈ T1；平均土壤蒸發(fā)速率與蒸發(fā)

10、量表現(xiàn)為：T1≈ T2> T3> T4。較T3處理，T4處理生育后期群體蒸騰量僅減少6.18%；而土壤蒸發(fā)量顯著減少44.30%。相關(guān)分析表明，葉面積指數(shù)與群體蒸騰速率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與土壤蒸發(fā)速率呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。T4處理較高水平的葉面積指數(shù)擴(kuò)大了群體蒸騰面積，提高了群體蒸騰速率、群體蒸騰量，增加了對土壤水分的吸收；同時降低了表層土壤含水量，減少了土壤蒸發(fā)速率、土壤蒸發(fā)量，降低了無效耗水。
　　花后群體蒸騰效率在不同栽培模

11、式間的表現(xiàn)趨勢為：T2> T4> T1≈ T3；花后群體水平水分利用效率表現(xiàn)為：T4> T3> T2> T1。產(chǎn)量水平水分利用效率在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T4>T3> T2> T1；T4處理產(chǎn)量水平水分利用效率較T1、T2和T3處理分別提高43.22%、12.56%和7.12%。相關(guān)分析表明，產(chǎn)量水平水分利用效率與成熟期籽粒碳同位素分辨率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。籽粒碳同位素分辨率可用以表征冬小麥產(chǎn)量水平水分利用效率。
　　4、不

12、同栽培模式冬小麥氮素利用率的差異及其分析
　　氮素吸收效率在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T2≥ T4> T3> T1；T4處理平均氮素吸收效率較T1和T3處理分別提高50.75%和16.62%。成熟期地上部氮素積累量在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T3> T4> T2> T1；而供氮量的表現(xiàn)趨勢為：T3≥ T1> T4>T2；T3處理平均地上部氮素積累量較T4處理的增加比例顯著低于其供氮量的增加比例，因而氮素吸收效率較低。相關(guān)分析表

13、明，氮素吸收效率與地上部氮素積累量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與供氮量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。T1處理最低的氮素吸收效率歸因于其最低的地上部氮素積累量；T2處理最高的氮素吸收效率歸因于其最低的供氮量。
　　氮素利用效率在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T2> T4≥ T1> T3；T4處理平均氮素利用效率較T3處理提高7.74%。氮素收獲指數(shù)在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T2≈T4> T3≥ T1；籽粒氮素積累量在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T3

14、> T4> T2> T1；T3處理平均籽粒氮素積累量較T4處理的增加比例顯著低于其地上部氮素積累量的增加比例，因而氮素收獲指數(shù)較低。籽粒含氮量在不同栽培模式間的表現(xiàn)趨勢為：T3> T4> T2≈ T1。相對于T3處理，T4處理較高的氮素利用效率歸因于其較高的氮素收獲指數(shù)和較低的籽粒含氮量。
　　T2處理氮素利用率最高；T4處理平均氮素利用率達(dá) T2處理的95.36%，且較 T1和T3處理分別提高51.91%和25.62%。與T1和

15、T3處理相比，T4處理較高的氮素利用率歸因于其同時提高的氮素吸收效率與氮素利用效率；與T4處理相比，T2處理較高（或相等）的氮素吸收效率與較高的氮素利用效率決定了其較高的氮素利用率；表明繼續(xù)優(yōu)化栽培措施，T4處理氮素利用率仍有提升空間。
　　5、不同施氮水平冬小麥籽粒產(chǎn)量及氮素利用率的差異及其分析
　　隨施氮量的增加，籽粒產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢，在N240達(dá)到最大。
　　隨施氮量的增加，地上部氮素積累量的增加比例顯著