株間競爭對春小麥產量形成的影響.pdf

1、本研究分別從春小麥植株的群體水平和個體水平的角度，考察了不同品種間和同一品種內的株間競爭對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。我們在大田實驗中比較了灌溉(IR)和雨養(yǎng)農業(yè)(RF)水分條件下競爭對植株群體的影響效應，在盆栽實驗中則比較了土壤漸進干旱的三個水分梯度(充分供

2、水SW，中度干旱MD，嚴重干旱SD)下競爭對目標植株個體的影響效應。大田試驗結果如下： 1.在IR和RF處理中，LC8275單播時籽粒產量分別為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、個年代較近品種的籽粒產量和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，且三個品種間根系大小差別均達到顯著水平(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在三個品種中最低)。 2.古老品種HST往往得益于品種間的競爭，混栽時籽粒產量總是高于單栽時的水平，而中期品種GY602和現(xiàn)代品種LC8275混栽時籽粒產量顯著(P<0.05)低于單栽時的水平；以地上生物量計算的相對生物產量值(RBY)，總有HST的RBY>1而GY602和LC8275的RBY<1，表明HST其植株生長受益于品種間競爭并以犧牲GY602和LC8275的植株生長為代價，近代和現(xiàn)

5、代品種在品種間競爭中植株減小，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爭等級排序為IR處理下HST>GY602>LC8275，RF處理下HST>LC8275>GY602，競爭等級由地下競爭的能力所決定，但競爭能力較強的品種其單播時籽粒產量和WUEG卻較低。 4.單播時，各品種的籽粒產量與地上生物量和WUEG都呈極顯著正相關關系(r=0.94，P<0.0

6、1；r=0.95，P<0.01)，與根冠比呈極顯著負相關關系(r=0.81，P<0.01)。現(xiàn)代品種和近代品種的產量優(yōu)勢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.我們的研究結果表明在完全不同的大田水分環(huán)境下春小麥的株間競爭是影響其群體生產力水平的一項重要因素，其影響的范圍和程度由春小麥對土壤有效水分的不同適應性所產生的不同根系特征所決定。減小

7、根系生長冗余和增強根系滲透吸水能力顯然更加有利于春小麥適應于半干旱區(qū)有限的土壤水分環(huán)境。 在盆栽試驗得到如下結果： 1.三個水分條件下，品種HST無競爭時單株籽粒產量分別為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)；株間競爭尤其是同種相鄰植株顯著減少HST目標植株的籽粒產量，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具有較高的適合度，但是株間競爭導致適合度明顯降低。 2.在充分供水條件下，HST對各品種的目標株的競爭抑制作用最強，LC8275最弱，三品種小麥的目標株的生物量，根冠比，比根長(SRL)和總根長(TRL)在競爭處理間比較差異顯著(P<0.05)。在水分脅迫下現(xiàn)代品種的上述指標受

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

10、<0.05)。 4.回歸分析表明在SW和MD水分處理下不同競爭強度對HST植株生物量的影響和對根冠分配的影響之間呈現(xiàn)顯著的線型關系(r2=0.995，P=0.044；r2=0.999，p=0.018)，三水分處理下，目標株HST的生物量與SRL值的相對變化之間呈顯著線性關系(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系，表明GY602和LC8275在不同競爭強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爭抑制作用減弱而植株對于不同競爭強度的耐受能力增強了，現(xiàn)代品種同時強化了應對干旱環(huán)境的形態(tài)可塑性，這可能對小麥在半干旱地區(qū)維持產量是非常重要的因素