兩個(gè)品種的冬小麥對(duì)水分脅迫和競(jìng)爭(zhēng)的響應(yīng).pdf

1、本試驗(yàn)采用生態(tài)替代法，以黃土旱塬區(qū)連續(xù)替代的兩個(gè)冬小麥品種長(zhǎng)武135（現(xiàn)代品種）和平?jīng)?0（較老品種）為實(shí)驗(yàn)材料，在陜西長(zhǎng)武田間和陜西楊凌室內(nèi)盆栽實(shí)驗(yàn)條件下研究了冬小麥對(duì)水分脅迫的響應(yīng)。把根系分布特征和產(chǎn)量、水分利用效率以及競(jìng)爭(zhēng)能力聯(lián)系起來，分析了水分脅迫下不同品種間在調(diào)節(jié)根冠資源分配提高作物產(chǎn)量方面的差異；利用葉片在干旱條件下氣孔導(dǎo)度的變化，分析了不同品種冬小麥在拔節(jié)期和開花期發(fā)生干旱時(shí)產(chǎn)生的根信號(hào)的差異，同時(shí)也分析了根信號(hào)和干旱忍耐

2、能力、產(chǎn)量和水分利用效率之間的關(guān)系，來探討不同品種冬小麥抗旱性生活史對(duì)策；利用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)系統(tǒng)測(cè)定干旱脅迫過程中熒光參數(shù)的變化，探討了干旱過程中生理活性物質(zhì)變化規(guī)律。主要研究結(jié)果如下： 1.采用生態(tài)替代法，連續(xù)兩年在田間條件下研究了單播和兩個(gè)品種冬小麥不同比例種子數(shù)量的混播方式下的產(chǎn)量和水分利用效率。結(jié)果表明，各品種單播時(shí)單位面積上根生物量平?jīng)?0品種為367.6g/m2，顯著大于長(zhǎng)武135的297.3g/m2，前者根冠比0

3、.23也顯著大于長(zhǎng)武135的0.21，且在各土層中根系分布較均勻，表現(xiàn)出產(chǎn)量533.9 g/m2顯著低于長(zhǎng)武135的623.5 g/m2，以及水分利用效率15.5 kg/.mm.hm2也顯著低于長(zhǎng)武135的18.2 kg/.mm.hm2?；觳ピ黾恿烁翟谳^深土層中的根量分布，根量比兩個(gè)品種單播分別大13.4g/m2和8.5g/m2，增強(qiáng)了根系對(duì)深層土壤水分的吸收利用，顯著提高了混播單位面積總產(chǎn)量為646.9 g/m2，并且顯著增加了群體

4、水分利用效率為18.81kg.mm-1.hm-2，根冠比也處于兩個(gè)品種之間為0.22，但差異不顯著。表明冬小麥品種籽粒產(chǎn)量的提高是與根系的減少、較深土層中根量的減少和對(duì)水資源競(jìng)爭(zhēng)能力的下降相伴隨。 2.在大田條件下研究了有限灌溉處理下（整個(gè)生育期內(nèi)灌溉量為120mm），不同品種冬小麥混播處理的種間競(jìng)爭(zhēng)對(duì)水分利用效率及灌溉水利用效率的影響。灌溉增加了根量，尤其是表層土壤中的根量分布，與單播相比競(jìng)爭(zhēng)使混播群體的根系趨向于淺層分布。

5、在兩種水分處理下，混播群體的耗水量與大根量的平?jīng)?0相比沒有顯著增加，但與長(zhǎng)武135相比則顯著增大；混播群體的水分利用效率與平?jīng)?0相比是顯著增高的，但與長(zhǎng)武135差異不大。長(zhǎng)武135單位根量耗水量大，灌溉水利用效率低，IWUE顯著小于平?jīng)?0。說明了根系大的冬小麥品種具有強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力和對(duì)水分的利用能力。 3.盆栽水分控制試驗(yàn)研究了土壤水分條件對(duì)冬小麥競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)量形成的關(guān)系。土壤含水量控制在45％的低水分單播條件下，長(zhǎng)武135

6、分配了更多的干物質(zhì)到繁殖器官，使得根量和地上營(yíng)養(yǎng)器官的生物量減小，從而提高籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)，單位根量消耗的水分顯著高于長(zhǎng)武135?；觳l件下平?jīng)?0在產(chǎn)量和相對(duì)產(chǎn)量均顯著大于長(zhǎng)武135，具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。土壤含水量控制在75％的高水分條件下，平?jīng)?0產(chǎn)量隨播種比例的減小下降較快，單位根量消耗的水分低于長(zhǎng)武135，但未達(dá)到顯著水平。平?jīng)?0以較大的根系生物量贏得了較高的競(jìng)爭(zhēng)能力，消耗了較多的水分，表明低水下其較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力在高水條件下

7、略有下降。 4.運(yùn)用盆栽試驗(yàn)在干旱處理下，對(duì)兩個(gè)品種冬小麥產(chǎn)生根信號(hào)的土壤水分含量進(jìn)行了定量的研究，并分析了根信號(hào)與品種耐旱能力、產(chǎn)量和水分利用效率間的關(guān)系。在拔節(jié)期和花期，長(zhǎng)武135在田間持水量為56％-59％出現(xiàn)非水力根信號(hào)，34％-36％出現(xiàn)水力根信號(hào)；平?jīng)?0分別為56％-63％和33％-35％出現(xiàn)。平?jīng)?0的非水力根信號(hào)和水力根信號(hào)出現(xiàn)的田間持水量差值TR（Threshold Range, TR）較寬。競(jìng)爭(zhēng)也導(dǎo)致了T

8、R的增加，其中平?jīng)?0增加的更大。TR從拔節(jié)期到花期變窄；TR和干旱存活天數(shù)呈正相關(guān)，和干旱致死葉水勢(shì)成負(fù)相關(guān)。輕度脅迫對(duì)產(chǎn)量沒有顯著影響，但兩個(gè)品種的水分利用效率在輕度水分脅迫下顯著提高，其WUE的大小順序與充分供水條件下的結(jié)果相比保持不變，為單播長(zhǎng)武135>混播群體>單播平?jīng)?0。結(jié)果表明單播時(shí)冬小麥TR的大小和產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，混播時(shí)呈正相關(guān)。 5.盆栽試驗(yàn)下，研究了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)兩個(gè)品種的冬小麥響應(yīng)干旱的生理指標(biāo)上的影響。發(fā)生干旱

9、時(shí)，長(zhǎng)武135葉水勢(shì)先于平?jīng)?0發(fā)生顯著下降，出現(xiàn)非水力根信號(hào)時(shí)具有較高的土壤含水量的平?jīng)?0葉綠素含量早于長(zhǎng)武135顯著降低。葉綠素含量的降低影響了光合作用，從而進(jìn)一步降低植株的生長(zhǎng)，使株高和葉面積日增長(zhǎng)率隨水分脅迫而顯著減小。長(zhǎng)武135出現(xiàn)水力根信號(hào)較早，TR值較小，首先對(duì)植物的生長(zhǎng)作出調(diào)節(jié)，降低了植物在干旱條件下的株高和葉面積的增加。長(zhǎng)武135在拔節(jié)期和花期干旱時(shí)脯氨酸顯著增加時(shí)的土壤含水量總是大于平?jīng)?0，并且花期兩個(gè)品種的脯氨

10、酸顯著增加時(shí)的土壤含水量小于拔節(jié)期的值，但積累量大于拔節(jié)期。 6.在土壤含水量降低的過程中，連續(xù)測(cè)定了兩個(gè)品種的冬小麥在單播和混播方式下的葉綠素?zé)晒鈪?shù)。結(jié)果表明，品種間葉綠素?zé)晒鈪?shù)的差異不大，但是競(jìng)爭(zhēng)顯著影響了冬小麥的PSⅡ的光化學(xué)效率。水分脅迫下無論是單播還是混播兩個(gè)品種的冬小麥在不同生育期的熒光參數(shù)Fm、Fv、Fv/ Fm、Fv/Fo、qP和ETR均降低，而Fo和qN上升，說明水分脅迫可抑制PSⅡ的光化學(xué)活性，使冬小麥

11、幼苗葉片PSⅡ的原初光能轉(zhuǎn)化效率、PSⅡ潛在活性、PSⅡ潛在光合作用活力受到抑制。平?jīng)?0的Fo增加幅度小，表明對(duì)其反應(yīng)中心破壞程度也越小，與競(jìng)爭(zhēng)能力較強(qiáng)，根系較大的特征是一致的?；觳ワ@著提高了Fo的增幅，且長(zhǎng)武135的增幅大于平?jīng)?0。不同生育期兩個(gè)品種單播的Fv/Fm與Fv/Fo均高于混播的值，說明了競(jìng)爭(zhēng)改變了品種的比值。同時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)還使得冬小麥增強(qiáng)了PSⅡ反應(yīng)中心的開放程度，進(jìn)一步的降低了過剩光能對(duì)光合機(jī)構(gòu)的損傷，同時(shí)改變了qN和E