冬小麦种群分布与水分利用效率的研究

论文摘要

本试验于2005~2007年在山东农业大学农学试验站进行。试验在相同密度条件下,通过调整冬小麦种群的行距与株距,使冬小麦种群形成四种分布类型,即(A):7cm×7cm (B):14cm×3.5cm (C):24.5cm×2cm (D):49cm×1cm,配合灌溉量和灌溉时间,利用生态学、作物栽培学理论和研究方法进行研究。结果表明种群分布方式能够明显影响水分利用效率,灌溉对这种影响具有一定的调节作用,具体试验结果如下:1冬小麦种群分布与灌溉对旗叶水分特征指标的影响试验研究发现,冬小麦旗叶相对含水量、水势与渗透势随着种群分布方式的不同而变化,与A、C、D处理相比较,B处理具有较低的旗叶水势与渗透势。在灌溉条件下,A、B、C、D处理的旗叶相对含水量、水势与渗透势均得到提高,其中B处理的提高幅度最大。种群分布对旗叶相对含水量、水势与渗透势有一定的影响,但不如灌溉的影响程度大。2冬小麦种群分布与灌溉对土壤水分及水分利用效率的影响试验结果表明,棵间土壤蒸发强度随着行距的增大而增加,与C、D处理相比,A与B处理能够减少棵间土壤蒸发。灌溉能够明显增加土壤蒸发强度。与A、C、D处理相比较,B处理能够提高0~30cm范围内的土壤水分含量,但降低了30cm以下深层土壤水分,即具有“上高下低”的作用。而D处理由于行距过宽,显著降低了表层土壤水分含量。A、B处理不同生育时期0~120cm范围内土壤贮水量的平均值明显低于C、D处理,A、B处理加剧了0~120cm范围内底墒水的消耗,致使土壤贮水量的降低,以B处理最为显著。在冬小麦生育期间,B处理耗水强度的平均值高于A、C、D处理,灌溉能够明显增加农田耗水强度。在播种~返青期间,B处理的棵间蒸发量与A、C、D处理无显著差异,但是提高了生育后期的植株蒸腾量,致使总蒸散量的提高。B处理的土壤水变化量显著高于其它处理,这是造成其总蒸散量显著提高的主要原因。试验结果表明,灌溉对棵间土壤蒸发、土壤贮水量、耗水强度和总蒸散量具有一定的影响,但不如灌溉影响明显。冬小麦种群分布方式能够明显影响水分利用效率。B处理WUE的平均值较A、C、D处理高1.95%、2.90%和17.68%;而灌零水的WUE平均值较一水、二水和三水分别高10.04%、14.23%和19.87%。可以看出灌溉对WUE的影响程度高于种群分布,B处理能够明显提高水分利用效率。随着灌溉量的增加,A、B、C、D四种分布方式的产量和总耗水量都显著增加,WUE呈逐渐递减趋势。3冬小麦种群分布与灌溉对农田小气候的影响冬小麦种群不同分布方式能够明显影响农田小气候。B处理能够明显降低近地面(5cm)空气温度和(5cm)土壤温度,增加空气相对湿度。与A、C、D处理相比较,B处理能够明显改善冬小麦的冠层结构,显著提高LAI,从而减少了PAR的透射率,在一定范围内减少了PAR的冠层反射率,提高了PAR的截获率。从能量平衡角度看,与A、C、D处理相比较,B处理能显著降低近地面湍流热通量和土壤热通量,提高潜热通量,改变近地面的微气候状况,增加空气湿度,从而减少种植区内土壤水分的无效损失。在灌溉条件下,A、B、C、D处理近地面空气温度、5cm土壤温度、湍流交换系数、湍流热通量和土壤热通量显著降低,而空气相对湿度和潜热通量显著增加,PAR截获率显著增加,其中以B处理的表现最为明显。4冬小麦种群分布与灌溉对产量及其构成因素的影响冬小麦种群不同分布方式引起各处理的水分利用效率显著不同,而水分利用效率的变化主要由产量及其构成因素的不同而引起的。本试验研究表明,冬小麦种群分布与灌溉能够明显影响产量及其构成因素。各处理单位面积上穗数随着种群分布方式的不同而变化明显,A、B和C处理与D处理达显著差异,各处理间穗粒数差异显著,千粒重D处理分别比A、B处理高5.6%和5.9%,达显著差异水平,A、B、C处理间无显著差异。无论在哪种灌溉条件下,B处理的产量始终最高,产量较高的原因在于穗数的显著增加。随着灌溉量的增加,产量及其构成因素得到显著改善,但D处理的改善较少,可见,灌溉对产量构成因素的影响还受到种群分布方式的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 国内外研究现状
• 1.1.1 作物种群分布的研究
• 1.1.2 作物水分利用率的研究
• 1.1.2.1 作物节水研究现状
• 1.1.2.2 作物水分利用效率的研究现状
• 1.1.3 冬小麦种群分布与水分利用效率的关系
• 1.1.4 冬小麦种群分布对产量构成因素的影响
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料与试验设计
• 2.1.1 试验地点概况
• 2.1.2 供试材料
• 2.1.3 试验设计
• 2.2 测定项目与方法
• 3 结果与分析
• 3.1 冬小麦种群分布与灌溉对旗叶水分特征的影响
• 3.1.1 冬小麦种群分布与灌溉对旗叶相对含水量的影响
• 3.1.2 冬小麦种群分布与灌溉对旗叶水势变化的影响
• 3.1.3 冬小麦种群分布与灌溉对不同生育时期旗叶渗透势变化的影响
• 3.2 冬小麦种群分布与灌溉对农田耗水规律的影响
• 3.2.1 冬小麦种群分布与灌溉对土壤蒸发强度的影响
• 3.2.2 冬小麦种群分布与灌溉对不同层次土壤水分含量的影响
• 3.2.2.1 冬小麦种群分布与灌溉对 0～30cm 土壤水分含量的影响
• 3.2.2.2 冬小麦种群分布与灌溉对 40～60cm 土壤水分含量的影响
• 3.2.2.3 冬小麦种群分布与灌溉对 70～90cm 土壤水分含量的影响
• 3.2.2.4 冬小麦种群分布与灌溉对 100～120cm 土壤水分含量的影响
• 3.2.2.5 冬小麦种群分布与灌溉对 0～120cm 范围土壤贮水量的影响
• 3.2.3 冬小麦种群分布与灌溉对不同生育时期土壤水分含量的影响
• 3.2.4 冬小麦种群分布与灌溉对农田阶段耗水量的影响
• 3.2.5 冬小麦种群分布与灌溉对农田耗水强度的影响
• 3.2.6 冬小麦种群分布与灌溉对农田总蒸散量的影响
• 3.3 冬小麦种群分布与灌溉对农田小气候效应的影响
• 3.3.1 近地面（5cm）空气温度的变化
• 3.3.2 近地面（5cm）空气相对湿度的变化
• 3.3.3 冬小麦种群分布与灌溉对 5cm 土壤温度的影响
• 3.3.4 冬小麦种群分布与灌溉对热量平衡各分量的影响
• 3.3.4.1 冬小麦种群分布与灌溉对湍流交换系数日变化的影响
• 3.3.4.2 冬小麦种群分布与灌溉对湍流热通量日变化的影响
• 3.3.4.3 冬小麦种群分布与灌溉对潜热通量日变化的影响
• 3.3.4.4 冬小麦种群分布与灌溉对土壤热通量的影响
• 3.3.5 冬小麦种群分布与灌溉对农田光能利用的影响
• 3.3.5.1 冬小麦种群分布与灌溉对 PAR 反射率和透射率日变化的影响
• 3.3.5.2 冬小麦种群分布与灌溉对 PAR 截获率日变化的影响
• 3.3.5.3 冬小麦种群分布与灌溉对不同高度 PAR 截获率的影响
• 3.3.5.4 冬小麦种群分布与灌溉对光能利用率的影响
• 3.4 冬小麦种群分布与灌溉对生长发育动态变化的影响
• 3.4.1 冬小麦种群分布与灌溉对分蘖的影响
• 3.4.2 冬小麦种群分布与灌溉对总干物质积累的影响
• 3.4.3 冬小麦种群分布与灌溉对叶面积指数的影响
• 3.5 冬小麦种群分布与灌溉对产量及其构成因素的影响
• 3.6 冬小麦种群分布与灌溉对水分利用效率的影响
• 3.7 冬小麦种群不同分布方式下灌溉水的边际效益分析
• 4 讨论与结论
• 4.1 冬小麦种群分布与灌溉对旗叶水分特征指标的影响
• 4.1.1 冬小麦种群分布与灌溉对旗叶相对含水量的影响
• 4.1.2 冬小麦种群分布与灌溉对旗叶水势、渗透势的影响
• 4.2 冬小麦种群分布与灌溉对农田土壤水分及水分利用效率的影响
• 4.3 冬小麦种群分布与灌溉对农田小气候的影响
• 4.3.1 冬小麦种群分布与灌溉对近地面（5cm）空气温度、相对湿度与 5cm 土壤温度的影响
• 4.3.2 冬小麦种群分布与灌溉对热量平衡各分量的影响
• 4.3.3 冬小麦种群分布与灌溉对光能利用的影响
• 4.4 冬小麦种群分布与灌溉对生长发育动态变化的影响
• 4.5 冬小麦种群分布与灌溉对产量及其构成因素和经济效益的影响
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况