旱地冬小麦冠层温度与产量、水分和氮肥利用的关系

论文摘要

干旱和缺水是农业生产的主要限制因素,提高作物水分和肥料利用效率是旱地农业生产的核心,其中发挥生物及品种的遗传潜力是最具有潜力的方面,确定衡量抗旱节水和高水肥利用效率品种的指标是目前研究的热点。冠层温度在作为诊断作物缺水与否和判别作物基因型抗旱性方面的研究早已得到普遍关注,逐渐成为作物抗旱基因型选择的重要依据,与作物水分利用密切相关。本研究在甘肃陇东旱作和拔节期有限灌溉条件下,以19个国家北方旱地冬小麦区域试验品种（品系）和21个美国德州品种（品系）为供试材料,于2006-2007年度研究了小麦灌浆期冠层温度与产量、水分利用效率、氮素利用之间的关系,旨在为抗旱节水及高效利用氮肥的小麦品种筛选提供依据。试验研究取得的主要结果是:1.不论是旱作还是有限补灌,40个不同基因型冬小麦产量、水分利用效率（WUE）、灌溉期冠层温度（CT）、N肥生理效率（NPE）分别达到极显著水平。旱作平均产量为2883.6kg/hm2,变异系数为16.74%,灌溉产量3315.1 kg/hm2,变异系数是18.47%;灌浆后期旱作CT 36.02℃,变异系数3.08%,灌溉CT 34.72℃,变异系数3.49%;水分利用效率WUE旱作8.05 kg/hm2·mm,变异系数16.46%,灌溉7.88 kg/hm2·mm,变异系数17.39%;N肥生理效率,旱作为24.13kg/kg,变异系数12.58%,灌溉24.37%,变异系数14.01%。研究表明,不同基因型小麦田间耗水量差异不明显,而籽粒产量与WUE之间有显著的线性回归关系（P<0.001）,WUE每增加1 kg/hm2·mm,产量提高358.4440.05 kg/hm2。尽管水分利用效率高的品种要消耗较多的土壤水分,但耗水增加的幅度显著低于产量增加的幅度,结果水分的利用效率大幅度提高。2.不同基因型小麦在籽粒灌浆期存在着冠层温度高度分异的现象,其差异可反映在产量和水分利用效率的不同上。不论在灌溉还是旱作处理下,无论灌浆初期还是中期或中后期,旱地冬小麦产量、水分利用效率与冠层温度呈极显著的负相关性（R2=0.271-0.524）,并且随着灌浆进程的加快或生育期的推移,相关性增大。即随着CT的降低,产量提高,冠层温度偏低的品种其产量高,而冠层温度偏高的品种其产量低。灌浆中后期冠层温度每升高1℃,旱作产量降低260 kg/hm2、灌溉降低404 kg/hm2,旱作WUE下降0.69 kg/hm2·mm、灌溉WUE下降0.87 kg/hm2·mm。测定CT值的适宜时期为灌浆后期,以中午13:0015:00测定为宜。不论在旱作还是灌浆条件下,8个观测日的CT值和产量之间都显著的负相关性,特别是灌浆中期以后有些基因型小麦冠层温度保持较高的一致性,冠层温度偏低的品种具有较高的产量和水分利用效率。因此,灌浆后期CT在评价小麦产量和水分利用效率上具有较高的可靠性,可作为一个田间选择指标应用。3.以旱作条件下灌浆期（5月20日至6月6日）4次测定的CT平均值为指标,通过计算欧氏距离,将供试的40个品种分成三大类,第I类为中间型,共29个品种（系）;第II类为偏冷型,只有1个品种;第III类为偏暖型,共10个品种（系）。同中间型I类比较,偏冷型II类的CT值低3.08℃,产量、WUE提高895.94 kg/hm2、2.48 kg/hm2·mm,偏暖型III类的CT值高1.83℃,产量、WUE降低611.08 kg/hm2、1.74 kg/hm2·mm。说明,灌浆期具有较低冠层温度的小麦品种（系）,具有较高的水分利用效率和产量。4.不同基因型小麦籽粒和秸秆N素养分含量也差异很大,但旱作与有限补灌处理之间差异不明显。40个品种平均,籽粒含N为2.842.90%,品种之间的变异系数为8.319.08%;秸秆含N为约0.9%,变异系数2628%,即不同基因型小麦对N素利用的差异主要表现在秸秆N向籽粒N的转移方面。无论在旱作还是有限补灌,不同基因型小麦籽粒N产出与WUE有显著的正相关性,相关系数分别0.745、0.649。随着籽粒N产出量的增加,水分利用效率相应提高。同产量、WUE的变化相类似,小麦灌浆期冠层温度与籽粒吸收N量也存在明显的负相关性,随着灌浆期CT的增加,小麦籽粒吸收N的数量减少,CT增加1℃,籽粒N产出减少约79kg/hm2。研究结果进一步说明灌浆结实期温度较高的品种具有较高的代谢生理活性,根系吸收氮能力强,籽粒中氮素积累量大,较高的蒸腾速率、水分利用、N肥利用及与较低的冠层温度相联系,冠层温度的高低成为反映不同基因型小麦在资源利用上的差异、反映栽培措施是否科学合理的便捷而较准确的指标。冬小麦灌浆期的冠层温度与产量、水分利用效率、N肥利用均有较密切的关系,冠层温度可作为筛选抗旱节水和高N肥效率品种的重要指标。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 作物冠层温度研究的应用基础
• 1.1.1 冠层温度的概念
• 1.1.2 冠层温度研究进展
• 1.1.3 冠层温度应用的理论基础
• 1.1.4 冠层温度与小麦产量
• 1.1.5 小麦温度型分类及其概念
• 1.2 作物水分利用效率研究
• 1.2.1 水分利用效率的概念及影响因素
• 1.2.2 作物水分利用效率研究进展
• 1.2.3 抗旱节水应用和水分利用效率关系的研究内容和趋势
• 1.2.4 作物品种间水分利用的差异
• 1.3 冠层温度和水分利用效率的关系
• 1.4 氮肥生理效率研究
• 1.4.1 小麦氮素吸收效率
• 1.4.2 小麦的氮利用效率
• 第二章 试验设计与方法
• 2.1 试验地点概况
• 2.2 试验设计与试验方法
• 2.2.1 试验材料与来源
• 2.2.2 试验设计方案
• 2.2.3 测定项目
• 第三章 不同基因型冬小麦产量和水分利用效率的变化
• 3.1 不同基因型冬小麦产量的差异
• 3.2 不同基因型冬小麦田间耗水量差异
• 3.3 不同基因型冬小麦水分利用效率的差异
• 3.4 结果讨论
• 第四章 不同基因型小麦冠层温度与产量和水分利用的关系
• 4.1 不同基因型冬小麦冠层温度与产量的关系
• 4.1.1 不同基因型冬小麦冠层温度的变化
• 4.1.2 不同时期冠层温度的差异
• 4.1.3 不同基因型冬小麦冠层温度与产量之间的关系
• 4.2 不同基因型冬小麦冠层温度与水分利用效率的关系
• 4.3 不同基因型冬小麦聚类分析
• 4.4 结果讨论
• 第五章 不同基因型小麦氮肥生理效率差异的研究
• 5.1 不同基因型小麦地上部氮素含量及氮产出的差异
• 5.2 不同基因型小麦氮肥生理效率的变化
• 5.3 不同基因型小麦N 吸收量、WUE、CT 之间的关系
• 5.4 结论与讨论
• 致谢
• 参考文献
• 导师简介