北方冬麦区小麦品种间竞争与产量群体优势之间的关系

发布时间：2020-06-22 19:35

【摘要】：对作物群体产量优化、个体竞争能力和竞争策略之间的关系研究正受到学术界的重视。2016-2018年冬小麦生长季,在北方冬麦区北京顺义、甘肃平凉和河南洛阳三个地点四个环境中开展田间大尺度(2.4×5m种植小区)的冬小麦(Triticum aestivum5L.)品种间竞争试验。本研究选取新育成的高产品种中麦17m,同三地主栽品种京冬8号(北京顺义)、西平1号(甘肃平凉)和洛旱2号(河南洛阳)一起,在3个地点开展品种间竞争与产量群体优势关系的研究。大田试验设2个密度:当地常规的播种密度和1.2倍当地常规密度,采用de5Wit替代试验设计,即对照品种与中麦17m的种子数量分别以3:0,2:1,1:2,0:3比例播种。通过网格定位均匀播种,确定小麦植株的位置,产生三种不同的植株邻体关系,即个体植株与最近四个邻体完全相同(4/4)、一半相同(2/4)和完全不同(0/4)。试验的主要结果如下:(1)在当地播种密度条件下,在北京顺义(2016-2017/京冬8号)、甘肃平凉(2016-2017,2017-2018/西平1号)和河南洛阳(2016-2017/洛旱2号),单播中麦17m的籽粒产量分别为3m1m,6083,6010和m77m5kg5ha~(-1);其中对照品种的籽粒产量分别为31mm,4270,m049和47m65kg5ha~(-1)。随着种植密度的提高(120%当地密度),4个环境中单播中麦17m的籽粒产量分别为4022,6421,m241和49425kg5ha~(-1),对照品种的籽粒产量分别为2928,4479,4983和46m45kg5ha~(-1)。在当地密度条件下,中麦17m比对照品种在4个环境中分别增产11.4%,42.m%,19.0%和21.4%;在120%当地密度条件下,分别增产37.4%,43.4%,m.2%和6.2%。由此可见,在北方冬麦区中麦17m具有明显的群体产量优势。(2)用相对籽粒产量(混播籽粒产量/单播籽粒产量)衡量品种竞争能力发现,两个密度条件下北京顺义(2016-2017)和甘肃平凉(2016-2017,2017-2018)中麦17m的竞争能力弱于对照品种京冬8号和西平1号,而在河南洛阳(2016-2017)中麦17m的竞争能力强于对照品种洛旱2号。可见,河南洛阳(2016-2017)中麦17m通过强化竞争能力形成群体产量优势,而在其它三个环境中通过降低竞争能力形成群体产量优势。(3)随着最近的四个邻体完全相同(4/4)、一半相同(2/4)到完全不同(0/4)的过渡过程中,对照品种和中麦17m的产量发生相反的变化趋势;即中麦17m的籽粒产量逐渐下降,而对照品种(京东8号和西平1号)的籽粒产量逐渐上升。在北京顺义(2016-2017)和甘肃平凉(2016-2017,2017-2018)的两个密度条件下均发现上述趋势。而在河南洛阳(2016-2017),随着差异邻体数量的增加,中麦17m的籽粒产量逐渐上升,而对照品种(洛旱2号)的籽粒产量逐渐下降。(4)光竞争条件下,植物通过纵向和横向的“避荫”策略以及“耐荫”策略参与植株个体竞争能力的调节。中麦17m单播时,株高在4个环境中均低于对照品种。随着最近的四个邻体完全相同(4/4)、一半相同(2/4)到完全不同(0/4)的过渡过程中,中麦17m株高逐渐增加,而对照品种株高保持不变或逐渐下降。可见,中麦17m通过增加株高响应高杆邻体(对照品种),即强化纵向“避荫”策略。以单株有效穗数衡量冬小麦“避荫”策略,在多数环境中,中麦17m单株有效穗数高于对照品种。河南洛阳(2016-2017)中麦17m通过增加单株有效穗数响应高杆邻体(对照品种),即强化横向“避荫”策略;而对照品种洛旱2号响应邻体时单株有效穗数趋势相反。北京顺义和甘肃平凉中麦17m通过降低单株有效穗数而响应高杆邻体(对照品种),即弱化横向“避荫”策略,而对照品种(京冬8号和西平1号)响应邻体时单株有效穗数趋势相反。竞争条件下增加比叶面积是植株强化“耐荫”策略的可塑性响应,随着最近的四个邻体完全相同(4/4)、一半相同(2/4)到完全不同(0/4)的过渡过程中,大多数情况下中麦17m比叶面积逐渐增加,而对照品种保持不变或逐渐下降。河南洛阳中麦17m和洛旱2号表现出相反的趋势。光竞争条件下,中麦17m和对照品种纵向和横向的“避荫”以及“耐荫”策略的分化在两个密度水平上呈现类似趋势。综上,通过对北方冬麦区产量差异的冬小麦品种的作物群体产量、个体竞争能力和光竞争策略之间复杂协调关系研究,发现北京顺义(2016-2017)和甘肃平凉(2016-2017,2017-2018)的大田试验支持优化群体产量遵循降低个体竞争能力的轨迹,这是中麦17m形成群体产量优势的主要原因。而在河南洛阳,中麦17m形成群体产量优势主要得益于强化个体竞争能力,增加作物的群体适应性。由此可见,个体竞争能力太强容易导致个体之间过度竞争形成“公地的悲剧”,如京冬8号和西平1号;然而,过度弱化个体竞争能力导致作物适应性较差,反而不利于群体产量的形成,如洛旱2号。在光竞争策略方面,北京顺义和甘肃平凉中麦17m通过降低株高和比叶面积弱化个体竞争能力最大限度避免“公地的悲剧”,形成群体产量优势。而在河南洛阳地区,中麦17m通过增加株高和单株有效穗数强化个体竞争能力,也形成了群体产量优势。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.1
【图文】：

种植区划,植株

图 1-15 5 中国小麦种植区划图[11]争的概念被和农田生产中，很多植株聚集在一起相互竞争有为研究植物间相互作用的主要内容，对植株形态构态和生活史多个方面都会产生重要影响[13]。达尔文差异是自然进化的主要驱动力[14-1 ]，进而影响群落间竞争的研究历来已久，都试图给竞争下一个恰当 i e5 认为位置上相互邻近的植株共享光资源、水分]。随后5 Beg 5 在 1 0 年对竞争的概念进行了一些是个体植株共存且共享资源有限，产生结果是降低[1 ]。这种现象很容易理解，如植株的个体大小随着种存活和繁殖，即发生自疏[1 ]。

顺义,洛阳,河南,甘肃

士学位论文北方冬麦区小麦品种间竞争与产量群体优势第二章材料与方法点年在北京顺义、甘肃平凉和河南洛阳开展第一年大平凉重复第一年试验（图 2-1）。北京顺义试验点位学院作物科学研究所顺义基地（3 ° ′5N，11 °33′5E点位于甘肃省平凉市农业科学院高平试验站（3 °30）；河南洛阳试验点位于河南省洛阳市河南科技大学12°42′5E，海拔 14 米）。

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