限水灌溉下极端晚播冬小麦的产量形成与水氮利用特征

发布时间：2017-12-22 15:15

本文关键词：限水灌溉下极端晚播冬小麦的产量形成与水氮利用特征　出处：《中国农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：华北地区水资源紧缺,发展小麦节水栽培具有重要意义,适当晚播(由传统的冬前6叶减为冬前3—-5叶)是节水栽培的重要技术措施。该地区主要的种植制度为冬小麦—夏玉米复种连作及其与棉花或辣椒轮作。轮作倒茬冬小麦的播期常年在10月下旬到11月中旬,冬前叶龄0—3叶,为超晚播冬小麦。有关超晚播冬小麦生物学特性及其节水高产高效栽培研究极少,特别是极端晚播小麦(冬前0—1叶,俗称“土里捂”)处于研究空白。本文以极端晚播小麦这一特殊生产类型为重点,通过在限水灌溉下设置不同播期和品种大田比较试验,研究了极端晚播冬小麦生长发育、产量形成和水氮利用特点规律,探讨了其在节水栽培中的应用价值和调控模式,得到以下结果：1.极端晚播小麦生育表现为前期短、中后期稳、衰老慢；个体表现为分蘖少、节间短、下部叶小的小株型特点；群体表现为基本苗多、成穗率高、绿色高效面积比例高的大群体特征。随着播期推迟,冬小麦的生育进程加快,拔节前生育天数和阶段积温降低,但拔节—开花,特别是开花—成熟阶段生育期天数和积温基本稳定；株高、穗位高、尤其是下部节间减小,单茎叶面积、上三叶面积、尤其是下部叶面积降低,上三叶面积、比叶重和旗叶以上非叶器官面积比例增加,花前叶面积指数、无效分蘖减少,花期非叶器官面积比例、灌浆中期叶面积指数和成穗率提高。在极端晚播栽培条件下,水分处理之间,W1处理与WO处理相比延长了拔节—开花,特别是花后的生育期,改善了叶片与茎节的结构和质量,延缓了叶片衰老,且与W2处理无差异；品种处理之间,济麦22与潍麦8号开花和收获均比衡水4399各晚2 d,其具有上部叶片短而宽、叶面积小,中部叶片适中,下部叶片长而宽、叶面积大,上三叶叶面积适中,各叶位比叶重、旗叶以上非叶器官面积占比、株高、穗长、穗位高均适中,基部节间粗,灌浆中后期叶面积指数较高的特点。2.极端晚播小麦物质积累表现为前期小、后期稳、收获指数高,1水条件下粒重高、产量不减少。随着播期推迟,一水模式下各播期产量基本维持稳定,极端晚播冬小麦尽管穗粒数降低,但单位面积穗数稳定,千粒重甚至有所增加,进而仍然能够获得较高产量水平,三年平均达到7.90t ha-1。与早播处理相比,极端晚播冬小麦较高的花后物质积累量、花期穗指数和收获指数是其获得较高粒重和稳定产量的关键。极端晚播栽培条件下,水分处理之间,W1处理与WO处理相比花前和花后生物量积累、穗粒数和千粒重均增加,与W2处理相比花前物质转运提高、花后生物量积累不变、千粒重提高,进而获得了显著高于WO且不低于W2处理的的产量；极端晚播栽培条件下,品种处理之间,济麦22在W1和W2两种模式下均具有最高花后生物量积累、穗指数、收获指数、千粒重,从而获得了最高的产量。一水模式下进一步分析表明,济麦22较高的粒重主要是由于灌浆持续期特别是活跃灌浆期较长、灌浆期后期的灌浆速率较高所致。济麦22在灌浆后期不仅具有较高的光截获率,还具有较高的叶片光合生产活性,这可能是其灌浆期较长、后期灌浆速率较高的主要原因。3.极端晚播小麦耗水特征表现为前期少,中后期稳,总耗水量减少、花后耗水比例提高,水分利用效率增加。随着播期推迟,限水灌溉下耗水量均显著降低,以极端晚播处理为最低。耗水量降低主要是由于播种—拔节阶段耗水强度和耗水量的降低引起,但开花—成熟阶段耗水量和耗水强度在W1模式下有所增加；相应地,开花一成熟阶段耗水模系数和水分利用效率均呈增加趋势,以极端晚播处理为最高。极端晚播栽培条件下,水分处理之间,W1处理与W0处理相比花后阶段耗水量、耗水强度和耗水模系数、总耗水量显著增加,与W2相比,花后土壤耗水显著增加,并最终获得了最高的水分利用效率；品种处理之间,济麦22与衡水4399相比耗水量较高,与潍麦8号相比能够利用深层土壤水分,这与其较多的单株和群体次生根数目相吻合,最终获得了最高的水分利用效率。相关分析表明,较高水分利用效率与较高的成穗率、穗指数、花后积累比例、花后积累对籽粒贡献率、花后耗水模系数、全生育期和花前及花前穗干物质水分生产效率密切相关。4.极端晚播小麦吸氮特点表现为花前少,花后稳,氮素收获指数和利用效率高、籽粒品质改善。随着播期推迟,限水灌溉下总吸氮量和氮肥偏生产力均呈现出逐渐降低的趋势,均以晚播密植处理最小。总吸氮量减少主要由茎鞘+叶片+穗轴+颖壳吸氮量减少引起,氮素收获指数和氮素利用率呈现出逐渐升高的趋势,均以极端晚播处理为最高。极端晚播栽培条件下,水分处理之间,W1处理与W2处理相比具有相似的总吸氮量、籽粒吸氮量、氮素收货指数和氮肥偏生产力,较高的氮素利用效率,且均显著高于W0处理；不同品种之间,济麦22在W1和W2两水分模式下具有与潍麦8号无显著差异且显著高于衡水4399的总吸氮量、显著高于潍麦8号和衡水4399的籽粒吸氮量、氮素收获指数、氮素利用效率和氮肥偏生产力。此外,随着播期推迟,限水灌溉下籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值均呈现出逐渐增加的趋势,均以极端晚播处理为最高。极端晚播栽培条件下,水分处理之间,W1处理的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值与W0处理差异不显著,且显著高于W2处理。5.极端晚播小麦采用高密度、春灌1水和中穗型品种可达到高产优质与高水氮利用效率的协调统一。一水模式下极端晚播高产高效优质栽培模式：采用济麦22为材料,在春浇1水(拔节水,75mm),底施用化学氮肥157.5kg N ha-1条件下,通过极端晚播(11月10日播种配合约800粒m-2高密度),三年平均产量达到7.90 t ha-1,三年平均耗水量为360mm,三年平均水分利用效率达到2.19kg m-3,两年平均总吸氮量为182.6kg N ha-1,两年平均氮素利用效率达到38.94 kg kg-1N,两年氮肥偏生产力达到49.39kg·kg-1 N,两年平均籽粒蛋白质和湿面筋含量以及沉降值分别达到14.27%、34.33%和52.62 mL。综合研究认为,不同节水模式下基于水氮高效利用和高产优质目标的最适宜播期与密度组合不同。极端晚播栽培条件下,春浇一水模式和品种济麦22分别为本研究中较为适宜的灌溉制度和品种,能够实现产量品质与水氮利用效率的协同提高的统一。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.11

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