本文關(guān)鍵詞：限水灌溉下極端晚播冬小麥的產(chǎn)量形成與水氮利用特征　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：華北地區(qū)水資源緊缺,發(fā)展小麥節(jié)水栽培具有重要意義,適當晚播(由傳統(tǒng)的冬前6葉減為冬前3—-5葉)是節(jié)水栽培的重要技術(shù)措施。該地區(qū)主要的種植制度為冬小麥—夏玉米復種連作及其與棉花或辣椒輪作。輪作倒茬冬小麥的播期常年在10月下旬到11月中旬,冬前葉齡0—3葉,為超晚播冬小麥。有關(guān)超晚播冬小麥生物學特性及其節(jié)水高產(chǎn)高效栽培研究極少,特別是極端晚播小麥(冬前0—1葉,俗稱“土里捂”)處于研究空白。本文以極端晚播小麥這一特殊生產(chǎn)類型為重點,通過在限水灌溉下設(shè)置不同播期和品種大田比較試驗,研究了極端晚播冬小麥生長發(fā)育、產(chǎn)量形成和水氮利用特點規(guī)律,探討了其在節(jié)水栽培中的應(yīng)用價值和調(diào)控模式,得到以下結(jié)果：1.極端晚播小麥生育表現(xiàn)為前期短、中后期穩(wěn)、衰老慢；個體表現(xiàn)為分蘗少、節(jié)間短、下部葉小的小株型特點；群體表現(xiàn)為基本苗多、成穗率高、綠色高效面積比例高的大群體特征。隨著播期推遲,冬小麥的生育進程加快,拔節(jié)前生育天數(shù)和階段積溫降低,但拔節(jié)—開花,特別是開花—成熟階段生育期天數(shù)和積溫基本穩(wěn)定；株高、穗位高、尤其是下部節(jié)間減小,單莖葉面積、上三葉面積、尤其是下部葉面積降低,上三葉面積、比葉重和旗葉以上非葉器官面積比例增加,花前葉面積指數(shù)、無效分蘗減少,花期非葉器官面積比例、灌漿中期葉面積指數(shù)和成穗率提高。在極端晚播栽培條件下,水分處理之間,W1處理與WO處理相比延長了拔節(jié)—開花,特別是花后的生育期,改善了葉片與莖節(jié)的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量,延緩了葉片衰老,且與W2處理無差異；品種處理之間,濟麥22與濰麥8號開花和收獲均比衡水4399各晚2 d,其具有上部葉片短而寬、葉面積小,中部葉片適中,下部葉片長而寬、葉面積大,上三葉葉面積適中,各葉位比葉重、旗葉以上非葉器官面積占比、株高、穗長、穗位高均適中,基部節(jié)間粗,灌漿中后期葉面積指數(shù)較高的特點。2.極端晚播小麥物質(zhì)積累表現(xiàn)為前期小、后期穩(wěn)、收獲指數(shù)高,1水條件下粒重高、產(chǎn)量不減少。隨著播期推遲,一水模式下各播期產(chǎn)量基本維持穩(wěn)定,極端晚播冬小麥盡管穗粒數(shù)降低,但單位面積穗數(shù)穩(wěn)定,千粒重甚至有所增加,進而仍然能夠獲得較高產(chǎn)量水平,三年平均達到7.90t ha-1。與早播處理相比,極端晚播冬小麥較高的花后物質(zhì)積累量、花期穗指數(shù)和收獲指數(shù)是其獲得較高粒重和穩(wěn)定產(chǎn)量的關(guān)鍵。極端晚播栽培條件下,水分處理之間,W1處理與WO處理相比花前和花后生物量積累、穗粒數(shù)和千粒重均增加,與W2處理相比花前物質(zhì)轉(zhuǎn)運提高、花后生物量積累不變、千粒重提高,進而獲得了顯著高于WO且不低于W2處理的的產(chǎn)量；極端晚播栽培條件下,品種處理之間,濟麥22在W1和W2兩種模式下均具有最高花后生物量積累、穗指數(shù)、收獲指數(shù)、千粒重,從而獲得了最高的產(chǎn)量。一水模式下進一步分析表明,濟麥22較高的粒重主要是由于灌漿持續(xù)期特別是活躍灌漿期較長、灌漿期后期的灌漿速率較高所致。濟麥22在灌漿后期不僅具有較高的光截獲率,還具有較高的葉片光合生產(chǎn)活性,這可能是其灌漿期較長、后期灌漿速率較高的主要原因。3.極端晚播小麥耗水特征表現(xiàn)為前期少,中后期穩(wěn),總耗水量減少、花后耗水比例提高,水分利用效率增加。隨著播期推遲,限水灌溉下耗水量均顯著降低,以極端晚播處理為最低。耗水量降低主要是由于播種—拔節(jié)階段耗水強度和耗水量的降低引起,但開花—成熟階段耗水量和耗水強度在W1模式下有所增加；相應(yīng)地,開花一成熟階段耗水模系數(shù)和水分利用效率均呈增加趨勢,以極端晚播處理為最高。極端晚播栽培條件下,水分處理之間,W1處理與W0處理相比花后階段耗水量、耗水強度和耗水模系數(shù)、總耗水量顯著增加,與W2相比,花后土壤耗水顯著增加,并最終獲得了最高的水分利用效率；品種處理之間,濟麥22與衡水4399相比耗水量較高,與濰麥8號相比能夠利用深層土壤水分,這與其較多的單株和群體次生根數(shù)目相吻合,最終獲得了最高的水分利用效率。相關(guān)分析表明,較高水分利用效率與較高的成穗率、穗指數(shù)、花后積累比例、花后積累對籽粒貢獻率、花后耗水模系數(shù)、全生育期和花前及花前穗干物質(zhì)水分生產(chǎn)效率密切相關(guān)。4.極端晚播小麥吸氮特點表現(xiàn)為花前少,花后穩(wěn),氮素收獲指數(shù)和利用效率高、籽粒品質(zhì)改善。隨著播期推遲,限水灌溉下總吸氮量和氮肥偏生產(chǎn)力均呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢,均以晚播密植處理最小。總吸氮量減少主要由莖鞘+葉片+穗軸+穎殼吸氮量減少引起,氮素收獲指數(shù)和氮素利用率呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢,均以極端晚播處理為最高。極端晚播栽培條件下,水分處理之間,W1處理與W2處理相比具有相似的總吸氮量、籽粒吸氮量、氮素收貨指數(shù)和氮肥偏生產(chǎn)力,較高的氮素利用效率,且均顯著高于W0處理；不同品種之間,濟麥22在W1和W2兩水分模式下具有與濰麥8號無顯著差異且顯著高于衡水4399的總吸氮量、顯著高于濰麥8號和衡水4399的籽粒吸氮量、氮素收獲指數(shù)、氮素利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力。此外,隨著播期推遲,限水灌溉下籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值均呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢,均以極端晚播處理為最高。極端晚播栽培條件下,水分處理之間,W1處理的籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值與W0處理差異不顯著,且顯著高于W2處理。5.極端晚播小麥采用高密度、春灌1水和中穗型品種可達到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)與高水氮利用效率的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。一水模式下極端晚播高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)栽培模式：采用濟麥22為材料,在春澆1水(拔節(jié)水,75mm),底施用化學氮肥157.5kg N ha-1條件下,通過極端晚播(11月10日播種配合約800粒m-2高密度),三年平均產(chǎn)量達到7.90 t ha-1,三年平均耗水量為360mm,三年平均水分利用效率達到2.19kg m-3,兩年平均總吸氮量為182.6kg N ha-1,兩年平均氮素利用效率達到38.94 kg kg-1N,兩年氮肥偏生產(chǎn)力達到49.39kg·kg-1 N,兩年平均籽粒蛋白質(zhì)和濕面筋含量以及沉降值分別達到14.27%、34.33%和52.62 mL。綜合研究認為,不同節(jié)水模式下基于水氮高效利用和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)目標的最適宜播期與密度組合不同。極端晚播栽培條件下,春澆一水模式和品種濟麥22分別為本研究中較為適宜的灌溉制度和品種,能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)量品質(zhì)與水氮利用效率的協(xié)同提高的統(tǒng)一。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S512.11

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本文編號：1319940