混播对冬小麦群体产量和水氮利用效率的影响
作者单位：西北农林科技大学
学位级别：硕士
导师姓名：秦晓梁;张养利
授予年度：2022年
摘 要：小麦是我国主要粮食作物之一。黄淮海麦区是我国小麦的主要产地之一,其小麦高产稳产对保证中国粮食安全有着巨大意义。已有研究表明相比于单一品种的种植,混播栽培能够高效吸收水分和养分,提高粮食作物产量。但在我国混播由于缺乏成熟理论技术指导并没有得到大规模的推广。本研究基于冬小麦混播群体具有更高效资源利用的理论假设,研究不同冬小麦品种混播后对作物生长发育和资源吸收利用的影响,为黄淮海地区小麦高产稳产栽培提供新思路新途径。本文首先,利用meta综合分析了34项关于小麦混播对产量和资源利用效率影响的研究,评估种植密度、施肥、土壤质地、环境压力(不喷施杀虫剂和杀菌剂为高环境压力,喷施杀虫剂和杀菌剂为低环境压力)等因素对混播群体产量的影响。其次,在西北农林科技大学曹新庄试验农场设置田间试验,试验材料为黄淮海麦区20个生育期接近的主栽冬小麦品种,有两个氮肥施用量梯度(220 kg N ha和110 kg N ha)和4个品种混播水平,分别为单播(Mix-1)、五个品种混播(Mix-5)、十个品种混播(Mix-10)和二十个品种混播(Mix-20)。主要研究结果如下:(1)小麦混播技术对小麦群体产量及产量三要素、氮效率以及疾病控制具有显著影响。Meta分析表明,混播能显著提高小麦产量3.68%。就产量三要素而言,混播提高小麦穗数5.72%,降低每穗粒数4.07%,对千粒重无显著影响。小麦混播提高小麦地上生物量3.23%,但对根系生物量无显著影响。此外,混播提高小麦氮效率7.60%,并显著降低了病害流行曲线下面积7.44%。(2)小麦混播后群体产量变化受到种植密度、氮肥施用量和环境压力的显著影响。Meta分析表明,在种植密度为100-200万ha、200-300万ha、300-400万ha和400万ha时,混播分别提高小麦产量的百分比分别为2.05%、3.1%、4.83%和8.91%,在种植密度400万ha-1时混播对产量的提升效果最显著。在氮肥施用量为150 kg ha时,小麦混播分别提高产量0.99%、15.14%和7.57%,在氮肥施用量100-150 kg ha时对产量的改良效果最显著。不喷施杀虫剂和杀菌剂条件下,混播提高小麦产量5.08%;喷施杀虫剂和杀菌剂条件下,混播提高小麦产量3.27%。(3)田间试验结果表明,混播增加了拔节、开花和成熟期冬小麦群体单位面积分蘖,提高冬小麦开花期群体光截获率,促进了冬小麦群体产量增加。2020年,正常施氮条件下,相比于单播,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦产量6.14%、11.14%和14.11%;减施氮肥条件下,相比于单播,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦产量3.15%、5.63%和6.66%。2021年,正常施氮条件下,相比于单播,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦产量3.23%、10.57%和16.80%;减施氮肥条件下,相比于单播,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦产量8.49%、9.88%和21.63%。此外,混播降低了年际间冬小麦群体产量变异系数,提高了产量稳定性,随着混播品种数目增多,产量稳定性逐步提高。(4)两年田间试验表明,混播提高了冬小麦群体水分和氮效率。2020年,正常施氮条件下,相比于Mix-1,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦群体水分利用效率4.54%、6.11%和13.43%;减施氮肥条件下,相比于Mix-1,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦群体水分利用效率4.52%、8.32%和8.89%。2021年,正常施氮条件下,相比于Mix-1,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦群体水分利用效率6.00%、17.90%和27.44%;减施氮肥条件下,相比于Mix-1,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦群体水分利用效率10.72%、15.39%和23.23%。2020年,正常施氮条件下,相比于单播,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦混播群体氮效率6.14%、11.14%和15.79%;减施氮肥条件下,相比于单播,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦混播群体氮效率1.36%、3.80%和8.93%。2021年,正常施氮条件下,相比于单播,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦混播群体氮效率3.24%、10.57%和16.80%;减施氮肥条件下,相比于单播,Mix-5、Mix-10和Mix-20分别提高冬小麦混播群体氮效率8.49%、9.88%和21.63%。冬小麦群体水分和氮效率的提高得益于小麦深层根系生物量的增加。综上,在黄淮海冬小麦
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