黄土塬区夏玉米物质生产及水分利用对品种间作竞争的响应

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1、中国生态农业学报2018年3月第26卷第3期ChineseJournalofEco-Agriculture,Mar.2018,26(3):377387DOI:10.13930/j.cnki.cjea.170698王小林,徐伟洲,张雄,张岁岐.黄土塬区夏玉米物质生产及水分利用对品种间作竞争的响应[J].中国生态农业学报,2018,26(3):377387WANGXL,XUWZ,ZHANGX,ZHANGSQ.Responsesofdrymatterdistributionandwateruseofsummerm

2、aize(ZeamaysL.)tointercroppedcultivarscompetitionontheLoessPlateauofChina[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2018,26(3):377387黄土塬区夏玉米物质生产及水分利用对*品种间作竞争的响应1,21,213**王小林,徐伟洲,张雄,张岁岐(1.榆林学院生命科学学院榆林719000;2.陕西省陕北矿区生态修复重点实验室榆林719000;3.西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨

3、凌712100)摘要:品种间作竞争具有优化作物个体形态特征和生物量分配的生态效应。综合干旱环境、密度和降雨年际变化影响下的品种间作生物量分配机制研究,可为旱区作物增产增效栽培提供理论依据。试验于2011年(降雨量645.0mm,湿润年份)和2012年(降雨量497.1mm,干旱年份)调查了两个玉米品种(‘郑单958’和‘沈单1622号’)、两种密度(4.5万株hm和7.5万株hm)隔行间作处理下,地上部生物量和地下部根系形态特征,并分析了品种间作下生物量分配策略、根系竞争机制与产量、水分利用效率的关系。

4、结果显示:1)干旱显著降低玉米根系表面积(SA),低密度间作下‘沈单16号’扬花期SA显著降低而‘郑单958’显著增加,高密度间作‘郑单958’的SA显著下降25.3%,间作下根系对于水资源的竞争随种植密度的增加而加剧;两个种植密度和两个不同降雨年份,间作系统0~20cm土层根长密度(RLD)显著增加,增加种植密度和雨水亏缺,刺激根系向深层土壤生长,导致30~40cm土层RLD的增加,且‘郑单958’的RLD增加幅度远高于‘沈单16号’。2)间作竞争下生物量积累具有品种差异,‘郑单958’集中在营养生长期,而‘

5、沈单16号’集中在生殖生长期;且随种植密度的增加,间作栽培下单株生物量显著降低。3)群体收获指数(HI)在高密度间作下,两个不同降雨年份出现平均6.0%的增加幅,雨水充足促进群体HI的提升;根冠比因降雨和种植密度而变,雨水充足、低密度间作下根冠比较大,干旱和高密度下资源竞争造成‘郑单958’根冠比显著下降。4)干旱年份玉米品种间作增产优势显著,高、低密度间作增产率分别为10.3%和21.4%,水分利用效率(WUE)分别增加28.2%和42.0%;且‘郑单958’增产和增效能力分别较‘沈单16号’高17.6%和5

6、0.0%。综上所述,品种间作栽培下‘郑单958’具有更合理的地上部生物量分配和响应机制,其根系通过减少冗余生长,降低资源消耗来应对土壤干旱,高效的根系自我调节能力和生物量分配机制在间作系统产量形成和WUE提升中起到了关键作用。关键词:夏玉米;品种间作;生物量分配;资源竞争;水分利用效率;半干旱地区;黄土塬区中图分类号:S181文献标识码:A文章编号:1671-3990(2018)03-0377-11Responsesofdrymatterdistributionandwateruseofsummermaize(

7、Zeamays*L.)tointercroppedcultivarscompetitionontheLoessPlateauofChina1,21,213**WANGXiaolin,XUWeizhou,ZHANGXiong,ZHANGSuiqi(1.CollegeofLifeSciences,YulinUniversity,Yulin719000,China;2.ShaanxiKeyLaboratoryofEcologicalRestorationinShanbei*国家科技支撑计划项目(2015BAD22B0

8、1)、黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室特别资助项目(A314021403-C5)、陕西省科技厅创新团队项目(2013KCT-29)及陕西省教育厅专项(17JK0904)资助**通信作者:张岁岐,主要从事植物水分生理生态研究。E-mail:sqzhang@ms.iswc.ac.cn王小林,主要从事水分生理生态和高产高效生物学基础研究。E-mail:wangxl0915@yulin