根冠互作对小麦间作玉米水分利用效率的影响

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1、分类号密级UDC单位代码10733甘肃农业大学硕士学位论文根冠互作对小麦间作玉米水分利用效率的影响Effectofroot-canopyinteractiononwateruseefficiencyofwheat/maizeintercropping秦亚洲指导教师姓名柴强教授（甘肃农业大学兰州730070）学科专业名称生态学研究方向农业生态学论文答辩日期2015年6月1日学位授予日期2015年6月10日答辩委员会主席孙坤教授评阅人罗俊杰研究员贾宇教授2015年6月I甘肃农业大学2015届硕士学位论文摘要小麦间

2、作玉米作为一种高产高效种植模式在河西走廊地区已经被广泛应用，但受水资源短缺的影响，该种植模式面临巨大挑战，间作节水机理及技术研究有待深入开展。鉴于种间关系和根冠协调对间作群体资源高效利用的重要作用，本研究通过大田试验，以作物密度调控间作小麦、玉米的冠层互作，以根系分隔调控地下水分和根间互作，探讨地下、地上互作对间作群体产量和水分利用效率协同效应，以期为建立地下与地上协同增效的间作群体提供理论依据。主要结论如下：1、间作群体的冦层结构和根间互作显著影响组分作物的水分竞争和互补，并存在时间上的显著差异。在小麦、玉

3、米共生期，小麦带竞争吸收玉米带的水分，W//C（W//C）、NW//C（NW//C）、PW//C（PW//C）的水分竞争量平均为36.8mm、29.4mm、0.5mm；小麦收获后，玉米带竞争吸收小麦带的水分，三种隔根方式的吸收量平均为37.4mm、28.5mm、2.5mm，地下部分的补偿作用对水分运移的平均影响是36.6mm，根系对土壤空间的直接叠加利用的影响为9.2mm。并且，相同隔根处理中，高密度比低密度的水分迁移量平均高27.5%、27.5%、35%。2、间作及密度影响小麦间作玉米的根系时空分布，并在不

4、同时期形成了对土壤空间的叠加利用。在作物共生期内，W的根重密度为0.02的等值线深达68cm，W//C间作小麦的根系遍布两种作物根区地下部的整个剖面，纵向分布达90cm以下，横向分布进入玉米根区整个地下部空间，而W//C间作的玉米根系纵向分布明显比C浅，三种隔根处理作物的根重密度大小为：PW//C>NW//C>W//C。W//C、NW//C、PW//C三个处理中，小麦、玉米根重密度为0.02的等值线高密度比低密度分别增加了6.7%、5.1%、4.7%和16.3%、15.2%、14%。当小麦收获后，C的根系覆盖

5、了地下整个空间，W//C处理的根系数量分布在纵向达到了单作水平，在横向占据了小麦根区的整个剖面，三种隔根处理的玉米根重密度大小为：W//C>NW//C>PW//C，三个间作处理中，玉米根重密度为0.4的等值线高密度比低密度分别增加了23.3%、8.3%、11.1%。地下部分的补偿作用对玉米根系的贡献量是14.5cm，根系对土壤空间的直接叠加利用的贡献为8.5cm，水分和养分在小麦与玉米带之间的交流作用的贡献为6cm。3、间作及密度影响小麦间作玉米的光合有效辐射和叶面积指数。在小麦玉米共生期内，W群体内的光合有

6、效辐射比间作小麦分别提高了8.2%、17.6%、42.1%，而小麦收获后，C群体内的光合有效辐射比间作分别降低了30.8%、21.9%、15.1%，地下部分的补偿作用对间作光合有效辐射的贡献量是22.8%，根系对土壤空间的直接叠加利用的贡献为12.9%，水分和养分在小麦与玉米带之间的交流作用的贡献为9.9%。三个隔根处理玉米的低密度比高密度分别提高了5.4%、4.2%、6.3%。单作叶面积指数动态变化呈“单峰型”，峰值分别出现在W叶面积高峰期和C叶面积高峰期，间作叶面积指数动态变化呈“双峰型”，峰值分别在W叶

7、面积指数高峰期和C叶面积指数高峰期，间作叶面积峰值交替出现使间作保持高叶面积的时间延长。W//C、NW//C、PW//C三个处理中，高密度II甘肃农业大学2015届硕士学位论文的叶面积指数比低密度平均高7%、16%、13%，小麦间作玉米叶面积增加优势的22%来自于地下部分的补偿作用，7%来自于根系对土壤空间的直接叠加利用，而水分和养分在小麦带与玉米带之间的交流作用而产生的补偿效应为14%。4、与单作模式相比，小麦间作玉米具有提高复合群体产量和水分利用效率的作用，密度和隔根影响间作产量及水分利用效率。W//C、

8、NW//C、PW//C的平均经济产量和生物产量较W分别增产44%、28%、7%和29%、18%、3%，较C分别增产55.5%、50.4%、43.6%和63.9%、57.4%、49%，并且达到显著性差异。W//C与PW//C、NW//C相比，平均产量优势高16%和6%，说明小麦间作玉米产量优势的16%来自于地下部分的补偿作用，6%来自于根系对土壤空间的直接叠加利用，而NW//C与PW//C的平均产量优