不同栽培管理模式冬小麦根系与地上部干物质积累和产量关系的研究

摘要

于2008～2010年连续两年在河南省焦作市温县祥云镇大田定位试验条件下,选用冬小麦新品系平安8号,研究了不同栽培管理模式对冬小麦根系生长及其形态特征参数的变化,并进一步对根系生长参数与地上部干物质积累和产量之间的关系进行了关联度分析,主要研究结果如下:
　　 1、不同栽培管理模式对冬小麦根系生长发育及根长、根体积、根表面积等形态性状指标具有明显的调控作用。4种栽培管理模式下冬小麦单株次生根数都于抽穗期增至最大,随后下降,且在整个生育期内,单株次生根数多少排序为T3(超高产模式)>T4(优化管理2)>T2(优化管理1)>T1(农民习惯种植)。农民习惯种植模式(T1)较其它3个处理的单株次生根数明显减少,抽穗前0～100cm土层根系总干重、总根长、根系总体积和根系总表面积较大,且根系生长高峰出现时间提前；而超高产(T3)和2种优化管理模式(T2、T4)的单株次生根数量多,根系生长高峰延迟至开花期,且生育后期衰亡时间晚,衰减速度慢,有利于地上部干物质生产和籽粒产量的形成。
　　 2、四种不同栽培管理模式下冬小麦在达到最大根干重之前,其根、冠的干物质积累表现为正向促进作用,即根系和冠层的干物质积累量协同增加,之后冠层生物量的持续增加对根系产生抑制作用。农民习惯种植模式下(T1)根、冠干物质积累的正向促进作用仅维持到抽穗期,而超高产(T3)和2个优化管理模式下(T2、T4)根、冠之间的正向促进作用推迟至开花期,并且开花至成熟阶段冠层对根系的抑制作用较农民习惯种植模式明显减弱,具体表现为T2、T3、T4处理的根系干物质分配比例和根冠比(R/S)均大于T1处理。表明超高产和2个优化管理模式不仅能有效延长根冠同步生长时间,还能减弱生育后期冠层对根系的抑制作用。
　　 3、减少水肥投入的T2处理较农民习惯种植模式(T1)生育后期不同土层中的根干重、根长、根体积和根表面积均有明显提高,且增加了根系在深层土壤中的垂直分布密度；T4与T3处理间相比,其60cm以下深层根长与根干重密度显著提高。表明这两个优化管理模式均能促进冬小麦整个生育期内根系在各土层,尤其是中下层土壤的空间分布,且延迟了中下层根系衰亡时间,从而有利于充分利用深层土壤水分和养分,这可能是其获得较高产量的主要因为。
　　 4、根干重和根长平均增长速率(c)、最大增长速率(cm)、最大增长速率的出现时间(tm)和峰值的出现时间(te)易受栽培措施的影响而波动较大；根体积增长速率也易受栽培措施的影响,但栽培措施对其最大增加速率和峰值出现时间的影响较小；根表面积的最大增长速率和峰值出现时间易受栽培措施的影响,但其增长速率受影响的程度相对较轻,波动较小。T1处理的最大根干重、根长、根体积、根表?面积出现时间(te)和最大增加速率出现时间(tm)比T2、T3、T4处理均明显提前,而根干重、根体积的平均增加速率(c)和最大增加速率(cm)则显著低于T3和T4处理。表明与农民习惯处理相比,超高产和2个优化管理模式延长了根系快速增长的时间,延缓了根系衰亡进程,从而为地上部生长和产量的形成提高了良好的根系条件。
　　 5、T2、T3、T4与T1处理相比,其根干重、根长、根体积、根表面积等生长参数与地上部干物质积累的关系较为密切,表明地上与地下生长是相互促进、协调发展的。T2和T4处理均因下层根体积增大和向深层土壤延伸,而促进了地上部干物质积累及产量的形成。肥料全部底施的T1处理在小麦生育后期因养分供应不足,根系衰老过快,进而影响地上部冠层生长和产量形成,而T2、T3、T4三处理则因分期施肥从而有利于中下层根系下扎、根体积和根表面积增大,进而扩展了根系生长空间,增加了根系与土壤接触面积,有利于增强根系吸收水分与养分的能力,较好地协调地上与地下同步发展,而获得高产。
　　 6、综合考虑根系生长与形态性状参数变化特征,以及与地上部干物质积累和产量之间的相应关系,在本试验条件下,以每公顷施纯氮180kg、P2O575kg、K2O60kg的优化管理1模式(T2)效果最优,每公顷施纯氮240kg、P2O590kg、K2O90kg的优化管理2模式(T4)的根系生长各参数变化较超高产模式(T3)优势并不十分明显。由于冬小麦根系生长与空间分布受生态环境影响的因素多、变化大、关系复杂,且研究难度大,因此,其与耕作、播期播量、肥水管理等的关系,以及栽培技术对其的调控效应还有待于进一步优化和深入研究。