夏玉米-冬小麦“双晚”种植方式对周年光温资源利用研究

摘要

夏玉米-冬小麦“双晚”种植方式是夏玉米.冬小麦周年高产高效的重要途径。为了进一步明确夏玉米-冬小麦“双晚”增产及资源高效利用的效应，选用2个夏玉米品种（郑单958和登海661）和1个冬小麦品种（登海5197）为研究对象，于2008-2009年在山东省莱州市登海种业股份有限公司第16试验场进行大田试验，夏玉米试验在济宁农科院和聊城农科院同时进行。比较研究了不同播期对夏玉米和冬小麦群体物质生产、叶片光合生产特性和生理特性以及周年产量形成的影响，探讨了夏玉米-冬小麦周年光温资源的分配和利用。主要研究结果如下：
　　 1夏玉米-冬小麦“双晚”周年产量及产量构成
　　 夏玉米直播处理比套种处理籽粒产量增加，收获穗数显著增加，但千粒重有所降低。通过对产量和产量构成因素的相关系数可以看出，收获穗数是产量构成的主要因子，呈显著正相关，且两个品种均达到显著水平。穗粒数和千粒重对产量均呈负相关，但穗粒数和千粒重对产量的相关系数较小且不显著。冬小麦随播期的推迟，收获穗数逐渐降低，千粒重有所增加，穗粒数和籽粒产量呈先上升后降低趋势，最高产量出现在10月15日。夏玉米改套种为直播（播期推迟至6月15日）和冬小麦晚播（播期相应推迟至10月15日）“双晚”种植方式周年产量最高。
　　 2夏玉米-冬小麦“双晚”周年光温资源分配利用
　　 直播夏玉米全生育期天数明显短于套种，其生育期内总积温和辐射总量分别比套种减少，直播夏玉米对光温资源的占有率较套种低，但光能利用率具有明显优势，尤其直播光能利用率比套种明显提高。冬小麦全生育期内，由于传统播期比晚播生育期天数要多6～11 d，因此传统播期的总积温和总辐射量要明显高于晚播，10月15R播种在全生育期内茎叶、籽粒和全株的光能利用率均高于10月8日和10月22日，表明冬小麦适当晚播可以提高光能利用率。
　　 夏玉米6月15日及播结合冬小麦10月15日晚播种得到的周年光能利用率和周年有效积温利用率最高，周年光能利用率和周年有效积温利用率相比其它组合分别提高3.6％～17.9％和5.1％～25.0％，说明适当推迟播期的夏玉米-冬小麦组合能提高周年光温资源利用率。
　　 3夏玉米-冬小麦“双晚”干物质积累和分配
　　 与套种相比，夏玉米直播在开花前和开花后均具有较大的干物质积累量和较快的干物质积累速率，但直播收获系数低于套种。开花期夏玉米的干物质积累分配比例最大的是茎秆，同时直播的茎秆分配比例较套种高，叶片分配比例较套种低；成熟期的干物质积累分配比例最大的的是果穗，且直播的果穗分配比例较套种降低。由各生育期茎叶分配比例与果穗分配比例的相关分析结果表明，成熟期叶片的分配比例对果穗分配比例呈显著负相关，说明直播处理成熟期叶片的干物质向果穗的转运率降低。
　　 冬小麦开花前干物质积累量和干物质积累速率随播期的推迟呈下降趋势；开花后，冬小麦的干物质积累量和干物质积累速率随播期的推迟呈先上升后下降趋势，10月15日播期显著高于10月8日和10月22日。全生育期，10月15 R播期的干物质积累量和干物质积累速率显著高于10月8日和10月22日。
　　 4夏玉米叶片光合生产特性
　　 开花后是籽粒产量形成的关键时期，也是植株生理功能渐衰期，玉米花后穗位叶净光合速率均表现出随生育进程逐渐降低的趋势。开花期至花后30 d，直播与套种的穗位叶净光合速率下降缓慢，且直播具有较高的净光合速率；花后30 d至收获期，穗位叶净光合速率降低较快，后期尤为明显，直播的穗位叶净光合速率下降幅度比套种大，成熟期已显著低于套种，这与叶面积指数后期的变化趋势基本一致。
　　 直播处理达到最大灌浆速率的时间明显早于套种，起始势较套种高；但灌浆期、活跃灌浆期和灌浆速率最大时的生长量均低于套种，通过灌浆速率特征参数对千粒重的相关分析可见，灌浆活跃期、灌浆速率最大时的生长量、最大灌浆速率对千粒重呈显著正相关，说明直播处理灌浆活跃期短、灌浆速率最大时的生长量低、灌浆速率慢，是导致千粒重较套种降低的原因。
　　 开花后至花后30d直播处理叶片的叶绿素a和叶绿素（a+b）含量与套种相比差异较小，但自花后30d至成熟期直播处理叶片的叶绿素a和叶绿素（a+b）含量下降较快，显著低于套种。在整个灌浆期间，直播处理叶绿素b含量均显著低于套种，而叶绿素a/b值和类胡萝卜素含量均显著高于套种。
　　 5夏玉米叶片衰老酶活性
　　 夏玉米直播处理叶片的SOD、CAT、POD活性和可溶性蛋白含量在开花至灌浆中期与套种差异显著，而后下降较套种快，成熟期显著低于套种。MDA含量表现为随生育期的推迟逐渐升高，自开花至灌浆中期MDA含量增加趋势缓慢，直播处理叶片的MDA含量均低于套种；而灌浆后期，叶片的MDA含量增加明显，直播处理的MDA含量增加幅度较套种大，成熟期已显著高于套种处理。说明直播处理灌浆后期叶片的细胞膜脂过氧化程度加剧。
　　 因此，通过有效调节资源配置，将冬小麦冗余的光温资源分配给C4高光效作物玉米，是提高周年高产高效的重要途径。直播较套种有优势，在夏玉米大田生产条件下，重视叶片的光合生产特征，延缓叶片衰老，有利于提高夏玉米的光能利用率，进一步挖掘增产潜力。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

1 引言

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 技术路线

2 材料与方法

2.1 试验设计

2.2 夏玉米测定内容与方法

2.2.1 生育时期和叶面积指数

2.2.2 光合速率

2.2.3 干物质积累

2.2.4 籽粒灌浆过程的模拟

2.2.5 叶绿素含量

2.2.6 SOD、POD、CAT活性和MDA含量的测定

2.2.7 产量构成因素

2.3 冬小麦测定内容与方法

2.3.1 基本苗和总茎数

2.3.2 干物质积累

2.3.3 产量构成因素

2.4 生育期内光合有效辐射、≥10℃有效积温和光能利用率计算

2.5 数据处理

3 结果分析

3.1 夏玉米-冬小麦“双晚”周年籽粒产量及产量构成因素

3.1.1 不同生态区夏玉米产量及产量构成比较

3.1.2 冬小麦产量及产量构成比较

3.1.3 夏玉米-冬小麦周年产量组合比较

3.2 夏玉米-冬小麦“双晚”种植方式对生育进程的影响

3.3 夏玉米-冬小麦“双晚”种植方式周年光温资源的分配与利用

3.3.1 夏玉米不同生育阶段光温分布特点

3.3.2 夏玉米不同生育期光能利用效率比较

3.3.3 冬小麦不同生育阶段光温分布特点

3.3.4 冬小麦不同生育期光能利用效率比较

3.3.5 “双晚”种植模式对夏玉米.冬小麦周年光能利用与分配的影响

3.3.6 “双晚”种植模式对夏玉米.冬小麦周年有效积温生产效率与分配的影响

3.4 夏玉米-冬小麦“双晚”对干物质积累和分配的影响

3.4.1 夏玉米-冬小麦“双晚”对干物质积累和作物生长率（CGR）的影响

3.4.2 “双晚”种植模式对夏玉米干物质积累分配的影响

3.5 夏玉米的光合生产特性

3.5.1 夏玉米不同播期叶面积指数（LAI）的变化

3.5.2 夏玉米不同播期光合速率（Pn）的比较

3.5.3 夏玉米籽粒发育

3.5.4 夏玉米叶片光合色素含量及组成的变化

3.6 夏玉米叶片衰老酶活性

3.6.1 SOD活性

3.6.2 POD活性

3.6.3 CAT活性

3.6.4 MDA含量

3.6.5 可溶性蛋白含量

3.7 不同播期下冬小麦群体总茎数的变化

3.8 不同播期下冬小麦个体生长及群体消长的变化

4 讨论

4.1 夏玉米-冬小麦“双晚”周年产量及产量构成

4.2 夏玉米-冬小麦“双晚”周年光温资源利用

4.3 夏玉米-冬小麦“双晚”干物质积累和分配

4.4 夏玉米光合生产特性

4.5 夏玉米叶片衰老酶活性

5 结论

5.1 夏玉米-冬小麦“双晚”周年产量及产量构成

5.2 夏玉米-冬小麦“双晚”周年光温资源利用

5.3 夏玉米-冬小麦“双晚”干物质积累和分配

5.4 夏玉米光合生产特性

5.5 夏玉米叶片衰老酶活性

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表论文