間作小麥玉米的水分競(jìng)爭(zhēng)與生態(tài)位分離機(jī)制

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1、分類號(hào)密級(jí)UDC單位代碼10733甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文間作小麥玉米的水分競(jìng)爭(zhēng)與生態(tài)位分離機(jī)制MechanismofWaterCompetitionandNicheDifferentiationbetweenIntercroppedWheat(Triticumaestivum)andmaize(Zeamays)陳國(guó)棟指導(dǎo)教師姓名黃高寶教授(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭州730070)張仁陟教授(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭州730070)柴強(qiáng)教授(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)蘭州730070)學(xué)科專業(yè)名稱生態(tài)學(xué)研究方向農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)論文答辯日期2015年5月31日學(xué)位授予日期2015年6月答辯委員會(huì)主席馮起研究員評(píng)閱人曹湊貴教授

2、王振林教授馮永忠副教授2015年5月MechanismofWaterCompetitionandNicheDifferentiationbetweenIntercroppedWheat(Triticumaestivum)andmaize(Zeamays)byChenGuo-dongGansuAgriculturalUniversity,2015ADISSTERTATIONSUBMITTEDINPARTIALFULFILLMENTOFTHEREQUIREMENTSFORTHEDEGREEOFDOCTOROFPHILOSOPHYInthecollegeofResourcesandEnvi

3、ronment?2015GANSUAGRICULTURALUNIVERSITYJune2015Allrightsreserved.Thisworkmaynotbereproducedinwholeorinpart,byphotocopyorothermeans,withoutthepermissionoftheauthor甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)2015屆博士學(xué)位論文摘要間套作能夠顯著增加作物產(chǎn)量和提高單位面積耕地利用率，是解決糧食供需矛盾的有效途徑之一。近年來(lái)，受水資源短缺的制約，間套作種植面臨著重大挑戰(zhàn)。種間關(guān)系是協(xié)調(diào)間作群體水分利用的內(nèi)因，如何通過(guò)調(diào)節(jié)種間競(jìng)爭(zhēng)與互補(bǔ)關(guān)系，充分利用間作時(shí)空生

4、態(tài)位的分離來(lái)進(jìn)一步提高水分利用效率是目前亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。為此，本研究在干旱綠洲灌區(qū)設(shè)置田間試驗(yàn)，以典型間作模式小麥間作玉米為試驗(yàn)對(duì)象，在不同帶型和密度條件下，探討間作群體土壤水分的時(shí)空分布、遷移特征及其消耗結(jié)構(gòu)，揭示間作作物的水分生理特性、干物質(zhì)累積運(yùn)轉(zhuǎn)特性與種間競(jìng)爭(zhēng)和生態(tài)位分離的相關(guān)關(guān)系，以期為通過(guò)優(yōu)化種間關(guān)系進(jìn)一步提高間作水分利用效率提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下：（1）小麥間作玉米群體中，兩種作物帶中的土壤水勢(shì)在作物不同生育時(shí)期不同，并受密度和帶型的顯著影響，形成了水分不同空間和時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)互補(bǔ)利用的水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。小麥與玉米共生期間，玉米帶土壤水勢(shì)較小麥帶高13.5%，其中高密度小

5、麥間作處理高18.5%，行比為6：3的間作處理高21.6%。小麥?zhǔn)斋@后-玉米單獨(dú)生長(zhǎng)期間，小麥帶土壤水勢(shì)較玉米帶高21.8%，其中低密度玉米間作處理高27.9%，行比為6：4的間作處理高28.0%。兩種作物帶的土壤水勢(shì)差異是間作作物需水空間生態(tài)位和時(shí)間生態(tài)位分離共同作用的結(jié)果。小麥帶與玉米帶土壤水勢(shì)差的絕對(duì)值隨著密度的增加而減小，低密度玉米處理較高密度處理高12.1%，低密度小麥處理較高密度處理高16.5%，說(shuō)明隨著種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的增加，間作群體對(duì)水分的互補(bǔ)利用程度得以強(qiáng)化；共生期內(nèi)小麥帶與玉米帶的水勢(shì)差的絕對(duì)值隨著幅寬的增加而增加，6：4間作處理較6：2間作處理高3.2%，而麥?zhǔn)蘸髣t隨之

6、減小，6：2間作處理較6：4間作處理高2.7%，說(shuō)明玉米行數(shù)的增加，弱化了共生期間對(duì)水分的互補(bǔ)利用，但強(qiáng)化了生育后期玉米對(duì)水分的補(bǔ)償性利用，利于增大間作玉米的后補(bǔ)償效應(yīng)。（2）作物不同生育時(shí)期，間作群體中存在不同方向的帶間水分遷移，形成了水分在時(shí)間和空間生態(tài)位上的高效互補(bǔ)利用，作物密度、行比對(duì)帶間水分遷移具有顯著調(diào)控作用。小麥與玉米共生時(shí)，小麥可從玉米帶競(jìng)爭(zhēng)16-55mm的土壤水分；小麥?zhǔn)斋@后，小麥帶能夠?yàn)橛衩讕аa(bǔ)給20-60mm的土壤水分。增加密度（尤其增加小麥密度）能夠顯著增加水分的遷移量，高密度小麥和高密度玉米處理全生育期水分遷移量分別為101mm和74mm，分別較低密度處理高

7、136%和68%。全生育期水分的遷移量在不同帶型處理間差異不大，平均為74mm，但帶型顯著增加了小麥?zhǔn)斋@后水分的遷移量，麥?zhǔn)蘸笏值倪w移量（平均為46mm）較共生期間（平均為28mm）高61%。密度在調(diào)控間作水分競(jìng)爭(zhēng)和補(bǔ)償利用方面優(yōu)于帶型，在小麥間作玉米復(fù)合群體中，小麥種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的增加有利于水分生態(tài)位的分離，能I甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)2015屆博士學(xué)位論文夠極大地促進(jìn)間作群體對(duì)資源的互補(bǔ)利用。（3）間作小麥、玉米耗水的關(guān)鍵生育時(shí)期、土壤區(qū)域不同，時(shí)空分離明顯，弱化了水