宽幅精播麦田根冠平衡调控机制与水分利用

黄淮海平原水资源短缺日益加剧，提高冬小麦水分利用效率（WUE）成为农业可持续发展的关键。WUE取决于叶片蒸腾速率和根系吸水能力，因此，作物高效用水的实质即根、冠结构和功能达到最佳平衡。本研究选取创造了我国北方冬麦区大面积单产最高纪录的宽幅精播麦田为研究对象，采用植物生理生态、同位素示踪和模型构建等方法，以与水分利用和光合生产密切相关的冠层结构为突破口，探索宽幅精播麦田冠层结构的调控机制及其对光合有效辐射截获和转化的影响；研究宽幅精播及水分调控在冬小麦根系生长中的作用，探讨根系生长调控机制，并阐明根冠互馈作用在深层土壤水利用及不同途径水分蒸散中的作用机理；通过以上研究，构建作物生长模型，寻求根冠平衡点，探索宽幅精播麦田根冠平衡在同化物分配及水分利用中的作用机制。明确上述问题，不仅可深入探讨宽幅精播麦田根冠平衡调控原理与水分高效利用，而且可为我国黄淮海地区节水农业的发展提供理论依据和技术支持。

提高冬小麦水分利用效率（WUE）是黄淮海冬小麦可持续发展的关键。WUE取决于叶片蒸腾速率和根系吸水能力，因此，冬小麦高效用水的实质即根、冠结构和功能达到最佳平衡。本研究选取宽幅精播麦田为研究对象，探讨了灌溉和宽幅精播对冬小麦冠层、根系以及根冠平衡等的影响，以期揭示宽幅精播麦田WUE的实质。主要研究结果如下：.1. 灌溉和宽幅精播对冬小麦冠层结构调控和籽粒产量的影响.冬小麦生育期间的灌溉制度可显著影响地面以上0–20 cm和60–80 cm的叶面积指数，从而影响到冠层内叶面积指数的垂直分布。相同灌溉条件下，宽幅精播种植模式地面以上40 cm处的光合有效辐射（PAR）截获率均高于常规种植模式。在地面以上60 cm高度处，宽幅精播种植模式于拔节期和抽穗期各灌溉60 mm处理的PAR截获率最高。宽幅精播种植模式的光能利用率和干物质转移效率均显著高于常规种植模式。宽幅精播种植模式的产量显著高于常规种植模式，增产的主要原因在于产量构成因素中穗数显著增加。.2. 灌溉和宽幅精播对冬小麦根系生长及农田蒸散特性的影响.在拔节、抽穗和灌浆期各灌溉40 mm条件下，可增加地面以下30 cm土层范围内的根长密度。在总灌溉量为120 mm条件下，于拔节期和抽穗期各灌溉60 mm处理可影响冬小麦根系的水力提升量，进而提高了对深层土壤水的利用效率。冬小麦夜间水力提升量与蒸腾速率呈显著负相关关系，与根/冠比呈显著正相关关系。在整个冬小麦生育期内，宽幅精播种植模式和常规种植模式的农田总蒸散量没有显著差异，但宽幅精播种植模式比常规种植模式更能吸收利用深层土壤水。.3. 宽幅精播麦田根冠平衡与水分利用效率.冬小麦一生中只有一个随时间变化的根冠平衡点，根、冠一直处在动态平衡中，但永远达不到平衡。促根需在冬小麦生育前期，而促冠需在冬小麦生育中期或后期，且抽穗期是根冠平衡点演进过程中的平衡期。宽幅精播种植模式的WUE显著高于常规种植模式，且推迟拔节期灌溉能显著提高宽幅精播麦田的籽粒产量和WUE。.通过本项目，揭示了冬小麦冠层结构调控在产量形成中的作用机理，阐明了根冠互馈对农田蒸散的影响，构建了根冠耦合模型，并求取了根冠平衡点。依托本项目，发表或接受标注论文10篇，其中SCI收录4篇，EI收录1篇。授权发明专利和实用新型专利各1项。培养研究生3名。圆满完成了各项任务，达到了预期目标。