關(guān)中灌區(qū)冬小麥混種的產(chǎn)量及農(nóng)田土壤水分利用效率

施成曉，陳 婷，馮 帆，王昌江，呂曉康，張 磊，廖允成，秦曉梁

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

關(guān)中灌區(qū)冬小麥混種的產(chǎn)量及農(nóng)田土壤水分利用效率

施成曉，陳 婷，馮 帆，王昌江，呂曉康，張 磊，廖允成，秦曉梁

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

為探明不同冬小麥品種混種對(duì)產(chǎn)量和水分利用效率的影響。選用冬小麥西農(nóng)979、小偃22、矮抗58和西農(nóng)889，于2013—2014和2014—2015兩年在西北農(nóng)林科技大學(xué)斗口試驗(yàn)站開展田間試驗(yàn),設(shè)置4個(gè)水平：?jiǎn)尾?1L)、2個(gè)品種混種(2L)、3個(gè)品種混種(3L)和4個(gè)品種混種(4L)，系統(tǒng)測(cè)定并比較不同混種水平群體生物量、子粒產(chǎn)量和農(nóng)田土壤水分利用效率等。結(jié)果表明，灌漿期的混種群體光截獲率、旗葉SPAD值、凈光合速率和瞬時(shí)水分利用效率均顯著大于單作群體。混種群體子粒產(chǎn)量和地上生物量均高于單作群體，子粒產(chǎn)量增幅隨混種品種數(shù)量的增加逐漸降低，兩年平均增幅為7.92%(2L)、7.15%(3L)和2.73%(4L)，其中2L和3L達(dá)顯著水平，地上生物量增幅隨混種品種數(shù)量的增加逐漸升高，兩年平均增幅為1.08%(2L)、4.78%(3L)和7.24%(4L)，3L和4L達(dá)顯著水平，通徑分析表明混播下子粒產(chǎn)量的增加得益于單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)增加?；旆N增加了群體淺層土壤含水量和深層土壤中的根系分布，顯著降低群體耗水量，并顯著提高群體水分利用效率(WUE)，子粒WUE兩年平均提高11.93%(2L)、12.39%(3L)和8.72%(4L)，地上干物質(zhì)WUE兩年平均提高3.3%(2L)、8.66%(3L)和11.75%(4L)。不同品種冬小麥混種可以提高水分利用效率，增加子粒產(chǎn)量。

冬小麥；混種；產(chǎn)量；地上生物量；水分利用效率

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，集約化單一種植模式造成農(nóng)田生物多樣性越來(lái)越低，作物病害越來(lái)越嚴(yán)重，農(nóng)藥投入越來(lái)越多，土壤退化侵蝕加重[1-2]。有學(xué)者提出利用生物多樣性理論法則構(gòu)建可持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的有效方法[3]。草地生物多樣性研究發(fā)現(xiàn)單位面積生物產(chǎn)量隨著混種品種多樣性指數(shù)增加而增加[4-5]。利用不同作物構(gòu)建混合群體是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上模擬自然生態(tài)系統(tǒng)常用的方法[6]，但不同作物成熟期不同的特點(diǎn)與發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)相矛盾，因此利用同種作物不同品種構(gòu)建混種群體成為多樣性理論在生產(chǎn)上應(yīng)用的有效途徑[7]。

品種混種能減輕生物脅迫和非生物脅迫對(duì)于作物產(chǎn)量造成的損害[3]。不同抗病性品種混種有效降低易感病品種發(fā)病率，減少農(nóng)藥使用，有利于減輕農(nóng)田環(huán)境污染[8-9]，并獲得比單播平均產(chǎn)量更高更穩(wěn)定的子粒產(chǎn)量[10]，堪薩斯州和華盛頓州的小麥混播面積在10%～15%之間[11]；在中國(guó)云南省，兩年4 145hm2水稻混播試驗(yàn)是世界上種植規(guī)模最大的混種試驗(yàn)之一，比起單播，混種使稻瘟病發(fā)病率降低94%，增產(chǎn)89%[12]。生物學(xué)性狀互補(bǔ)的不同品種混種能更高效地利用環(huán)境中限制性資源，比如水分和養(yǎng)分，使混種群體獲得高產(chǎn)[3]。高稈和中稈大麥混種能充分利用地上的光能，有極顯著的增產(chǎn)效果[13]，三個(gè)春小麥等比例混種在傳統(tǒng)農(nóng)田和有機(jī)農(nóng)田中，發(fā)現(xiàn)兩種農(nóng)田中混種群體均具有增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)效果[14]。

水資源缺乏是小麥生產(chǎn)面臨的主要限制因素之一，干旱半干旱區(qū)挖掘小麥高產(chǎn)潛力的主要措施之一在于提高麥田水資源轉(zhuǎn)化效率，最大限度地減少地表水分蒸發(fā)和增加深層土壤水分的高效吸收[15-17]。目前研究主要通過(guò)集雨技術(shù)、灌溉節(jié)水和工程節(jié)水來(lái)提高水分利用效率，比如溝壟覆膜種植[18-19]；而不同的作物根系吸水能力存在差異[3]，高效吸收深層土壤水分提高水分利用效率大多經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)作物根系大小及根系分布來(lái)實(shí)現(xiàn)，增加根系在深層土壤中的分布可以增強(qiáng)根系吸收土壤水分，提高旱區(qū)谷類作物的水分利用效率[20-21]。通過(guò)不同品種混種來(lái)提高水分利用效率成為可能，目前成功的例子涉及大麥和春小麥[13-14]，關(guān)于冬小麥的研究未見(jiàn)詳細(xì)報(bào)道。

冬小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物，但關(guān)于冬小麥品種混種的研究主要偏向于病蟲害防治，且局限于兩個(gè)品種，而不同冬小麥品種混種對(duì)環(huán)境資源利用潛力的研究較為欠缺，此外混種品種數(shù)量是否影響群體產(chǎn)量和水分利用效率也鮮有研究。因此，本研究選取4個(gè)不同冬小麥品種，設(shè)置4個(gè)混種水平，通過(guò)測(cè)定混種群體性狀指標(biāo)和對(duì)資源的利用特征，驗(yàn)證冬小麥多品種混種能否提高子粒產(chǎn)量，比較4個(gè)不同混種水平群體間產(chǎn)量和農(nóng)田土壤水分利用等方面的差異，以期為冬小麥混種技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選用西農(nóng)979(A)、小偃22(B)、矮抗58(C)和西農(nóng)889(D)為材料，4個(gè)品種均為西北地區(qū)主栽品種。

1.2 試驗(yàn)地概況

圖1 冬小麥生育期內(nèi)降雨分布情況

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，采用不同品種分行混種，共4個(gè)混種水平：?jiǎn)尾?1L)分A、B、C和D單種；兩個(gè)品種混種(2L)分為AB、AC、AD、BC、BD和CD混種；三個(gè)品種混種(3L)分為ABC、ABD、ACD和BCD混種；四個(gè)品種混種(4L)分為ABCD、CADB和BACD混種。播種時(shí)間均為10月12日，收獲期均為次年6月6日，人工條播，播種深度為5 cm，小區(qū)長(zhǎng)2.5 m、寬4 m，每個(gè)小區(qū)條播16行，行距25 cm，單播與混種播種量均為350 粒·m-2，各品種播種比例均為1∶1，每處理三個(gè)重復(fù)，待出苗兩周后定苗。試驗(yàn)地按常規(guī)進(jìn)行水肥管理，播種前一次性配施尿素(N 375 kg·hm-2)、過(guò)磷酸鈣(P2O5120 kg·hm-2)、氯化鉀(KCl 90 kg·hm-2)作為基肥。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 單位面積莖數(shù)積累動(dòng)態(tài) 小麥出苗兩周后，每個(gè)小區(qū)每個(gè)品種選取出苗均勻的1 m樣段，用地插牌標(biāo)記，于冬前分蘗期(12月12日)、拔節(jié)期(3月12日)、孕穗期(4月14日)、開花期(4月30日)和灌漿期(5月20日)統(tǒng)計(jì)該1 m樣段莖數(shù)，各小區(qū)均折算成單位面積莖數(shù)，混種小區(qū)莖數(shù)取該小區(qū)各品種莖數(shù)平均值。

1.4.2 旗葉SPAD值、旗葉面積和光合指標(biāo) 灌漿期用葉綠素含量測(cè)定儀(SPAD-502 Chlorophyll Meter Model)隨機(jī)測(cè)定每個(gè)小區(qū)每個(gè)品種旗葉SPAD值。矯正系數(shù)法測(cè)定旗葉葉面積：旗葉葉面積=長(zhǎng)×寬×矯正系數(shù)，其中矯正系數(shù)依照劉自華[22]的方法，取值為0.76。于灌漿期晴朗無(wú)風(fēng)上午9∶30—11∶30，用Li-6400XT(美國(guó))光合儀測(cè)定凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)，并計(jì)算旗葉瞬時(shí)水分利用效率(WUEleaf)：WUEleaf=Pn/Tr。

1.4.3 光截獲率 灌漿期用3415F光量子測(cè)量?jī)x測(cè)定每個(gè)小區(qū)群體冠層頂部(距離地面1 m處)和基部(距離地面10 cm處)的光量子，頂部隨機(jī)測(cè)量3次，底部測(cè)量8次，計(jì)算各處理光截獲率：光截獲率=(Q1-Q2)/Q1×100%，式中，Q1為冠層頂部光量子(3次測(cè)量平均值)，Q2為基部光量子(8次測(cè)量平均值)。

1.4.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 成熟前一周，每個(gè)小區(qū)每個(gè)品種隨機(jī)取15個(gè)穗，統(tǒng)計(jì)穗粒數(shù)；成熟期每個(gè)小區(qū)每個(gè)品種取1 m長(zhǎng)勢(shì)均勻的樣段，統(tǒng)計(jì)穗數(shù)和千粒重，并稱量地上干物質(zhì)(Yb)和子粒重量(Yg)。

1.4.5 根系生物量 收獲后測(cè)定0～160 cm土層根系生物量，取樣間隔為20 cm，用內(nèi)徑為9 cm的根鉆在每個(gè)處理各個(gè)品種所在的行內(nèi)和行間分別打土取根，用孔徑為0.4 mm的網(wǎng)篩洗出根系，并用鑷子挑出雜質(zhì)，80℃下烘干稱重，并折算單位面積根系生物量。

1.4.6 水分利用效率 播種前采用五點(diǎn)取樣法于試驗(yàn)地選取5個(gè)具有代表性樣點(diǎn)，用烘干法測(cè)定0～200 cm土層土壤含水量；收獲后用烘干法測(cè)定每個(gè)小區(qū)0～200 cm土層土壤含水量，采樣剖面間隔均為20 cm，測(cè)定土壤含水量(WC)：WC=(W1-W2)/W2×100%，并計(jì)算每個(gè)小區(qū)耗水量(WU)：WU=P+I+S，式中：W1為濕土重，W2為干土重；P為生育期內(nèi)降水量，I為生育期內(nèi)灌溉量，S為播種前和收獲后土壤水分變化量，再計(jì)算水分利用效率WUE：WUE=Y/WU，式中：Y為小麥產(chǎn)量，包括地上生物量(Yb)和子粒產(chǎn)量(Yg)。

1.5 數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)

用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)，文中各混種水平所有指標(biāo)數(shù)據(jù)均為群體均值，即對(duì)各混種水平下各處理進(jìn)行平均，得到各混種水平群體的平均值(1L群體均值為A、B、C和D的平均值；2L群體均值為AB、AC、AD、BC、BD和CD的平均值；3L群體均值為ABC、ABD、ACD和BCD的平均值；4L群體均值為ABCD、CADB和BACD的平均值)，各混種水平群體均為三個(gè)重復(fù)，利用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行單因素方差分析，Duncan新復(fù)極差法檢驗(yàn)顯著性，顯著性水平為0.05，通過(guò)通徑分析比較各混種水平群體子粒產(chǎn)量(Y)與產(chǎn)量構(gòu)成因素(穗數(shù)：X1、穗粒數(shù)：X2、千粒重：X3)之間的關(guān)系，Sigmaplot 12.5繪圖軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混種水平對(duì)株高的影響

西農(nóng)979和矮抗58的株高在不同混種水平下無(wú)顯著變化(P>0.05)，其中矮抗58的株高隨混種水平增加逐漸減小，小偃22和西農(nóng)889在混種條件下株高均大于單作，2L混種下增加不顯著(P>0.05)，3L和4L混種下均顯著增加(P<0.05)(表1)。

2.2 不同混種水平冬小麥群體單位面積莖數(shù)變化動(dòng)態(tài)

不同混種水平冬小麥群體單位面積莖數(shù)變化動(dòng)態(tài)相同，隨著生育期先增加后下降，拔節(jié)期達(dá)到最大值(圖2)。整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，混種群體單位面積莖數(shù)均多于單作，開花期(4月30日)前為：2L>3L>4L>單播，開花期后表現(xiàn)為：3L>2L>4L>單播，其中2013年混種群體單位面積莖數(shù)均顯著多于單作(P<0.05)，2014年混種群體單位面積莖數(shù)在開花期(4月30日)前顯著多于單作(P<0.05),開花期后3L混種群體單位面積莖數(shù)顯著多于單作和2L、4L混種群體(P<0.05)。

表1 不同混種水平對(duì)冬小麥株高的影響

注：同列中不同字母表示同一品種不同混種水平間差異達(dá)0.05顯著水平；表2、表3相同。

Note: Different letters indicate significant difference between mixed level of same variety at 0.05 level. The same as below.

圖2 不同混種水平下冬小麥單位面積莖數(shù)積累變化動(dòng)態(tài)

2.3 不同混種水平對(duì)冬小麥群體光截獲率及旗葉SPAD值的影響

兩年試驗(yàn)中，灌漿期各水平混種群體光截獲率均大于單作群體，混種水平越高光截獲率越大，2013年灌漿期3L和4L混種群體光截獲率顯著大于單作(P<0.05)，2014年灌漿期三個(gè)混種群體光截獲率均顯著大于單作(P<0.05)(圖3a)；2013年灌漿期，3L混種群體旗葉SPAD值顯著大于單作(P<0.05)，2014年灌漿期三個(gè)混種群體旗葉SPAD值顯著大于單作(P<0.05)(圖3b)。

2.4 不同混種水平對(duì)冬小麥群體旗葉面積、凈光合速率、蒸騰速率和葉片瞬時(shí)水分利用效率的影響

灌漿期不同水平混種均顯著影響冬小麥群體旗葉面積、凈光合速率、蒸騰速率和葉片瞬時(shí)水分利用效率(表2)?；旆N群體旗葉面積和凈光合速率均顯著大于單作群體(P<0.05)，兩年結(jié)果均為3L>2L>4L>單播；混種群體旗葉蒸騰速率小于單播群體，兩年試驗(yàn)均為單播>2L>3L>4L，其中2014年達(dá)到顯著水平(P<0.05)；混播群體旗葉瞬時(shí)水分利用效率顯著高于單播群體(P<0.05)。

圖3 不同混種水平下冬小麥群體灌漿期光截獲率和旗葉SPAD值

表2 不同混種水平冬小麥群體灌漿期旗葉面積、凈光合速率、蒸騰速率和葉片瞬時(shí)水分利用率

2.5 不同混種水平對(duì)冬小麥群體根系分布的影響

不同冬小麥群體根系生物量主要分布在0～0.8 m土層，0～0.4 m根系分布最多(圖4a)。在0～0.2 m土層，混種群體根系分布均少于單作群體，根系生物量所占比例也小于單作群體(圖4b)；0.2 m以下土層，混種群體根系分布均比單作群體多，土層越深，混種群體根系分布越多，深層根系所占比例比單作大，均表現(xiàn)為：4L>3L>2L>單作。

圖4 2014年不同混種水平對(duì)冬小麥群體根系分布的影響

2.6 不同混種水平對(duì)冬小麥群體產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

兩年試驗(yàn)中，不同數(shù)量冬小麥品種混種均能增加單位面積穗數(shù)(表3)，2013年三個(gè)混種群體穗數(shù)均顯著增加，2014年3L和4L 混種群體穗數(shù)顯著增加(P<0.05)；不同混種水平群體穗粒數(shù)與單播相比，2L和3L混種的群體穗粒數(shù)高于單作，4L混種穗粒數(shù)低于單作，差異均不顯著(P>0.05)；除3L混種群體千粒重在2013年大于單作外，其余混種群體千粒重均小于單作，差異均不顯著(P>0.05)。

通徑分析表明(表4)，單作群體的千粒重對(duì)子粒產(chǎn)量作用最大，穗粒數(shù)次之，單位面積穗數(shù)作用最??；2L和3L混種群體的千粒重對(duì)子粒產(chǎn)量作用最大，單位面積穗數(shù)次之，穗粒數(shù)最??；4L混種群體的穗粒數(shù)對(duì)子粒產(chǎn)量作用最大，單位面積穗數(shù)次之，千粒重作用最小。與單播相比，混播群體的單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)對(duì)子粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)作用增大。

表3 不同混種水平對(duì)冬小麥群體穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的影響

表4 不同混種水平群體子粒產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素(穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重)之間回歸模型及通徑系數(shù)

注：*表示0.05水平上顯著；SN—穗數(shù)，SKN—穗粒數(shù)，TKW—千粒重。

Note: *indicates correlation significance at 0.05 level. SN-Spike number, SKN-Spike kernel number, TKW-1000-kernel weight.

2.7 不同混種水平對(duì)冬小麥群體土壤含水量、耗水量、收獲指數(shù)和水分利用效率的影響

兩年試驗(yàn)播前土壤含水量均大于收獲期，收獲后，混種群體0～1.2 m土層土壤含水量均大于單播群體(圖5)，不同混種水平冬小麥群體田間土壤含水量不同，說(shuō)明不同混種群體耗水量不同(表5)。兩年試驗(yàn)混種群體耗水量均顯著少于單作(P<0.05)，表現(xiàn)為單作>2L>3L>4L，兩年數(shù)據(jù)平均，混種能降低2.4%～4.3%的耗水量。2L和3L混種能顯著提高群體子粒產(chǎn)量(P<0.05)，兩年平均混種比單作增產(chǎn)7.92%(2L)、7.15%(3L)和2.73%(4L)；3L和4L混種能顯著增加地上干生物量(P<0.05)，兩年平均混種比單作分別增加7.24%(4L)、4.78%(3L)和1.08%(2L)。不同混種水平群體收獲指數(shù)也不同，2L混種群體收獲指數(shù)最大，顯著高于其它水平(P<0.05)，4L混種群體收獲指數(shù)最低，顯著低于單播(P<0.05)?；旆N能顯著提高群體水分利用效率(P<0.05)，兩年試驗(yàn)平均各混種群體子粒水分利用效率分別提高12.39%(3L)、11.93%(2L)和8.72%(4L)，地上干物質(zhì)水分利用效率隨混種水平增加而增加，分別提高11.75%(4L)、8.66%(3L)和3.3%(2L)。

圖5 冬小麥播前和收獲后土壤含水量

表5 不同混種水平對(duì)產(chǎn)量、總耗水量、收獲指數(shù)和水分利用效率的影響

3 討 論

混種被認(rèn)為是一種能提高作物產(chǎn)量和產(chǎn)量穩(wěn)定性的生產(chǎn)技術(shù)[23-24]，已有的混種研究結(jié)果間有較大差異，許多混種試驗(yàn)表明在正?；驉毫迎h(huán)境下均具有產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)[24-28]。本研究選取了四個(gè)生育期接近的冬小麥品種，進(jìn)行單作和三個(gè)不同水平的混種，發(fā)現(xiàn)地上生物量隨混種品種數(shù)量的增加而增加，這與已有的生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究結(jié)果一致[25-26]；混種群體產(chǎn)量均高于單作，這與Fang[15]和劉琳等[27]對(duì)兩個(gè)冬小麥品種混種的研究結(jié)果一致，說(shuō)明混種是一種能提高冬小麥產(chǎn)量的有效栽培技術(shù)。關(guān)于混種群體產(chǎn)量構(gòu)成因素影響產(chǎn)量的機(jī)理，有研究發(fā)現(xiàn)不同株高春小麥品種混種群體增產(chǎn)均得益于穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的增加[28]；本研究通徑分析結(jié)果與前人的研究一致，不同冬小麥品種混種增產(chǎn)得益于混種群體單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)在子粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)比重的增大，這說(shuō)明混種群體具有較大的庫(kù)容。源庫(kù)學(xué)說(shuō)認(rèn)為較大的庫(kù)容能力能促進(jìn)光合物質(zhì)的合成與運(yùn)轉(zhuǎn)[29]，關(guān)于冬小麥源庫(kù)關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，較強(qiáng)的庫(kù)容可以促進(jìn)葉片光合活性和增加光合產(chǎn)物[30-31]；此外光合作用是冬小麥產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，開花后旗葉被公認(rèn)為對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大的葉片[15]，增加旗葉葉面積[28]，延長(zhǎng)旗葉光合時(shí)間[3]有利于提高產(chǎn)量，本研究發(fā)現(xiàn)三個(gè)混種水平群體灌漿期旗葉SPAD值、旗葉面積和旗葉凈光合速率均顯著大于單作，表明灌漿期混種群體旗葉光合活性大于單作，能合成更多光合物質(zhì)。說(shuō)明混種群體與單作群體相比，既有較大的源，同時(shí)有較大的庫(kù)容，源與庫(kù)相互作用、相互調(diào)節(jié)是獲得高產(chǎn)的重要原因之一。此外，相對(duì)于2L和3L，4L混種群體子粒產(chǎn)量出現(xiàn)顯著下降，可能原因是4L混種群體品種組合只有一種，也可能是樣方面積不夠大，混種優(yōu)勢(shì)沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。

混種群體增產(chǎn)也得益于各品種株高的差異，由不同株高麥類品種組成的混合群體可以產(chǎn)生互補(bǔ)效應(yīng)，表現(xiàn)出產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)[28,32]，本研究中，具有不同株高的三個(gè)混種群體同樣獲得較單作更高的產(chǎn)量。說(shuō)明混種群體的株高差異具有避免同一空間受光沖突的作用，較好地緩解了群體與個(gè)體間的矛盾，使混種群體處于優(yōu)勢(shì)狀態(tài)。混種群體中各品種對(duì)光照、養(yǎng)分等資源的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)影響子粒產(chǎn)量高低[32]，高稈品種在混合群體種間競(jìng)爭(zhēng)中是優(yōu)勢(shì)品種，獲取和利用資源的能力強(qiáng)于矮稈品種，在混種條件下高稈品種株高增大、產(chǎn)量增加，矮稈品種株高降低、產(chǎn)量降低[15-16]；本研究中高稈品種小偃22和西農(nóng)889在混種條件下株高增大，且隨混種品種數(shù)量的增加而增加，矮稈品種矮抗58的株高隨混種品種數(shù)量的增加而呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，中稈品種西農(nóng)979的株高基本不變，說(shuō)明小偃22和西農(nóng)889在混種群體中為優(yōu)勢(shì)品種，矮抗58處于劣勢(shì)。因此適當(dāng)降低矮稈品種在混種群體中的比例，有利于改善矮稈品種的光照條件，充分發(fā)揮混種的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，但不同生態(tài)條件下高矮稈品種的具體比例仍需進(jìn)一步研究。

水分虧缺是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要障礙之一，減少作物生育期內(nèi)無(wú)效水分的消耗和損失，提高土壤水分利用效率是增加干旱半干旱地區(qū)作物產(chǎn)量的有效措施[15-16]。本研究發(fā)現(xiàn)灌漿期混種群體具有比單作群體更多的單位面積莖數(shù)和顯著大于單作群體的光截獲率，混合群體具有較大冠層郁閉度，對(duì)表層土壤有較好的遮擋，有利于降低土壤水分蒸發(fā)量[33]，在降雨量和灌溉量相同的條件下，混種群體耗水量隨混種品種數(shù)增加而減少。此外灌漿期混種群體旗葉瞬時(shí)水分利用效率和SPAD值均比單作高，有利于提高混種群體水分利用效率。增加根系在深層土壤中的分布可以促進(jìn)根系接近并吸收深層土壤水分[20-21]，提高旱區(qū)水分轉(zhuǎn)化率和利用效率[8]。本研究發(fā)現(xiàn)不同混種水平群體根系在淺層土壤中(0～0.4 m)的分布均少于單作群體，在深層土壤中的分布比單作群體多，促進(jìn)混種群體高效吸收利用深層土壤水分，使混種群體淺層土壤水分含量高于單作。然而4L混種群體子粒水分利用效率低于2L和3L混種群體，原因可能是4L混種群體的收獲指數(shù)小于2L和3L群體，導(dǎo)致4L混種群體地上生物量水分利用效率較大，但子粒水分利用效率較低。

4 結(jié) 論

在關(guān)中灌區(qū)，與冬小麥單作相比，混種能增加群體光截獲率、旗葉SPAD值、凈光合速率和瞬時(shí)水分利用效率；混種增加群體子粒產(chǎn)量和地上生物量，子粒產(chǎn)量增幅隨混種品種數(shù)量的增加逐漸降低，平均增幅為2.73%～7.92%，地上生物量增幅隨混種品種數(shù)量的增加逐漸升高，平均增幅為1.08%～7.24%；混種能增加麥田淺層土壤含水量和深層土壤中的根系分布，提高群體子粒和地上干物質(zhì)的麥田土壤WUE，降低群體耗水量。

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ProductionofmixedplantingwinterwheatandsoilwaterefficiencyinGuanzhongIrrigationZone

SHI Cheng-xiao, CHEN Ting, FENG Fan, WANG Chang-jiang, LV Xiao-kang, ZHANG Lei, LIAO Yun-cheng, QIN Xiao-liang

(CollegeofAgronomy,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

The field experiments were conducted in 2013—2014 and 2014—2015 at Doukou Experimental Station of Northwest A&F University to explore effects of mixed planting of four cultivated winter wheat varieties (Xinong 979, Xiaoyan 22, Aikang 58 and Xinong 889) on population yield and water use efficiency. The above-ground biomass of population, grain yield, water use efficiency were determined with pure stands of each variety (1L), mixture of two varieties (2L), mixture of three varieties (3L) and mixture of four varieties (4L). Results indicated that the canopy light interception rate, flag leaf SPAD value, net photosynthetic rate and instantaneous WUE of mixed population were significantly higher than those of monoculture group during filling period. Grain yield and above-ground biomass of mixed population were higher than those of monoculture group. The grain yield decreased with the increase in mixed level, and the average increase in two years were 7.92%(2L), 7.15%(3L) and 2.73%(4L) respectively, with the increase of 2L and 3L reaching significant level. Above-ground biomass showed an rising trend with the increase in mixed level , and the average increase in two years were 1.08%(2L), 4.78%(3L) and 7.24%(4L) respectively, with the increase of 3L and 4L reaching significant level. The increase in grain yield was attributed to the augment of spike number (per area) and kernel (per spike). Mixed planting increased water content of upper soil layer and root distribution in deeper soil layer, and significantly decreased water consumption of population during whole growth period. Besides, mixed planting improved water use efficiency(WUE), average WUE of grain in two years increased by 11.93%(2L), 12.39%(3L) and 8.72%(4L), and average WUE of above-ground biomass in two years increased by 3.3%(2L), 8.66%(3L) and 11.75%(4L) respectively. It is concluded that mixed planting of cultivated winter wheat varieties could increase grain yield with better water use efficiency.

winter wheat; mixture; yield; above-ground biomass; water use efficiency

1000-7601(2017)03-0029-09doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.05

2016-03-14

：2017-05-15

：國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2015BAD22B03-05)；陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目(2015KTZDNY01-02)

施成曉(1991—)，男，云南大理人，碩士研究生，研究方向?yàn)楹祬^(qū)作物高效栽培。 E-mail：shichengxiao0509@163.com。

廖允成，E-mail：yunchengliao@163.com。 秦曉梁，E-mail：xiaoliangqin2006@163.com。

S512.1+1；S314

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