全 文 ：第 12卷 第 2期
2 0 0 4年 4月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．12 NO．2
April， 2004
集雨补灌冬小麦套作玉米复合群体生理生态特性研究
柴 强 黄高宝
(甘肃农业大学农业生态工程研究所 兰州 730070)
摘 要 试验研 究表 明补充灌溉 可加大复合群体冠 层一大气温差。冬小麦和玉米套 作全 生育期 叶片平均 光合速 率
较单作分别提高 2．77％和 24．85％，且 与产量呈显著正相关。关键期 补充 灌溉 可提高 复合群 体 内相对 湿度 ，进 而
提高光合速率和作物产量 ，实施适量分次补灌技术可挖掘组分潜力。
关键词 冬小麦 套作玉米 集 雨补灌 生理 生态特 性
Eco-physiological characteristics of winter wheat—corn intercropping systems under rainfall catchment and supplementa-
ry irrigation．CHAI Qiang，HUANG Gao—Bao(Institute of Agroecology Engineering，Gansu Agricultural University，
Lanzhou 730070)，CJEA，2004，12(2)：70～72
Abstract The field experiments show that supplementary irrigation can enhance the difference between the temperatures
of leaf and atmosphere．The average photosynthesis rate of intercroppcd wheat and corn can be improved by 2．77％ and
24．85％ respectively than that of single planting in the whole growth stage．and it is positively correlated to the yield．
Supplementary irrigation in critical stages can enhance the relative humidity in the canopy，and improve the photosynthesis
rate and yield
Key words Winter wheat corn intercropping，Rainfal catchment and supplementary irrigation，Characteristic of eco—
physiology
我国多数地区热量资源适于发展多熟种植 ，但降水不 足且时空分布不均严重制约 了水热资源 的利用。
本试验研究了旱农区集雨补灌冬小麦套作玉米复合群体生理生态特征，为发展多熟种植提供理论依据。
1 试验材料与方法
试验于 1996～1997年在甘肃省镇原县上 肖乡国家旱地农业试验站进行 ，试验年为典型干旱年份 ，复合
群体全生育期降雨量388．8mm且年内分布不均，小麦拔节～玉米吐丝期共降雨 36．5ram。试验共设 w c 、
w I、w C：、w C2I、w 、w I、Cc 和 C I 8个处理 ，其 中 w 表示 6行小麦 ，C，、C：分别表示 3行和 2行
玉米 ，分别组成 6：3和 6：2模式，CK为对照 ，I表示补灌 ，w 表示小麦单作 ，C 、表示玉米单作。供试小麦品
种为“陇鉴 127”，玉米品种为“中单 2号”。冬小麦带宽 0．8m，玉米行距 0．27m，间距 0．27m，小麦种植密度
300万株／hm ，玉米种植密度分别为 4．5万株／hm 和 6万株／hm 。补灌处理于小麦拔节期和玉米大喇叭 口
期用积蓄降水补充灌溉 25ram，对照单作小麦和玉米种植密度分别为 375万株／hm 和 6．75万株／hm 。用
BAU光合测定系统全程测定 CO 浓度 、空气相对湿度 、大气温度 、叶片温度 、光合有效辐射、光合速率 、蒸腾
速率 、水分利用效率和气孔阻抗等生理生态指标 ，同时测定产量指标。
2 结果与分析
复合群体产量及供水效率。表 1表明补灌复合群体产量显著高于其他处理 ，与单作处理相比差异达极
显著水平 ，相同带型灌水处理与未灌水处理 间产量差异显著，而单作 小麦 和玉米处理差异不显著。6：3配
置 、6：2配置以及单作小 麦和玉米供水效率分别为 48．15kg／mm·hm 、25．05kg／mm·hm 、14．08kg／mm·hm
和 11．94kg／mm·hm ，表明旱地问套种植水分利用有一定优势。
冬小麦组分生理生态特征。冬小麦全生育期光合速率呈单峰型变动，单作与套作处理变动趋势不同，拔
节前2处理增长趋势基本相同，拔节～抽穗期套作处理增幅高于单作处理，但抽穗后递减较快；抽穗期套作
* “九五”国家科技攻关项 目(96—004—04—03)资助
**通讯作 者
收稿 日期：2003—02·01 改回日期：2003—03—13
第 2期 柴 强等 ：集雨补灌冬小麦套作玉米复合群体生理 生态特性研 究 71
灌水处理光合速率高于对应未
灌水 处理 ，但 对 照结 果 与此 相
反 ；灌浆末期所有未灌水处理光
合速率相对较高。冬小麦蒸腾
速率与光合速率动态变化一致 ，
呈以抽穗期为峰值的单峰型，套
作处 理冬小麦全生育期平均蒸
腾速率明显大于单作 (见表 2)。
套作 处 理 小 麦 带 内 全 生 育 期
Co，平均浓度 与对 照处理差异
较小 ，但平 均相对 湿度 低于 对
表 1 不同处理产量 比较
Tab 1 Yields compari~m among different treatments
*表示 5％水平差异显著，**表示 1％水平差异显著：
表 2 冬小麦全生育期 生理 生态指标 差异
Tab 2 The physiological and ecological difference of winter wheat in diferent treatments in the whole growth stage
照 l7．9l％，制约了干物质合成与积累。许多研究表明小麦冠层温度低于大气温度时与作物产量呈显著正
相关。据测定， 本试验冬小麦全生育期 w C I、W C，、W C I、W C：、W I和 W 处理冠层一大气温差分别
为一1．29℃ 、一0．96℃ 、一1．05℃ 、一1．0l℃ 、一1．04℃ 和 一0．9F．，产 量 分 别 为 6461．Okg／hm 、6216．0
kg／hm 、6441．Okg／hm 、6219．Okg／hm 、5053．5kg／hm 和 4701．5kg／hm ，回归分 析表 明套作 和单作 处理 冠
层一大气温差与产量均呈负相关 ，其直线回归方程分别为：
Y=5531—723．9x (一0．782 ) (1)
Y=3379．1—1468．75x (一0．986“) (2)
表明冠层一大气温差越 大，小麦生产力则 越高 ，本 试验套作处 理冬小 麦全生育 期平均 冠层一大气 温差
(一1．103~C)比单作处理(一0．97℃)增大 13．7l％。套作冬小麦处理全生育期可利用光合有效辐射高于单
作处理 3．50％，线性 回归分析表明光合有效辐射与产量呈极显著正相关 ，相关系数为 0．800 。套作冬小麦
处理全生育期平均光合速率为 12．60mg／dm h，而单作处理为 12．26mg／dm h，前者高于后者 2．77％。不
同处理光合速率与产量均呈正相关 ，其直线 回归方程单作处理为 ：
Y= 163．31+489．76x (r=0．968“) (3)
套作处理为 ：
Y= 1678．57x一15693．6 (r=0．98 ) (4)
研究发现冠层一大气温差与光合速率亦呈负相关 ，表明温度可通过对光合作用 的影响进而影响产量。各
生态因子与光合速率间灰色关联序列为 Co，浓度(0．8365)>大气温度 (0．8146)>叶片温度(0．8062)>光
合有效辐射(0．7850)>相对湿度 (0．4980)，即复合群体生产力主要受 CO：浓度和温度的影响 ，故 田间管理
应增大土壤腐殖质含量 ，增施含 C类化学肥料 ，以提高群体内部 CO：浓度并获取作物高产 。本研究测定生
理生态指标对作 物产量影响的相对重要序列 为水 分利用效率(0．7700)>气孑L阻抗 (0．7474)>相对湿度
(0．7450)>CO，浓度(0．7294)>光合速率(0．7283)>光合有效辐射(0．7272)>大气温度(0．7250)>蒸腾速
率(0．7143)。故应从品种选育和栽培方法提高叶片水分利用效率，而提高田间相对湿度是获取高产的简便
措施，可考虑集水工程和机械化补灌综合利用技术。
玉米组分生理生态特性。试验期间持续干旱造成玉米雌雄穗花期错位和植株明显早衰 ，严重影响其干
物质形成和累积，全生育期生理生态特征因水分胁迫亦发生相应变化。干旱胁迫下玉米光合速率全生育期
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呈“M’型变化，第 1峰值出现在拔节期，第2峰值出现在吐丝期，即营养生长和生殖生长期各出现 1个峰值，
该变动趋势与以开花期为最大值的单峰型变化不同，其原因可能是玉米生育期间温 、水逆境胁迫相互作用结
果所致。表3表明复合群体研究 中作物配置方式和管理措施不 同，不 同处理玉米生理生态特性存在 明显差
表 3 不 同处 理玉米全生育期生理生态特征及产量对 比
Tab 3 The physiological and ecological characteristics and yield of corn in different treatments in the whole growth stage
异。不同处理问 o32浓度差异不明显 ；套作各处理大气温度和叶片温度均高于对照 ，且受光条件优于对照，可
利用光合有效辐射较对照高 8．76％；群体内相对湿度 6：3模式 >对照>6：2模式，且前 2者与第 3者差异极显
著。套作处理全生育期平均光合速率较单作对照高 24．85％，蒸腾速率较单作对照高 55．04％。全生育期平均
光合速率 6：3模式 >6：2模式 >单作 ，但各处理间差异不显著，而蒸腾速率平均值 6：2模式 >6：3模式 >单作，
6：2模式与单作间差异达显著水平。玉米群体所有灌水处理冠层温度和叶片温度均低于对应未灌水处理，且前
者平均光合速率高于后者 ，补灌下水分利用效率有所提高。蒸腾速率单作和 6：3模式均表现为灌水处理小于
未灌水处理，而 6：2模式则呈相反趋势。经分析冠层一大气温差与玉米产量呈正相关性(R=0．355)，该特性与
玉米高光效、耐高温和 型品种生理特点相吻合 ，但相关性未达显著水平，故本研究 中冠层一大气温差不是影响
玉米产量的主导因子。从补灌角度分析灌水处理平均冠层一大气温差高于未灌水处理 10．8％，表明补充灌溉可
弥补套作玉米温度利用的部分劣势。玉米全生育期平均光合速率与产量呈高度正相关，其线性回归方程为 ：
-v=209．26．r+226．13 (r=0．840 ) (5)
生态因子中对光合速率影响程度灰色关联度序列为光合有效辐射(0．7605)>大气温度(0．6913)>叶片
温度(0．6900)>CO，浓度(0．6581)>相对湿度(0．5855)，进一步证明套作群体利用光热资源的优势 ，同时栽
培模式选择和组装中应充分考虑群体受光条件，温度利用率的提高可考虑水分补充技术。作物生理 、生态指
标与产量相关性分析表明 ，其灰色关联度序列为相对温度 (0．7984)>水分利用 效率 (0．7805)>光合速率
(0．7703)>光合有效辐射(0．7334)>CO，浓度(0．6990)>大气温度(0．6777)>叶片温度(0．6755)>气孔导
度(0．5765)>蒸腾速率(0．5410)，表明影响旱作农业 区玉米产量最重要 因子为群体内部空气相对湿度 ，故关
键期适量补灌可提高群体内相对湿度 ，且有提高光合速率和作物产量的效果 ，简便高效且可行性较强 。赵明
等研究认为光合速率与后 3因子均呈正相关性 ，尤其与水分利用效率相关程度最高，因此可通过提高光合速
率 以提高水分利用效率。本试验套作玉米具有相对较高的光合速率 ，表明该模式具有高效利用水分 的可能
性 。该结论与灰色关联结果联系可说 明旱作条件下水分胁迫对套作群体的不 良影响小于单作群体。
3 小 结与讨 论
旱作条件下套作有利于复合群体受光结构的改善 ，其 中小麦和玉米组分可利用光合有效辐射分别提高
3．50％和 8．76％。套作和单作小麦冠层一大气温差与产量均呈负相关 ，套作和补充灌溉可增加冠层一大气温
差 ，干旱条件下套作和补灌是小麦增产的重要途径。玉米产量与冠层一大气温差呈不显著正相关。套作小麦
和玉米全生育期平均光合速率较单作分别提高 2．77％和 24馏5％。小麦全生育期平均光合速率与产量呈正
相关，玉米平均光合速率与产量呈高度正相关，故提高群体内相对湿度是兼顾两作、提高产量的重要途径，而
关键期初充灌水是达到该 目的的有效手段 ，生产中可科学应用适量分次补灌技术。
参 考 文 献
1 刘 学著 冬小麦冠层一大气温差及其与叶水势的相关性研究 作物学报，1995，21(5)：528～532
2 Amnn 1．Canopy temperature depression associated with yield of irrigated spring wheat cuhivars in a hot climate Journal of Agronomy and
Crop Science，1996，176(2)：1 19～129