全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 9 期摇 摇 2011 年 5 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
EAM会议专刊述评———气候变化下旱区农业生态系统的可持续性
李凤民, Kadambot H. M Siddique, Neil C Turner,等 ( 玉 )
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第二届生态系统评估与管理(EAM)国际会议综述 李朴芳,赵旭喆,程正国, 等 (2349)………………………
应对全球气候变化的干旱农业生态系统研究———第二届 EAM国际会议青年学者论坛综述
赵旭喆,李朴芳,Kadambot H. M Siddique,等 (2356)
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微集雨模式与降雨变律对燕麦大田水生态过程的影响 强生才,张恒嘉,莫摇 非,等 (2365)……………………
黑河中游春小麦需水量空间分布 王摇 瑶,赵传燕,田风霞,等 (2374)……………………………………………
祁连山区青海云杉林蒸腾耗水估算 田风霞,赵传燕,冯兆东 (2383)……………………………………………
甘肃小陇山不同针叶林凋落物量、养分储量及持水特性 常雅军,陈摇 琦,曹摇 靖,等 (2392)…………………
灌水频率对河西走廊绿洲菊芋生活史对策及产量形成的影响 张恒嘉,黄高宝,杨摇 斌 (2401)………………
玛纳斯河流域水资源可持续利用评价方法 杨摇 广,何新林,李俊峰,等 (2407)…………………………………
西北旱寒区地理、地形因素与降雨量及平均温度的相关性———以甘肃省为例
杨摇 森,孙国钧,何文莹,等 (2414)
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黑河河岸植被与环境因子间的相互作用 许莎莎,孙国钧,刘慧明,等 (2421)……………………………………
干旱胁迫对高山柳和沙棘幼苗光合生理特征的影响 蔡海霞,吴福忠,杨万勤 (2430)…………………………
树锦鸡儿、柠条锦鸡儿、小叶锦鸡儿和鹰嘴豆干旱适应能力比较 方向文,李凤民,张海娜,等 (2437)…………
胡杨异形叶叶绿素荧光特性对高温的响应 王海珍,韩摇 路,徐雅丽,等 (2444)…………………………………
柠条平茬处理后不同组织游离氨基酸含量 张海娜,方向文,蒋志荣,等 (2454)…………………………………
玛河流域扇缘带盐穗木土壤速效养分的“肥岛冶特征 涂锦娜,熊友才,张摇 霞,等 (2461)……………………
摩西球囊霉对三叶鬼针草保护酶活性的影响 宋会兴,钟章成,杨万勤,等 (2471)………………………………
燕麦属不同倍性种质资源抗旱性状评价及筛选 彭远英,颜红海,郭来春,等 (2478)……………………………
光周期对燕麦生育时期和穗分化的影响 赵宝平,张摇 娜,任长忠,等 (2492)……………………………………
水肥条件对新老两个春小麦品种竞争能力和产量关系的影响 杜京旗,魏盼盼,袁自强,等 (2501)……………
猪场沼液对蔬菜病原菌的抑制作用 尚摇 斌,陈永杏,陶秀萍,等 (2509)…………………………………………
不同夏季填闲作物种植对设施菜地土壤无机氮残留和淋洗的影响 王芝义, 郭瑞英,李凤民 (2516)…………
不同群体结构夏玉米灌浆期光合特征和产量变化 卫摇 丽,熊友才,Baoluo Ma,等 (2524)……………………
脱硫废弃物对碱胁迫下油葵幼叶细胞钙分布及 Ca2+ 鄄ATPase活性的影响
毛桂莲,许摇 兴,郑国琦,等 (2532)
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过去 30a玛纳斯河流域生态安全格局与农业生产力演变 王月健, 徐海量, 王摇 成,等 (2539)………………
基于 RS和转移矩阵的泾河流域生态承载力时空动态评价 岳东霞,杜摇 军, 刘俊艳, 等 (2550)……………
毛乌素沙地农牧生态系统能值分析与耦合关系 胡兵辉, 廖允成 (2559)………………………………………
民勤绿洲农田生态系统服务价值变化及其影响因子的回归分析 岳东霞,杜摇 军,巩摇 杰,等 (2567)…………
青岛市城市绿地生态系统的环境净化服务价值 张绪良,徐宗军,张朝晖,等 (2576)…………………………
基于 3S技术的祖厉河流域农村人均纯收入空间相关性分析 许宝泉,施为群 (2585)…………………………
专论与综述
全球变化下植物物候研究的关键问题 莫摇 非,赵摇 鸿,王建永,等 (2593)………………………………………
区域气候变化统计降尺度研究进展 朱宏伟,杨摇 森,赵旭喆,等 (2602)…………………………………………
干旱胁迫下植物根源化学信号研究进展 李冀南,李朴芳,孔海燕,等 (2610)……………………………………
山黧豆毒素 ODAP的生物合成及与抗逆性关系研究进展 张大伟,邢更妹,熊友才,等 (2621)…………………
旱地小麦理想株型研究进展 李朴芳,程正国,赵摇 鸿,等 (2631)…………………………………………………
小麦干旱诱导蛋白及相关基因研究进展 张小丰,孔海燕,李朴芳,等 (2641)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*306*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄05
封面图说: 覆膜鄄垄作燕麦种植———反映了雨水高效利用和农田水生态过程的优化(详见强生才 P2365)。
彩图提供: 兰州大学干旱与草地生态教育部重点实验室莫非摇 E鄄mail:mofei371@ 163. com
生 态 学 报 2011,31(9):2501—2508
Acta Ecologica Sinica
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基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(ZSO31鄄A25鄄037鄄D)
收稿日期:2010鄄10鄄30; 摇 摇 修订日期:2011鄄02鄄21
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: rongz@ lzu. edu. cn
水肥条件对新老两个春小麦品种竞争能力
和产量关系的影响
杜京旗,魏盼盼,袁自强,马奕君, 张摇 荣*
(兰州大学干旱与草地生态教育部重点实验室,兰州大学,兰州摇 730000)
摘要:采用 de Wit替代系列实验研究了传统地方品种和尚头和现代品种定西鄄24 在土壤水肥梯度下混播时的竞争结局以及竞
争能力和单播产量之间的关系。 在各个水肥处理条件下,混播时,虽然和尚头对定西鄄24 的影响效应有所减弱,但是,和尚头对
定西鄄24 的竞争结局并没有发生改变:和尚头最终完全排除定西鄄24,成为竞争中的优胜者。 在低水无肥和高水高肥条件下,定
西鄄24 的单播产量显著高于和尚头的单播产量,二者的竞争能力与其单播产量之间呈负相关;在低水低肥条件下,和尚头的单
播产量与定西鄄24 的单播产量几乎相等,二者的竞争能力与其单播产量之间没有特定的关系;在中水中肥条件下,和尚头的单
播产量高于定西鄄24 的单播产量,二者的竞争能力与其单播产量之间呈正相关,据此可以认为和尚头和定西鄄24 混播时的竞争
能力与其单播产量之间没有特定的关系。 在低水无肥和高水高肥条件下,定西鄄24 的单播地上生物量显著高于和尚头的单播
地上生物量。 在水分严重亏缺的条件下,和尚头的水分利用效率显著低于定西鄄24 的水分利用效率;随着水分供给的改变,和
尚头的水分利用效率得到了显著提高,然而当水分不再成为和尚头生长限制因子时,其水分利用效率降低,结果表明一定程度
水分利用效率的提高有利于春小麦适应半干旱区的水分环境。
关键词:水肥梯度;籽实产量;水分利用效率;地上生物量;春小麦
Effects of water and fertilization on relationship between competitive ability and
seed yield of modern and old spring wheat varieties
DU Jingqi, WEI Panpan, YUAN Ziqiang, MA Yijun, ZHANG Rong*
Key Laboratory of Arid and Grassland Ecology, the Ministry of Education, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China
Abstract: The de Wit series experiments were conducted to study the relationship between relative competitive ability in
mixture and grain yield in monoculture along four levels of soil water and fertilizer application at the experiment station of
Yuzhong in Lanzhou University, Gansu Province, China. The results showed that landrace Heshangtou had greater
competitive advantage than the modern variety Dingxi鄄24 under a series of soil water and fertilizer conditions. Although the
inhibitory effect of the landrace Heshangtou on the modern variety Dingxi鄄24 was reduced along the soil water and fertilizer
gradients, the modern variety Dingxi鄄24 was eventually replaced by old variety Heshangtou. At severe soil water deficit and
no fertilizer application, and with sufficient soil water and fertilizer application, the modern variety Dingxi鄄24 had higher
grain yield in monoculture than the old landrace Heshangtou (P<0. 05). A negative relationship between the relative plant
competitive ability and seed yield of wheat was found with severe water shortage and no fertilizer application,and with
sufficient soil water and fertilizer application, i. e. the varieties with higher competitive ability had lower seed yield. Under
moderate soil water deficit and intermediate fertilizer application, the old landrace Heshangtou had a higher grain yield in
monoculture than the modern variety Dingxi鄄 24, but the productive performance between them did not show statistically
significant differences (P>0. 05), this suggested that the old cultivar Heshangtou which had poor productive performance
under severe soil water deficit and fertilizer application did not have low seed yield at moderate soil water deficit and
intermediate fertilizer application. A positive relationship between the relative competitive ability and seed yield of wheat
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varieties was found, i. e. the variety with the higher competitive ability had higher seed yield. Under severe soil water
deficit and low fertilizer application, the grain production of the old variety Heshangtou almost equaled the grain production
of the modern cultivar Dingxi鄄24, that is a neutral relationship between competitive ability and seed yield occurred. Our
results indicated that a particular relationship did not exist between competitive ability and seed yield, in other words, plant
competitive ability of wheat varieties was not definitely related to seed yield. At a severe soil water deficit, no fertilization
and with sufficient soil water and fertilizer application, the modern variety Dingxi鄄24 had higher aboveground biomass in
monoculture than the landrace Heshangtou (P<0. 05). When the soil water deficit was severe, the soil water utilization
efficiency of the old cultivar Heshangtou was significantly lower than that of modern cultivar Dingxi鄄24 (P<0. 05). With
the change of soil water supply, the soil water utilization efficiency of the old cultivar Heshangtou was significantly
increased. However, the water utilization efficiency decreased when soil water was sufficient and no longer a limiting factor
for the growth and reproduction of the old cultivar Heshangtou. Therefore, the effect of soil water supply on the utilization
efficiency of the old variety Heshangtou was stronger than that of the modern variety Dingxi鄄24. Therefore, our experimental
results suggest that improving the soil water utilization efficiency to a certain extent benefited the adaptation spring wheat to
a limited soil water environment.
Key Words: soil water and fertilization gradients; seed yield; water utilization efficiency; aboveground biomass; wheat
spring varieties
植物的竞争能力是植物个体对共同需要资源(水分、矿质营养、光)的利用能力和对生存空间的占有能
力,也是植物个体存活、生长和繁殖的重要保证,而植物的生存和繁殖能力与其获得资源的能力和侵占生存空
间的能力密切相关,即植物个体的竞争能力与其适合度密切相关。 以生存竞争为核心的自然选择会不断的提
高植物个体的适合度,对于植物个体来说,只要植物个体光合作用的提高大于植物所消耗利用的资源,植物个
体就会不断地提高竞争能力,直到出现 ESS(进化稳定策略)。 作物不但处在自然选择的压力之下,而且一直
受到人工选择的影响,然而,人工选择的目的是为了获得单位面积较高的籽实产量,而不是作物个体较高的竞
争能力。 作物生产是一个种群过程[1鄄2],以优化个体适合度为目的的自然选择势必会减弱作物的群体表现,
因为人们追求作物单位面积产量的提高,所以 Donald提出了以群体表现为目标的理想株型,即具有弱竞争能
力的株型:矮杆、直立的叶子、较少的分蘖、生物量小而扎根浅的根系[3],研究表明一些小麦品种具有较弱的
株间竞争作用[4鄄5]。 然而,“弱竞争者冶理论也受到了质疑[6]。
人们对植物沿着肥力梯度对资源的竞争能力和竞争强度存在争议[7鄄12]。 一种观点认为随着土壤肥力水
平的提高,有的植物在贫瘠土壤中的竞争能力强于其在肥沃土壤中的竞争能力;而与之竞争植物的竞争能力
在贫瘠土壤中的竞争能力比在肥沃土壤中的竞争能力弱,即植物的竞争能力发生了逆转[13鄄14]。 而另一种观
点认为:植物在贫瘠的土壤中竞争很弱,随着土壤肥力的提高,植物对水分、矿质营养、光、空间的竞争加
剧[15]。 沿水分梯度,传统地方春小麦品种和尚头一直具有竞争优势[16];地方冬小麦品种平凉鄄40 在高水时依
然保持其竞争优势[17]。 低肥时,春小麦将分配较多的生物量去竞争有限的矿质营养,竞争能力强的品种分配
给地下部分的生物量多于竞争能力弱的品种分配给地下部分的生物量;而高肥时,春小麦对地下资源的竞争
减弱,春小麦会调整资源分配,将资源更多地投入到地上部分去,此时,在低肥时竞争能力强的品种反而会获
得较高的产量。 本文选用两个竞争能力不同的春小麦品种。 本实验的研究目的:(1)不同的竞争环境是否会
改变新老春小麦品种的竞争能力 (2)不同的竞争环境中,春小麦品种的竞争能力与其经济产量的关系。
1摇 材料和方法
1. 1摇 实验区概况
摇 摇 实验于 2009 年 3—7 月份和 2010 年 3—7 月份在甘肃省兰州大学榆中实验站(104毅09忆 E, 35毅56忆 N, 海
拔 1749 m)进行。 该地点位于中国西北黄土高原,是典型的雨养农业区。
2052 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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1. 2摇 实验材料和方法
1. 2. 1摇 材料
摇 摇 本实验选用甘肃省农科院旱地农业实验站提供的地方传统春小麦品种和尚头和现代育成的春小麦品种
定西鄄24。 和尚头是进化上较为完善的古老品种,20 世纪 50 年代以前有较大范围的种植。 定西鄄24 为 20 世
纪 70 年代育成的较为抗旱的晚熟品种。
1. 2. 2摇 实验方法
本实验采用生态学中 de Wit 替代系列法研究传统地方品种和尚头和现代品种定西鄄24 在土壤水肥梯度
下混播时的竞争结局以及竞争能力和单播产量之间的关系,即在保持总的播种密度不变的情况下,使两个供
试品种在播种比例上发生变化,然后比较输入比和输出比即可推测各品种的竞争能力和竞争结局。 和尚头和
定西鄄24 的播种比例为:1 颐5、2 颐4、3 颐3、4 颐2、5 颐1 和各自单播。 以上各个播种密度处理又分别设置了低水无肥
(低水为田间持水量的 35% )、低水低肥(低水为田间持水量的 35% ,低肥为:NH4NO3,2g,KH2PO4,1g)、中水
中肥(中水为田间持水量的 60% ,中肥为:NH4NO3,7g,KH2PO4,3g),高水高肥(高水为田间持水量的 80% ,高
肥为:NH4NO3,15g,KH2PO4,6g)。 每个处理 5 个重复,共有 140 桶。 收获时分别测定小麦的经济产量、地上
生物量、分蘖数、穗数、千粒重等。 为避免杂草对实验结果的影响,对所有的桶进行人工除杂。
1. 2. 3摇 数据处理
数据采用 SPSS17. 0 统计软件进行方差分析,不同处理间多重比较采用 LSD(Least鄄significant different)方
法,然后进行 t检验以确定差异的显著性。
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低水无肥
中水中肥
低水低肥
高水高肥条件下de Wit替代系列实验
产量
Yiel
d/(g/
pot)
40
20
0
60
40
20
0
30
20
10
0
60
30
00 0.5
0 0.5 1.0 0 0.5 1.0
1.0 0 0.5 1.0
和尚头
和尚头占总播量比Seeding ratio of Heshangtou to total sown
定西-24
图 1摇 不同水肥条件下的籽实产量
Fig. 1摇 Grain yield of old cultivar, Heshangtou and modern cultivar, Dingxi鄄24 in different level of soil water and fertilization
2摇 结果与分析
2. 1摇 单、混播条件下的籽实产量
摇 摇 单播时,在低水无肥和高水高肥条件下,现代品种定西鄄24 较传统地方品种和尚头具有较高的产量,而且
差异显著(P<0. 05)(图 1,图 2);在中水中肥条件下,虽然和尚头的产量高于定西鄄24 的产量,然而差异不显
3052摇 9 期 摇 摇 摇 杜京旗摇 等:水肥条件对新老两个春小麦品种竞争能力和产量关系的影响 摇
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著(P>0. 05)(图 1);在低水低肥条件下,和尚头和定西鄄24 的产量几乎相等(图 1,表 1)。 当水肥条件改善时,
水肥条件的改善显著提高了和尚头和定西鄄24 的产量(表 1)。
a
a a
a
a a
b
b b a a a a a
a a
产量
Yiel
d/(g/
pot)
收获
指数
Harv
est in
dex
和尚头 定西-24
60
40
20
0
0.4
0.2
0A B C D A B C D
水肥梯度Soil water and fertilizer gradient 水肥梯度Soil water and fertilizer gradient
图 2摇 不同水肥条件下地方品种和尚头和现代品种定西鄄24 的单播籽实产量和单播收获指数
Fig. 2摇 Grain yield in monoculture and harvest index in monoculture of oldcultivar, Heshangtou and modern cultivar, Dingxi鄄 24 in
different level of soil water and fertilization
(A)低水无肥,(B)低水低肥,(C)中水中肥,(D)高水高肥条件下的 de Wit 替代系列实验
表 1摇 水肥梯度上和尚头和定西鄄24 的单播产量和地上生物量
Table 1摇 Grain yield in monoculture and aboveground biomass in monoculture of old cultivar, Heshangtou and modern cultivar, Dingxi鄄24in
different level of soil water and fertilization
处理
Treatment
产量
Yield / (g / pot)
和尚头
Heshangtou
定西鄄24
Dingxi鄄24
地上总生物量
Aboveground biomass / (g / pot)
和尚头
Heshangtou
定西鄄24
Dingxi鄄24
低水无肥 Severe soil water deficit and no fertilization 19. 351依1. 081a 29. 534依0. 660a 45. 710依4. 107a 76. 793依1. 880a
低水低肥 Severe soil water deficit and low fertilization 31. 271依0. 588b 31. 149依1. 434a 78. 041依8. 117b 80. 685依3. 991a
中水中肥 Moderate soil water deficit
and middle fertilization 51. 582依2. 249c 43. 082依3. 384b 126. 794依8. 609c 120. 441依7. 524b
高水高肥 Sufficient soil water and fertilization 48. 927依2. 682c 59. 040依2. 482c 156. 424依9. 309d 195. 861依12. 543c
摇 摇 平均值依标准误,同列不同字母表示处理间存在显著差异,LSD多重比较,显著水平 0. 05
混播时,当和尚头和定西鄄24 的混播比例为 1 颐1 时,在所有的水肥处理中,和尚头的产量都高于定西鄄24
的产量(图 1)。 在低水无肥条件下,当混播比例为 2 颐4 时,和尚头的产量就已经高于定西鄄24 的产量(图 1),
表明在水分严重亏缺的土壤中和尚头以牺牲定西鄄24 的生长繁殖来提高自身的产量;而在低水低肥、中水中
肥、高水高肥条件下,定西鄄24 的产量均高于和尚头的产量,这表明随着水肥条件的改善,和尚头对定西鄄24 的
抑制作用减弱(图 1,图 2)。
2. 2摇 沿水肥梯度单播时的地上生物量和单播时的收获指数
低水无肥和高水高肥时,单播和尚头和单播定西鄄24 的地上生物量差异显著(P<0. 05);水肥条件的改善
显著提高了和尚头和定西鄄24 的单播地上生物量(表 1)。 当水分严重亏缺时,和尚头的单播收获指数显著高
于定西鄄24 的单播收获指数(图 2);随着水肥条件的改善,和尚头和定西鄄24 的收获指数都有所降低(图 2)。
2. 3摇 不同水肥条件下的竞争结局
本实验采用籽粒数作为计测输入比和输出比的指标。 两个品种之间的竞争结局可能有 4 种:(1)品种 S1
排除 S2,输入比 /输出比的直线位于平衡线之上,并与其平行;(2)品种 S2 排除 S1,输入比 /输出比的直线位
于平衡线之下,并与其平行;(3)品种 S1 和 S2 达到一种稳定的平衡,输入比 /输出比的直线与平衡线相交,斜
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率小于 45毅(4)品种 S1 和 S2 是一种不稳定的平衡,输入比 /输出比的直线与平衡线相交,斜率大于 45毅[18]。
在低水无肥时,当混播比例为 1 颐5 和 5 颐1 时,和尚头对定西鄄24 的输出比与平衡线上相应的点差异极显著
(P<0. 01)(表 2);混播比例为 2 颐4 和 3 颐3 时,和尚头对定西鄄24 的输出比与平衡线上相应的点差异显著(P<
0郾 05)(表 2),这表明:在水分严重亏缺的生境中,和尚头和定西鄄24 对有限水分的竞争异常的激烈。 在低水
低肥条件下,混播比例为 2 颐4 和 4 颐2 时,和尚头对定西鄄24 的输出比与平衡线上相应的点差异不显著(表 2)。
中水中肥时,混播比例为 2 颐4 和 1 颐5 时,和尚头对定西鄄24 的输出比与平衡线上相应的点差异不显著(表 2)。
在高水高肥时,混播比例为 1 颐5、3 颐3 和 5 颐1 时,和尚头对定西鄄24 的输出比与平衡线上相应的点差异不显著
(表 2)。 在低水无肥、低水低肥、中水中肥条件下,输入比 /输出比的直线在平衡线的上方(图 3a,b,c),而在
高水高肥时, 输入比 /输出比的直线与平衡线相交,斜率小于 45毅(图 3d),这表明:沿着水肥梯度,和尚头和定
西鄄24 的竞争结局相同,和尚头的竞争能力强于定西鄄24 的竞争能力,并且最终和尚头排除定西鄄24。 据此可
以认为,随着水肥条件的改善,和尚头对定西鄄24 的影响效应有所减弱。
表 2摇 不同水肥梯度下的 de Wit替代系列实验中和尚头对定西鄄24 的输出比
Table 2摇 The output ratio (on log scale) of Heshangtou to Dingxi鄄24 in different level of soil water and fertilization in de Wit replacement series
experiments
处理 Treatment
和尚头和定西鄄24 混播时的播种比例 Seeding ratio of Heshantou to Dingxi鄄24 in mixture
1 颐5 2 颐4 3 颐3 4 颐2 5 颐1
低水无肥 Severe soil water deficit
and no fertilization -0. 220依0. 039
** -0. 086依0. 054* 0. 228依0. 067* 0. 444依0. 091 0. 808依0. 022**
低水低肥 Severe soil water deficit
and low fertilization -0. 409依0. 120
* -0. 152依0. 061 0. 250依0. 056* 0. 551依0. 009 0. 799依0. 022*
中水中肥 Moderate soil water deficit
and middle fertilization -0. 407依0. 030 -0. 221依0. 041 0. 237依0. 060
* 0. 396依0. 046* 0. 789依0. 030*
高水高肥 Sufficient soil water and fertilization -0. 351依0. 080* -0. 161依0. 094 0. 173依0. 056* 0. 277依0. 071 0. 913依0. 083
摇 摇 平均值依标准误,**表示输出比与平衡点上相应的点差异极显著(P<0. 01),*表示与平衡线上相应的点差异显著(P<0. 05)
2. 4摇 水分供给对水分利用效率的影响
在水分严重亏缺的条件下,和尚头的水分利用效率显著低于定西鄄24 的水分利用效率(P<0. 05)。 随着
水分供给条件的改变,和尚头和定西鄄24 的水分利用效率都得到了提高,而且,同水分胁迫时相比,和尚头的
水分利用效率得到了显著的提高(表 3),而定西鄄24 的水分利用效率虽然得到了提高,但与水分胁迫时相比差
异不显著(表 3)。 据此可以看出:随着水分供给条件的改变,和尚头将用于地下部分的水分投入到繁殖生长
中去,然而,当水分不再成为生长限制因子时,和尚头和定西鄄24 的水分利用效率却没有继续提高(表 3),这可
能与光竞争有关。 结果表明:水分供给条件对和尚头水分利用效率的影响大于对定西鄄 24 水分利用效率的
影响。
表 3摇 水肥梯度上和尚头和定西鄄24 的水分利用效率和收获指数
Table 3摇 Water utilization efficiency in monoculture and harvest index in monoculture of old cultivar, Heshangtou and modern cultivar, Dingxi鄄
24 in different level of soil water andfertilization
处理
Treatment
水分利用效率
WUE(g / L)
和尚头
Heshangtou
定西鄄24
Dingxi鄄24
收获指数
Harvest index
和尚头
Heshangtou
定西鄄24
Dingxi鄄24
低水无肥 Severe soil water deficit and no fertilization 0. 997依0. 070a 1. 205依0. 008a 0. 423依0. 003a 0. 386依0. 119a
低水低肥 Severe soil water deficit and low fertilization 1. 353依0. 016bc 1. 295依0. 074a 0. 403依0. 286a 0. 386依0. 012a
中水中肥 Moderate soil water deficit
and middle fertilization 1. 480依0. 122c 1. 340依0. 122a 0. 407依0. 008a 0. 357依0. 040a
高水高肥 Sufficient soil water and fertilization 1. 105依0. 062ab 1. 267依0. 068a 0. 312依0. 109b 0. 302依0. 019b
摇 摇 平均值依标准误,同列不同字母表示处理间存在显著差异,LSD多重比较,显著水平 0. 05
5052摇 9 期 摇 摇 摇 杜京旗摇 等:水肥条件对新老两个春小麦品种竞争能力和产量关系的影响 摇
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-0.7 0 0.7 0.70-0.7
输入比 Input ratio/(S1/S2)
0.7
0
-0.7
-0.7 -0.70 0.7 0.7
a b
dc
0
-0.7
0.8
0
-0.8
0.7
0
-0.7
0.7
0
输出
比 O
utput
ratio
/(L 1/
L 2)
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□平衡线A
平衡线C 平衡线D
平衡线B
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□
□
图 3摇 不同水肥条件下地方品种和尚头对现代品种定西鄄24 的竞争结局
Fig. 3摇 The input ratio and output ratio of old cultivar,Heshangtou vs. Modern cultivar, Dingxi鄄 24 in different level of soil water
and fertilization
(a)低水无肥条件下的竞争结局,A代表低水无肥时的输出比,(b)低水低肥条件下的竞争结局,B代表低水低肥时的输出比, (c)中水中肥
条件下的竞争结局,C代表中水中肥时的输出比,(d)高水高肥条件下的竞争结局,D 代表高水高肥时的输出比输入比、输出比均为对数
尺度
3摇 讨论
3. 1摇 水肥梯度上和尚头和定西鄄24 的竞争能力
沿着水肥梯度,和尚头对定西鄄24 的竞争影响效应减弱。 在所有的处理中,和尚头和定西鄄24 的竞争结局
都相同:和尚头的竞争能力强于定西鄄24 的竞争能力,并且最终排除定西鄄24,和尚头成为优胜者。
有实验表明:存在形态特征(叶形)权衡的两个物种沿着土壤 P梯度或一定水平的 N梯度,二者的竞争能
力出现了逆转,而没有形态特征权衡的物种竞争优势继续得到保持[19]:随着荒芜的沙丘上土壤有机物层厚度
的增加,两物种的竞争结局发生了改变,而随着所施氮肥量的增加,二者的竞争结局并没有发生改变[20]。
Tilman的理论中,植物对光的截留能力和对矿质营养的吸收能力分别与叶的生物量和根的生物量成比例,只
有在该条件下植物对地上资源竞争能力和对地下资源竞争能力才会出现逆转,而植物在下列两个条件下对地
上资源的竞争能力和地下资源的竞争能力不会出现逆转:(1)叶层,根的空间分布具有可塑性;(2)表型和物
种在比叶面积 ( SLA, special leaf area,m2 / g)和比根长 ( SRL, special root leaf, m / g)的物种差异之间的
补偿[21鄄23]。
植物对地下资源的竞争能力对竞争结局的影响要大于植物对地上资源的竞争能力对竞争结局的影响,大
田实验表明:不论是灌溉条件还是雨养条件,具有对地下资源竞争优势的和尚头都具有较近代品种和现代品
种较强的竞争能力;在低水条件下具有水分竞争优势的小麦品种在高水条件下继续保持其竞争优势。 类似
地,对 3 种多年生草本植物的竞争能力分析后认为植物对地上资源的竞争能力和对地下资源的竞争能力是互
相依赖,一同变化的[24]。 在矿质营养胁迫生境中对矿质营养具有较强竞争能力的物种在矿质营养丰富的生
6052 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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境中依然保持着对矿质营养的竞争优势[25]。 当水肥不充足时,虽然和尚头对定西鄄24 的影响效应减弱,由于
二者竞争有限的水肥资源,定西鄄24 最终被完全排除。 高水高肥时,和尚头和定西鄄24 避免了对有限资源的激
烈竞争,此时,虽然竞争都不利于和尚头和定西鄄24,但是,和尚头仍然排除了定西鄄24。
沿着水肥梯度,和尚头对定西鄄24 的竞争能力没有发生逆转的原因可能是由于水肥梯度的设置不合理,
播种的密度,适当密植是种植麦类所必需的;还有可能是和尚头的根系形态和生物量分配模式的可塑性较差,
而近代品种和现代品种的根系形态和生物量分配模式的可塑性较强[26鄄28]。 另外,可能由于和尚头的比叶面
积补偿了和尚头分配给叶子较少的生物量从而使其继续保持竞争优势。 可以推测:肯定存在着两个小麦品
种,沿着水肥梯度二者的竞争能力会发生逆转。
3. 2摇 水肥梯度上和尚头和定西鄄24 的竞争能力和产量之间的关系
4 个春小麦品种竞争能力和产量之间的关系研究表明:有的春小麦品种竞争能力与其产量之间呈正相
关;有的春小麦品种竞争能力与其产量之间呈负相关;有的春小麦品种竞争能力与其产量之间没有特定的相
关[29]。 无论在有无灌溉的条件下,传统地方品种和尚头和现代品种陇春 8275 之间的竞争能力和单播产量之
间都呈负相关。 在低水条件下,冬小麦品种的竞争能力与其产量之间呈负相关;在高水条件下,冬小麦品种的
竞争能力与其产量之间成正相关。 大田实验中,在灌溉处理和雨养条件下,春小麦品种的竞争能力都与其产
量之间呈负相关;盆栽实验中,在不同竞争强度下,和尚头的产量都低于近代品种和现代品种的产量[30]。 本
实验中,在不同的水肥处理条件下,和尚头和定西鄄24 的竞争能力和产量之间并未呈现出某种特定的关系。
在水肥严重亏缺的生境中,在混播比例为 2 颐4 时,和尚头的产量就已经高于定西鄄24 的产量,表明个体适合度
较高的和尚头对相邻的植株有较强的抑制作用,那么,有高适合度的个体组成的群体的表现遭到了严重的削
弱,所以,有较高适合度的个体组成的小麦群体并不一定会具有较好的群体表现,而群体表现较好的小麦群体
中的个体并不拥有最高的适合度,所以,低水无肥时和尚头的产量显著低于定西鄄24 的产量。 而高水高肥时
的定西鄄24,虽然其对和尚头的影响效应有所增强,然而,定西鄄24 的地上生物量显著高于和尚头的地上生物
量,而且其水分利用效率在高水高肥时也得到了提高,所以,在高水高肥时,定西鄄24 的产量得到了显著提高。
有研究表明:产量提高与生物量增加相关;具有较高地上生物量和强竞争能力的作物品种同样可以提高
产量[31鄄32]。
由于以优化个体适合度为目标的自然选择强化了和尚头对干旱条件的适应能力,从而使和尚头具有了庞
大的根系,即产生了生长冗余[33]。 根据生活史对策,有限资源向某一功能分配的增多,就必然使分配到其它
功能的资源相应的减少,亦即,在水肥严重亏缺的条件下,和尚头的较强竞争能力是通过减少投向产量的资源
获得的。 经济学理论也表明:植物会调整其生物量的分配直到所有资源同等程度地限制植物的生长,所以,植
物会分配较多的生物量去获取限制植物生长的稀缺资源[34]。 随着水分供给的改变,水分已经不在成为和尚
头生长繁殖的限制因子,所以,和尚头会减少其向地下部分的资源投入,增加其向地上部分的资源投入,这也
就提高了水分利用效率,虽然定西鄄24 也提高了其向地上部分的资源分配,然而这些生物量被优先用于茎、叶
等营养器官中去,所以,虽然定西鄄24 的水分利用效率随着水分供给的改变有了提高,但是差异不显著。
据此可以认为,本实验中的 2 个春小麦品种的竞争能力与其产量之间没有某种特定的关系。 在以提高单
位面积产量为目标的作物育种中剔除冗余、一定程度水分利用效率的提高有利于春小麦适应半干旱区的水分
环境。 另外,竞争能力、地上生物量的同时提高也可以提高春小麦的产量。
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8052 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 9 May,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Guest Editorial from EAM Workshop———Sustainability of agricultural ecosystems in arid regions in response to climate change
LI Fengmin, Kadambot H. M Siddique, Neil C Turner, et al ( 玉 )
……
………………………………………………………………
Overview on the 2nd international workshop on ecosystem assessment and management (EAM)
LI Pufang, ZHAO Xuzhe,CHENG Zhengguo, et al (2349)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
Arid agricultural ecology in response to global change: Overview on Young Scholar Forum of the 2nd International Workshop on
EAM ZHAO Xuzhe, LI Pufang, Kadambot H. M Siddique, et al (2356)…………………………………………………………
The effects of micro鄄rainwater harvesting pattern and rainfall variability onwater ecological stoichiometry in oat (Avena sativa L. )
field QIANG Shengcai, ZHANG Hengjia, MO Fei, et al (2365)…………………………………………………………………
Spatial variation of water requirement for spring wheat in the middle reaches of Heihe River basin
WANG Yao, ZHAO Chuanyan, TIAN Fengxia, et al (2374)
……………………………………
………………………………………………………………………
Model鄄based estimation of the canopy transpiration of Qinghai spruce (Picea crassifolia) forest in the Qilian Mountains
TIAN Fengxia, ZHAO Chuanyan, FENG Zhaodong (2383)
……………
…………………………………………………………………………
Litter amount and its nutrient storage and water holding characteristics under different coniferous forest types in Xiaolong Mountain,
Gansu Province CHANG Yajun,CHEN Qi,CAO Jing,et al (2392)………………………………………………………………
Effect of irrigationfrequency on life history strategy and yield formation in Jerusalem artichoke(Helianthus tuberosus. L) in oasis
of Hexi Corridor ZHANG Hengjia, HUANG Gaobao, YANG Bin (2401)…………………………………………………………
The evaluation method of water resources sustainable utilization in Manas River Basin
YANG Guang, HE Xinlin, LI Junfeng, et al (2407)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Correlation of topographic factors with precipitation and surface temperature in arid and cold region of Northwest China: a case
study in Gansu Province YANG Sen, SUN Guojun, HE Wenying, et al (2414)…………………………………………………
The relationship between riparian vegetation and environmental factors in Heihe River Basin
XU Shasha, SUN Guojun, LIU Huiming, et al (2421)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of drought stress on the photosynthesis of Salix paraqplesia and Hippophae rhamnoides seedlings
CAI Haixia, WU Fuzhong, YANG Wanqin (2430)
………………………………
…………………………………………………………………………………
The comparation of drought resistance between Caragana species (Caragana arborescens, C. korshinskii, C. microphylla) and two
chickpea (Cicer arietinum L. ) cultivars FANG Xiangwen,LI Fengmin, ZHANG Haina, et al (2437)……………………………
Response of chlorophyll fluorescence characteristics of Populus euphratica heteromorphic Leaves to high temperature
WANG Haizhen, HAN Lu, XU Yali,et al (2444)
…………………
…………………………………………………………………………………
Free amino acid content in different tissues of Caragana korshinskii following all shoot removal
ZHANG Haina, FANG Xiangwen, JIANG Zhirong, et al (2454)
………………………………………
…………………………………………………………………
“Fertile Island冶 features of soil available nutrients around Halostachys caspica shrub in the alluvial fan area of Manas River watershed
TU Jinna, XIONG Youcai, ZHANG Xia, et al (2461)
……
……………………………………………………………………………
Analysis of the activities of protective enzymes in Bidens pilosa L. inoculated with Glomus mosseae under drought stress
SONG Huixing, ZHONG Zhangcheng, YANG Wanqin,et al (2471)
……………
………………………………………………………………
Evaluation and selectionon drought鄄resistance of germplasm resources of Avena species with different types of ploidy
PENG Yuanying, YAN Honghai,GUO Laichun, et al (2478)
…………………
………………………………………………………………………
Ecophysiological mechanism of photoperiod affecting phenological period and spike differentiation in oat (Avena nuda L. )
ZHAO Baoping, ZHANG Na, REN Changzhong, et al (2492)
…………
……………………………………………………………………
Effects of water and fertilization on relationship between competitive ability and seed yield of modern and old spring wheat varieties
DU Jingqi, WEI Panpan, YUAN Ziqiang, et al (2501)
………
……………………………………………………………………………
Inhibitory effect of biogas slurry from swine farm on some vegetable pathogen
SHANG Bin, CHEN Yongxing,TAO Xiuping, et al (2509)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Effects of different summer catch crops planting on soil inorganic N residue and leaching in greenhouse vegetable cropping system
WANG Zhiyi, GUO Ruiying, LI Fengmin (2516)
……
…………………………………………………………………………………
Photosyntheticcharacterization and yield of summer corn (Zea mays L. ) during grain filling stage under different planting pattern
and population densities WEI Li, XIONG Youcai, Baoluo Ma, et al (2524)……………………………………………………
Effects of desulfurization waste treatment on calcium distribution and calcium ATPase activity in oil鄄sunflower seedlings under
alkaline stress MAO Guilian, XU Xing, ZHENG Guoqi, et al (2532)……………………………………………………………
The evolution between ecological security pattern and agricultural productive force in Manas River Basin for the past 30 years
WANG Yuejian, XU Hailiang, WANG Cheng, et al (2539)
………
………………………………………………………………………
Spatio鄄temporal analysis of ecological carrying capacity in Jinghe Watershed based on Remote Sensing and Transfer Matrix
YUE Dongxia, DU Jun, LIU Junyan, et al (2550)
…………
…………………………………………………………………………………
The coupling relationship and emergy analysis of farming and grazing ecosystems in Mu Us sandland
HU Binghui, LIAO Yuncheng (2559)
…………………………………
………………………………………………………………………………………………
Dynamic analysis of farmland ecosystem service value and multiple regression analysis of the influence factors in Minqin Oasis
YUE Dongxia,DU Jun,GONG Jie,et al (2567)
………
……………………………………………………………………………………
Environment purification service value of urban green space ecosystem in Qingdao City
ZHANG Xuliang, XU Zongjun, ZHANG Zhaohui, et al (2576)
………………………………………………
……………………………………………………………………
The spatial relationship analysis of rural per capital revenue based on GIS in Zulihe River basin, Gansu Province
XU Baoquan,SHI Weiqun (2585)
……………………
……………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
The key issues on plant phenology under global change MO Fei, ZHAO Hong, WANG Jianyong, et al (2593)………………………
Recent advances on regional climate change by statistical downscaling methods
ZHU Hongwei, YANG Sen, ZHAO Xuzhe, et al (2602)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Current progress in eco鄄physiology of root鄄sourced chemical signal in plant under drought stress
LI Jinan, LI Pufang, KONG Haiyan, et al (2610)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
ODAP biosynthesis: recent developments and its response to plant stress in grass pea (Lathyrus sativus L. )
ZHANG Dawei, XING Gengmei, XIONG Youcai, et al (2621)
…………………………
……………………………………………………………………
Currentprogress in plant ideotype research of dryland wheat (Triticum aestivum L. )
LI Pufang, CHENG Zhengguo, ZHAO Hong, et al (2631)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
Recent advances in research on drought鄄induced proteins and the related genes in wheat (Triticum aestivu L. )
ZHANG Xiaofeng, KONG Haiyan, LI Pufang, et al (2641)
………………………
………………………………………………………………………
2654 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
摇 摇 客座编辑 Guest Editors摇 LI Fengmin摇 XIONG Youcai摇 Neil Turner摇 Kadambot Siddique
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 9 期摇 (2011 年 5 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 9摇 2011
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