甘肃地处西北地区内陆,气候环境多样,自然灾害频发,小麦总体产量水平较低且不稳定,总产量供给不足。研究甘肃不同生态生产条件下影响小麦产量的主要因素,营养生长与生殖生长、生长需求与环境供给能力的协调状况,不同栽培技术措施产量形成机制,将为充分发挥小麦环境资源潜力,解决该区域粮食安全、高产高效和农业可持续发展提供依据。本研究以甘肃灌区和旱地小麦为对象,利用本团队2003年~2015年小麦系统研究资料,研究分析了不同栽培技术措施(覆盖与否、覆盖材料与方式、施肥、密度、播期、灌水量及方式等)间的产量及产量结构因素、营养生长与生殖生长指标、农艺与生理指标间的差异,并分析了栽培措施对产量高低的影响机制。主要研究结果如下:1.在旱地和灌区小麦不同生产条件下,栽培措施处理间产量普遍存在显著或极显著差异,通过栽培途径提高产量大有潜力可挖。综合比较表明,在甘肃无论旱地还是灌区小麦,近年栽培措施对产量的影响效应均较大。按产量平均变异系数(CV)评价影响效应,灌区不同栽培措施处理间为21.8%,旱地不同栽培措施处理间为19.2%。灌区栽培措施间比较,以播期对产量的影响效应最大、密度和灌水处理次之,肥料最小;在旱地不同栽培措施中,以覆盖保墒栽培增产最显著。其中覆膜可普遍大幅度增产,其增产效应远高于密度和播期等栽培措施处理。冬小麦覆膜较无覆盖露地栽培(CK)平均增产37.1%(20.3%~79.1%),其中覆膜栽培方式中,以甘肃模式增产最明显;春小麦覆膜栽培较CK平均增产25.6%(8.0%~62.5%),其中以甘谷模式秋季覆膜增产最明显。旱地秸秆覆盖的增产效应与覆盖方式密切相关,其中利用玉米整秆带状覆盖种植小麦的新技术增产幅度与覆膜相近,但其增产效应明显高于传统碎秆全地面覆盖。碎秆全地面覆盖由于受水热双向调控的综合影响,在甘肃热量不足、旱寒并驻的生态条件下,旱地春小麦增产效果远低于冬小麦,甚至造成春小麦群体生长不足、延缓生育而大幅度减产。2.从产量结构因素剖析甘肃小麦产量形成机制,无论旱地还是灌区栽培措施影响产量高低的主要结构因素是单位面积有效穗数,粒重是最稳定因素,栽培处理间的变异系数穗数远高于穗粒数和千粒重,在旱作和灌区不同生产条件下,栽培措施的单位面积穗数平均CV为27.4%,穗粒数为21.2%,千粒重为9.8%。产量与单位面积穗数高度相关,平均相关系数0.78**,而与穗粒数和千粒重的相关随试验及区域不同没有明显一致性表现。灌区小麦产量显著高于旱地,也主要是显著提高了单位面积有效穗数。3.无论旱地还是灌区小麦、栽培措施间水分利用效率(WUE)普遍存在显著或极显著差异。产量与耗水量(ET)极显著正相关,即大多情况下,高产建立在高耗水基础上。但在旱地覆盖栽培条件下,通过覆盖抑制土壤无效蒸发、提高蒸腾/蒸发比也是覆盖增产和高效用水的重要机制。4.栽培措施首先影响营养生长,以对生物产量影响效应最大,收获指数次之,株高最小。栽培处理间的生物产量、收获指数、株高的CV分别为11.5%、5.3%、5.5%。无论旱地还是灌区,随着产量提高,收获指数有下降趋势,产量与收获指数极显著负相关。5.栽培措施对叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等生理指标也有显著影响,但影响效应具有明显阶段性差异。栽培处理间Tr和Gs在各生育时期的差异总体明显大于Pn,表明栽培措施对水分代谢影响更直接;栽培处理间的Pn、Tr和Gs与产量及农艺指标出现阶段性显著相关,但随水旱条件和试验类型不同、没有一致性相关表现,表明Pn、Gs、Tr对环境反映敏感、甚至日变化和瞬时变化也很大,三者与产量形成尚难得出一致明确的结论。6.不同栽培措施籽粒干物质积累更符合Logistic生长模型。栽培措施对平均灌浆速率(V)的影响大于灌浆持续期(T);比较灌浆持续期各阶段差异,栽培措施对缓增阶段持续时间长短(T3)影响最大。不同栽培措施显著影响干物质向籽粒的转移与分配。冬小麦推迟播期、合理密植、适度水分胁迫、降低N/P施用比例、覆膜可显著提高花前储备向籽粒的转移量和籽粒的贡献率,但发现旱地秸秆覆盖由于具有明显降低地温和延缓生育进程效应,会降低花前干物质转移量及对籽粒贡献率。在灌溉条件下,灌水处理对花前干物质对籽粒的贡献率的调控效应显著大于肥料处理和密度处理。