小麦是世界上最重要的粮食作物之一,多种植于半干旱地区,水分不足是该区域农业生产的主要限制因子,常限制了小麦产量的增加,如何实现该地区小麦高效用水和高产一直是研究的热点问题,实践证明,通过培育抗旱新品种和合理的田间栽培措施均有利于这一目标的实现。本文以栽培一粒(T. monococcum L)、栽培二粒(T. dicoccon Schuebl)和长武134(T. aestivum L Changwu 134)为材料,在大型活动防雨棚和棚外田间两种水分条件下比较研究了三个不同倍性冬小麦材料在不同密度下地上部、地下部生长、产量和水分利用效率的变化,探讨了不同倍性冬小麦材料个体竞争能力、根系分布及水分利用对密度和水分的响应,主要研究结果如下:1、不同材料个体株高、个体生物量、个体分蘖动态和个体籽粒数对资源密度变化的反应不同。种内竞争强度受品种特性、环境资源和群体大小等制约。随着资源的减少和群体的增大,不同倍性材料个体间竞争加剧,相互抑制作用增强,种群内部个体大小等级差异增大,群体种内竞争逐渐增大;在不同资源环境和群体下不同倍性材料的个体生长表现各异,四倍体栽培二粒竞争能力强于二倍体栽培一粒,六倍体现代品种长武134最弱,低竞争能力的个体更适合生产上的需求,是群体高产的基础。2、密度增加了拔节期长武134和栽培二粒的下层根系的生物量,尤其在干旱条件下,同一密度下长武134 30-100cm各层根系量无显著差异,而栽培二粒则随深度增加根系逐渐减少;干旱条件下不同倍性材料深层耗水量均以低密度最小,正常供水下均为高密度>中密度>低密度;在干旱和正常供水两种水分下,长武134随着密度的增加对深层水分吸收也逐渐增加,与相同处理下栽培一粒和栽培二粒相比,深层水分消耗显著大于后二者,密度在促进拔节期根系向下生长的同时,增强了根系对深层水分对吸收。3、开花期三种材料在两种水分条件下,随着密度增加表层根系生物量在总根系生物量中所占比例逐渐减少;干旱减少了表层根系的绝对量,也降低了在总根量中所占的比例,同时增加了中层和下层根系占总根系生物量的比例,而供水增加了表层根系的分布。4、在两种水分条件下随着染色体倍性从2n→6n的增加,产量、千粒重、水分利用效率(WUE)和收获指数均呈增加趋势,在水分胁迫下各材料穗粒数和穗数则呈降低趋势,而在正常供水水下穗粒数则呈增加趋势。在水分胁迫下栽培一粒、栽培二粒和长武134最高产量分别出现在中、低、高密度群体,而同一材料不同密度群体间变异系数分别为6.73%、1.98%和9.07%;不同倍性材料千粒重均随着密度增加而减小,而穗数则逐渐增加,二倍体的穗粒数以中密度最高,四倍体的穗粒数随着群体密度的增加而减小,六倍体则相反;三种材料WUE和收获指数分别以低、高、低密度最高。充分灌水下,三个倍性材料最高产量分别出现在高、低、低密度群体,而同一材料不同密度群体间变异系数分别为6.01%、17.12%、2.46%;千粒重表现为中密度>低密度>高密度,而穗粒数均以低密度群体最高,二倍体和四倍体的以高密度群体最低,六倍体则以中密度群体最低,穗数则随着密度群体增加而增加;二倍体WUE以高密度群体最大,中密度最小,四倍体和六倍体随着群体密度的增加而逐渐减小,二倍体收获指数以低密度最高,中密度最低,四倍体和六倍体表现为低密度>中密度>高密度。5、随着染色体倍性的增加以及人工长期选育,个体竞争能力的降低、对水分利用能力的增强(尤其是深层水分)、收获指数的提高和合理群体的构建,使得六倍体小麦有着较大的生产潜力,但同时在不同的水分条件下现代品种的群体间差异最大,也就是说现代品种更容易受环境水分的影响,由于其个体竞争能力的下降,在半干旱地区更适合通过群体的改变来实现群体的高产。上述研究为干旱半干旱地区小麦节水高产栽培和育种提供了理论依据。