种植方式对玉米大豆套作体系中作物产量、养分吸收和种间竞争的影响

为探寻玉米-大豆套作体系下作物间的资源竞争关系,揭示玉米-大豆套作系统的增产机理,本研究以玉米-大豆套作系统(简称玉豆套作)为对象,通过2 a大田定位试验,研究了玉豆套作带状连作(A1)、玉豆套作带状轮作(A2)、玉豆套作等行距种植(A3)、玉米单作(A4)、大豆单作(A5)5种种植方式对玉米、大豆的产量、养分吸收及种间竞争能力的影响。结果表明,与单作和等行距种植相比,带状种植的玉米产量降低、大豆产量显著增加,A2的大豆产量分别比A5和A3高25.5%和89.2%。与带状连作相比,带状轮作促进玉米增产和对N、P、K的吸收,玉米籽粒产量及植株N、P、K的吸收总量分别提高7.5%、18.5%、9.1%、14.1%。与大豆单作相比,带状套作显著增加了大豆的经济系数和养分收获指数,A2的经济系数和植株N、P、K收获指数分别增加40.9%、11.9%、20.6%、39.9%。带状种植方式下,玉米对N、P、K的竞争力弱于大豆(Ams0,CRms1),但带状轮作提高了玉米的种间竞争力和营养竞争比率。玉米-大豆套作体系下,相对带状连作和等行距种植,带状轮作种植有利于玉米与大豆间的和谐共生,促进了玉米、大豆对养分的吸收,提高了系统的产量和土地当量比率(LER)。     

不同供氮水平下玉米大豆间作体系干物质积累和氮素吸收动态模拟

玉米/大豆间作具有一定的养分利用优势,但是不同供氮水平对玉米/大豆间作体系干物质累积和氮素吸收的调控作用不同。本试验采用田间裂区设计,运用Logistic模型分析,模拟了4个氮水平下玉米/大豆间作作物干物质积累和氮素吸收的动态变化。结果表明,玉米、大豆干物质累积和氮素吸收动态符合Logistic模型,相关系数R²均在0.9以上。在N0（不施氮肥）、N1（180 kg·hm^-2）、N2（240 kg·hm^-2）和N3（300 kg·hm^-2）供氮水平时,间作玉米最大生长速率（I_max-B）分别比单作提高34.2%、46.7%、25.9%和25.1%,而相应的供氮水平下,大豆的I_max-B分别降低27.7%、30.3%、16.5%和23.7%,但整个间作系统的I_max-B平均增加32.1%;玉米和大豆干物质的其他模拟参数与I_max-B规律一致。氮素吸收动态与干物质积累表现出同步的变化特点,在N1水平下,单位面积间作玉米的氮素最大吸收量（K_-N）、最大吸收速率（I_max-N）和瞬时吸收速率（r-N）比相应单作分别提高18.4%、48.9%和25.8%,而间作大豆的K_-N、I_max-N和r-N值比单作处理分别降低15.9%、29.9%和16.69%,整个间作系统氮素分别提高0.4%、13.7%和7.8%;施氮水平对大豆r-N无显著性影响。间作显著地提高了氮素当量比（LER_N>1）,其中N0水平下LER_N值最高,随着施氮量的增加,LER_N有下降趋势。在本试验条件下,N2供氮水平下玉米/大豆间作体系干物质积累量和氮素吸收量最高,间作优势最明显。     

减量施氮与大豆间作对蔗田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱 气相色谱法对常规施氮(N2, 525 kg·hm^-2)y和减量施氮(N1, 300 kg·hm^-2)处理下甘蔗与大豆按行数比1∶1(SB1)和1∶2(SB2)间作、甘蔗单作(MS)、大豆单作(MB)种植模式下蔗田土壤CO₂、N₂O、CH₄排放通量及土地当量比(LER)进行观测和对比分析, 以探讨不同间作模式及施氮水平下甘蔗//大豆间作农田土壤温室气体排放的动态变化规律及对作物产量的影响, 为制定农田温室气体减排措施提供合理的依据。研究结果表明, 减量施氮处理甘蔗//大豆(1∶2)间作模式(SB2-N1)农田土壤CO₂排放总量较甘蔗单作(MS)显著降低35.58%, N₂O累积排放总量较甘蔗单作降低56.36%, CH₄累积排放总量较甘蔗单作升高7.02%; 不同种植模式和施氮处理蔗田土壤均表现为CO₂和N₂O的排放源, CH₄吸收汇, 追施氮肥后土壤对CH₄的吸收速率降低, 但CO₂和N₂O的排放速率增加。MS-N1、SB1-N1、SB2-N1、MS-N2、SB1-N2、SB2-N2和MB处理土壤CO₂年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为5 096.89、6 422.69、3 283.20、4 103.29、4 475.84、4 775.31和4 780.35, 土壤N₂O年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为4.61、5.11、2.15、3.13、3.72、5.60和3.11, 土壤CH₄年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为 13.68、 21.78、 12.72、 5.53、 11.36、 4.77和 9.97。甘蔗//大豆间作系统2009-2012年土地当量比(LER)均大于1, 且减量施氮水平下, 甘蔗//大豆(1∶2)间作模式优势最明显。     

行距和行向对不同密度玉米群体田间小气候和产量的影响

"浚单20"是目前我国种植面积较大的紧凑性高产玉米品种。为充分发挥该品种在安徽种植区域的高产潜力, 开展了种植密度、行距和行向三者相配置的田间试验, 在60 000株·hm^-2和67 500株·hm^-2两种种植密度下, 研究了不同行距和行向对"浚单20"的田间小气候和玉米产量的影响。结果表明: 随着行距增大, 玉米群体内部的日均风速和日均光照强度逐渐增大, 累计积温和日均相对湿度则呈下降趋势。在同一种植密度和行距条件下, 东西行向种植比南北行向种植的玉米群体日均风速较大、日均光照强度较高、累计积温较低和日均相对湿度较小, 且产量高。同一种植行向, 不同种植密度和行距配置条件下, 玉米产量差异达显著水平(P<0.05)。其中种植密度为60 000株·hm^-2, 东西行向种植, 行距为50 cm时, 玉米群体结构较为合理, 所形成的田间小气候较有利于"浚单20"的生长发育, 籽粒产量达到10 582.5 kg·hm^-2。通过研究阐明了行距、行向和密度三者不同配置所形成的田间小气候与玉米产量形成的关系, 为提高"浚单20"在安徽省的种植水平提供指导。     

栽培模式及施肥对玉米和大豆根际土壤磷素有效性的影响

栽培模式及施肥管理对作物吸收利用土壤磷素的影响较大,本研究为探明玉米/大豆套作系统作物根系交互作用下根际土壤无机磷组分动态变化特征,利用盆栽试验测定了玉米/大豆套作(M/S)、玉米单作(MM)和大豆单作(SS)3种栽培模式以及不施肥(CK)、施氮钾肥(NK)和施氮磷钾肥(NPK)3种施肥处理下玉米和大豆地上部生物量及吸磷量和根际与非根际土壤速效磷、无机磷组分含量,以期为优化玉米/大豆套作系统磷素管理提供理论依据。研究结果表明同一施肥水平下,套作玉米的籽粒产量显著高于单作玉米;施磷显著提高了单作玉米籽粒产量,而对套作玉米籽粒产量影响不大。无论施肥与否,套作大豆秸秆及籽粒产量均高于单作大豆。所有施肥处理均表现为套作模式下单株作物地上部磷积累量显著高于单作模式。玉米成熟期,CK、NK处理下套作玉米根际土壤速效磷含量分别比单作玉米高54.2%和71.8%;大豆始花期,NPK处理下套作大豆根际土壤速效磷含量比单作大豆高19.8%。大豆成熟期,NK、NPK处理下套作大豆根际土壤速效磷含量分别比单作大豆高23.8%和108.0%。无论是单作还是套作模式,玉米根际土壤Al-P含量在3个施肥处理下均低于非根际土壤。CK和NK处理下单作玉米根际土壤Al-P含量分别是套作玉米的1.19倍和1.22倍;NPK处理下单作玉米根际土壤Fe-P含量是套作玉米的1.21倍。在CK、NK和NPK施肥处理下,单作大豆根际土Al-P含量分别是套作大豆1.12倍、1.30倍和1.25倍,单作大豆非根际土Al-P含量分别是套作大豆的1.22倍、1.30倍和1.06倍。CK、NK处理下单作大豆根际土壤Fe-P含量分别是套作大豆的1.47倍和1.12倍。研究得出结论,低磷条件下,与单作相比,玉米/大豆套作更有利于作物对土壤Al-P、Fe-P的活化吸收。     

马铃薯/玉米套作对玉米光合特性和产量的影响

以单作玉米为对照, 设置2︰2和3︰2两种马铃薯/玉米套作行数比, 研究大田套作条件下玉米光合特性的动态变化及对产量的影响。结果表明: 套作显著降低了玉米整个生育期叶面积指数(LAI); 比叶重(SLW)生育前期显著降低, 乳熟期与单作差异不显著; Chla、Chlb、Chla+Chlb套作3︰2行数比整个生育期显著低于单作, 套作2︰2行数比生育前期显著低于单作, 乳熟期差异不显著。2种行数比叶绿素a/b值拔节期套作低于单作, 吐丝期高于单作。与套作2︰2行数比相比, 套作3︰2行数比LAI苗期差异不显著, 生育后期显著低于套作2︰2行数比; Chla、Chlb、Chla+Chlb生育前期显著高于2︰2行数比, 乳熟期差异不显著; 叶绿素a/b值吐丝期和乳熟期显著低于套作2︰2行数比, 生育前期差异不显著; SLW整个生育期差异不显著。2种行数比玉米套作和单作PAR、Pn、Gs、Tr、WUE均随叶位的降低而降低。套作降低了玉米下位叶的Pn、Gs、Tr, 提高了下位叶的Ci, 上位叶Pn、Gs、Tr、Ci套作和单作差异不显著。上、下叶位的PAR套作均显著高于单作, 上、下叶位的WUE套作与单作差异均不显著。套作3︰2行数比上、下叶位PAR、Gs、Tr均显著低于2︰2行数比; 2种行数比上位叶Pn相近, 下位叶Pn套作3︰2行数比显著低于2︰2行数比。下位叶Pn的降低套作 3︰2行数比受气孔因素限制, 套作2︰2行数比受非气孔因素限制。总之, 马铃薯/玉米套作改变了玉米的光合特性, 并显著降低了玉米的籽粒产量。套作2︰2行数比和套作3︰2行数比土地当量比分别为0.88、1.24, 前者无套作优势, 在生产中不宜采用, 后者具有较强的套作优势, 宜在生产中推广。     

减氮对华南地区甜玉米大豆间作系统产量稳定性的影响

在广东省广州市华南农业大学试验中心,通过大田定位试验（2013年秋-2017年秋5年9季）对比了两种施氮水平[减量施氮（300 kg·hm^-2,N1）和常规施氮（360 kg·hm^-2,N2）]、4种种植模式[甜玉米单作（SS）、甜玉米//大豆2：3间作（S2B3）、甜玉米//大豆2：4间作（S2B4）、大豆单作（SB）]的甜玉米、大豆及系统产量的动态变化,采用W²（Wricke''s ecovalence,生态价值指数）、变异系数（CV）和可持续指数（SYI）评价了产量的时间稳定性,旨在为华南地区一年2熟制甜玉米产区地力保育和绿色生产提供科学依据。结果表明：1）各处理甜玉米、大豆和系统总产量呈现明显的生产季节动态变化,不同年季、种植模式对甜玉米、大豆和系统总产量均有极显著影响,施氮水平仅显著影响甜玉米的产量。2）所有间作处理甜玉米的相对产量均高于单作,间作系统的实际产量损失指数（AYLs）均大于零,表明甜玉米//大豆间作能稳定地保持间作优势且显著提高了土地利用效率。3）不同处理甜玉米产量的W²、CV和SYI均没有显著差异,但单作大豆的W²值显著高于间作,单作大豆的产量稳定性低于间作大豆。种植模式对系统总产量稳定性有显著影响,且间作大豆提高了其稳定性。4）间作大豆显著提高了土壤地力贡献率,S2B3和S2B4的平均地力贡献率分别为75.07%和74.27%,比SS分别高30.29和29.47个百分点。5）与单作甜玉米相比,9季甜玉米//大豆间作显著提高了土壤pH,缓解了长期大量施氮导致的土壤酸化对地力的影响。连续减量施氮没有影响甜玉米//大豆间作系统土壤有机质和全量养分含量,300 kg·hm^-2的施氮量能够满足甜玉米和大豆对氮素的需要。减量施氮与间作大豆是华南甜玉米产区资源高效利用、系统产量稳定的可持续绿色生产模式。     

套作大豆形态、光合特征对玉米荫蔽及光照恢复的响应

为探寻大豆在荫蔽胁迫及光照恢复后的形态建成和光合生理的响应策略,选用‘简阳九月黄’、‘江浦黑豆’和‘永胜黑豆’3个大豆材料,以单作和玉米?大豆带状套作种植模式为研究对象,分析套作荫蔽及光照恢复后大豆形态特征、光合速率、叶片解剖结构、光合色素含量等参数的响应特征。结果表明:套作种植下,大豆在第5片复叶展开(V5)期明显受玉米荫蔽胁迫,与单作大豆相比,株高显著增加,茎粗和地上部分生物量显著降低;其茎、叶和柄生物量分别是地上部生物量的58%、37%和6%,而单作下分别为36%、50%和14%,套作荫蔽下大豆的地上部分生物量分配中心由叶片改变为茎秆。同时,叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、叶绿素a含量、叶绿素a/b及净光合速率下降,但叶绿素b含量和栅栏组织厚度/海绵组织厚度比值增加。玉米收获解除荫蔽胁迫后,在大豆鼓粒期(R6),株高、茎粗、叶面积和地上部分生物量积累与单作的差异缩小,茎、叶和柄生物量为地上部生物量的41%、49%和10%;叶片、栅栏组织和海绵组织厚度比V5期(玉豆共生期)分别增加117%、99%和81%;光合色素与单作相比差异不显著,但净光合速率显著低于单作。玉米?大豆带状套作下的3个大豆材料的单株产量差异较大,‘简阳九月黄’、‘江浦黑豆’和‘永胜黑豆’的单株产量分别较单作下降33%、64%和40%。因此,大豆能够通过形态、光合生理特征的可塑性来适应光环境,但品种间存在差异。     

磁化水处理对镉胁迫下欧美杨幼苗光合及生长特性的影响

为探讨磁化水灌溉处理在促进植物生长、提高植株重金属耐受性方面的作用机制,本研究采用随机区组试验设计,研究了镉胁迫（0 μmol·L^-1、50 μmol·L^-1、100 μmol·L^-1）下磁化水灌溉处理对1 a生欧美杨''I-107''光合特性、叶绿素荧光动力学参数及生长特性的影响。结果表明：1）镉胁迫会显著降低植株高生长和根茎叶干物质量;低浓度（50 μmol·L^-1）镉处理促进根系直径及体积增大（P<0.05）,高浓度（100 μmol·L^-1）则会抑制根系各形态参数;镉胁迫下欧美杨叶绿素b和类胡萝卜素含量分别降低12.50%、43.24%和19.27%、46.37%（P<0.05）,净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、胞间二氧化碳（C_i）分别降低13.68%和33.68%、8.07%和27.81%、5.00%和14.99%（P<0.05）,同时,PSⅡ潜在活性（F_v/F_m）、最大光化学速率（F_v/F_o）、光合性能指数（PIabs）和量子产额（φ_Eo）均有不同程度降低。2）磁化水灌溉提高镉胁迫植株高生长及根茎叶干物质量,增加植株根系长度及表面积;同时,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量在0 μmol·L^-1和100 μmol·L^-1镉胁迫下分别提高16.99%、40.20%,8.67%、39.10%和17.32%、50.52%（P<0.05）;G_s、C_i及WUE显著升高,T_r则降低24.20%、23.33%、12.06%（P<0.05）;另外,F_v/F_m、F_v/F_o、PIabs显著升高（P<0.05）。综上所述,磁化水灌溉处理有助于提高镉胁迫下欧美杨幼苗光合色素含量,维持光合机构功能,增强光合碳同化速率,减轻镉胁迫对植株生长发育的抑制。     

施磷对玉米吸磷量、产量和土壤磷含量的影响及其相关性

为了给玉米磷高效利用提供理论依据, 在低磷土壤(Olsen-P 4.9 mg·kg^-1)上, 通过田间试验, 研究了施磷0(T₀)、50 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₁)、100 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₂)、200 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₃)、1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₄)对两个玉米品种"鲁单9002" (LD9002)、"先玉335"(XY335)的产量、磷素吸收利用及根际磷动态变化的影响。结果表明: 两玉米品种根际土、非根际土速效磷含量在不同生育时期都表现为T12O₅)·hm^-2的T₃处理非根际土转化为根际土土壤磷的量最大, 同时玉米生物量、产量、磷转移量也达到最高, 而施磷1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理玉米生物量、产量与中磷水平相比没有显著增加, 但植株吸磷量较高。XY335的花后磷转移量小于LD9002。相关分析表明, LD9002根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶吸磷量之间显著相关, 以播种后79 d与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关系数最高; 而XY335根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶磷浓度之间显著相关, 在播种后47 d期间与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关性最好。因此, 在低磷土壤上, LD9002和XY335分别在播种后79 d和47 d时是植株对磷的敏感期, 可以通过测试根际土、非根际土速效磷含量来反映土壤的供磷状况; LD9002在79 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为54.95 mg·kg^-1、32.99 mg·kg^-1, XY335品种在47 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为51.24 mg·kg^-1、35.35 mg·kg^-1; 施磷量1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理两品种玉米产量、生物量、磷积累量与施磷量100~200 kg(P₂O₅)·hm^-2处理没有显著差异。     

改变玉米行距种植对豌豆/玉米间作体系产量的影响

间作体系中改变作物的种植行距可改变体系作物的种间互作效应,影响作物产量。本研究通过设置豌豆/玉米间作种植体系中玉米的5种种植行距(0 cm、20 cm、40 cm、60 cm和80 cm),以期揭示间作体系中作物种植行距变化对体系作物产量的影响。结果表明:豌豆/玉米间作体系产量优势明显,各处理的土地当量比均大于1。玉米种植行距在0~80 cm区间改变时对体系产量的影响总体表现为随玉米行距增大,产量先增后降,且玉米种植行距与体系混合产量和间作玉米产量均呈现二次曲线相关关系,产量峰值出现在玉米种植行距为40 cm时,间作玉米产量达10 118 kg.hm 2。玉米行距变化对豌豆产量的影响不明显,间作体系产量主要受间作玉米产量影响。改变玉米行距种植明显改变了玉米的产量性状,主要表现在穗粒数上,行距为60 cm时,穗粒数最大,达549粒。种间相对竞争力总体表现为随玉米行距的增大玉米相对于豌豆在产量形成方面的竞争力逐渐增强;在玉米行距0~60 cm之间,豌豆相对于玉米的种间相对竞争力均<0,表明竞争力玉米强于豌豆,而当玉米行距为80 cm时,种间竞争力为0.14,表明此时豌豆竞争力强于玉米。因此,通过合理调整玉米种植行距从而提高间作玉米产量有利于提高豌豆/玉米间作体系的整体产量。     

玉米/大豆间作条件下作物生物量积累模型

通过不同间作比例的玉米/大豆间作试验,建立了基于辐射截获与利用的玉米/大豆间作群体生长和产量的模拟模型。作物总生物量和产量为光合有效辐射(PAR)、辐射截获率(F)以及辐射利用效率(RUE)的函数,根据太阳辐射(SR)与PAR的比例可估算PAR,采用Keating和Carberry建立的公式计算F值,利用生长度日(GDD)确定作物的出苗、开花与成熟时期。模拟结果表明模型能够较为准确地模拟水分充足条件下间作群体的总生物量和产量。     

玉米/大豆、玉米/花生间作对作物氮素吸收及结瘤固氮的影响

禾本科与豆科作物间作具有显著的增氮作用。为探明玉米/大豆、玉米/花生间作模式的氮素吸收、氮营养竞争能力及豆科结瘤特性的变化,解释玉米与豆科间作体系的增氮效应,通过田间试验,设置玉米单作（MM）、大豆单作（SS）、玉米/大豆间作（MS）、花生单作（PP）、玉米/花生间作（MP）等5种种植模式,研究不同种植模式对作物氮素积累、氮营养竞争强弱及豆科结瘤固氮特性的调控作用。结果表明,与单作相比,间作显著降低玉米和大豆的氮素积累量,对花生的氮素积累量影响不显著。5种模式系统氮素积累总量表现为MS > SS > MP,PP和MM处理最低且差异不显著,MS处理比MP处理显著高21.8%。与MM处理相比,MS和MP处理的玉米氮素积累量分别降低20.5%和11.7%,其中MP处理籽粒、叶片和茎秆氮素积累量比MS处理高8.9%、21.2%和14.3%。与SS处理相比,MS处理的大豆氮素积累量降低28.5%,其中,中行、边行分别降低10.1%、15.4%。玉米相对大豆氮营养竞争比率表现为强（CR_ms>1）,相对花生则表现为弱（CR_mp<1）。与SS处理相比,五叶期MS处理的大豆根瘤数量显著增加,根瘤鲜重无显著差异,盛花期后根瘤数量和鲜重均显著降低;MS处理的大豆根瘤固氮酶活性均降低,且中行降低幅度更大。与PP处理相比,开花期MP处理的花生根瘤数量和鲜重均显著增加,下针期后均显著降低;MP处理的花生根瘤固氮酶活性均降低,且边行降低幅度更大。各间作模式作物的氮素积累量虽然降低,但间作模式的系统氮素积累量却显著高于各单作模式,两种间作模式中MS处理的氮素积累总量最高。     

麦-豆和麦/玉/豆体系中大豆的磷肥增产增效作用研究

【目的】小麦/玉米/大豆旱地三熟模式是我国西南山丘区的主要旱作耕作模式,大豆作为该体系中改善土壤环境的核心作物,明确其增产、增效作用,可指导该体系的科学管理。【方法】于2012、2013年连续2年进行田间试验,采用小麦-大豆(单作)和小麦/玉米/大豆(套作)两种体系,设置5个不同磷水平处理(SP1、SP2、SP3、SP4、SP5),调查了大豆在与玉米共生期和玉米收获后的生物量变化,以及收获期籽粒产量、全株养分含量和养分利用效率的差异。【结果】1)玉米收获前大豆植株地上部生长率,单作为1.52 g/(m2·d),套作为1.18 g/(m2·d),单作比套作高28.8%;玉米收获后,大豆植株地上部生长率,单作为4.15 g/(m2·d),套作为5.60 g/(m2·d),套作显著高于单作34.9%。2)大豆籽粒产量套作平均比单作高20.3%。单作、套作大豆籽粒产量均随土壤磷含量的增加呈先增加后降低的变化趋势,2年平均产量最高均在SP4处理,套作为2923 kg/hm2,单作为2400 kg/hm2。SP4处理产量与SP2和SP3差异不显著,与SP1和SP5差异显著。3)收获期大豆籽粒氮、磷、钾含量套作高于单作,茎、荚含量套作低于单作;各部位的氮含量随土壤磷含量的增加先增高后降低,磷、钾含量有随土壤磷含量的增加而增加的趋势。4)小麦+大豆种植带的植株氮、钾积累量,套作体系明显高于轮作体系,且随土壤磷含量的增加先增加后减少。5)小麦+大豆种植带磷肥当季利用率随土壤磷含量的增加而逐渐减小,SP2、SP3、SP4、SP5处理套作体系比单作体系分别高44.6%、74.9%、66.9%、109.5%,平均高74.0%。【结论】套作大豆相比单作大豆具有产量和营养优势,套作大豆茎、荚氮、磷、钾养分相比单作大豆可更多地向籽粒转运,大幅提高其对磷肥当季利用效率。合理施用磷肥也可提高大豆产量。     

玉米-大豆带状间作对大豆生长、光合荧光特性及产量的影响

为了探究玉米-大豆间作对大豆生长策略、光合荧光特性及产量的影响,以大豆品种中黄39为试材,采用玉米-大豆带状间作和大豆净作2种不同的种植模式,研究间作下大豆的形态、物质分配及光合荧光参数的变化规律。结果表明,间作大豆植株的株高在四节期(V4期)、始荚期(R3期)和鼓粒期(R6期)分别比净作增加22.47%、47.33%和32.72%。在V4期,间作大豆除株高显著高于净作外,大豆茎粗、主茎节数、茎叶柄生物量和叶绿素含量在净作和间作下均差异不显著。在R3和R6期,间作大豆植株的茎、柄生物量显著增加,但叶生物量、叶绿素a含量、叶绿素总含量及净光合速率(Pn)显著低于净作大豆。对于叶绿素荧光参数,间作大豆叶片非光化学淬灭系数(NPQ)在V4、R3和R6期分别显著高出净作大豆12.2%、5.04%和7.2%,而间作大豆叶片的PSII实际的光化学量子效率(F'q/F'm)、光化学淬灭系数(q P)和PSII反应中心潜在的激发能捕获效率(F_v/F_m)与净作大豆相比差异不显著。在产量构成因素中,间作大豆的单株荚数、单株粒数、百粒重及单株产量均显著低于净作,分别降低27.78%、12.33%、20.72%。间作下玉米对大豆生育后期的生长、光合特性的影响直接导致大豆产量及构成因素的下降。因此,在玉米-大豆带状间作种植模式下,要提高间作大豆产量,需降低大豆生育后期玉米荫蔽程度。本研究结果为间作大豆栽培及高产提供了一定的依据。     

玉米行距变化对间作系统生产力及玉米生长的影响

间作系统中作物种间距离的变化直接影响着系统的生产力,因此,合理的种间配置是间作获得高产的前提。本研究总结归纳了2010年甘肃武威和2014年甘肃张掖的小麦/玉米、蚕豆/玉米间作系统玉米行距试验,旨在探明间作玉米在不同种植行距下对间作体系生产力的影响及玉米生长的差异。试验设置5个间作玉米的种植行距处理(D0:10 cm、D20:20 cm、D40:40 cm、D60:60cm、D80:80 cm),测定了作物产量、产量构成、生物量累积。结果表明:间作玉米行距变化对间作配对作物产量无显著影响,主要影响间作玉米产量;2010年,两间作体系间作玉米产量、体系混合产量、系统生产力(system productivity)均以D60最高,2014年均以D40最高;随玉米行距增大,系统生产力先增加后减小,拐点均出现在D60;玉米行距变化显著改变了玉米的穗粒数、百粒重、单株粒重;小麦/玉米体系,两年单株粒重峰值分别出现在D60(132 g·株~(-1))和D40(216 g·株~(-1));蚕豆/玉米体系均出现在D40,分别为158g·株~(-1)(2010年)和220 g·株~(-1)(2014年);不同行距处理下玉米共生期和单独生长期生长速率均存在差异,共生期各处理生长速率显著低于单独生长期,无论哪个时期,D40和D60处理的生长速率均占优。河西灌区小麦/玉米和蚕豆/玉米间作中玉米种植的最佳行距为40 cm和60 cm,此行距下间作系统可得到最大系统生产力。