玉米||花生间作系统与玉米根功能及其保护酶活性关系研究

研究玉米单作、玉米||花生2∶4模式和4∶2模式3种种植方式对玉米根系空间分布和根系抗氧化酶活性的影响。结果表明,不同种植模式显著影响玉米的根系空间分布,根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性在间作模式下显著高于单作模式,间作能够延长玉米根系功能期特别是生长中后期根系功能,对玉米子粒产量的增加具有重要的促进作用。     

玉米‖花生间作系统作物产量及根系空间分布特征的影响

在农业部阜新农业环境与保育科学观测试验站分别设置2行玉米:4行花生间作(2M4P)、4行玉米:4行花生间作(4M4P)和玉米单作、花生单作4个种植模式,开展不同种植模式对作物产量及产量构成因素、生物量和根系特征的影响研究。结果表明,2个间作模式的土地当量比(LER)为1.16~1.24,具有一定的产量优势和较高的土地利用效率。间作中的玉米干物质积累量与单作接近,间作花生干物质积累量较单作明显下降。对根系研究发现,间作减少作物的细根生长,2M4P、4M4P处理的比根长(SRL)较单作玉米和花生分别下降了25%、23%和18%、12%,复合系统作物根表面积密度(RSAD)在0~40 cm土层中能够占到总土层的80%以上,间作作物的RSAD显著高于单作,表明作物根系在表层分布较为密集,间作影响了作物的根系生长与分布。     

适宜机械化玉米-大豆间作生产模式研究

研究机械化条件下玉米-大豆间作的生产效益,为优化玉米-大豆间作模式提供理论基础。设置玉米单作(MM)、大豆单作(SM)、玉米大豆行比2∶4间作(2/4I)和玉米大豆行比4∶4间作(4/4I)种植模式,分析不同种植模式的作物产量、经济效益和土壤温室气体排放特征。结果表明,2/4I和4/4I模式均具有间作优势,土地当量比分别为1.24和1.15;与单作相比,间作成本降低、产值增加、经济效益显著提高;间作还降低了农田土壤CO2和N2O排放通量。综合比较两种间作模式的产量和效益,2/4I模式优势优于4/4I。     

鲁西北地区夏玉米/大豆间作适宜模式分析

为探索鲁西北地区最适宜的夏玉米/大豆间作模式,选用豫单9953玉米和齐黄34大豆为材料进行大田试验,以玉米单作和大豆单作模式作为对照,设置夏玉米/大豆6种行比间作模式(2∶4、2∶6、2∶8、3∶4、3∶6、3∶8),分析比较不同间作模式对夏玉米、大豆生物学性状、产量及综合经济效益的影响。结果表明:间作下玉米秃尖长、穗行数、行粒数、单穗粒重均显著优于单作玉米,具有一定正间作效应;大豆株高、底荚高度、分枝数、节数、有效荚数、单株粒数均比单作大豆低,具有一定负间作效应。2∶4、3∶4、3∶6、2∶6、3∶8和2∶8间作模式下土地当量比分别为1.32、1.28、1.21、1.18、1.14和1.11,增产效益明显,均具有间作优势,尤其2∶4间作模式增产优势最大,相比玉米单作增收值达到4 879.28元·hm~(-2)。综合考虑不同间作模式的经济效益及小型机械操作,2∶4间作模式较适宜在鲁西北地区推广应用。     

吉林玉米带不同玉米//小麦间作模式对作物产量及水分利用率的影响

采用田间试验,设置4∶2(四垄玉米两垄小麦)、3∶2(三垄玉米两垄小麦)、2∶2(两垄玉米两垄小麦)3种不同的玉米//小麦间作模式及玉米、小麦单作共5个处理,探讨不同玉米//小麦间作模式对作物产量、水分利用率及种间竞争等方面的影响。两年试验表明,玉米//小麦间作模式与单作模式相比具有显著优势,间作处理的土地当量比(LER)均大于1。玉米//小麦间作系统中,小麦相对玉米的竞争力(Awm)均大于0。在小麦收获后,3种不同间作处理的玉米相对生长率(RGR)相比单作玉米提高显著。在作物耗水等方面,玉米//小麦的全生育期耗水量及水分利用率均高于单作。间作模式能显著增加玉米//小麦间作的子粒产量,其中2∶2处理组在产量表现等方面为最优。     

不同玉米大豆间作行比对大豆光合特性及产量的影响

为研究适合东北黑土区玉米大豆间作行比,促进玉米大豆间作模式推广应用,本研究以玉米大豆间作系统为主要研究对象,设置玉米单作(M)、大豆单作(S)、玉米大豆行比2∶4间作(M2S4)、玉米大豆行比4∶4间作(M4S4)和玉米大豆行比4∶6间作(M⁴S⁶)处理,分析不同间作行比对大豆株高及干物质积累、光合特性相关指标、产量及经济产值分析的影响。结果表明：间作显著增加了大豆株高,降低了干物质量,同时,随着玉米条带数的降低及大豆条带数的增加,光合参数Gs和Tr与单作处理之间呈显著性差异,而Ci则呈现相反的变化趋势。4∶4间作行比(M4S4)处理具有较好的间作优势,土地当量比为1.26,在考虑了政府补贴后,间作复合经济产值显著高于各单作处理,其中,M4S4处理最具有增收潜力。综上,M4S4模式为东北黑土区最佳玉米大豆间作配置方式。     

玉米花生宽幅间作碳足迹初探

为明确玉米花生宽幅间作农田碳足迹,探索有效途径实现低碳与高效的协同效益,依据全生命周期评价分析原理,建立农田碳排放核算模型,设置农用物资(种子、肥料、农药、地膜)投入、农机能耗(耕地、播种、灌溉、收获)、秸秆处理及氮肥施用导致的田间N2O直接和间接排放四个模块,估算山东聊城地区典型玉米花生3∶4和3∶6宽幅间作与传统玉米单作、花生单作单位面积和单位产值的碳足迹差异。结果表明,3∶4和3∶6间作模式单位面积碳排放分别为3782.44kg CO_2e/hm~2和3829.94kg CO_2e/hm~2,均低于花生单作的3930.64kg CO_2e/hm~2、高于玉米单作的1361.38kg CO_2e/hm~2;二种间作模式的温室气体排放主要来自肥料(包括肥料生产、氮肥施用导致的田间N2O排放)和地膜,3∶4模式下占总排放的60.09%,3∶6模式下占60.54%;3∶4模式单位净产值的碳排放强度为0.197kg CO_2e/元,高于花生单作(0.179kg CO_2e/元)和玉米单作(0.154kg CO_2e/元),3∶6模式为0.177kg CO_2e/元,低于花生单作,但若能避免玉米条带的重复施肥和冗余翻耕,二种间作模式单位产值的碳排放强度将低于玉米和花生单作。玉米花生宽幅间作不仅提高土地产出率和资源利用率,而且具有显著的经济效益和生态效益。     

间作香露兜提高槟榔根系生长和土壤酶活性

采用盆栽试验的方法,对槟榔单作、香露兜单作和槟榔间作香露兜3种栽培模式下根系生长发育和土壤酶活性进行比较研究。结果表明：槟榔间作香露兜促进了槟榔干物质累积,且分配到根系的干物质相对增多,地下部干物质质量显著增加,对香露兜的影响不显著;间作后显著增加槟榔叶片SPAD值,对香露兜无显著影响;间作模式下槟榔总根长、根系总表面积、根数目显著增多,分别比单作增加了78.64%、50.96%、81.22%,而且间作对槟榔根系生长发育的促进作用大于香露兜;槟榔间作香露兜后,土壤酸性磷酸酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性均显著高于槟榔单作,土壤脲酶与槟榔单作无显著差异,但显著低于香露兜单作;土壤过氧化物酶活性与根数目和根体积呈显著正相关。综上所述,槟榔与香露兜根系之间竞争较小,与槟榔单作相比,槟榔间作香露兜模式能够促进槟榔根系生长,提高土壤酶活性。     

玉米//花生间作模式对作物病害发生的影响及分析

为探索玉米//花生间作种植模式对玉米和花生病害发生情况的影响,2015-2016年对玉米、花生单作田和间作田进行了病害调查,并对其气象因子和土壤酶活性进行了测定与分析。结果表明:间作模式下玉米和花生病害的发生率都有所降低,玉米病害发病率降低程度尤为显著,其中对玉米茎腐病影响最大,发病降低率可达42.53%。本文对间作田和单作田的多项气象因子进行了测定,结果表明:同单作相比,玉米间作田光照度平均提高了5784.67lx,环境和土壤相对湿度分别平均降低了9.15%和8.23%,花生间作田光照度平均降低了16053.77lx,环境和土壤温度、相对湿度差别不显著。通过土壤中酶活性测定,发现间作模式在一定程度上提高了与抗性正相关的碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性。     

花生、玉米不同间作方式对花生生理性状以及产量的影响

为探究不同间作方式对花生生长发育以及产量的影响,研究提高花生、玉米间作综合单产的最优间作模式。设置了花生和玉米4:1间作模式(覆膜:DJ_1FM;露地:DJ_1)、花生和玉米4:2间作模式(覆膜:DJ_2FM;露地:DJ_2)、花生和玉米5:3间作模式(覆膜:DJ_3FM;露地:DJ_3)、花生单作处理(覆膜:DDHF;露地:DDH)和玉米单作处理(DDY)共9个处理。研究结果表明:覆膜有利于花生叶片净光合速率的提高,而从结荚期开始花生、玉米间作的覆膜和露地处理均显著降低了花生的净光合速率,各处理之间光合速率大小表现为DDHFDDHDJ_1FMDJ_1DJ_2FMDJ_2DJ_3FMDJ_3;花针期花生、玉米5:3模式覆膜和露地处理的叶绿素含量显著低于其他处理;花生、玉米间作对花生叶片叶绿素含量的影响与玉米所占比例成反比。花生、玉米5:3间作模式覆膜和露地处理的硝酸还原酶活性、根系活力在各个时期均低于其他各个处理,差异显著;各间作模式下花生都出现了产量显著下降的情况;花生、玉米4:2间作模式的玉米产量较单作玉米下降了24.9%,下降不显著。按照当年山东省粮食收购价格计算花生和玉米的收益花生、玉米4:2间作模式的覆膜处理经济效益明显高于其他间作处理。认为4:2间作模式覆膜处理为花生、玉米的最佳间作模式。     

耕作方式与玉米根系功能及其保护酶活性关系研究

采用根箱模拟方法,研究3种耕作方式(苗带耕作、行间耕作和全层耕作)和两种耕作深度(10 cm、30 cm)对玉米根系空间分布和保护酶活性的影响。结果表明,耕作方式显著影响玉米根系空间分布状况,深耕可延长行间耕作和全层耕作的根系功能期。根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性在耕作方式间表现为全层耕作行间耕作苗带耕作,深耕可增加玉米生育后期(乳熟期)深层土壤中根系SOD活性。行间耕作和全层深耕均延长玉米深层根系功能期和保护酶活性,实现增产(无显著差异)。因此,从节约成本和提高经济效益考虑,行间深耕是一种更适宜推广的玉米耕作栽培方式。     

旱区土壤无机氮素与春玉米根系时空分布对控释尿素输入的响应

以先玉698为供试材料,在等氮量(225 kg/hm²)条件下,以不施氮为对照(CK),设置UR (100%普通尿素,2/3基施,1/3小喇叭口期追施)、CRU1(1/3控释尿素+1/3普通尿素基施,1/3普通尿素小喇叭口期追施),CRU2(2/3控释尿素+1/3普通尿素一次基施)、CRU3(100%控释尿素基施)4种施氮模式,探究控释尿素输入对土壤氮素、玉米根系特性、氮素吸收及产量的影响。结果表明,相对于UR处理,CRU处理显著提升了春玉米生育中后期土壤硝态氮和铵态氮的含量,其中CRU2效果最明显。UR和CRU处理在不同时期对根系参数的影响不同,前期UR处理有利于根系的生长,花后CRU处理对0～80 cm土层根系长度及0～20 cm根重密度影响更大。通径分析进一步表明,玉米根长及根重密度的变化是增产的重要原因之一。CRU处理显著提升了玉米整个生育期内植株氮素含量及最终子粒产量。花后15 d,CRU处理较UR提高了子粒氮素含量,CRU处理间以CRU2最佳。CRU2处理子粒产量为14.65 t/hm²,分别较CK、UR、CRU1、CRU3提高32.70%、5.78%、1.52%、5.17%。在宁南山区CRU2处理能实现春玉米高产高效。     

耕层构建方式对土壤理化性状、玉米养分累积及根系形态的影响

以郑单958为试验材料，大田条件下设置T1（浅灭茬后直接播种）、T2（苗带深松后镇压）、T3（行间深松且苗带镇压）、T4（苗带行间全部深松）4种耕作方式，探明不同耕作方式对土壤理化性状、玉米根系空间分布、养分累积及产量的影响。结果表明，T2和T3处理的土壤三相比及土壤含水量均优于T1处理。与T1处理相比，T2和T3处理的根系总干重、总根长和总根表面积增幅分别为10.6%~55.7%、32.6%~43.6%、23.1%~38.9%，各土层间的根系分布更加合理化，提高了根系对土壤养分的吸收利用能力。T2和T3处理显著增加了子粒干重和子粒养分含量，增幅均在15.0%以上（P<0.05）。综上，苗带深松后镇压和行间深松且苗带镇压两种耕作方式均有利于玉米地上部生物量和养分的积累，可改善土壤结构，提高土壤含水量，增加土壤的液相和气相比例，进而促进玉米根系的生长发育及其对更深层次土壤养分的吸收。     

耕作方式对玉米根系构型及抗根倒伏能力的影响

通过云南典型的红壤坡耕地对土壤实施深松+旋耕 15 cm（SRT）、深松+免耕（SNT）、深松+翻耕 20 cm（SP1）、深松+翻耕30 cm（SP2）、旋耕15 cm（RT）、免耕（NT）、翻耕20 cm（P1）和翻耕30 cm（P2）8种耕作方式,研究对玉米的根系根条数、根直径、入土角度、根幅、生物量及根系抗拔力等的影响。结果表明,深松+翻耕20 cm处理能增加玉米根条数、根系入土角度和10 cm土层处根系生长幅度,增大根系生物量,尤其是深层土壤（20～30 cm）根系生物量,同时对玉米产量也具有提高作用。深松+翻耕30 cm处理能增大根系的垂直抗拔力。因此,土壤通过深耕处理能改善玉米根系构型和分布,进而增强玉米根系抗倒伏能力。     

玉米根系空间分布特性的数学模拟及应用

通过根箱试验获取玉米根系坐标数据,采用方程y=1/1/k+ae~-bx建立根系纵向和横向分布模型,利用模型分析田间氮肥运筹以及不同品种对玉米根系生长及分布的影响,研究玉米根系在土壤中的空间分布特性。结果表明,玉米在拔节期和灌浆盛期,分别约49.7%和20.7%的根系分布在20 cm深度土层内,34.6%和46.6%根系分布在20 cm横向范围内,其纵向和横向累积长度的变化均可用Logistic方程模拟。重基肥处理能够扩大拔节期的根系的空间分布。     

胡椒/槟榔间作系统根系空间分布特征初探

采用根箱试验,对胡椒/槟榔间作系统根系空间分布特征进行了初步研究,结果表明：胡椒/槟榔间作系统中2种作物根系生态位有重叠现象;间作系统存在种间竞争;种间竞争导致了胡椒根系向下生长,而槟榔根系生长空间缩小;间作系统中胡椒处于竞争优势。     

间作条件下玉米与马铃薯的养分利用特征

采用田间小区试验,通过2行玉米间作2行马铃薯、4行玉米间作4行马铃薯及相应单作试验,在玉米拔节期和大喇叭口期比较植株氮磷钾浓度和养分吸收量,研究玉米间作马铃薯中养分吸收和肥料利用效率的变化。结果表明,玉米大喇叭口期,间作玉米植株氮钾浓度显著低于单作(F_氮=6.608,P_氮=0.015;F_钾=5.148,P_钾=0.028),且根、茎、叶中氮磷钾浓度都低于单作处理,部分差异达到了显著水平,根对氮和磷的利用贡献大一些,茎对钾的利用贡献大。间作玉米的养分吸收量没有优势,但间作玉米单株产量极显著高于单作,产量与玉米大喇叭口期植株氮钾浓度极显著和显著负相关,表明提高玉米氮钾利用效率可促进增产。     

间作对咖啡和澳洲坚果根系形态、分布及养分累积的影响

为探明澳洲坚果与咖啡间作对地上部生长及地下部互作效应,为生产推广复合高效栽培模式提供理论依据,布置了咖啡和澳洲坚果间作盆栽实验,以二者分别单作为对照,分析植株的生长量、生物量、养分含量、根系形态以及土壤养分的差异。结果表明：（1）间作咖啡和间作澳洲坚果根干重、茎干重、单株总干重分别为40.86、50.38、148.34 g,22.38、33.19、111.97 g,间作咖啡显著大于间作澳洲坚果,叶干重二者差异不显著;幼龄期间作条件下,咖啡生长速率快于澳洲坚果。间作咖啡、间作澳洲坚果与各自单作根、茎、叶、单株干物质累积量差异均不显著。（2）间作澳洲坚果叶氮累积量2135.27 mg显著大于间作咖啡的1957.60 mg,除此之外,间作咖啡根氮、磷、钾,茎氮、磷、钾,叶磷、钾,单株总氮、磷、钾累积量均显著大于间作澳洲坚果,表明幼龄期间作条件下,咖啡养分累积量占优势;间作澳洲坚果根氮、钾累积量742.80、103.22 mg显著大于单作的535.00、37.77 mg,可见,间作根系竞争促进澳洲坚果增加根部氮的分配,提高根钾的吸收累积。（3）间作咖啡和间作澳洲坚果根长、根表面积、根体积在本株侧面根系生态位分布量占总取样量的62.63%~65.67%,其次是在株间根系生态位分布量占总取样量的16.01%~27.53%,在对应本株近侧和对应本株远侧面2个根系生态位分布较少,可见间作后二者根系主要分布于自身根系生态位,在株间位置根系交叉重叠,未在土壤深度和广度空间形成差异分布,属于间作竞争型根系统。咖啡与澳洲坚果均属于浅根系,侧根直径小,成龄澳洲坚果是高大乔木,随着时间的推移,与咖啡间作将处于地上、地下部竞争优势。