不同玉米-大豆带状套作组合条件下光合有效辐射强度分布特征对大豆光合特性和产量的影响

【目的】发展间种套作大豆是有效解决粮食供需矛盾的重要途径。本文旨在通过优化群体配置,改善群体光分布特征,实现大豆对有效光能的高效利用,为套作大豆高产栽培及群体结构的优化设计提供理论依据和技术途径。【方法】本研究于2011年和2012年,以不同株型玉米杂交种和大豆品种贡选1号为试材,设计登海605/贡选1号（处理A）、川单418/贡选1号（处理B）、雅玉13/贡选1号（处理C）3种玉豆带状套作组合,并以大豆单作作为对照（CK）,分析不同玉豆带状套作组合PAR分布特征对大豆光合特性和产量的影响。【结果】（1）不同玉豆带状套作组合的PAR和透光率存在显著差异,且均显著低于CK（P＜0.05）。玉豆共生期间,处理A的PAR分别比处理B和处理C高54.4%和90.7%。处理A的透光率分别比处理B和处理C高7.4%和17.7%。处理A的PAR和透光率均显著高于处理B和处理C。这说明登海605/贡选1号的带状套作组合,能够提高套作系统的光合有效辐射强度和透光率。（2）不同玉豆带状套作组合下,处理A大豆叶片Pn显著高于处理B和处理C (P＜0.05）,处理B和处理C大豆的Pn与处理A相比分别低了14.16%和27.23%。Gs和Ci与Pn变化趋势相同,Pn与Gs存在显著的正相关关系（0.883**）,说明气孔限制可能是Pn下降的主要原因。（3）不同玉豆带状套作组合显著提高了大豆叶片的Chla、Chlb、Chl(a+b)含量,降低了Chla/b比值,且均呈显著差异（P<0.05）。在V3、V5和R1期时,处理C大豆叶片Chla含量比处理A和B相比分别高5.42%、10.2%、5.9%和3.08%、4.9%、3.3%。处理C下大豆的Chlb含量比处理A和处理B分别高14.4%、14.9%,11.73%和7.8%、7%和5.74%。处理C大豆叶片Chl(a+b)的含量比处理A和处理B分别高7.27%,11.1%,7%和4.08%,5.35%,3.8%。处理间Chla/b与其呈相反的变化趋势。不同套作组合大豆叶片的叶绿素含量随着遮阴程度的增加而增加,使叶片更有效的捕获有限的光能,对光强降低有一定的补偿作用,增加对有限光能的利用。（4）不同玉豆带状套作组合大豆叶面积指数和干物质重且均显著低于CK。且处理间呈显著性差异(P＜0.05）,玉豆共生期间,不同玉豆带状套作组合大豆的LAI表现为处理A＞处理B＞处理C,且处理B和处理C的干物质重分别比处理A低35.4%和57.1%,LAI与干物质重存在显著的正相关关系 （0.977**）,说明紧凑型玉米削弱了对大豆弱光胁迫的程度,增加了LAI和光能截获量,从而提高了套作大豆群体的物质积累。（5）不同玉豆带状套作组合下,大豆产量及产量构成因素存在显著性差异（P＜0.05）。处理A的单株荚数比处理B和处理C高11.28%和32.75%,单株粒数高5.19%和13.34%,每荚粒数高6.4%和22.5%,单株粒重高2.16%和6.22%。不同处理间大豆产量以处理A的产量最高,且分别比处理B和处理C高13.13%和35.6%,说明随着玉米对大豆弱光胁迫程度的加剧,大豆产量呈现降低趋势。【结论】适宜的株型配置可以改善套作大豆生长的光照环境、提高其光合效率和产量。     

玉米-大豆带状套作对大豆根瘤性状和固氮能力的影响

【目的】研究玉米-大豆带状套作系统中大豆生物量积累、根瘤特性、固氮酶活性和植株酰脲含量与固氮能力间的关系,明晰套作根系固氮能力的变化规律,为筛选适宜玉米-大豆带状套作的大豆品种提供理论依据。【方法】以强结瘤大豆NTS1007及其亲本BRAGG和本地耐荫大豆南豆12三个结瘤特性不同的大豆品种（系）为试验材料,在大田试验条件下,采用传统挖掘法挖根考察根瘤生长特性,并对玉豆带状套作下的大豆地上部与地下部生物量积累、根瘤固氮酶活性和植株酰脲含量进行测定和分析。【结果】与单作相比,玉豆带状套作下大豆植株生物量显著下降,地下部（33.15%）较地上部（20.84%）下降更为明显,根瘤生物量受地上部和地下部的共同调控（R2=0.613、0.916）;大豆根瘤数目、单株瘤重和酰脲含量均显著下降,根瘤数目与地下部生物量呈显著正相关（R2=0.813）;单位重量和单株固氮酶活性均显著下降,在达到峰值后下降速度均小于单作;单株固氮酶活性增长速率最快的时间滞后于单作。不同结瘤特性大豆对玉豆带状套作的响应不同,玉豆带状套作下NTS1007单株根瘤数目最多,但与单作相比其降幅最大（52.42%）,BRAGG地下部和地上部生物量、根瘤重量下降幅度最大（37.73%、31.28%、43.25%）,南豆12的根瘤数目、地上部和地下部生物量、根冠比的降幅均为最小（40.12%、10.17%、19.83%、10.41%）;玉豆带状套作下NTS1007的单株固氮酶活性和单位重量酰脲含量降幅最大（64.41%、21.72%）,BRAGG的单位重量固氮酶活性降幅最大（24.16%）,南豆12的单位重量和单株固氮酶活性、单株酰脲含量均表现为最高,且降幅最小（10.01%、45.81%、17.88%）。【结论】玉豆带状套作显著降低了大豆地上部、地下部生物量和根冠比,减少了单株根瘤数目,降低了单位重量根瘤和单株固氮酶活性,抑制了大豆固氮能力的发挥。但生殖生长后期固氮能力下降速度低于单作,这有利于套作大豆籽粒蛋白质的积累。不同结瘤特性大豆对套作的响应不同,强结瘤大豆NTS1007的地上部干物质积累和地下根瘤形成对套作环境反应敏感,南豆12则对玉豆带状套作表现出了良好的适应性。     

带状间作不同带间距对玉米光能利用的影响

【目的】探究玉米单株生长环境一致情况下，不同玉米带间距离对带状间作玉米光能利用的影响。【方法】于2021—2022年，以传统间作（1M1S、2M1S）和玉米-大豆带状间作（2M2S、2M3S、2M4S）为研究对象，设置5种玉米带间距离，分别为1 m(1M1S,1行玉米﹕1行大豆)、1.2 m(2M1S,2行玉米﹕1行大豆)、1.6 m(2M2S,2行玉米﹕2行大豆)、2 m(2M3S,2行玉米﹕3行大豆)、2.4 m(2M4S,2行玉米﹕4行大豆)，另外设2种单作玉米为对照，单作玉米行距分别为80 cm(M80)和40 cm(M40)，分析光环境的差异对玉米光能截获和光能利用率（RUE）的影响。【结果】与单作玉米相比，带状间作改善了玉米冠层中下部的透光率，显著提高玉米的叶面积和光能利用率，增加玉米干物质积累，使玉米叶片保持较高的净光合速率，促进产量的增加。随着玉米带间距离的增加，玉米中下部的透光率升高，带状间作2M2S、2M3S和2M4S处理较单作M80和M40处理分别升高30.67%、20.62%、10.10%和112.70%、96.35%、79.23%。2M4S处理由于玉米占地面积...     

薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应

【目的】探讨马铃薯/大豆套作复合群体品种搭配原则,为马铃薯/大豆套作高产高效提供理论和技术依据。【方法】以当前西北一熟制灌区生产中广泛种植且间套优势明显的早熟马铃薯/大豆间套作方式为研究对象,通过两年田间试验,以大豆品种中黄30（早熟）、冀豆17（中熟）和齐黄34（晚熟）单作为对照,分析套作马铃薯收获前后大豆叶面积指数、干物质积累、光合速率的变化及对产量构成因素的影响,评价不同熟期大豆品种的生长补偿效应。【结果】（1）相对于单作,套作条件下各大豆品种的开花期延迟7 d左右,但不影响全生育期,套作大豆营养生长期延长而生殖生长期相对缩短。马铃薯与大豆各品种间的共生期差异不显著,但其生殖生长共生期差异显著（齐黄34为12 d,冀豆17为35.5 d,中黄30为41.5 d）。（2）在马铃薯/大豆共生期间,套作大豆LAI上升慢于单作,晚熟大豆LAI慢于早熟和中熟大豆品种,在马铃薯收获后,中、晚熟大豆品种可保持较大叶面积指数并持续较长的时间,尤其是晚熟品种。（3）单作大豆在出苗后60 d内干物质积累较快,而同期套作大豆平均干物质积累为单作大豆的44.27%。不同品种间单作大豆净光合速率高于套作,其中,晚熟品种显著高于中、早熟品种（P＜0.05）;出苗后100 d（套作马铃薯已经收获）单作大豆干物质积累相对变缓,套作大豆生长加快,尤其是晚熟品种增幅显著,此时套作大豆Pn相对于单作上升幅度大,中、晚熟品种Pn接近于单作大豆。（4）较单作模式,套作模式下不同大豆品种的有效荚数、单株粒数及每荚粒数均有所降低,其中早熟品种下降显著（P＜0.05）,分别下降了24.15%、22.14%、18.92%,而中、晚熟品种下降不显著,尤其是晚熟品种,套作模式较单作模式仅仅下降了6.34%、8.3%、1.71%。套作模式下,中、晚熟大豆品种的产量较早熟品种分别提高了79.85%和145.08%,LER分别达到了1.77和1.83。【结论】中、晚熟大豆品种与马铃薯组合套作优势更强,其生育期较长,营养生长期相对延长导致生殖生长共生期缩短,使大豆叶面积指数、光合速率均保持在较高水平,从而为马铃薯收获后进行光合补偿生长提供物质和能量基础,保证了套作大豆较高产量。     

玉米行距配置对套作大豆生物量、根系伤流及养分的影响

【目的】通过研究套作种植条件下,玉米不同行距配置对大豆生物量、根系伤流及其养分的影响,为玉米-大豆带状套作合理的群体配置提供理论依据。【方法】试验于2012—2013年采用单因素随机区组设计,以玉米-大豆带状套作种植中大豆为研究对象,固定玉米和大豆带宽200 cm,设置3个玉米窄行处理,分别是A1(20 cm+180 cm;窄行20 cm,宽行180 cm)、A2(40 cm+160 cm)和A3(60 cm+140 cm)。两行大豆种植于玉米宽行中,行距40 cm;净作大豆为对照,行距70 cm,每个处理重复3次。在大豆第三节龄期(V3)、第五节龄期(V5)与盛花期(R2)分析玉米不同行距配置对套作大豆根系生物量、氮磷钾的积累、伤流强度及伤流液组分的影响。【结果】套作大豆地上地下生物量和根系氮磷钾养分积累随着玉米窄行行距的增加而降低,且显著低于净作对照(P0.05)。根系伤流强度在各处理下均随生育时期的推进而增加,同一生育时期伤流强度从A1到A3逐渐降低,但A1和A2处理差异不显著(P0.05)。A1处理下大豆根系伤流强度在V3、V5及R2期比净作处理平均低27.69%、26.11%和23.23%。除V5期大豆根系伤流组分铵态氮含量低于V3和R2期外,硝态氮、全磷、全钾、可溶性糖含量随大豆生育时期推进逐渐增加,且均低于净作对照。通过相关分析,大豆地上地下生物量与根系养分积累量、伤流强度及组分含量间均呈极显著正相关(P0.01)。【结论】在玉米-大豆带状套作种植中,行距配置的差异性导致大豆地上地下生物量和根系伤流强度的变化而影响根系养分的吸收和物质的转运。     

宽幅带播对冬小麦冠层微环境及水分利用效率的影响

以大面积推广的多穗型品种矮抗58为供试材料,在大田条件下研究宽幅带播（幅宽8 cm）种植模式下不同带间距7 cm(KF7)、12 cm(KF12)和17 cm(KF17)对冬小麦冠层光截获、冠层温度、湿度、水分利用效率以及产量的影响。结果表明,与常规条播相比,宽幅带播群体光截获量、相对湿度和水分利用效率较高,而冠层温度较低,水分利用效率提高2.69%～13.72%,穗数增加13.82%～17.33%,产量提高3.12%～15.39%。宽幅带播下带间距增大,冠层光截获量以及湿度降低,而冠层温度则升高;宽幅带播随带间距增加,成穗数减少。在本试验条件下,KF12处理的小麦冠层结构合理,光能截获充分,冠层微环境适宜,水分利用效率最高,产量因素最为协调。     

不同熟期大豆R4-R5期冠层某些生理生态性状与产量的关系

 应用冠层分析仪和光合测定系统，分析不同熟期、不同产量类型的大豆R4-R5期冠层结构特征、光合生理、冠层内微生态环境。结果表明，不论熟期早晚，高产大豆群体的共同特征在于LAI较高，叶片在各个方向上的分布均匀；上下冠层叶片的光合速率差异小，全冠层的光合速率相对较高，从而使全冠层有较高的光合生产力。结果增加了植株荚、粒数及粒重，特别是增加了中上部的荚、粒数。不同熟期间的高产群体冠层特征的差异在于早熟大豆的LAI相对较低，截获的光能多少对于产量形成有着更重要的意义，高产群体叶倾角小，叶片平展，有利于截获更多光能；而晚熟大豆冠层郁蔽，LAI大，高产冠层各层次叶倾角大则有利于太阳辐射透射到冠层内部，增加群体内部受光量，利于产量形成。     

不同株型玉米冠层光氮分布、衰老特征及光能利用对增密的响应

【目的】探究增密对不同株型玉米冠层光氮分布、衰老特征、及其对光能利用及产量的影响,为陕西春玉米高产高效栽培提供支撑。【方法】于2017—2018年以陕单609（紧凑型）和陕单8806（平展型）为试验材料,设置4个种植密度（45 000、60 000、75 000和90 000株/hm²）,测定了冠层光氮分布、叶片衰老、物质生产、光能利用及产量构成等指标。【结果】陕单609和陕单8806分别在90 000株/hm²（13 824 kg·hm^-2）和60 000株/hm²（9 566 kg·hm^-2）达到了最高产量,与45 000株/hm²相比,90 000株/hm²下陕单609和陕单8806的穗粒数（17.8%和30.1%）和百粒重（15.2%和19.6%）均降低。同一密度下,2个品种的冠层光能截获率和叶片氮素浓度表现为上层>中层>下层,随着密度的增加,2个品种冠层上部光能截获率和叶片氮素浓度不断增加,中层和下层的光能截获率和叶片氮素浓度不断下降,当密度增至90 000株/hm²时,陕单8806冠层中部和下部的光能截获率分别较陕单609低8.8%和70.6%,且陕单609中层和下层的叶片氮素浓度较陕单8806高16.0%和40.5%。当密度从45 000株/hm²增至90 000株/hm²,陕单609和陕单8806成熟期相对绿叶面积分别降低36.4%和63.3%,叶片平均衰老速率分别增加40.2%和34.6%,冠层不同层次叶片衰老启动的时间顺序为下层>上层>中层,与陕单8806相比,90 000株/hm²下陕单609生育后期冠层中上部的绿叶面积较高,且下层维持较高的绿叶面积。随种植密度的增加,吐丝前后的氮素吸收量和氮收获指数显著增加,当密度增至90 000株/hm²时,陕单609吐丝前后的氮素吸收量、氮收获指数分别较陕单8806高23.5%、43.9%、12.7%。增密后生物产量、收获指数、冠层光能截获量和光能利用率显著增加,密度增至90 000株/hm²时,陕单609的生物产量、冠层的光合有效辐射、光能利用率和收获指数分别较陕单8806高26.1%、10.2%、9.1%和14.8%。【结论】与陕单8806比,紧凑玉米陕单609密植下较好协同优化冠层光氮空间分布,增加了群体花后中下部光能截获量,延缓群体冠层花后中下层叶片衰老,促进群体花后干物质和氮素积累,获得更高的籽粒产量和光能利用率。     

种间距对不同结瘤特性套作大豆物质积累、 鼓粒及产量形成的影响

目的 间套作是实现资源高效利用、解决粮食供求矛盾的重要途径,间套作体系下作物和谐共生受种间互作强度的重要影响。本研究以玉米-大豆套作系统为研究对象,探讨玉豆种间距对不同结瘤特性大豆干物质积累与产量形成的影响。方法 2016—2017年,连续2年进行大田试验,二因素随机区组设计,A因素为不同玉豆种间距,大豆净作（A1）与玉米大豆套作（4种玉豆种间距：30 cm,A2;45 cm,A3;60 cm,A4;75 cm,A5）,B因素为3个大豆品种（贡选1号,弱结瘤;桂夏3号,中度结瘤;南豆25号,强结瘤）,分析大豆干物质积累、鼓粒、产量构成的变化规律。结果 玉豆种间距对不同结瘤大豆的物质积累分配有显著影响,鼓粒前期净作大豆的干物质积累量显著高于套作,R4期（盛荚期）达到最高;套作大豆的干物质积累则在R5期（始粒期）达到最高,并逐渐高于净作,以玉豆种间距45、60 cm下的物质积累量较高;玉豆种间距60 cm（A4）下的南豆25号在荚果分配率、成熟期干物质积累量和营养器官对荚果的贡献率等方面优于桂夏3号和贡选1号。各品种在套作下均以A4种间距下的鼓粒时间最长、达到最大鼓粒速率时的籽粒重最高,百粒重与产量最大,且与净作产量差异不显著;各玉豆种间距下以南豆25的鼓粒能力最强,A4种间距下南豆25的平均产量分别比桂夏3号、贡选1号高5.4%和6.3%。结论 强结瘤的南豆25号能较好适应玉米大豆套作环境,且在种间距60 cm下表现最优,有利于干物质向籽粒分配和鼓粒,以增加百粒重,弥补荚数不足,达到套作与净作产量相当的目的。     

光强和光质对大豆幼苗形态及光合特性的影响

【目的】玉米大豆带状套作种植模式下荫蔽是影响大豆生长发育的重要因素之一,而荫蔽包括光强的降低和光质的改变,通过分析不同光环境下大豆形态、光合生理参数,以期为揭示光强和光质对大豆生长发育的调控提供理论依据。【方法】以南豆12为试验材料,在人工气候室盆栽种植条件下,设置4个光环境：A1处理（正常光照+远红光;光强不变,红光和远红光比值降低）,A2处理（弱光+远红光;光强降低,红光和远红光比值降低）,A3处理（弱光;光强降低,红光和远红光比值不变）,CK对照（正常光照;光强不变,红光和远红光比值不变）,分析大豆幼苗形态及光合生理参数对不同光环境的响应。【结果】在光强不变,红光和远红光比值降低条件下,与CK相比A1处理大豆株高和生物量增加,根系长度、根系表面积、根系体积下降,类胡萝卜素含量显著下降,净光合速率增加,实际光化学量子效率降低,而非光化学猝灭系数差异不显著（P＞0.05）;与A3处理相比A2处理大豆株高降低,茎粗增加,生物量增加9.8%,叶绿素a和总叶绿素含量分别增加了5.68%和2.83%,而叶绿素b含量降低了6.48%,净光合速率最大光化学量子产量、非光化学猝灭系数、有效光化学量子产量显著增加,根系特征差异不显著（P＞0.05）。在光质不变,光强降低的条件下,与A2处理相比,A1处理大豆株高显著降低,根系长度、根系表面积和根系体积显著增加,生物量增加了62.87%,其中A1处理下叶片生物量占整个植株的54.96%,而A2处理下茎秆生物量占整个植株的52.08%,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量增加,净光合速率增加了16.22%,叶绿素荧光参数差异不显著（P＞0.05）;与CK相比,A3处理大豆株高显著增加,而茎粗、根系长度、根系表面积和根系体积显著降低,生物量显著减少了61.09%,其中A3处理下茎秆生物量积累增加,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量分别增加了29.41%、4.17%、41.51%,净光合速率和实际光化学量子效率显著下降（P＜0.05）。【结论】光强直接影响大豆形态建成和物质积累,而低的红光和远红光比值显著提高大豆光合速率,促进物质的积累。     

辽西半干旱区玉米大豆间作模式对作物干物质积累分配、产量及土地生产力的影响

【目的】通过分析玉米大豆间作模式作物干物质积累与分配规律及种间竞争关系,探讨玉米大豆间作的增产机理,提出适合辽西半干旱区的最优玉米大豆间作模式。【方法】试验于2018—2019年在国家农业环境阜新科学观测实验站进行,采用田间试验方法,设置2行玉米2行大豆间作（MS2:2）、4行玉米4行大豆间作（MS4:4）、6行玉米6行大豆间作（MS6:6）、玉米单作（M）、大豆单作（S）等5种种植模式,研究作物的干物质积累分配特点、种间竞争力及其对产量和土地生产力的影响。【结果】3种间作模式均提高了玉米拔节期和灌浆期的干物质积累量,比单作玉米分别增加16.58%—20.32%和51.29%—52.56%;间作对大豆分枝期和鼓粒期的干物质积累影响较小,但分枝期MS2:2间作模式干物质积累量显著低于单作大豆。玉米干物质分配比率拔节期叶大于茎,灌浆期穗大于茎、叶,且3种间作模式穗的分配比率比单作玉米增加23.22%—31.70%;大豆干物质分配比率分枝期茎大于叶,鼓粒期茎、叶大于荚果,MS2:2和MS4:4间作模式大豆荚果分配比率比单作大豆分别降低19.30%、17.22%,MS6:6间作模式与单作大豆差异不显著。间作模式下玉米比大豆表现出了更强的种间竞争力（Ams>0）和产量营养竞争比率（CRms>1）。MS6:6和MS4:4间作模式土地当量比LER分别为1.16、1.07,土地生产力提高7%—16%,具有显著的间作优势;MS2:2间作模式土地当量比为0.97,具有间作劣势。【结论】玉米大豆间作模式土地生产能力的提高主要是通过改变作物干物质积累分配及种间竞争关系实现,MS6:6和MS4:4间作模式优势明显。表现最佳的是MS6:6间作模式,该模式能够显著提高土地生产力,在当地农业生产中具有很好的应用价值。     

玉米-大豆间套作下田间小气候对大豆花形态建成进程的影响

【目的】探讨玉米-大豆间套作下田间小气候的变化对大豆花芽分化进程的影响,以期为明确大豆对生长环境变化的反应机理提供形态学依据。【方法】于2018—2019年开展田间试验,采用二因素裂区设计,主因素是不同大豆品种：南豆25（ND）、桂夏3号（GX）和贡秋豆8号（GQ）,副因素为种植模式：大豆单作（SS）、玉米-大豆套作（RI）和玉米-大豆间作（SI）。于2018年,在大豆出苗后40、47、54和61 d对其主茎顶端的花芽进行连续性的形态学解剖观察,并在此基础上于2019年进一步对大豆出苗后54 d的主茎顶端、中部和底部的花芽进行分部位观察。同时在2019年,统计分析不同种植模式下大豆冠层透光率、田间温度、相对湿度以及CO₂浓度等小气候的变化对大豆不同部位花芽分化进程的影响。【结果】2018年,3个大豆品种的花芽分化规律表现为GQ要快于ND和GX。在出苗后47 d和61 d,此时大豆处于营养生长后期和生殖生长前期,不同种植模式间的差异最大,表现为间套作的花芽分化进程要稍快于单作。2019年,对大豆营养生长到生殖生长转变的关键时期（出苗后54 d）的花芽分化进程进行分层观察发现,3个大豆品种均表现为冠层>中部>底部,但是在不同模式下的表现不一致,ND和GX在SS模式下的花芽分化进程要慢于RI和SI模式,GQ的花芽分化在3个种植模式之间的差异并不显著。ND、GX和GQ的透光率在出苗后60 d为1个拐点,此时RI和SI模式冠层的透光率与SS模式相比无显著差异,中部和底部的透光率虽呈下降趋势,但都要显著高于SS模式。而在出苗后70 d,ND、GX和GQ在SI模式的冠层透光率最低,分别是82.1%、88.2%和86.8%,而此时的SS和RI模式的冠层透光率均接近100%。在生殖生长后期,ND、GX和GQ在RI和SI模式的日均温度均要高于SS模式,同时RI模式要高于SI模式。不同种植模式下的ND、GX和GQ的相对湿度均在出苗后70 d有一个显著下降趋势,其中RI模式的相对湿度最低,分别是73.5%、75.4%和78.2%。ND、GX和GQ的CO₂浓度在RI和SI模式下都要低于SS模式,在间套作种植中下又以RI模式的CO₂浓度最低,尤其是在出苗后70 d分别比SS模式低10.3%、10.2%和10.9%。【结论】玉米-大豆间套作种植可以促进大豆花芽从营养生长到生殖生长的转变。在大豆生育后期,间套作模式下尤其是套作玉米收获后,套作大豆的中下层的透光率显著高于单作,行间温度、相对湿度和CO₂浓度均低于单作,这种带状间套作种植模式的大豆行间微环境优于单作,有利于大豆生殖生长后期荚果的发育,为间套作大豆产量形成机制提供了形态学依据。     

种植密度对玉米-大豆带状间作下大豆光合、产量及茎秆抗倒的影响

【目的】阐明玉米-大豆带状间作下大豆植株冠层在不同种植密度下的光环境变化规律,明确种植密度对间作大豆叶片光合特性、产量形成及茎秆抗倒的影响,为构建寡日照地区间作大豆合理群体密度提供理论参考。【方法】本研究以大豆（川豆-16）和玉米（正红-505）为试验材料。采用双因素随机区组设计,主因素为种植方式,设玉米-大豆带状间作和大豆带状单作2个水平,副因素为大豆的3个种植密度（PD1=17株/m²,PD2=20株/m²,PD3=25株/m²),研究种植密度对间作大豆冠层内部光环境变化、叶片光合特性、植株生长动态、田间倒伏率及产量构成等的影响。【结果】2年结果表明,在玉米-大豆带状间作系统中,大豆生长中后期受高位作物玉米遮荫和自荫性增加的影响,其植株群体冠层内部的光合有效辐射（PAR）、叶面积指数（LAI）、叶片光合能力、分枝数及产量显著降低,但受玉米影响的程度因大豆种植密度的不同而不同。在间作模式下,PD1和PD2处理的大豆植株群体冠层光合有效辐射比PD3处理分别增加了45.4%和24.8%,净光合速率分别增加了46.1%和12.3%,单株有效荚数分别增加了53.2%和27.2%,单株分枝数分别增加了270.4%和140.9%,田间倒伏率分别降低了50.3%和19.3%。相关性分析发现,间作大豆的田间倒伏率与冠层内部光合有效辐射、叶片净光合速率、茎秆抗折力、茎叶干物质比、单株分枝数及单株有效荚数呈显著负相关,与株高、叶面积指数和单株无效荚数呈显著正相关。【结论】在玉米-大豆带状间作模式下,20株/m²的大豆密度（PD2）有利于创造良好的群体冠层内部光环境,降低植株田间大豆倒伏率,增加光合产物积累,从而提高大豆产量。     

玉米—大豆带状套作中田间小气候与群体产量的关系

以玉米—大豆带状套作为研究对象,设置玉米不同宽行行距(A1: 1.2 m、A2: 1.3 m、A3: 1.4 m、A4: 1.5 m、A5: 1.6 m、A6: 1.7 m、A7: 1.8 m)和相同窄行行距(0.4 m)处理,以玉米净作为对照,研究了玉米田间小气候对产量的影响。结果表明:土壤温度在玉米全生育期随带宽的增加呈先升后降趋势,A4温度最高(26.2 ℃),较净作高0.6 ℃;而田间温度在玉米生长中后期随带宽变化相反,A6的2年平均温度最高(26.25 ℃),较A4高1.15 ℃;吐丝期,带宽处理对玉米行间透光率的影响较其他生育期更为显著,A1的2年平均透光率最高,比净作显著提高11.2%;套作的光能利用率显著高于净作,光能利用率随带宽的增加呈先升后降趋势,A5光能利用率最高,较对照、A7分别显著提高26.52%、20.51%;A5总产量和经济效益达最大,分别较A7和对照提高14.35%、19.46%和16.77%、26.84%。影响玉米产量的主要因素有土壤水分含量、田间温度、玉米冠层CO₂浓度,对大豆产量产生影响的主要因素为土壤温度、行间透光率。选择适宜的带宽协调气候因子与玉米的相互作用关系,降低玉米大豆种类间竞争,使气候资源调配更合理,创造适宜玉米、大豆生长的田间小气候因子,提高玉米产量,兼顾大豆产量是玉米—大豆带状套作模式获得高产的重要措施。     

Maize-soybean strip intercropping: Achieved a balance between high productivity and sustainability

Intercropping is one of the most vital practice to improve land utilization rate in China that has limited arable land resource. However, the traditional intercropping systems have many disadvantages including illogical field lay-out of crops, low economic value, and labor deficiency, which cannot balance the crop production and agricultural sustainability. In view of this, we developed a novel soybean strip intercropping model using maize as the partner, the regular maize-soybean strip intercropping mainly popularized in northern China and maize-soybean relay-strip intercropping principally extended in southwestern China. Compared to the traditional maize-soybean intercropping systems, the main innovation of field lay-out style in our present intercropping systems is that the distance of two adjacent maize rows are shrunk as a narrow strip, and a strip called wide strip between two adjacent narrow strips is expanded reserving for the growth of two or three rows of soybean plants. The distance between outer rows of maize and soybean strips are expanded enough for light use efficiency improvement and tractors working in the soybean strips. Importantly, optimal cultivar screening and increase of plant density achieved a high yield of both the two crops in the intercropping systems and increased land equivalent ratio as high as 2.2. Annually alternative rotation of the adjacent maize- and soybean-strips increased the grain yield of next seasonal maize, improved the absorption of nitrogen, phosphorus, and potasium of maize, while prevented the continuous cropping obstacles. Extra soybean production was obtained without affecting maize yield in our strip intercropping systems, which balanced the high crop production and agricultural sustainability.     

玉米-大豆不同宽幅间作对大豆光合特性及群体产量的影响

为探究不同农机作业宽幅条件下玉米-大豆间作对大豆光合特性及群体产量的影响，于2018—2019年采用大田试验，以单作玉米（SM）和单作大豆（SSB）为对照，在玉米-大豆2：1播幅（I₂₁）、2：2播幅（I₂₂）、2：3播幅（I₂₃）间作模式下，测定大豆光合指标、生理生长指标以及群体产量。2年的结果表明：各处理大豆冠层上方的光合有效辐射（PAR）日变化呈现先增后降的单峰曲线变化趋势，随着大豆宽幅的增加，各间作处理大豆冠层上方的光合有效辐射逐渐增加，但均小于单作。相较于单作，间作处理降低了大豆植株的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）以及地上部生物量，各指标均随着大豆播幅的增加而增加，其中I₂₁处理显著低于I₂₃和SSB处理，I₂₂处理与I₂₃处理之间差异不显著；增加了大豆植株的胞间CO₂浓度（Ci）、叶绿素含量以及株高，各指标均随着大豆播幅的增加而减小，其中I₂₁处理显著高于I₂₃和SSB处理。与单作相比，基于处理总面积的间作玉米产量显著增加，大豆产量显著降低，3种间作处理以籽粒产量为基础的LER（土地当量比）随着大豆播幅的增加而增加。研究表明，玉米-大豆2：2、2：3播幅种植具有间作生产优势。     

减量施氮对玉米/大豆套作系统中作物氮素吸收及土壤氨氧化与反硝化细菌多样性的影响

【目的】揭示玉米/大豆套作系统下作物根际土壤细菌数量及群落多样性变化特征与土壤总氮含量、作物氮素吸收之间的关系,为禾/豆间(套)作减肥增效生产提供理论和技术支撑。【方法】大田试验于2013—2015年进行,采用两因素裂区设计,主因素为种植模式,设玉米单作(MM)、大豆单作(SS)和玉米/大豆套作(IMS);副因素为玉米、大豆施氮总量,设不施氮(NN:0)、减量施氮(RN:180 kg·hm~(-2))和常量施氮(CN:240 kg·hm~(-2))。在玉米V12期、VT期和R6期,大豆V5期、R2期、R5期和R8期,利用稀释平板法和凯氏定氮法测定各作物根际土壤细菌数量、非根际土壤和植株总氮含量;结合克隆文库和荧光定量PCR技术研究各处理氨氧化细菌(amo A基因)、反硝化细菌(nir S基因)多样性及其基因丰度。【结果】与相应的单作相比,套作玉米(IM)的作物根际土壤细菌数量提高2.6%,套作大豆提高12.9%;套作玉米土壤总氮含量和植株吸氮量分别提高13.39%和2.10%,大豆的分别降低5.81%和3.24%;套作玉米、大豆的amo A基因丰度比单作增加了38.5%、64.8%,nir S基因丰度比单作提高57.77%、126.39%。各施氮水平间,RN的玉米根际土壤细菌数量比NN和CN的分别提高9.6%和9.8%,大豆的分别提高11.7%和11.0%;施氮提高了玉米、大豆植株吸氮量和土壤总氮含量,单作玉米随施氮量的增加而增加,套作玉米及单、套作大豆的均在RN下最高;减量施氮提高了玉米、大豆amoA基因多样性指数和单作玉米nir S基因多样性指数,降低了套作玉米和单套作大豆nirS基因多样性指数。【结论】减量施氮有利于增加玉米/大豆套作系统中作物根际土壤细菌数量,调节氨氧化细菌和反硝化细菌群落结构及多样性,改善土壤氮素转化过程,促进玉米、大豆对氮素的吸收,实现节肥增效。     

Shade stress decreases stem strength of soybean through restraining lignin biosynthesis

Lodging is the most important constraint for soybean growth at seedling stage in maize-soybean relay strip intercropping system. In the field experiments, three soybean cultivars Nandou 032-4 (shade susceptible cultivar; B1), Jiuyuehuang (moderately shade tolerant cultivar; B2), and Nandou 12 (shade tolerant cultivar; B3) were used to evaluate the relationship between stem stress and lignin metabolism in the stem of soybean. Results showed that the intercropped soybean was in variable light condition throughout the day time and co-growth stage with maize. The xylem area and cross section ratio played a main role to form the stem stress. The B3 both in intercropping and monocropping expressed a high stem stress with higher xylem area, lignin content, and activity of enzymes (phenylalanine ammonia-lyase (PAL), 4-coumarate: CoA ligase (4CL), cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD), and peroxidase (POD)) than those of B1 and B2. Among the soybean cultivars and planting pattern, lignin content was positively correlated with stem stress. However, a negative correlation was found between lignin content and actual rate of lodging. In conclusion, the shade tolerant soybean cultivar had larger xylem area, higher lignin content and activities of CAD, 4CL, PAL, and POD than other soybean cultivars in intercropping. The lodging in maize-soybean intercropping can be minimized by planting shade tolerant and lodging resistant cultivar of soybean. The lignin content in stem could be a useful indicator for the evaluation of lodging resistance of soybean in intercropping and activities of enzymes were the key factors that influence the lignin biosynthesis.