施氮及种植模式对玉米氮素利用效率和土壤硝态氮含量的影响

通过田间试验,比较了"小麦/玉米/大豆"体系中的套作玉米与相同种植规格的单作玉米在不同施氮量下(0,90,180,270kg/hm2,分别记为N0、N90、N180、N270)的产量、生物量、氮积累量、氮肥利用率及土壤硝态氮变化。结果表明:(1)单、套作玉米地上部生物量及籽粒产量均随施氮量的增加先增加后略有降低,与N0处理相比,N90、N180、N270处理玉米产量单作玉米分别高18.9%,31.4%,29.4%,套作玉米分别高40.0%,70.1%,64.1%。(2)N0、N90处理下玉米产量套作比单作分别低18.5%,4.0%,其地上部吸氮量套作比单作低11.6%,6.2%;而N180、N270处理下玉米产量套作比单作分别高5.9%,3.4%,套作玉米吸氮量也略高于单作。(3)随施氮量增加单、套作玉米的氮肥吸收利用率及农学利用率均逐渐降低,套作玉米的氮肥吸收利用率及农学利用率平均分别为39.7%和17.6kg/kg,而单作玉米分别为34.1%和9.9kg/kg,套作比单作分别高16.4%和77.8%。(4)单、套作玉米土壤硝态氮含量均随生育时期推进呈先增高后降低的趋势;玉米种植行(窄行)土壤硝态氮在玉米播种时是套作比N0~N270各处理对应单作分别低19.7%,14.4%,14.1%,20.0%;玉米收获期时,N0处理仍是套作低于单作,其余处理为套作高于单作;玉米宽行各时期土壤硝态氮含量在套作单作间差异较大,这是由于套作玉米的前作小麦施肥、生长及后作大豆生长的影响所致。综上说明,玉米应适量施氮,单套作玉米应有不同的施肥策略以适应各自不同的土壤营养环境。     

四川几种轮套作体系的产量及小麦玉米磷素利用效率研究

通过2011和2012年2年田间试验研究了"蚕豆-玉米"、"小麦-甘薯"、"小麦-大豆"3种两熟轮作体系和"小麦/玉米/甘薯"、"小麦/玉米/大豆"2种三熟套作体系的产量、小麦玉米磷素积累分配及磷利用效率的变化。结果表明:三熟套作具有明显的产量优势,小麦/玉米、玉米/大豆和玉米/甘薯的土地当量比(LER)分别为1.79、1.51、1.62,小麦/玉米/大豆、小麦/玉米/甘薯周年体系的LER平均分别为2.13、2.32,与同面积单作相比,两体系周年作物产量分别提高了12.5%和31.5%。小麦、玉米产量套作比单作分别高30.3%、12.3%,而大豆和甘薯产量在套作与单作间无显著差异。套作较单作显著提高了小麦和玉米的地上部磷素吸收总量、籽粒磷积累量、磷肥偏生产力,小麦分别提高34.3%、39.3%、29.1%,玉米分别提高11.1%、19.8%、12.4%。玉米磷收获指数套作比轮作平均高7.8%。套作促进了小麦、玉米磷营养从营养器官向籽粒的转运分配。表明三熟套作相对两熟轮作(单作)能显著提高周年产量,促进小麦、玉米对磷素的吸收利用,一定程度提高了磷肥利用效率。     

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。     

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。     

施氮对单作和套作小麦产量和氮素利用特征的影响

小麦/玉米套作是四川主要的旱作模式,研究小麦的氮素吸收利用效率及套作玉米对小麦的影响有助于进一步提示套作小麦的增产优势、养分高效利用及了解玉米小麦间相互作用机理。本研究通过田间试验研究了不同氮水平下[0 kg(N)·hm-2、60 kg(N)·hm-2、120 kg(N)·hm-2和180 kg(N)·hm-2,分别记为N1、N2、N3和N4]小麦单作、小麦/空带和小麦/玉米套作3种模式中小麦的产量、氮素吸收利用特征和玉米对小麦的影响。结果表明:在不同的氮处理下,与单作小麦相比,小麦玉米套作的小麦始终表现出明显的产量优势,其生物量和籽粒产量比单作小麦平均增加15.7%和17.8%;套作小麦边行优势明显,其边行的地上部生物量、产量、吸氮量和氮肥偏生产力比单作行分别增加23.8%、27.3%、48.9%和19.1%,说明套作小麦比单作小麦对氮利用效率更高。不施氮(N1)和低氮(N2)处理小麦/玉米套作模式中小麦的生物量、产量比小麦/空带模式平均低6.5%和5.7%,但在中氮水平(N3)时小麦/玉米套作模式中小麦产量、地上部生物量、地上部吸氮量和氮肥偏生产力分别比小麦/空带模式高14.1%、5.0%、6.8%和4.5%。说明在小麦/玉米套作模式中套入玉米在施氮不足时小麦生长受到抑制,而在施氮充足时小麦生长得到促进。因此,套作小麦有边行优势和产量优势,小麦行间套作玉米时需要配施一定量的氮肥以消除小麦、玉米间的氮素竞争从而促进小麦的生长。     

四川地区玉米/大豆带状套作对大豆形态、叶绿素荧光特征及系统产量的影响

玉米/大豆带状套作可以充分利用光环境,提高单位土地面积物质产出。为探明玉米/大豆带状复合种植模式下不同空间配置对大豆冠层光环境、形态、产量及系统效益的影响,进而为大豆高产优质栽培提供依据,本研究选用半紧凑型（‘川单418’）和紧凑型（‘荣玉1210’）玉米品种与大豆带状套作,固定带宽为200 cm,玉米采用宽窄行种植,玉米窄行距设置3个处理：20 cm、40 cm、60 cm;并以单作大豆（SS）作为对照。分析透光率、形态、光合色素、荧光参数、生物量和系统产量的变化规律。结果表明：套作大豆冠层透光率、红光/远红光（R/FR）比值随玉米窄行距的增大而逐渐降低;套作下大豆茎粗、节数、茎干重和全叶干重均随玉米窄行距增大呈降低趋势,最大值出现在玉米窄行距20 cm处理下;与单作大豆相比,两个玉米品种下大豆茎粗、节数、茎干重和全叶干重均显著降低,而第2节间长和主茎长显著升高。套作下大豆叶片光合色素含量随玉米窄行距的增大而逐渐降低,各行距处理及不同玉米品种下套作的叶片光合色素含量均低于单作大豆。大豆叶片荧光参数F_v/F_m、NPQ、F_q''F_m''和F_q''/F_v''随玉米窄行距的增大均呈先增大后减小的趋势,而F_o变化趋势与之相反。玉米收获后,大豆光环境得到改善并迅速恢复生长,套作大豆形态生理指标与单作差异减小,但由于前期玉米的遮荫,各套作处理间大豆产量差异仍显著。通过系统效益分析,在玉米窄行距40 cm处理下,套作系统综合产量最高,两玉米品种下玉米、大豆产量平均分别为8 559.52 kg·hm^-2、1 717.60 kg·hm^-2,土地当量比平均达1.57。本试验中大豆与两个株型玉米套作,大豆形态生理指标差异影响不显著。因此,选择紧凑或半紧凑玉米品种,适度缩小玉米窄行距可以显著改善带状套作大豆的生长环境,提高其生物量和产量。     

线辣椒/玉米带状套作的光能截获和利用特征

太阳辐射的有效利用是间套作种植模式呈现产量优势的根本原因。本试验研究了线辣椒/玉米带状套作群体的叶面积指数(LAI)动态变化趋势及光合有效辐射(PAR)的截获和利用规律。试验设线辣椒单作(SC)、线辣椒/玉米套作(IMC)、玉米单作(SM)3个处理。研究结果表明:线辣椒和玉米的叶面积指数在生育期内均呈单峰型曲线变化,单作线辣椒和单作玉米的LAI均稍大于各自的套作;套作线辣椒的消光系数低于单作。玉米、线辣椒单作与套作整个生育期内的PAR截获量差异显著,带状套作的PAR截获量比按套作比例(0.788:0.222)对单作PRA截获量加权的平均值高42.25%。线辣椒/玉米带状套作的PAR利用效率比按套作比例对单作PAR利用效率加权的平均值高39.51%。套作玉米的干物质积累速率大于单作,套作线辣椒的干物质积累速率低于单作。套作线辣椒的干物质向茎、枝的分配比例显著低于单作,而向果实、根的分配比例分别比单作高2.8%和2.6%;套作玉米的干物质向各器官最终分配比例与单作无显著差异。与单作相比,线辣椒/玉米带状套作模式的产量优势归功于PAR截获量和利用率的提高。合理的套作可以使作物对PAR的截获和利用在时间和空间上达到互补。     

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。     

小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯体系中玉米产量及养分吸收的差异

分别在四川2个玉米主产区川中丘区射洪县和川西山区雅安市,采用单因素随机区组设计,通过3年田间试验对比研究了小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯模式下玉米产量、养分吸收积累规律以及与耕层土壤养分的关系。结果表明:两种套作模式经过一年种植后,小麦/玉米/大豆模式下玉米产量均高于小麦/玉米/甘薯模式下的玉米产量,但差异不显著,第二、三年分带轮作后,小麦/玉米/大豆模式下玉米产量显著高于小麦/玉米/甘薯模式下的玉米产量,二年平均分别高出 679.5 kg/hm2和 839.1 kg/hm2,增产9.4%和12.6%,射洪试验点增产作用较雅安试验点显著;分带轮作后两种套作体系玉米氮素吸收积累在拔节前差异不显著,拔节后小麦/玉米/大豆模式下玉米氮素积累量显著高于小麦/玉米/甘薯,磷的吸收积累则相反,从拔节期到开花期,小麦/玉米/大豆模式下玉米磷的吸收积累均显著低于小麦/玉米/甘薯,小麦/玉米/大豆模式下玉米钾素吸收积累量高于小麦/玉米/甘薯;不同作物带耕层土壤养分含量差异达显著水平,大豆带残留的硝态氮、速效氮、速效钾2个试验点平均分别比甘薯带高18.4%、24.1%、6.0%,而铵态氮和速效磷甘薯带较大豆带分别高18.9%和17.1%,两种套作模式中玉米带耕层土壤养分含量差异不显著,经第二、三年分带轮作后,耕层土壤养分含量差异减小,表明分带轮作玉米能较好均衡田间养分。     

兰州地区玉米/大豆间作模式效益分析

2016年在兰州地区不同海拔条件下以玉米/大豆带状复合种植模式为研究对象,对其土地当量比、水分利用效益、肥料利用效益等指标进行评价,结果表明,与单作比较,玉米/大豆复合种植显著提高土地复种指数,具有良好的产出效果,单位面积产量较单作提高了1.59倍;水分利用效益为3.20元/m3,较单作玉米和单作大豆分别增加了59.20%和171.19%; N利用效益为71.55元/kg,较单作玉米和单作大豆分别增加了27.02%和73.18%;P2O5利用效益为107.32元/kg,分别增加了24.07%和94.83%;K2O利用效益为134.15元/ kg,分别增加了19.08%和62.36%。玉米/大豆复合种植实现了土地、劳动力、土壤养分和水热资源在时间和空间上的集约化利用,具有提高土地产出量及可持续利用性的优势,同时能适应机械化作业,显著提高生产效率,适宜在该区域大面积示范推广。     

玉米-大豆和玉米-甘薯套作对玉米生长及氮素吸收的影响

【目的】利用根系分隔技术, 研究不同需氮特性的旋花科、 豆科作物与玉米套作后,玉米的生长特性与养分吸收差异及其增产机理。【方法】采用石英砂培盆栽试验,二因素完全随机试验设计。以玉米-大豆、 玉米-甘薯两种套作模式为研究对象,设计不分隔、 部分分隔、 完全分隔三种隔根方式。分析不同套作模式下不同隔根方式对玉米地下根系活力、 根系生物量及地上植株叶片光合特性、 籽粒产量和吸氮量的影响。【结果】1)不同种植模式对玉米生长有显著影响,不分隔处理时,与大豆套作的玉米根系活力、 籽粒重及地上植株总吸氮显著高于与甘薯套作的玉米,分别高6.25%、 8.69%和18.89%; 部分分隔或完全分隔时,两套作处理间差异不显著(P0.05)。 2)隔根方式影响玉米的物质积累及籽粒产量,表现为不分隔部分分隔完全分隔。3)不分隔有助于促进共生玉米生长,但不同套作模式的影响效果不一致;玉米-大豆套作处理下,不分隔处理的玉米根系活力、 净光合速率、 籽粒产量和总吸氮量均高于隔根处理,比完全分隔处理的分别高25.65%、 27.31%、 64.69%和71.65%;玉米-甘薯套作下增加幅度为17.59%、 19.83%、 52.38%和46.21%,分别比玉米-大豆套作处理低31.44%、 27.39%、 19.03%和35.51%。 4)相关分析表明,两种套作处理玉米地下根系干重与地上植株干物质重、 叶片光合速率及籽粒重显著正相关,相关系数分别为0.984、 0.927和0.986(P0.01);且地下根系活力与地上植株叶片净光合速率显著正相关,相关系数达0.929(P0.01)。【结论】种植模式和隔根方式显著影响了玉米的物质积累及氮素吸收。根系不分隔时,玉米－大豆套作处理下玉米的根系活力、 净光合速率、 生物量、 籽粒产量及总吸氮量显著高于玉米－甘薯套作;隔根处理导致的生物量和吸氮量下降主要是由根系活力降低引起的。与玉米-甘薯套作相比,大豆促进了玉米根系活力的提高,有效调节了玉米地上部植株光合作用及干物质积累,实现产量和氮素吸收的增加。     

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。     

等氮配施有机肥对喀斯特峰丛洼地农田作物产量与养分平衡的影响

基于自2006年在广西喀斯特峰丛洼地区开展的长期玉米/大豆套作定位施肥试验,选择2010—2014年监测数据,探讨等氮量投入条件下,不同比例有机肥替代无机氮肥对喀斯特峰丛洼地玉米/大豆套作系统作物产量及土壤养分的影响,为喀斯特峰丛洼地农田作物高效施肥及提高土壤肥力提供理论依据。试验选取4个处理:对照(不施肥,CK)、平衡施用化肥(NPK)、有机粪肥替代30%化肥氮(C7M3,按氮素计算,不足30%的PK用无机肥补充,肥料总量与NPK处理相同,有机粪肥为牛粪,下同)、有机粪肥替代60%化肥氮(C4M6,按氮素计算,不足60%的PK用无机肥补充),每个处理4次重复。于2010年、2012年、2014年大豆收获后采集土壤样品,测定土壤养分状况。结果表明:1)施肥处理土壤有机质、全氮、速效磷及速效钾含量均高于CK处理,其中C4M6处理有机质含量显著高于NPK处理(P0.05),全氮、速效磷和速效钾含量随着有机粪肥施用量的增加而增加。2)长期不同施肥处理玉米和大豆产量分别是不施肥处理的4.15~4.36倍、2.47~2.58倍。不同施肥处理的增产效果为C4M6NPKC7M3,但施肥处理间差异不显著(P0.05)。3)长期不施肥CK处理玉米产量随着试验年限推移呈下降趋势,降幅为5.45 g·m~(-2)·a~(-1),大豆产量却表现出增加趋势,增幅为1.50 g·m~(-2)·a~(-1)。长期施肥处理中,玉米和大豆产量总体呈增加趋势。4)施肥处理中,玉米季表现为钾素亏缺(NPK处理除外),大豆季表现为氮素亏缺。综合两季作物,只有C4M6钾素表现亏缺,亏缺量为7.9 kg·hm~(-2)。磷素在各施肥处理中盈余量较大,分别为81.2 kg·hm~(-2)(NPK)、83.4 kg·hm~(-2)(C7M3)和74.8 kg·hm~(-2)(C4M6)。综上,在喀斯特峰丛洼地玉米/大豆套作制度下,基于作物产量及土壤养分表观平衡特征提出有机粪肥可以代替部分化肥施用,在玉米季适当"减氮、稳磷和增钾",大豆季"稳氮、减磷和减钾"的施肥措施。     

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物质积累与分配差异及氮肥的调控效应

【目的】西南山地玉米区是我国第三大玉米主产区,但单产比全国低近750 kg/hm2。由于该区特殊的气候条件,玉米以多熟间套种植为主,如何利用多熟种植中各作物的间套优势和茬口特性,寻求提高本区玉米产量的新途径,是农业科技工作者研究的热点。本文在四川的两个玉米主产区,通过四年的田间小区试验,对比研究了西南玉米主要的两种套作模式—玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物质积累分配、转运差异及施氮量对其的调控效应,以探讨种植模式和氮肥管理的增产效应。【方法】2008年设置玉米/大豆和玉米/甘薯两个套种田间试验,分析比较两种模式玉米干物质积累、分配和转运的差异;2009 2010年在前一年的基础上分带轮作,即玉米分别种在大豆或甘薯茬上,分析套作和轮作效应对玉米干物质积累的影响;2011年,在前三年的基础上,采用小区套微区的方式,研究两种模式下不同施氮水平(N0、N90、N180、N270、N360)对玉米干物质积累和转运的调控。【结果】1)在玉米/大豆模式下,玉米干物质积累量从蜡熟期开始显著高于玉米/甘薯模式,茎鞘输出率也显著高于玉米/甘薯模式,最终产量增加2.4%3.2%,但差异未达显著水平;2)分带轮作后,从拔节期开始,玉米/大豆模式下玉米干物质积累量就显著高于玉米/甘薯模式,到成熟期两套种模式下玉米单株干物质积累两试验点平均相差达26.8 g,茎秆向籽粒的输出率和贡献率也显著高于玉米/甘薯模式,收获指数玉米/大豆模式平均较玉米/甘薯模式提高3.9%,最终玉米/大豆模式下玉米产量较玉米/甘薯模式增幅加大,两年两个试验点分别增加了7.4%和14.4%;3)氮肥对两种模式下玉米干物质积累分配和产量的调控效应显著,玉米/大豆模式下,玉米以施氮180kg/hm2处理,而玉米/甘薯模式下270 kg/hm2处理与同一模式下其他氮素水平相比,增加了光合产物的积累,提高了干物质增长速率,延长了灌浆持续天数,有利于茎鞘和叶片的干物质向籽粒转移,显著提高收获指数,进而提高玉米的增产潜能,玉米/大豆模式下低氮处理(0 180 kg/hm2)对玉米的增产效应比较明显,在高施氮水平(270360 kg/hm2)下两种模式间玉米产量差异不显著。【结论】西南丘陵旱地应选择玉米与大豆套作,采用分带轮作种植方式,既有利于提高玉米产量,又可避免大豆的连作障碍;且氮肥管理措施应因种植模式不同而有所差异,在中高等肥力条件下,与大豆套作玉米施氮180 kg/hm2,与甘薯套作施氮应提高至270 kg/hm2。     

施氮量对玉米/大豆套作系统土壤微生物数量及土壤酶活性的影响

为揭示玉米/大豆套作体系下土壤氮素转换的调控机理和根际微生态效应,以种植模式为主因素[设玉米单作(MM)、大豆单作(SS)和玉米/大豆套作(IMS)3种处理],以玉米、大豆施氮总量(玉米、大豆施氮比例为3∶1)为副因素[设不施氮(NN,0 kg?hm~(-2))、减量施氮(RN,180 kg?hm~(-2))和常量施氮(CN,240 kg?hm~(-2))3个处理],研究了玉米/大豆套作系统下不同施氮量对作物根际土壤微生物数量及土壤酶活性的影响。结果表明:与相应单作相比,套作下玉米根际土壤真菌、放线菌数量分别提高25.37%和8.79%;套作大豆根际土壤真菌、放线菌、固氮菌数量高于单作大豆;套作玉米根际土壤蛋白酶、脲酶活性和套作大豆根际土壤蛋白酶活性均显著升高。各施氮水平间,减量施氮下玉米、大豆根际土壤真菌数量较常量施氮和不施氮均有所提高;施氮提高了玉米、大豆根际土壤放线菌数量;大豆根际土壤固氮菌数量以减量施氮最高,比不施氮和常量施氮高17.78%和5.67%;玉米根际土壤蛋白酶活性、脲酶活性和大豆根际土壤脲酶活性均以减量施氮为最高。适宜的施氮量不仅能增加玉米/大豆套作土壤中真菌、放线菌、固氮菌的数量,还能提高土壤蛋白酶、脲酶活性,调节土壤氮素的转化,促进玉米/大豆对土壤中氮素的吸收,实现节能增效。     

施磷水平对玉米大豆间作系统氮素吸收与分配的影响

  【目的】  研究施磷对玉米大豆间作系统氮素吸收、分配和间作优势的影响,为优化玉米与大豆间作系统氮、磷养分管理提供参考。  【方法】  两年盆栽试验设置3种种植方式:玉米单作、大豆单作、玉米与大豆间作;4个P₂O₅施用水平:0、50、100、150 mg/kg,分别以P0、P50、P100和P150表示。在玉米小喇叭口期、大喇叭口期、孕穗期、成熟期及大豆分枝期、开花期、结荚期、成熟期进行采样,分析玉米、大豆各器官氮素吸收、分配以及氮吸收间作优势对施磷的响应。  【结果】  与单作相比,在P0、P50、P100和P150水平下,2019年间作玉米和大豆籽粒生物量分别显著提高了38.2%～111.8%和22.2%～31.4%,2020年分别显著提高了38.2%～121.1%和13.0%～31.1%。在4个磷水平下,玉米大豆间作土地当量比 (LER) 为1.31～1.72。与P100水平下单作处理相比,在磷肥减施1/2 (P50水平) 条件下,玉米大豆间作并未降低玉米和大豆的籽粒生物量。间作种植提高了玉米与大豆叶、茎、根与籽粒等各器官氮素吸收量,显著提高了间作体系氮素吸收量,并促进了氮素向玉米籽粒的分配,却降低了氮素向大豆籽粒的分配。与P0水平相比,施磷进一步提高了间作体系玉米与大豆各器官的氮素吸收量,提高了间作体系氮吸收量与氮吸收间作优势,并促进了氮素向玉米籽粒的分配。与P100水平的单作相比,间作P50水平不会降低玉米与大豆植株的氮素吸收量与利用率。  【结论】  玉米与大豆间作具有明显的产量优势,土地当量比介于1.31～1.72之间。施磷可显著提高间作玉米和大豆的氮吸收量,并促进氮素向玉米籽粒的分配,具有明显的氮吸收间作优势。施磷水平调节玉米和大豆对养分的竞争能力,适宜的磷肥水平可缓解二者之间对氮素营养的竞争,获得更高的氮肥利用率。     

黄土高原不同玉米-大豆间作模式对玉米生长发育的影响

以玉米品种(郑单958,豫玉22)和大豆品种(中黄24,中黄13)为材料进行田间试验,在单作和间作两种模式(间作比例分别为2:2,2:4)下研究了黄土塬区不同玉米-大豆间作模式对玉米生长发育的影响。研究结果表明,郑单958分别与大豆两个品种间作,玉米叶片叶绿素相对含量、单株叶面积、茎粗和干物质积累量从大喇叭口期开始均高于单作,株高在生育后期表现为间作高于单作。豫玉22分别与大豆两个品种间作,玉米叶片叶绿素相对含量和茎粗从大喇叭口期开始高于单作,干物质积累量从吐丝期开始高于单作,单株叶面积在吐丝期显著高于单作,株高在生育后期表现为间作低于单作。间作下的郑单958干物质积累量在生育后期高于豫玉22,更有利于增产。在所选的玉米和大豆间作模式中,郑单958和中黄24以2:4间作是黄土塬区对玉米增产更为有利的间作模式。