小麦蚕豆间作控制病虫害与增产效应分析

 为系统探索农作物病虫害持续控制策略,保护农田生态环境,2002～2007年在云南省玉溪市进行36组小麦蚕豆间作与单作同田对比试验。结果表明,不同年份和各组试验小麦蚕豆间作比单作对主要病虫害都有不同程度的持续控制效果,尤其对蚕豆赤斑病和蚕豆斑潜蝇控制效果显著,而且因间作很好地改善了小麦和蚕豆的产量构成因素、增加了蚕豆叶片面积,从而明显地提高增产和增收效益。间作对小麦锈病、小麦白粉病、蚕豆赤斑病的控制效果分别为3040%～6355%,2560%～4936%和3151%～4568%,对小麦蚜虫、蚕豆斑潜蝇、蚕豆蚜虫的控制效果分别为2300%～3720%,1540%～6400%和1740%~2520%;增加蚕豆单株叶面积8533～57492cm2,增加蚕豆单株根瘤生物量153～727g;增加小麦产量028～063t/hm2,提高蚕豆产量214～572t/hm2,提高经济效益2246%～3425%。     

不同施氮量对小麦蚕豆间作作物产量及其光合特征的影响

合理间作可以提高作物光合效率进而增加作物产量,氮肥施用对豆科禾本科作物间作的光合效率会产生影响。为了解不同氮水平下小麦蚕豆间作的作物生长及光合特性,通过田间试验,探讨了不同供氮水平下(N_0:0 kg/hm~2、N_(1/2):90 kg/hm~2、N_1:180 kg/hm~2、N_3/2:270 kg/hm~2)小麦蚕豆间作作物的产量和光合特征。结果表明:小麦蚕豆间作具有显著的增产优势,土地当量比LER在N_0、N_(1/2)、N_1水平下分别为1.12,1.09,1.06;随着氮肥用量的增加,间作产量优势消失(N_(3/2)下,LER=0.98)。与单作相比,间作显著提高了小麦产量,在N_1、N_(3/2)水平下,间作小麦比单作增加了40.02%和30.83%。间作小麦和蚕豆的净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度都随施氮量增加保持先增加后减少的趋势,净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度都在N_(1/2)达到最大值(小麦蒸腾速率在N_1达到最大值);在N_1,N_(3/2)水平下,间作显著降低小麦胞间CO_2浓度32.23%和41.67%;在N_(1/2)水平下间作蚕豆蒸腾速率达到最大,在N_1,N_(3/2)水平下,间作蚕豆蒸腾速率与单作相比达到显著差异,降幅分别为30.85%和44.48%,间作蚕豆胞间二氧化碳浓度在N_(1/2)达到最大,在N_1水平下单间作达到显著差异,增幅为31.30%。总体上,间作和施氮对作物的产量、生物量和光合特性都有一定的促进作用。     

交替灌溉小麦间作玉米干物质的累积与分配规律研究

针对传统间作耗水量大,且灌水与间作作物干物质累积相关关系研究薄弱的问题,在河西绿洲灌区进行田间试验,探究交替灌溉模式下,不同水分处理对小麦间作玉米及其相应单作的产量及干物质分配积累的影响.结果表明:交替灌溉小麦间作玉米LER达到1.30~1.38;净地面积下,间作小麦经济产量较单作小麦提高了21%~33%,间作玉米经济产量较单作玉米提高了38%~42%;小麦收获后,间作玉米干物质积累量比单作玉米平均增加8%;低、中、高灌水平下间作玉米群体生长率分别为单作的49.62%~61.92%、56.04%~65.84%和55.28%~68.98%.在河西绿洲灌区,小麦间作玉米上应用交替灌溉技术与单作相比具有提高间作作物产量和增加干物质积累的作用.     

间作环境中小麦氮钾养分吸收利用与干物质累积的动态变化特征*

 采用田间试验研究了小麦蚕豆间作环境对小麦氮钾养分吸收利用及小麦产量的影响。研究表明：小麦蚕豆间作在小麦干物质累积和产量上较单作具有明显优势。在常规施氮水平下，间作小麦生物量较单作小麦高30.6%，产量较单作增加了12.8%。在抽穗期至乳熟期，小麦茎、叶、穗氮含量和小麦穗钾含量均表现出间作第1行＞间作第3行＞单作，但收获时间作小麦茎叶钾含量呈低于单作趋势。小麦氮、钾养分累积量为间作第1行＞单作＞间作第3行。     

间甲酚和供磷对小麦间作蚕豆生产力和组分竞争力的影响

通过盆栽试验研究了3个磷水平下化感物质间甲酚对小麦间作蚕豆生产力和级分竞争力的影响。结果表明,间作较单作具有显著增产作用,100mgP2O5土(P1)的施磷水平下复合群体的生物产量最高;施磷可显著降低间甲酚对小麦间作蚕豆生物产量和经济产量的化感效应,间作小麦经济产量受间甲酚的负效应低于单作。间作小麦经济系数(HI)在不施磷和施磷水平为P1时高于单作小麦,施磷量增大结果相反,间作蚕豆HI在施磷量为P1时高于单作;施磷可缓解间甲酚对小麦、蚕豆经济系数的化感作用,间作小麦经济系数受抑程度小于单作,施磷水平为P1时间作蚕豆HI受抑程度小于单作。施磷和间甲酚可增强小麦蚕豆复合群体中小麦相对于蚕豆的竞争力。     

燕麦与马铃薯带状间作产量优势及土地利用率

为探究北方半干旱地区燕麦与马铃薯带状间作对作物产量和土地利用率的影响，于2019—2021年在山西省右玉县开展3年的大田试验，设置燕麦单作、马铃薯单作和燕麦与马铃薯带状间作3种种植模式，分析了3种种植模式产量效应以及间作模式的土地当量比(LER)和边行效应。结果表明:燕麦与马铃薯带状间作表现出明显的增产效应，3年试验期间的土地当量比分别为1.11、1.07和1.17。间作边1行燕麦籽粒产量显著高于间作其他边行和单作行，2019—2021年，间作边1行产量对间作燕麦籽粒产量贡献率为35.6%~38.5%。产量构成分析显示，地上部生物量、有效穗和穗粒数的增加是间作边1行燕麦籽粒产量提高的决定因素。与马铃薯单作相比，间作边1行马铃薯单株块茎重和商品薯重均降低，导致间作马铃薯产量下降1.0%~26.2%。综上所述，燕麦与马铃薯带状间作增加了土地利用率，具有较好的产量效应，燕麦边行效应是间作产量优势的重要原因。     

不同氮肥水平下小麦蚕豆间作控制病害试验

选用当地常规种植的小麦与蚕豆在不同氮肥水平下间作、单作,进行病害控制试验。结果表明,小麦蚕豆间作与单作相比,小麦锈病、小麦白粉病、蚕豆赤斑病、蚕豆锈病发病较轻,最高相对防效达69.04%;间作后小麦平均亩增产8.19 kg,增长3.36%;与此同时,随着氮肥用量的增加,小麦白粉病发生加重。     

施氮对小麦蚕豆间作根际土壤脲酶活性的影响

脲酶活性影响施入土壤中尿素的转化和植物吸收利用。通过田间试验研究了施氮对小麦蚕豆间作根际土壤脲酶活性的影响,其中,小麦施氮量为0(N0)、112.5(N1)、225.0(N2)、337.5(N3)kg/hm2,蚕豆施氮量为小麦的1/2。结果表明:施氮提高了间作作物的产量,N0,N1,N2,N3施氮水平的LER分别为1.15,1.10,1.05,1.02,具有间作优势。与单作相比,4个供氮水平分蘖期间作小麦根际土壤脲酶活性平均增加4.66%,增加量依次为N0N2N1N3,间作蚕豆根际土壤脲酶的活性平均增加6.60%,增加量依次为N2N1N0N3;拔节期间作小麦根际脲酶的活性平均增加14.08%,增加量依次为N2N1N3N0,间作蚕豆根际土壤脲酶的活性平均增加8.24%,增加量依次为N0N2N1N3;成熟期间作小麦根际脲酶的活性平均增加7.03%,增加量依次为N2N3N1N0,间作蚕豆际脲酶的活性平均增加5.25%,增加量依次为N0N1N2N3。可见,施氮影响间作小麦、蚕豆根际土壤的脲酶活性,且施氮量对小麦蚕豆间作根际土壤脲酶活性的影响规律不同。     

小麦、大麦与蚕豆间作对耗水量和水分利用率的影响

通过小麦／蚕豆间作和大麦／蚕豆间作盆栽试验,研究了间作与单作相比在耗水量及水分利用率方面的差异。研究结果表明,小麦／蚕豆间作全生育期耗水量比小麦单作和蚕豆单作低,但差异未达到显著水平;小麦／蚕豆间作在蚕豆分枝期耗水量比蚕豆单作低,且差异达到显著水平。大麦／蚕豆间作全生育期耗水量比大麦单作高,但差异未达到显著水平;大麦／蚕豆间作在大麦分蘖期耗水量比大麦单作高,且存在显著差异。大麦／蚕豆间作各生育期及全生育期耗水量与蚕豆单作相比不存在显著差异。间作小麦、间作大麦的WUE（水分利用率）比单作小麦、单作大麦高,但间作蚕豆的WUE比单作蚕豆低。     

吉林省玉米带玉米与大豆不同间作模式对作物产量及水分利用率的影响

为探讨玉米与大豆不同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.采用田间试验,设置4∶2(4垄玉米、2垄大豆),3∶2(3垄玉米、2垄大豆),2∶1(2垄玉米、1垄大豆)3种玉米与大豆间作模式,以及玉米单作、大豆单作共5个处理.经过1年试验,结果表明:相对于单作处理,间作系统中玉米在产量、土地当量比、水分利用率等方面均具有显著优势.间作处理的土地当量比(LER)均＞1,其中4∶2模式土地当量比高于3∶2模式和2∶1模式.玉米与大豆间作系统中,玉米相对大豆的竞争力(Acs)均＞0,表明玉米竞争力强于大豆,顺序为4∶ 2＞2∶ 1＞3∶2.在作物耗水等方面,间作玉米耗水量均高于单作,间作大豆耗水量均低于单作,间作玉米水分利用率均高于单作.间作模式能显著增加间作玉米的子粒产量,间作玉米产量比单作产量平均提高15.7％;间作大豆产量比单作产量降低20.3％,其中4∶2处理组在产量表现等方面最优.这说明,玉米与大豆间作具有明显的土地优势和产量优势,其中4∶2模式为最佳间作模式.     

Yield performance and optimal nitrogen and phosphorus application rates in wheat and faba bean intercropping

Yield performance in cereal and legume intercropping is related to nutrient management, however, the yield response of companion crops to nitrogen (N) input is inconclusive and only limited efforts have focused on rationed phosphorous (P) fertilization. In this study, two multi-year field experiments were implemented from 2014–2019 under identical conditions. Two factors in a randomized complete block design were adopted in both experiments. In field experiment 1, the two factors included three planting patterns (mono-cropped wheat (MW), mono-cropped faba bean (MF), and wheat and faba bean intercropping (W//F)) and four N application rates (N0, 0 kg N ha^–1; N1, 90 and 45 kg N ha^–1 for wheat and faba beans, respectively; N2, 180 and 90 kg N ha^–1 for wheat and faba beans, respectively; and N3, 270 and 135 kg N ha^–1 for wheat and faba beans, respectively). In field experiment 2, the two factors included three P application rates (P0, 0 kg P₂O₅ ha^–1; P1, 45 kg P₂O₅ ha^–1; and P2, 90 kg P₂O₅ ha^–1) and the same three planting patterns (MW, MF, and W//F). The yield performances of inter- and mono-cropped wheat and faba beans under different N and P application rates were analyzed and the optimal N and P rates for intercropped wheat (IW) and MW were estimated. The results revealed that intercropping favored wheat yield and was adverse to faba bean yield. Wheat yield increased by 18–26%, but faba bean yield decreased by 5–21% in W//F compared to MW and MF, respectively. The stimulated IW yield drove the yield advantage in W//F with an average land equivalent ratio (LER) of 1.12. N and P fertilization benefited IW yield, but reduced intercropped faba bean (IF) yield. Nevertheless, the partial LER of wheat (pLER_wheat) decreased with increasing N application rates, and the partial LER of faba bean (pLER_{faba bean}) decreased with increasing P application rates. Thus, LER decreased as N input increased and tended to decline as P rates increased. IW maintained a similar yield as MW, even under reduced 40–50% N fertilizer and 30–40% P fertilizer conditions. The estimated optimum N application rates for IW and MW were 150 and 168 kg ha^–1, respectively, and 63 and 62 kg ha^–1 for P₂O₅, respectively. In conclusion, W//F exhibited yield advantages due to stimulated IW yield, but the intercropping yield benefit decreased as N and P inputs increased. Thus, it was concluded that modulated N and P rates could maximize the economic and ecological functions of intercropping. Based on the results, rates of 150 kg Nha^–1 and 60 kg P₂O₅ ha^–1 are recommended for IW production in southwestern China and places with similar conditions.     

间作小麦根际和土体磷养分的动态变化

 通过田间试验,研究比较了小麦与蚕豆间作和小麦单作环境条件下,小麦根际和土体速效磷养分的动态变化,探讨了小麦单作和小麦与蚕豆间作对小麦根际磷养分的影响。结果表明,单作小麦和间作小麦根际速效磷含量在各生育期呈先升高后降低的变化趋势,土体速效磷含量单作小麦在灌浆期最高,间作小麦在抽穗期最高。小麦蚕豆间作提高了拔节至灌浆期小麦根际速效磷含量,显著降低了成熟期根际速效磷含量和土体磷含量。拔节期、抽穗期、灌浆期小麦根际速效磷含量分别提高了6.81%,8.71%,12.95%,成熟期根际速效磷含量降低了21.11%     

根际微生态系统理论在我国农业高产高效中的作用——间套种作物种间的根际微生态效应的发现及应用前景

近年来我们通过田间、盆栽、根箱试验对间作套种种间根际相互作用进行了系列研究,并对根际微生态理论在间套作中的应用进行了初步探讨.结果表明,根际效应对间作作物产量优势具有重要贡献,边行增产的84.4%(小麦-玉米)和53.6%(小麦-大豆)中,根际交换作用的贡献分别为37.8和23.2个百分点.     

交替灌溉对间作小麦蚕豆产量和根系的影响

通过根箱试验,研究了交替灌溉对小麦间作蚕豆的产量、根质量、根长的影响,以期探讨将交替灌溉技术集成到间作中的可行性.结果表明:与传统灌溉方式相比,交替灌溉使单作小麦的经济产量、生物产量、根质量、根长分别提高了14.7%、2.9%、6.4%、7.2%,使间作小麦分别提高了21.1%、13.2%、16.1%16.0%;交替灌...     

绿洲灌区典型间作模式的产量和光能利用效率

为寻求河西绿洲灌区低耗水、高光效、高产多熟种植模式,在限量灌水条件下,通过大田试验对该区主要种植模式的产量和光能利用率进行了量化分析.结果表明:4种间作模式土地当量比均大于1,排序为玉米/豌豆>玉米/油菜>小麦/玉米>小麦/大豆;在同等可比面积上,小麦、玉米、豌豆和油菜在间作模式下均较单作表现出显著增产效应,但在不同模式下增产效应不同,小麦在小麦/玉米和小麦/大豆2种间作模式下产量分别提高49.14%、51.50%,玉米在玉米/油菜、玉米/豌豆和小麦/玉米3种间作模式中产量分别提高20.88%、53.48%、70.34%.各间作模式下的光能利用率为玉米/豌豆>玉米/油菜>玉米/小麦>小麦/大豆.玉米/豌豆间作模式可作为目前河西绿洲灌区低耗水、高光效型种植模式之一.     

种间互作的生态效应Ⅰ.间作对蚕豆结瘤的影响

[目的]探讨不同间作系统对蚕豆结瘤的影响,为选择适合蚕豆间作的作物种类和合理的间作模式提供参考.[方法]在胶泥土和砂壤土条件下,于结荚期调查小麦/蚕豆、油菜/蚕豆、大蒜/蚕豆3种间作系统和单作蚕豆系统的蚕豆根瘤生长情况.[结果]砂壤土中不同间作系统的蚕豆结瘤量均明显高于胶泥土.在胶泥土中,蚕豆单作及与小麦、油菜间作系统的中行蚕豆根瘤量分别比边行增加24.54% 、97.24%和61.94%,而大蒜间作系统的边行蚕豆根瘤量比中行增加80.06%;在砂壤土中,单作蚕豆根瘤量比中行增加8.14%,小麦、油菜和大蒜间作系统分别增加54.00% 、20.45%和45.33%.与单作蚕豆相比,在胶泥土中油菜、小麦和大蒜间作中行的蚕豆根瘤量分别增加491.13%、75.86%和70.44%,小麦、油菜和大蒜间作边行的蚕豆根瘤量分别增加11.04%、354.60%和282.21%;在砂壤土中,除小麦间作模式外,油菜和大蒜间作模式的中行蚕豆根瘤量分别增加30.69%和76.41%,而小麦、油菜和大蒜地的边行蚕豆根瘤量比单作地分别增加37.64%、45.56%和137.07%.在胶泥土和砂壤土中,油菜、大蒜间作均能提高蚕豆的结瘤水平,分别增加61.94%和80.05%.[结论]间作对蚕豆结瘤能力的影响不仅受作物种类的影响,还受土壤类型和栽培方式的影响.     

间栽和混播对作物病害的防治效果

进行了小麦与大麦、小麦与蚕豆间栽和不同小麦品种混播,研究不同栽培技术在控制病害中的作用。选用不同的抗小麦锈病品种,与生产上常用的大麦品种和蚕豆品种进行间栽和混播试验。试验结果表明,间栽和混播技术都能持续有效地控制和降低小麦条锈病的危害。在小麦全生育期,间栽对小麦条锈病的控制有效率在28.02%~65.5%之间,并推迟条锈病的发生3~25d;小麦混播对条锈病的控制有效率在40.94%~62.57%之间,推迟14 d发病。小麦与蚕豆间栽,蚕豆叶斑病的病情指数下降,控制有效率在29.3%~57.9%之间。间作和混播对作物产量也有较大的提高。     

小麦蚕豆间作系统中的氮钾营养对小麦锈病发生的影响*

 田间小区试验表明：小麦/蚕豆间作系统中，间作有提高小麦氮吸收量的趋势。在低氮水平条件下间作优势和边行优势突出，间作平均提高小麦氮的吸收量2.33%～44.88%，边行优势平均为3.49%～66.66%；高肥料投入水平条件下，间作优势和边行优势减弱。随着氮肥投入水平的提高，小麦氮的吸收量也随之提高，而增施钾肥不能明显提高小麦氮的吸收量。间作和不同的施氮水平均不能明显提高小麦钾的吸收量，但增施钾肥有提高小麦钾吸收量的趋势。小麦/蚕豆间作可以明显降低小麦锈病的发生，间作相对防效达22.2%～100%,增施钾肥平均降低小麦锈病46.15%～59.1%。锈病的发生与小麦体内的氮素营养呈极显著的正相关关系，相关系数为r=0.747^** ～0.7822^**，与钾素营养没有明显的相关关系。     

供水及丁香酚对间作小麦蚕豆生长速率及籽粒产量的影响

为了寻求人工调控存在化感物质间作群体的理论依据,通过盆栽试验,探讨不同供水水平下(田间持水量的75%、60%和45%),小麦根系分泌物丁香酚对单作和间作蚕豆、小麦生长速率(Crop Growth Rate,CGR)及籽粒产量的影响。结果表明:在蚕豆苗期-始花期、结荚-成熟期2个生育阶段,丁香酚对蚕豆生长速率整体表现为抑制作用,但结荚-成熟期75%供水水平下的单作、60%供水水平下的间作除外,增加供水缓解了单作蚕豆的抑制作用、加剧了间作蚕豆的抑制作用,间作模式可缓解抑制;自苗期以后,丁香酚对小麦生长速率表现为抑制作用,且增加供水亦不能缓解抑制,但在开花-成熟期间作模式可以缓解抑制。在同等供水水平下,间作籽粒产量与单作籽粒产量的加权平均相比增加了24.92%-52.74%。丁香酚除对45%供水水平下小麦籽粒产量有化感促进作用以外,对两种作物的其他处理均呈现化感抑制作用。间作可弱化丁香酚对小麦、蚕豆籽粒产量的化感作用。