小麦/玉米/大豆套作的产量、氮营养表现及其种间竞争力的评定

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4,麦/玉/豆)和小麦/玉米/甘薯(A5,麦/玉/薯)5种种植模式的生物积累和氮素吸收特性,以探讨麦/玉/豆套作体系的种间竞争力变化规律。试验通过土地当量比(LER)、种间相对竞争力(A)、氮营养竞争比率(NCR)等指标来评定不同套作系统内的作物竞争力。结果表明,麦/玉/豆套作表现出明显的套作优势(LER＞1、A_wc<0、A_cs>0、NCR_wc<0、NCR_cs>1),玉米始终占据套作系统的优势生态位,小麦、大豆处于竞争劣势;与A1、A2、A3及A5相比,麦/玉/豆套作提高了各作物在开花期(或吐丝期)与成熟期的籽粒产量与吸氮量和地上部植株的总生物量与总吸氮量;各作物的生物量与吸氮量在处理间的变化规律为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口,以A4处理最高。麦/玉/豆套作的全年总经济产出比麦/玉/薯套作平均高28.02%。     

小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯套作的氮素吸收利用及氮肥残效研究

采用¹⁵N土壤稀释标记法研究了“小麦/玉米/大豆”和“小麦/玉米/甘薯”(以下简称“麦/玉/豆”和“麦/玉/薯”)在不同根系分隔方式下的氮素吸收利用及氮肥残效。结果表明,不分隔与完全分隔相比,2种体系的小麦植株¹⁵N当季吸收量和回收率提高,土壤残留¹⁵N%丰度及总N含量降低;“麦/玉/豆”的玉米植株¹⁵N当季吸收量和回收率提高25.16%和25.16%,玉米土壤残留¹⁵N%丰度及总N含量提高13.89%和10.15%,“麦/玉/薯”的则分别降低15.98%,15.99%,17.37%和5.19%;大豆植株的¹⁵N当季吸收量和回收率、土壤残留¹⁵N%丰度降低,土壤总N含量提高3.03%;甘薯植株的¹⁵N当季吸收量和回收率提高,土壤残留¹⁵N%丰度和总N含量降低0.91%和4.95%。在利用前茬作物残留在土壤中的¹⁵N时,“麦/玉/豆”的小麦、玉米对残留¹⁵N的吸收量与回收率高于“麦/玉/薯”的小麦、玉米;大豆对前茬小麦、玉米残留¹⁵N的吸收量与回收率低于甘薯,对前茬大豆残留¹⁵N的吸收量与回收率高于甘薯。“麦/玉/豆”较“麦/玉/薯”更有利于作物间氮素的转移、周年氮肥的高效利用和土壤肥力保持。     

氮磷配施对玉米-大豆套作模式下种间作用、玉米产量及干物质积累与转运的影响

以盆栽和田间小区试验结合的方法,通过设置根系分隔与不分隔方式及不同供氮(0、120、180、240 kg/hm²,记为N₀、N₁₂₀、N₁₈₀、N₂₄₀)、供磷水平(0、35、70、105 kg/hm²,记为P₀、P₃₅、P₇₀、P₁₀₅),探究在玉米-大豆套作模式下氮磷配施对种间作用、玉米产量及干物质积累与转运的影响。结果表明,1)氮磷互作效应对带状套作系统的种间促进作用显著,配施可缓解玉米与大豆的种间竞争作用,提高套作系统土地当量比率、种间竞争力和营养竞争比率,促进玉米对氮、磷素的吸收,表现出显著的套作产量优势和资源利用优势(LER>1),且优势效应高于单施氮、磷肥。2)氮磷互作对玉米各生育期干物质积累量的影响呈峰形变化趋势,中氮中磷(N₁₈₀P₇₀)处理可显著降低花前干物质的积累量,增加成熟期干物质积累总量,促进花后干物质积累向籽粒转运,提高玉米收获指数。3)种间作用和氮磷互作可显著影响玉米产量,提高套作玉米有效穗和穗粒数,两种植模式中无论施肥与否,在套作条件下玉米的产量均高于净作,且在N₁₈₀P₇₀处理时玉米产量达到最大值,套作较净作增产幅度达1.65%~20.43%。本研究结果表明,套作模式下玉米氮磷配施以施氮180 kg/hm²、施磷70 kg/hm²时,种间促进作用显著,可改善其穗部性状,有利于成熟期干物质的积累和向籽粒的转运,最终获得较高的产量。     

西南地区玉米苗期抗旱品种筛选简

 为筛选抗旱性强的玉米品种应用于生产,本研究采用盆栽和营养液２种不同培养方式,对３０个西南地区大面积种植的杂交玉米品种进行ＰＥＧ 模拟干旱胁迫的苗期试验,通过隶属函数法筛选品种,使用干旱变异指数对抗旱指标进行筛选和评价。结果表明,雅玉１０号、正红３１１等８个品种在几次试验重复中表现均为良好,被归类为抗旱品种。指标中叶面积、根冠比、根系性状（根系体积、根分支数、根长）、相对电导率、离体叶片失水速率、脯氨酸、叶绿素和叶绿素荧光参数（最大光化学效率、实际光化学效率、原初光能捕获效率、光化学淬灭系数）对干旱胁迫较为敏感,可作为玉米苗期抗旱性的评价指标。     

小麦/玉米/大豆套作和施氮对玉米生长及氮吸收利用的影响

为研究小麦/玉米/大豆套作种植模式和施氮水平对玉米生长、产量及氮吸收利用规律的影响,进行了2个种植模式(玉米单作和小麦/玉米/大豆套作)和2013年3个施氮水平(0,180,360 kg/hm²)及2014年4个施氮水平(0,90,180,270 kg/hm²)的双因素随机区组实验,以期揭示施氮及套作对玉米产量的影响规律,为进一步提高小麦/玉米/大豆套作体系产量提供理论依据。研究结果表明,1)在N₀及N₉₀处理下套作玉米的产量分别比单作低20.5%、7.5%,表现为套作劣势,而在N₁₈₀、N₂₇₀、N₃₆₀处理下,套作玉米与单作玉米产量无显著差异。2)单/套作玉米地上部生物量在各生育时期均表现为随施氮量的增加先增加后略有降低,干物质积累速率均在吐丝期到收获期达到最大。相对单作,各施氮处理下小麦对套作玉米的茎秆生长均产生显著不利影响,在拔节期套作玉米茎秆生长率比单作低12.5%,这种影响随施氮量的增加而减小,在施氮量到达180 kg/hm²后影响不显著。3)在N₀、N₉₀处理下,单作玉米花期氮积累量在生殖生长期更多转运到籽粒,而在N₁₈₀、N₂₇₀、N₃₆₀处理下,套作花期前氮积累量转移到籽粒的比例更高。而两种模式下均以施氮180~270 kg/hm²下氮转运指标最优,这说明在该施氮条件下最有利于提高植株氮素转运机能。综上所述,适量施氮有利于稳定小麦/玉米/大豆套作种植模式中的玉米产量,提高氮的吸收转运效率,减轻小麦对玉米生长和氮吸收利用的影响,本研究条件下,套作玉米施氮量以180 kg/hm²为宜。     

“麦/玉/豆”模式下氮肥运筹对玉米碳氮代谢的影响

在“麦/玉/豆”套作模式下,以玉米杂交种川单418为材料,采用两因素随机区组设计,通过2年试验研究了不同施氮量0,90,180,270,360 kg纯N/hm²,和不同施氮时期即底肥∶拔节肥∶攻苞肥=5∶0∶5,3∶2∶5和5∶2∶3对玉米碳氮代谢的影响。研究结果表明,施氮量低于270 kg纯N/hm²时,随着施氮量的增加,玉米叶片、茎鞘的氮素和总糖积累以及碳氮代谢关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性表现出增加趋势,超过270 kg纯N/hm²时会起抑制作用,2年均以施氮量为270 kg纯N/hm²时表现最优,其次是施氮量为180 kg纯N/hm²,施氮量为180和270 kg纯N/hm²时显著或极显著高于对照。各施氮处理叶片C/N从拔节期至乳熟期平均下降速率分别为26%,25%,21%,23%,且当施氮量为270 kg纯N/hm²时茎鞘C/N保持较低水平,叶片乳熟期仍然保持高效合成能力,有利于产量形成。不同氮肥配比对碳氮代谢影响表现为3∶2∶5>5∶0∶5>5∶2∶3,氮肥后移(3∶2∶5)促进叶片和茎鞘糖、氮积累,增强硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性,与氮肥前移(5∶2∶3)相比差异显著。因此“麦/玉/豆”模式结合氮肥运筹能够协调并能明显改善玉米碳氮代谢,进而实现周年作物的可持续生产。综合总糖、氮素的积累以及碳氮代谢关键酶的表现,“麦/玉/豆”模式下以施270 kg纯N/hm²,基追比3∶2∶5为最佳氮肥运筹方式。     

氮磷肥对季节性栽培紫花苜蓿生长及再生的影响

为探讨江淮地区紫花苜蓿季节性栽培体系中氮磷肥供应对干物质产量及再生的影响,试验设置4个磷（P₂O₅）水平处理（0、50、100、150 kg·hm^-2）及4个氮（N）水平处理（0、60、120、180 kg·hm^-2）,研究了干物质产量及产量构成因子、地上部氮磷含量及累积量、再生6和12 d的生长量等指标对氮磷肥投入的响应。结果表明：1）施用氮肥及磷肥均显著促进了紫花苜蓿的生长。在低磷供应条件下,干物质产量随供氮量的增加而增加;在高磷条件下,适宜生长的最优施氮量为120 kg·hm^-2。对不同施氮处理而言,饲草干物质产量均随施磷量的增加显著增加。2）干物质产量与地上部氮含量、地上部氮累积量、地上部磷累积量间存在显著正相关关系。3）氮磷肥施用可以促进植株残茬再生,0、50、100、150 kg·hm^-2磷处理下适宜残茬再生所需的施氮量分别为180、120、120、60 kg·hm^-2。刈割6 d后残茬的再生芽芽长及叶面积、刈割12 d后叶面积均与再生生物量间存在显著正相关关系。可见,江淮地区紫花苜蓿季节性栽培体系中施用磷肥可在一定程度上减少氮肥的用量。当磷肥施用量分别为0、50、100、150 kg·hm^-2时,适宜生长及再生的氮肥推荐用量分别为180、120、120、60 kg·hm^-2。江淮地区紫花苜蓿季节性栽培体系中推荐年施磷量及施氮量分别为100及120 kg·hm^-2,研究结果可为紫花苜蓿季节性栽培技术中的肥料管理提供理论依据。     

施氮量对套作大豆花后光合特性、干物质积累及产量的影响

在“玉米-大豆”套作模式下,以贡选1号为材料,研究了施氮量对套作大豆花后光合特性、干物质积累量及产量的影响。结果表明,花后Chl a含量、Chl a/b值、净光合速率、叶、叶柄、茎和荚的干重以及地上部干物质积累总量均以低氮处理(纯氮32.4 kg/hm²)最优,其次为中氮处理(纯氮64.8 kg/hm²)。套作大豆的产量和有效荚数均以低氮处理最高,分别较对照(不施氮)高18.22%和17.37%,差异极显著;其次为中氮处理,与对照差异显著;高氮处理(纯氮97.2 kg/hm²)则显著低于对照,这是由于经高氮处理的大豆植株花后叶面积指数(LAI)过高,影响通风透光,落花落荚严重所致。可见,合理施用氮肥(纯氮32.4, 64.8 kg/hm²)能提高套作大豆花后叶片的净光合速率,地上部干物质积累量,进而提高大豆产量。     

施氮水平对甜高粱干物质产量及氮肥利用率的影响

为探究氮肥施用对饲用甜高粱生长及氮肥利用率的影响,明确长江下游农区种植的适宜施氮量,采用大田试验,以“大力士”为试验材料,研究了不同施氮水平(0、100、200、300 kg·hm^-2,分别用N₀、N₁、N₂、N₃表示)对甜高粱生物量、氮素吸收和分配以及氮肥利用率的影响。结果表明:1)甜高粱生物量及生长速率随氮肥用量的增加而增加,N₂及N₃处理间无显著差异(P>0.05),采用线性加平台分析表明,拔节期收获最大生物量所需的最低氮肥用量为244.50 kg·hm^-2;2)随生育期的推进,叶片氮素分配比例降低,茎秆氮素分配比例增加;随着供氮量的增加,叶片和茎秆氮素浓度及累积量、茎秆氮素分配比例均显著增加,叶片氮素分配比例降低;3)干物质生产效率及氮素干物质生产效率均随氮肥用量的增加而降低,不同处理间氮素农艺效率无显著性差异,氮肥表观回收率以N₂处理最高。因此,氮肥施用对甜高粱的生长起着重要的作用,长江下游农区饲用甜高粱种植的每茬氮肥用量以244.50 kg N·hm^-2为宜。过量施用氮肥不仅不会持续提高甜高粱的生物量,还会导致氮肥利用率的降低。     

玉米/大豆套作体系中大豆茎秆生长过程模拟

为建立套作系统中大豆(Glycine max)茎秆生长过程的模拟方程,本研究以玉米(Zea mays)/大豆套作为对象,单作大豆为对照,3种不同株型大豆(南豆032-4、南豆12、九月黄)为材料,对两种种植模式下大豆茎秆生长进行定量化模拟。运用Richards方程[y=α/(1+βe-γx)1/δ],构建大豆茎长、茎粗生长变化的动态模型,方程参数α值(终极生长量参数)为各品种遗传参数,β值(初值生长量参数)、γ值(生长速率参数)和δ值(形状参数)在不同栽培模式、品种间变异较大,可见主要通过调节参数β、γ、δ值来实现对整个方程的调控。采用Logistic方程[y=α/(1+βe-γx)],构建大豆茎秆干重动态模型,β、γ值在不同栽培模式、品种间变异较大,主要通过调节参数β、γ值来实现对整个方程的调控。因此分别建立套作和单作栽培模式下的大豆模拟方程,构建大豆茎秆长、茎秆粗的生长动态模型,以及构建大豆茎秆干重积累的动态模型,所建立套作和单作生长模型方程精确度(R2)均在0.99以上。检验结果表明,模型对不同类型大豆材料在单套作体系下茎秆节间长度、粗度、干重都能很好的预测,能较好地拟合茎秆生长动态。本研究结果对探究玉米/大豆套作体系下大豆茎秆生长规律研究,具有一定的生物学意义。     

多效唑对多花黑麦草物质积累和种子产量的影响

在大田条件下,研究了喷施不同质量浓度多效唑对多花黑麦草Lolium multiflorum株高、干物质积累和产量的影响。研究结果表明:多效唑的喷施对株高有明显的抑制作用,随着多效唑质量浓度增加,株高呈现递减趋势。一定质量浓度范围内的多效唑有利于多花黑麦草干物质积累和转运,其抽穗期和成熟期干质量以及抽穗前积累的干物质转运量均显著高于对照,但多效唑喷施质量浓度过大,多花黑麦草干物质积累量和转运量均显著下降。各产量构成因素对多效唑响应不同,粒质量受多效唑影响不显著,而穗粒数和穗数受影响显著。通径分析结果显示,多效唑的喷施对产量的三要素中穗数的影响较大,为决定产量的关键因子。多花黑麦草成熟期倒伏现象严重,多效唑的喷施能够有效缓解倒伏,降低落粒率,随喷施质量浓度增加,缓解效应增强。     

间作配置对苏丹草与野生大豆间作性能的影响

研究了间作配置和间作中苏丹草(Sorghumsudanense)不同播种量对苏丹草与野生大豆(Glycine so-ja)间作性能的影响。结果表明,不同间作配置对苏丹草、野生大豆和间作混合草的干物质产量影响显著,表现为:单行间作2行间作4行间作。不同间作配置下,间作混合草干物质产量土地当量比(LER)为1.02~1.19,粗蛋白(CP)产量的LER为1.05~1.32,表明间作有生产优势;苏丹草干物质产量的LER为0.54~0.66,粗蛋白产量的LER为0.55~0.82,野生大豆干物质产量和粗蛋白产量的LER分别为0.48~0.53和0.36~0.49,这表明间作中苏丹草有生长优势,竞争力比野生大豆强。间作种植,苏丹草播种量增加,提高了苏丹草、混合草的干物质产量和干物质产量的LER,但降低了野生大豆干物质产量和干物质产量的LER;同时,提高了苏丹草、野生大豆和混合草CP含量以及CP产量的LER。     

秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米 产量及生理指标的影响

通过在陇东黄土旱塬雨养农业区进行的3年田间定位试验,研究了秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米产量、水分利用效率及生理指标的影响。试验设置6个处理,分别为:1)常规施氮(F,225 kg·hm^-2);2)秸秆还田(TS,9000 kg·hm^-2);3)F+TS;4)80% F+TS;5)60% F+TS;6)不施肥不还田(CK)。结果表明:与F+TS相比,不同年份秸秆翻压还田与减量20%~40%氮肥配施均表现出产量和水分利用效率不同程度的增加,差异不显著,平均产量和水分利用效率大小变化顺序均为80% F+TS>60% F+TS>F+TS>F>TS>CK。其中80% F+TS平均产量和水分利用效率较F+TS增加9.9%、8.2%,较CK增加46.9%、52.4%,60% F+TS较F+TS增加2.6%、3.7%,较CK增加37.2%、46.1%。同时,秸秆翻压还田与减量20%~40%氮肥配施提高了春玉米全生育期干物质积累量,改善了产量性状和拔节期玉米光合性能及叶片叶绿素相对含量(SPAD)。因此,在陇东黄土旱塬雨养农业区,60%~80% F+TS处理即秸秆翻压还田与氮肥减量20%~40%的配施方式是该地区最优施氮栽培方式。