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...     

3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响

为提高氮肥利用效率,减少过量施用氮肥对环境造成的污染,本文以甘肃省河西灌区为试验地点,在0和225kg（N）·hm^-2氮水平下,探讨了蚕豆、豌豆、大豆3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响。研究表明：蚕宜收获后,间作的蚕豆、大豆、豌豆和玉米土壤硝态氮累积量在两个氮水平下均低于相应的单作,蚕豆、大豆、豌豆的间作土壤剖面硝态氮含量也低于相应的单作,但表现的土层深度各异。玉米收获后,蚕豆和豌豆的间作土壤硝态氮累积量低于单作;不施氮条件下,大豆间作土壤硝态氮累积量低于单作,与蚕豆、豌豆和大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量均高于单作玉米;在225kg（N）·hm^-2氮水平下,与蚕豆和豌豆阔作的玉米土壤硝态氮累积量低于单作玉米,间作大豆和与大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量高于相应的单作。玉米收获期,不施氮条件下3种豆科作物间作0～60cm土壤硝态氮含量均低于单作;225kg（N）·hm^-2氮水平下,蚕豆、豌豆间作0～60cm土壤硝态氮含量低于单作,而间作大豆0～100cm土壤硝态氮含量高于单作。对不同深度土壤硝态氮相对累积量分析表明,蚕豆收获期间作0～60cm土层相对累积量高于单作,而100～180cm土层则低于单作。     

不同隔根方式下间作小麦玉米的竞争力及产量响应

通过田间试验研究了尼龙网隔根和塑料薄膜隔根对小麦间作玉米竞争优势的影响,并对间作作物竞争力与复合群体产量间的关系进行了量化分析。结果表明:小麦玉米间作群体中,小麦相对于玉米的竞争力呈先增后降趋势;隔根可降低小麦相对于玉米的竞争优势,未隔根间作处理比塑料膜隔根和尼龙网隔根间作处理的小麦竞争优势分别提高20.5%和4.9%。不隔根、塑料膜隔根和尼龙网隔根小麦间作玉米的土地当量比分别是1.46、1.20和1.39,间作群体的产量与小麦相对于玉米的竞争力呈二次曲线相关关系。适度提高小麦的竞争优势、特别是小麦开花期的竞争优势有利于间作群体整体产量的提高。     

禾豆间距对间作豌豆“氮阻遏”减缓效应的影响

针对禾豆间作协同利用化学氮肥和豆科固氮潜力调控依据薄弱问题,以河西走廊区主导间作模式玉米/豌豆间作系统为研究对象,研究了禾豆间作间距为15 cm、30 cm和45 cm空间结构对间作豌豆氮阻遏减缓效应的影响,以期为禾豆间作种植模式优化空间结构、减缓氮阻遏、提高氮素利用效率提供理论依据。2013和2014两年研究结果表明,与单作相比,间作豌豆有效根瘤个数和根瘤重均有显著提高,根瘤数提高幅度达0~500%,其中间距为30 cm时,豌豆的根瘤数和瘤重达最大。以根瘤数和根瘤重计算的氮阻遏消减效应(Ca)均为正值,施氮条件下,玉米与豌豆间距为30 cm处理的氮阻遏消减效应显著高于15 cm和45 cm间距处理,2013年和2014年以根瘤数计算的Ca值分别达78.70%和161.21%,说明间作相对于单作都具有减缓氮阻遏的作用。而在此期豌豆的营养竞争比率(CRpm)大于1,豌豆相对于玉米具有较强的种间竞争能力。禾豆间作可显著提高氮素利用效率,以间距为30 cm的间作处理最高,2013年和2014年两年平均较间距为15 cm和45 cm空间结构的间作模式分别提高21.90%和21.88%。说明优化空间结构可有效增加间作豌豆的结瘤数和瘤重,增强氮阻遏减缓效应,调控禾豆间作系统氮素吸收利用,提高氮素利用效率。     

间作与施氮对秸秆覆盖作物生产力和水分利用效率的影响

2012年3—10月在甘肃省河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究了不同施氮水平[0、140 kg(N)·hm-2、221 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]对小麦//玉米间作系统生产力、间作优势和水分吸收利用的影响。研究结果表明:当施氮量达221 kg(N)·hm-2时,小麦单作籽粒产量(5 036 kg·hm-2)和水分利用效率(25.13 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量达300 kg(N)·hm-2时,小麦间作籽粒产量(3 078 kg·hm-2)和水分利用效率(39.76kg·hm-2·mm-1)、玉米单作籽粒产量(9 921 kg·hm-2)和水分利用效率(38.96 kg·hm-2·mm-1)、玉米间作籽粒产量(6 895 kg·hm-2)和水分利用效率(46.31 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量为0 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的竞争力(0.049)达最大值;当施氮量为300 kg(N)·hm-2时,小麦//玉米间作的土地当量比(1.33)达最大值;当施氮量为140 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的水分竞争比率(0.98)达最大值。与单作相比,小麦//玉米间作具有显著的间作产量优势和水分利用优势。间作方式中小麦的竞争能力大于玉米;小麦、玉米两作物对水分生理需求时间有效性差异是小麦//玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施氮能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

不同施氮量下玉米花生间作不同玉米行对土地当量比和产量贡献的研究

评价不同施氮量下玉米花生间作系统中作物种间互作对不同行玉米生长发育、干物质积累、产量及其构成因素的影响。于2019—2020年,利用长期定位微区试验,设置3个施氮量(N0:0 kg·hm^-2、N150:150 kg·hm^-2、N300:300 kg·hm^-2)处理和2种种植模式(玉米花生间作：IM、玉米单作：SM),以玉米为研究对象,分析间作系统中不同行玉米竞争优势、土地当量比、干物质积累及产量对施氮量的响应。在间作系统中玉米的竞争能力显著强于花生,但毗邻花生带的玉米行(IM1)与远离行(IM2)间无显著差异。玉米花生间作土地当量比大于1,土地生产力提高15%～23%,具有间作优势;而随着施氮量增加,玉米竞争能力增强。间作显著增加了玉米产量,IM1产量较SM处理增幅为37.8%～65.3%,IM2较SM处理增幅26.4%～56.1%,2019年氮肥施用量为150 kg·hm^-2时玉米土地当量比表现出边行效应。玉米产量变化趋势为N150>N300>N0。施氮可增加玉米穗粒数和千粒重。间作通...     

辽西半干旱区玉米大豆间作对作物产量及水分利用的影响

为探明玉米大豆间作的作物增产、土地生产力提升和水分高效利用机理,优化辽西半干旱区适宜的玉米大豆间作模式,于2018−2019年在国家农业环境阜新观测实验站,采用田间定位试验方法,设置了玉米大豆间作2行﹕2行（M2S2）、4行﹕4行（M4S4）、6行﹕6行（M6S6）,玉米单作（M）和大豆单作（S）5种种植模式,研究玉米大豆间作对作物产量、土地生产力、土壤水分空间分布及水分利用效率的影响。结果表明,5种单、间作模式作物总产量表现为M＞M6S6＞M4S4＞M2S2＞S,间作模式中作物对总产量的贡献率表现为玉米＞大豆,玉米贡献率为79.0%～87.3%,大豆贡献率为12.7%～21.0%;M6S6和M4S4间作模式土地当量比（LER）分别为1.13～1.19和1.06～1.07,均具有间作产量优势,其中M6S6间作优势最强;M2S2间作模式土地当量比（LER）小于1,表现为间作劣势;土壤水分空间分布结果表明,0−50cm土层间作玉米与大豆存在水分竞争,60−100cm土层玉米和大豆存在水分互补;3种间作模式均提高了单位面积的玉米水分利用效率,除M6S6间作模式外,M4S4和M2S2间作模式均降低了大豆水分利用效率;M6S6和M4S4间作模式水分当量比（WER）分别为1.18～1.21和1.05～1.06,水分生产力提高5%～21%,均具有间作水分利用优势,其中M6S6间作优势最强,M2S2间作模式水分当量比（WER）为0.99～1.01,间作水分利用优势不显著。综合分析认为,玉米大豆间作模式中M6S6间作产量优势和水分利用优势最强,能够显著提高农田土地生产力和水分利用效率,在辽西半干旱区农业生产中具有更好的应用价值。     

施氮与间作对玉米和马铃薯钾吸收与分配的影响

【目的】探讨不同氮水平下间作对作物钾吸收、分配与利用的影响,为高效施肥提供依据。【方法】采用两年田间小区试验,以常规玉米施氮量N 250 kg/hm2为基础,设:不施氮（N0）、1/2常规量（N1）、常规量（N2）、3/2常规量（N3）四个处理,调查了间作玉米和马铃薯对钾素的吸收、分配及利用效率。【结果】随施氮量增加,单作玉米、间作玉米和单作马铃薯产量逐渐增加,以N2、N3产量最高,而间作马铃薯产量在N1水平达到最高,氮肥用量增加到N2反而下降;玉米马铃薯有间作增产优势,土地当量比（LER）随着施氮水平增加逐渐降低。单作和间作玉米吸钾量随着施氮水平提高先增加后减少,在N1或N2水平钾吸收达到最大,单作马铃薯吸钾量随施氮量增加逐渐增加,间作马铃薯则先增加后减少,分别在N3和N1水平达到最大。不同施氮水平下,间作玉米较单作玉米提高钾吸收量15.7~20.0 kg/hm2（2013年）和22.6~78.3 kg/hm2（2014年）,在低氮（N0、N1）水平下增加显著;玉米钾吸收量主要集中在秸秆,占钾吸收总量的64.5%~75%（2013年）和61.6%~74.5%（2014年）,间作增加的钾主要分配到了籽粒中,钾吸收量的分配在马铃薯中没有明显差异。间作提高了玉米钾利用效率,对马铃薯没有显著影响,随着施氮量增加,钾吸收土地当量比逐渐降低。【结论】施氮水平和种植模式对玉米马铃薯钾吸收有极显著交互作用;在施氮肥为常规水平的一半,即N 62.5 kg/hm2时,间作增产和促进钾吸收潜力达最大,随着施氮量的增加,交互作用对钾的吸收优势逐渐减弱。因此,适当施氮可充分发挥间作促进钾吸收的优势。     

红壤旱地玉米对间作大豆和花生边行效应影响的研究

为深入了解间作豆科作物的边行效应,研究了低施氮肥条件下(50 kg·hm-2)玉米对间作大豆和花生边行(叶绿素、叶面积指数、根干重、根瘤、农艺性状及产量)的影响。结果表明:无论在施氮肥和不施氮肥条件下间作大豆和花生边1行和边2行的叶绿素含量在不同生育时期均高于其单作,而边3行与单作相比变化不明显。间作同样可以增加大豆和花生不同生育时期边1行和边2行的叶面积指数,而对边3行无明显影响,且间作的效果小于该施氮水平。不施氮条件下,间作大豆边1行和边2行的单株根干重高于单作14.7%和2.8%,间作花生边1行和边2行高于单作16.5%和3.1%;施氮条件下,间作大豆边1行和边2行的单株根干重高于单作11.3%和1.3%,间作花生边1行和边2行高于单作13.5%和4.6%,而边3行与单作相比无明显变化,且该施氮肥的效果大于间作。间作同样可以增加大豆和花生边1行和边2行成熟期的单株根瘤数和根瘤重,而对边3行无明显影响,而该施氮水平对根瘤数和根瘤重具有一定的抑制作用。施氮肥和间作可以改善大豆和花生的农艺性状,以施氮肥条件下边1行优势最为明显。不施氮肥和施氮肥条件下间作大豆和花生边1行和边2行的单株经济产量和生物产量及行产量皆高于相应单作,并以边1行为最高,而边3行与单作相比变化不明显,且施氮肥在改善大豆和花生农艺性状提高产量方面的效果大于间作。因此本试验得出间作边行优势效应为边1行>边2行>边3行(单作),且施氮肥的效果大于间作边行效应。     

施用乙烯利和磷肥对玉米//花生间作氮吸收分配及间作优势的影响

【目的】在玉米//花生间作体系中,喷施乙烯利明显降低玉米株高,提高花生和间作体系的产量,研究施用乙烯利和磷肥对玉米花生间作氮吸收分配和间作优势的影响,明确其调控机理,对实现玉米、花生间作高产高效具有重要指导意义。【方法】本试验于2012~2013年在河南科技大学农场进行,设玉米单作、花生单作、玉米//花生间作和玉米//花生间作+喷施乙烯利4种种植方式,分别施磷和不施磷,共8个处理,分析了不同处理玉米、花生不同器官氮含量及氮积累量,讨论了喷施乙烯利和施磷对间作体系氮吸收间作优势的影响。【结果】与单作相比,玉米花生间作显著提高了玉米茎、叶、籽粒的氮含量和氮积累量,促进了氮向籽粒的分配;提高了花生茎、叶、果仁的氮含量,但明显降低了花生氮积累量,不利于氮向果仁分配;与单作体系相比,间作体系的氮吸收间作优势为N 26.88~42.21 kg/hm2。喷施乙烯利减少了玉米对花生的氮竞争比率,降低了间作玉米茎、叶、籽粒的氮含量和氮积累量,促进氮向籽粒的分配,并且还提高了间作花生茎、叶、果仁的氮含量和氮积累量,促进氮向果仁的分配,间作花生的氮吸收量提高23.67%~49.54%（P < 0.05）,间作体系氮吸收间作优势提高4.95%~54.65%。与不施磷相比,施磷提高了喷施乙烯利间作体系中玉米和花生吸氮量,分别提高19.49%~27.71%和34.26%~43.24%（P < 0.05）,氮吸收间作优势提高69.97%~162.57%（P < 0.05）。【结论】施用磷肥可进一步提升喷施乙烯利在降低玉米对花生的氮竞争比率,促进玉米花生间作体系氮吸收及氮向籽粒中分配,提高氮吸收间作优势的作用,促进氮素的高效利用。     

马铃薯/玉米套作对玉米光合特性和产量的影响

以单作玉米为对照, 设置2︰2和3︰2两种马铃薯/玉米套作行数比, 研究大田套作条件下玉米光合特性的动态变化及对产量的影响。结果表明: 套作显著降低了玉米整个生育期叶面积指数(LAI); 比叶重(SLW)生育前期显著降低, 乳熟期与单作差异不显著; Chla、Chlb、Chla+Chlb套作3︰2行数比整个生育期显著低于单作, 套作2︰2行数比生育前期显著低于单作, 乳熟期差异不显著。2种行数比叶绿素a/b值拔节期套作低于单作, 吐丝期高于单作。与套作2︰2行数比相比, 套作3︰2行数比LAI苗期差异不显著, 生育后期显著低于套作2︰2行数比; Chla、Chlb、Chla+Chlb生育前期显著高于2︰2行数比, 乳熟期差异不显著; 叶绿素a/b值吐丝期和乳熟期显著低于套作2︰2行数比, 生育前期差异不显著; SLW整个生育期差异不显著。2种行数比玉米套作和单作PAR、Pn、Gs、Tr、WUE均随叶位的降低而降低。套作降低了玉米下位叶的Pn、Gs、Tr, 提高了下位叶的Ci, 上位叶Pn、Gs、Tr、Ci套作和单作差异不显著。上、下叶位的PAR套作均显著高于单作, 上、下叶位的WUE套作与单作差异均不显著。套作3︰2行数比上、下叶位PAR、Gs、Tr均显著低于2︰2行数比; 2种行数比上位叶Pn相近, 下位叶Pn套作3︰2行数比显著低于2︰2行数比。下位叶Pn的降低套作 3︰2行数比受气孔因素限制, 套作2︰2行数比受非气孔因素限制。总之, 马铃薯/玉米套作改变了玉米的光合特性, 并显著降低了玉米的籽粒产量。套作2︰2行数比和套作3︰2行数比土地当量比分别为0.88、1.24, 前者无套作优势, 在生产中不宜采用, 后者具有较强的套作优势, 宜在生产中推广。     

玉米播期对大豆/玉米间作产量及种间竞争力的影响

在间作系统中,间作作物间合理的共生期可有效提高间作系统作物对时空资源的高效利用。而间作作物播期直接影响间作作物间共生期的长短,由此导致的时空生态位分离会直接影响到作物生产力和种间相互作用。为明确大豆/玉米间作系统中玉米播期对间作作物产量、系统生产力及间作作物间资源竞争力的影响,本研究设置3个玉米播期处理——M1(4月24日与大豆同时播种,与大豆共生期165 d)、M2(5月4日播种,与大豆共生期150 d)、M3(5月14日播种,与大豆共生期140 d),通过对单间作条件下作物产量、干物质累积的测定,研究了玉米不同播期下大豆/玉米间作系统作物产量、系统生产力、共生期内种间竞争力变化。结果表明:3个播期处理不影响间作产量优势,土地当量比(land equivalent ratio,LER)均大于1;但随播期延迟,LER变小,M1处理LER最大,达1.37。玉米播期变化对间作大豆产量无显著影响;随玉米播期延迟,间作玉米产量下降,间作系统生产力随之下降。玉米播期对间作大豆产量构成无显著影响;随玉米播期延迟,间作玉米的百粒重随之减小,M3的百粒重(26.1 g)仅为M1(36.6 g)的71%。玉米播期延迟抑制了大豆玉米共生后期玉米资源竞争力的恢复,在大豆和玉米共生前期,大豆的资源竞争力强于玉米,而共生后期(9月至收获),玉米的资源竞争力显著提升;M3处理大豆相对于玉米的资源竞争力(aggressivity,A_(sm))始终高于M1和M2,玉米相对拥挤指数随播期延迟而降低,表现为M1M2M3,而竞争比率为M3M2M1。因此,就本研究而言,甘肃河西灌区大豆/玉米间作系统中4月24日大豆和玉米同时播种是此系统间作作物的适宜播期,两作物同时播种可有效稳定间作作物产量及系统生产力,间作玉米播种延迟会导致间作系统生产力下降。     

马铃薯/玉米不同行数比套作对马铃薯光合特性和产量的影响

以单作马铃薯为对照,设置2︰2和3︰2两种马铃薯/玉米套作的行数比,研究大田套作条件下马铃薯光合特性的动态变化及其对产量的影响。结果表明:套作显著降低了马铃薯整个生育期叶面积指数(LAI)、比叶重(SLW)和叶绿素a/b值(Chla/b),提高了马铃薯叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素总(Chla+Chlb)含量。整个生育期套作3︰2行数比LAI显著高于套作2︰2行数比,SLW块茎形成期显著低于套作2︰2行数比,苗期、淀粉积累期高于套作2︰2行数比;Chla、Chlb、Chla+Chlb块茎增长期显著高于套作2︰2行数比,淀粉积累期低于套作2︰2行数比;Chla/b值块茎增长期和淀粉积累期显著高于套作2︰2行数比;套作降低了3︰2行数比Chla和Chla+Chlb随生育期递减的速率。套作显著降低了马铃薯净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls),提高了胞间CO2浓度(Ci)和水分利用率(WUE),非气孔因素是套作马铃薯净光合速率降低的主要因素;套作3︰2行数比的Pn、Gs、Tr、Ci显著高于套作2︰2行数比,WUE显著低于套作2︰2行数比。与单作相比,套作显著降低了两种行数比的大薯数量和大薯鲜重;套作2︰2行数比小薯数量和小薯鲜重显著降低,但套作3︰2行数比小薯数量显著增加,小薯鲜重差异不显著;套作3︰2行数比小薯数量和小薯鲜重显著高于套作2︰2行数比。总之,套作改变了马铃薯的光合特性,并显著降低了马铃薯块茎产量;2︰2行数比无套作优势(LER为0.88),3︰2行数比具有较强的套作优势(LER为1.24),在生产中宜采用套作3︰2行数比模式。     

麦/玉/豆周年套作体系氮素积累分配及转运

【目的】四川盆地特殊的高温寡照气候,使得作物间套作十分广泛。麦/玉/豆体系有利于资源循环高效利用和农业可持续发展。本项目研究了麦/玉/豆周年套作体系中各作物的氮素积累分配和花后氮素转运特征,旨在明确体系各作物的氮素营养吸收特性,为该体系的氮肥合理施用及高产高效提供理论依据。【方法】通过2011、 2012连续两年田间定位试验,研究了小麦/玉米/大豆套作体系在不同氮用量下（小麦设N 0、 60、 120、 180、 240 kg/hm2,分别表示为WN1、 WN2、 WN3、 WN4、 WN5;玉米设N 0、 97.5、 195、 292.5、 390 kg/hm2,分别表示为MN1、 MN2、 MN3、 MN4、 MN5;大豆不施肥,依前作的施氮处理依次记为SN1、 SN2、 SN3、 SN4、 SN5）各作物的氮素积累分配、 花后氮素的转运。【结果】 1）小麦各部位氮积累量都随氮用量增加而增大,籽粒、 茎鞘、 叶片和颖壳穗轴分别占地上部总氮积累量（平均为218.6 kg/hm2）的71.5%、 12.2%、 9.2%和7.1%;小麦花后从营养器官向籽粒转移的氮量及其贡献率随施氮量增加而增大,但转移率在不同氮处理下差异不显著,平均为61.5%;随氮用量增加,籽粒的氮分配比例逐渐减少,而非籽粒部分的氮分配比例则随之增大;小麦籽粒产量随施氮量增加而增大,但WN3~WN5处理间差异不显著。2）玉米各部位氮积累量随氮用量增加而增大,籽粒、 叶片、 茎鞘和苞叶芯分别占地上部总氮积累量（平均为108.1 kg/hm2）的67.2%、 3.9%、 11.8% 和 7.0%;玉米花后从营养器官向籽粒的氮素转移量、 转移率和贡献率均随施氮量的增加呈先增加后降低的变化趋势,都以MN3处理最大;玉米各部位的氮积累比例在叶片、 茎鞘中以MN1处理最大,MN2MN5处理明显降低,在苞叶芯中不同氮处理间无明显变化,在籽粒中表现为施氮处理显著高于不施氮处理,而施氮处理间差异不显著;玉米籽粒产量随施氮量增加而增大,但MN4、 MN5处理间差异不显著。3）大豆收获期茎秆、 荚皮、 籽粒的氮积累量都有随施氮量增加而逐渐增大的趋势,以SN4和SN5两个处理显著高于另外三个处理,而在SN1~SN3、SN4与SN5间无显著性差异;籽粒、 茎秆、 荚皮的氮积累比例在5个处理间无显著变化,平均分别为82.2%、5.2%、12.6%;大豆花后从营养器官向籽粒转移的氮量从SN1SN5处理有先显著降低后又逐渐升高的变化趋势,而氮素转移率和转移氮素的贡献率在各处理之间无显著差异,平均分别为80.8%和26.6%;大豆籽粒产量以SN4和SN5两个处理显著高于另外三个处理,而在SN1~SN3、 SN4与SN5间无显著性差异。【结论】低氮处理显著影响套作小麦、玉米、大豆3种作物的产量及氮素的积累,高氮投入会促使氮素滞留在营养器官中,阻碍其花后向籽粒中转移;体系全年施氮量在255~382.5 kg/hm2为宜,其中小麦120～180 kg/hm2,玉米195～292.5 kg/hm2,大豆不施或依苗情适当追施氮肥。     

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米光合特性差异及氮肥调控效应

玉米与大豆或甘薯套作是西南地区玉米种植的两种主要模式,为探讨两种套作模式下玉米光合特性差异及施氮效应,于2008―2010年在四川省2个玉米主栽区,开展了玉米/大豆和玉米/甘薯两种模式的定位试验,对比两种模式下玉米光合特性的差异;在此基础上于2011年采用两因素裂区设计,在两种模式上分别设5个施氮量[0 kg(N)·hm-2(N0)、90 kg(N)·hm-2(N90)、180 kg(N)·hm-2(N180)、270 kg(N)·hm-2(N270)和360 kg(N)·hm-2(N360)],通过分析不同处理玉米叶面积指数、叶绿素相对值、穗位叶叶片含氮量、光合速率和荧光参数动态变化,研究施氮水平对两种模式下玉米光合特性的影响。结果表明:种植模式和施氮量对玉米光合特性具有明显的调节作用。与玉米与甘薯套作相比,玉米与大豆套作显著减缓了玉米灌浆期到成熟期单株叶面积、叶绿素相对值的下降速率,提高了穗位叶片PSⅡ活性及其光化学效率,从而提高了光合速率,成熟期单株生物量较玉米/甘薯模式增加10.49 g。换带轮作后,从抽雄吐丝期开始,玉米光合特性各指标在两模式间差异达显著水平,玉米/大豆模式下玉米单株叶面积、净光合速率、穗位叶片Fv/Fm、ФPSⅡ花后各生育时期平均较玉米/甘薯模式高941 cm2、4.81μmol·m-2·s-1、0.017和0.020;灌浆期到成熟期各指标下降速率玉米/大豆模式较玉米/甘薯模式也明显减缓,成熟期玉米单株生物量玉米/大豆模式较玉米/甘薯模式平均高26.83 g。玉米/大豆模式下以180 kg·hm-2、玉米/甘薯模式下以270 kg·hm-2施氮处理,提高了玉米的单株叶面积、叶绿素荧光动力学参数,有利于玉米灌浆期间光系统Ⅱ反应中心维持较高比例的开放程度,从而提高光合速率,增加生物积累量。过量施氮(270~360 kg·hm-2),叶绿素含量、叶片的Fv/Fm、ФPSⅡ下降,光合速率降低。     

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。     

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。     

大豆/玉米间作体系中接种AM真菌和根瘤菌对氮素吸收的促进作用

利用大豆和玉米之间根系不同分隔方式的盆栽试验,研究了在玉米/大豆间作体系中接种大豆根瘤菌、AM真菌Glomus mosseae和双接种对间作体系氮素吸收的促进作用。结果表明,双接种处理显著提高了大豆及与其间作玉米的生物量、氮含量,双接种大豆/玉米间作体系总吸氮量比单接AM菌根、根瘤菌和不接种对照平均分别增加22.6%、24.0%和54.9%。大豆促进了与其间作玉米对氮素的吸收作用,在接种AM真菌和双接种条件,间作玉米的AM真菌侵染率提高,大豆根瘤数增加; 接种AM真菌处理,不分隔和尼龙网分隔比完全分隔玉米吸氮量的净增加量是未接种对照的1.8、2.6倍,双接种处理分别是对照的1.3和1.7倍。说明在间作体系中进行有效的根瘤菌和AM真菌接种,发挥两者的协同作用对提高间作体系土壤养分利用效率,进一步提高间作体系的生产力有重要的意义。     

玉米间作豌豆种间竞争互补对少耕密植的响应

通过对种间关系的研究,确定玉米间作豌豆中能否集成少耕和密植效应,对进一步优化间作技术具有理论指导意义。2016—2017年,本研究在河西绿洲灌区,以玉米间作豌豆为研究对象,设传统耕作、少耕两种耕作措施和低、中、高3种玉米密度,研究不同处理对玉米间作豌豆种间竞争力和豌豆收后间作玉米恢复效应的影响,揭示种间关系与间作产量的相关关系。结果表明,不同间作处理的土地当量比均大于1,说明本试验条件下的间作处理均具有增产优势;与传统耕作相比,少耕使玉米间作豌豆产量提高5.79%;少耕条件下,中密度间作产量较低密度、高密度处理显著提高8.37%、9.09%,说明玉米间作豌豆集成少耕和中密度具有进一步增产的优势。少耕结合中密度强化了间作豌豆对玉米的竞争力,较低密度、高密度处理的竞争力分别高36.56%、20.17%,形成间作玉米恢复效应强化的基础;豌豆收获后,少耕间作玉米具有明显的恢复生长效应,较传统耕作高10.30%~47.11%。间作群体的籽粒产量与豌豆相对于玉米全生育期内的平均竞争力呈二次曲线相关关系,当竞争力在0.25时利于间作获得高产。因此,玉米间作豌豆模式中集成少耕和密植技术,通过调控种间关系进一步挖掘间作增产潜力,少耕结合玉米中密度可作为绿洲灌区玉米间作豌豆增产的理想措施。