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。     

种间互作的生态效应 Ⅱ.与蚕豆间作对作物生长的影响

在2种不同土壤条件下,测定3种间作系统(蚕豆/小麦、蚕豆/油菜和蚕豆/大蒜)和4种单作系统(蚕豆、小麦、油菜和大蒜)生物量、株高、荚数、经济产量的变化。结果表明,在胶泥土和砂壤土中与大蒜间作均能促进蚕豆生物量增加;而与小麦和油菜间作时,只有在砂壤土中才对蚕豆生长具有促进作用。在2种土壤条件下,3种作物均不同程度抑制蚕豆的株高,尤以大蒜抑制作用最强。在胶泥土中,大蒜促进蚕豆结荚作用最强,小麦促进蚕豆结荚作用最弱;大蒜对蚕豆经济产量促进作用最弱,小麦对蚕豆经济产量促进作用最强。在砂壤土中,大蒜对蚕豆生物和经济产量的促进作用均为最强。在2种土壤条件下,小麦间作蚕豆以后,小麦除生物产量稍有降低外,经济产量、株高和分蘖数均有少量提高;油菜间作蚕豆后,油菜经济产量和株高均得到提高;大蒜间作蚕豆后,蒜薹与蒜瓣产量下降,而株高增加。以上结果表明,在农田生态系统中,种间相互作用或强化作物间的竞争或强化物种间的化感效应,影响间作系统中不同植被类型的生长潜力。     

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。     

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。     

丁香酚处理对不同供水条件下作物根系形态的化感效应研究

本研究以小麦根系分泌物丁香酚为参试化感物质,研究了不同供水及种植模式下丁香酚对小麦蚕豆群体根系生态指标的影响。结果表明:拔节期和开花期不同处理的根干重主要受丁香酚影响,丁香酚对根干重有显著的抑制作用,且蚕豆比小麦对丁香酚反应更敏感,单作比间作敏感。     

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。     

不同轮作方式下蚕豆节约氮对玉米产量的影响

为了评价在中国西南地区广为采用的蚕豆—玉米轮作种植体系中前茬种植蚕豆所增加的土壤氮的供给量对后茬玉米生长的影响,设计了田间二因素试验,分别在不施氮、N75kg/hm^2、N150kg/hm^2、N300kg/hm^2四个氮水平条件下,比较前茬小麦单作、蚕豆单作和小麦/蚕豆间作处理条件下轮作玉米的产量。数据表明,在不施氮（N0）和75kg/hm^2（N1）处理时,与前茬小麦单作相比,前茬单作蚕豆和小麦/蚕豆间作处理显著提高了后茬玉米棒子的产量,前茬蚕豆单作时后茬玉米棒子产量提高了21%和33%,而前茬小麦/蚕豆间作时分别提高了7%和30%,因此在外源氮供应低时蚕豆节约氮对下茬玉米的生物有效性高,从而生物固氮残留提供的氮营养增加;但随施氮量的增加,前作不同种植方式下后作玉米产量间差异不显著,表明随施氮量增加蚕豆节约氮对下茬玉米的生物有效性降低。研究认为在蚕豆-玉米轮作体系中进行氮养分资源管理时,要综合考虑轮作方式和施氮水平,以求得经济和环境效益的统一。     

小麦/玉米和蚕豆/玉米间作对水分利用的影响

以甘肃河西灌区为试验地点,在0、300、450kg/hm^2氮水平下,探讨了小麦/玉米和蚕豆/玉米两种间作对水分利用的影响。结果表明：在小麦扬花期,与小麦和蚕豆间作的玉米在3个氮水平下都低于单作,而间作小麦和间作蚕豆在不施氮条件下,0-140cm土层土壤含水量高于单作,在300kg/hm2和450kg/hm^2氮水平下则表现不一样;玉米收获后,在3个氮水平下,小麦、蚕豆间作都低于单作,而与小麦和蚕豆间作的玉米都高于单作。小麦/玉米间作相对于单作WU在0和300kg/hm^2氮水平下减少11%,在450kg/hm^2氮水平下增加1.29%;WUE在3个氮水平下都高于单作,间作相对于单作WUE增加27.91%-39.17%。蚕豆/玉米间作相对于单作WU在0和300kg/hm^2氮水平下分别减少12.98%、2.98%,在450kg/hm^2氮水平下增加5.83%;WUE在3个氮水平下都高于单作,间作相对于单作WUE增加22.62%-62.37%。表明小麦/玉米和蚕豆/玉米间作可以提高水分利用效率。     

云南省不同试验区小麦蚕豆间作的产量优势分析与评价

 小麦蚕豆间作是云南省主要间作种植模式之一,具有提高产量,减少病虫害,提高养分、水分和光能利用效率等优势。本文基于2001—2010年本间套作课题小组40余组田间试验研究结果,对小麦蚕豆间作体系在云南陆良、玉溪、石林和昆明4个试验区的产量优势进行分析评价。结果表明：小麦蚕豆间作具有明显的增产优势。间作小麦比单作小麦平均增产1324%,间作蚕豆比单作蚕豆平均增产1480%,土地当量比（LER）平均值为114。但不同试验区的间作产量效应差异较大,其中玉溪、陆良和昆明试验区间作产量优势较大,LER分别为121,114和114。玉溪试验区间作产量优势主要来自于蚕豆,而其他试验区间作产量优势主要来自于小麦。     

间甲酚对不同供水条件下小麦蚕豆的化感作用

通过盆栽试验研究了3个供水水平下小麦根系分泌物间甲酚对小麦、蚕豆产量和物质分配规律的影响。结果表明,在75%和60%的供水水平下,间甲酚对小麦产量具有明显的降低作用,但在45%供水水平下对小麦经济产量和收获指数表现为提高作用,供水与间甲酚对小麦产量产生的互作效应显著;浓度为300×10-6mol/kg土的间甲酚,在75%的供水水平下可提高蚕豆的产量,供水水平降低时蚕豆产量显著降低。间甲酚对小麦、蚕豆的根冠比均有不同程度的增大作用;间甲酚作用下,小麦干物质在根系中的分配比例随供水水平的降低而降低,无间甲酚时干物质在根系中的分配比例随供水量的减少而增大,蚕豆干物质在根冠中的分配随供水量的变化不受间甲酚的影响。在75%和60%供水处理中,间甲酚使小麦叶片干物重比例增大、穗干物重比例降低;75%的供水条件下,间甲酚有利于蚕豆叶片光合产物的输出,提高蚕豆的经济产量,供水量降低时间甲酚不利于蚕豆光合产物向经济器官的转移。     

玉米大豆间作降低小麦玉米轮作体系 土壤氮残留的效应与机制

【目的】阐明夏播玉米大豆间作对小麦玉米轮作体系产量、吸氮量、土壤含水量和硝态氮残留的影响,明确间作地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献率,为优化资源配置、提高土地生产力提供科学依据。【方法】2011年6月至2012年10月,在河北省徐水县代表性农田设置玉米单作（T1）、大豆单作（T2）、玉米与大豆间作根部不分隔（T3）、玉米与大豆间作根部分隔（T4）4个处理,并对关键生育时期的作物生长、土壤水分和硝态氮含量进行实时观测。【结果】相对作物单作种植模式,间作产量优势明显,玉米大豆间作种植的土地当量比（LER）大于1,间作模式总吸氮量（256.1 kg·hm^-2）显著高于玉米单作种植（159.7 kg·hm^-2）。玉米大豆间作主要通过促进玉米生长和氮素吸收来提高间作系统生产能力,其中地上部因素对间作玉米生物量、产量和吸氮量提高的贡献率分别为81.6%、83.4%和75.7%,而地下部因素的贡献率仅为18.4%、16.6%和24.3%。间作玉米条带土壤含水量显著低于单作玉米,隔根间作玉米土壤含水量显著低于不隔根间作玉米,单作大豆与间作大豆土壤含水量无显著差异,隔根对间作大豆土壤含水量无显著影响。相对单作种植,间作系统降低了玉米收获后各层土壤硝态氮含量,而提高了大豆条带土壤硝态氮含量;相对不隔根处理,间作隔根对玉米土壤硝态氮含量影响不大,但降低了间作大豆土壤硝态氮含量。夏季无论是单作种植还是间作种植,其后茬小麦产量和吸氮量均无显著差异,但间作可以显著降低小麦收获后土壤硝态氮残留量（P＜0.05）,相对玉米单作,间作种植的后茬小麦收获后0-100 cm土层硝态氮残留量降低了87.2 kg·hm^-2,其中地上部因素贡献率为77.5%,地下部因素对此贡献仅为22.5%。【结论】夏播间作种植产量优势明显,间作模式整体吸氮量高于玉米单作,其中地上部因素对间作优势的贡献大于地下部因素,并且夏播间作种植对后茬小麦产量和吸氮量均无显著影响。相对单作种植,间作种植降低了玉米条带土壤含水量而对大豆条带无显著影响,间作玉米条带土壤硝态氮含量显著降低而大豆条带土壤硝态氮含量显著提高,但间作系统当季及后茬作物收获后的整体土壤硝态氮残留显著降低。     

南疆枣麦复合系统中冬小麦根长密度、根表面积密度分布特征研究

在冬小麦成熟期采用根钻法采集单作冬小麦及与3、5年生枣树间作的冬小麦根样,利用Win-SURFER V.8.0软件进行根系根长密度、根表面积密度的分析,同时进行冬小麦经济产量和地上部生物量的测定。结果表明,相比单作冬小麦,间作冬小麦的产量（P=0.0003）和地上部生物量（P=0.001）均显著下降。间作和单作冬小麦根长密度、根表面积密度随土层深度的增加而逐渐减少。与3、5年生红枣间作的冬小麦20~60 cm土层的根长密度值比单作冬小麦20~60 cm土层的根长密度值分别减少了30.1%~46.2%;与3、5年生红枣间作的冬小麦20~40 cm土层的根表面积密度值比单作冬小麦20~40 cm土层的根表面积密度值分别减少了18.7%~31.3%。间作冬小麦根系与枣树的根系在20~60cm土层中生态位重叠,导致物种间根系竞争。5年生枣树较3年生枣树对间作冬小麦根长密度值、根表面积密度值的变化和分布影响较大。     

间作种植模式对玉米和大豆干物质积累与产量组成的影响

玉米/大豆间作是中国北方地区常见的一种种植模式.通过2个生长季的大田试验,研究了间作种植模式对玉米和大豆的干物质积累与产量组成的影响.试验结果表明,生育前期(播后第79天以前),不同种植模式下玉米的单株干物质量之间没有显著差异;生育后期,玉米/大豆1:3间作模式下(Ⅰ1处理)玉米的单株干物质量高于单作玉米,达到极显著水平;玉米/大豆2:3间作模式下(Ⅰ2处理)玉米的单株干物质量高于单作玉米,达到显著水平,1:3和2:3间作模式下玉米的单株干物质量也存在显著差异.生育期内不同种植模式下大豆的单株干物质量之间没有显著差异.利用Logistic方程拟合了单作和间作条件下玉米和大豆单株干物质积累的动态,相关性均达到极显著水平(P<0.01).由于边际效应的影响.间作群体内玉米各器官干物质积累量高于单作.不同种植模式下大豆各器官的干物质积累差异不明显.间作玉米的干物质转换率高于单作,单作大豆的转换率高于间作.Ⅰ1和Ⅰ2处理间作总籽粒产量比单作玉米的籽粒产量增加约6%,比单作大豆的籽粒产量增加约320%.     

南疆枣麦间作系统中根长密度、根表面积密度分布特征

在和田地区的冬小麦成熟期和枣树扬花期采用根钻法采集单作小麦、单作5a生枣树、枣麦间作系统根样,利用Win-SURFER v.8.0软件进行根系根长密度、根表面积密度分析,并在小麦和枣树成熟阶段进行经济产量和地上部生物量测定,通过土地当量比进行间作系统评估。结果表明,枣麦间作系统枣树和小麦的产量和地上部生物量均显著下降。枣麦间作系统产量和地上部生物量土地当量比(1.383和1.322)均大于1,相比相应单作模式,有较高的总产量和土地利用效率。间作条件下的小麦和枣树根长密度、根表面积密度比单作相应土层根长密度、根表面积密度小。间作小麦20~60cm土层根长密度值比单作小麦相应土层根长密度值减少46.2%;间作红枣20~60cm土层根长密度值、根表面积密度值比单作红枣相应土层根长密度值、根表面积密度值减少34.5%和31.2%。5a生枣树与小麦根系在20~60cm土层生态位重叠,促使间作小麦和间作枣树根长密度、根表面积密度分布不均匀。     

间作促进作物磷吸收的氮素调控效应

为探讨通过氮素调控促进间作作物磷吸收利用的效果,阐明间作的氮磷交互作用机理。设置3种种植模式（玉米马铃薯间作、玉米单作和马铃薯单作）、4个施氮水平（N0：不施氮、N1：1/2常规量、N2：常规量、N3：3/2常规量）的田间小区定位试验,研究玉米马铃薯间作对作物磷吸收和利用的影响,并分析磷吸收对施氮量的响应。结果表明：施氮量显著影响间作产量,低氮（N1）水平间作产量优势最大。间作玉米和马铃薯的磷吸收量均随施氮量增加而降低,在N2水平达到最大。在低氮条件下,间作玉米磷吸收量较单作平均提高了42.03%,马铃薯提高了13.46%。随施氮量的增加,玉米马铃薯间作的单位面积磷吸收的优势呈先增加后下降的趋势,在N1水平优势最强。在N1水平中,与单作相比,间作玉米籽粒磷吸收量平均增加86.26%,间作马铃薯块茎磷吸收量平均增加14.28%。因此,在保证作物产量和提高氮磷肥利用率的前提下,合理施入氮肥能够促进间作作物对磷素的吸收与利用。     

小麦玉米间作和氮肥对作物耗水特性及水分利用的影响

通过大田试验,在半湿润区雨养条件下研究小麦玉米间作种植与单作种植在两个氮肥水平下的阶段耗水量、土面蒸发特征及水分利用效率,探究间作系统中各组成作物的耗水特性以及氮肥对水分利用的调节作用。研究结果表明,间作种植模式可增加小麦耗水量、全生育期土面蒸发量与土面蒸发量占耗水量的比例(E/ET),而降低玉米耗水量。在同一种植模式下,施氮处理增加作物耗水量,同时降低全生育期土面蒸发量与土面蒸发量占耗水量的比例,说明施氮能适当地增加土壤水分的有效性。与单作相比,间作使小麦在施氮时产量、水分利用效率分别提高33.20%与12.15%,在不施氮时较单作小麦产量、水分利用效率分别提高26.97%与23.81%;玉米间作与单作种植对产量的差异不显著,但显著提高水分利用效率,在施氮时和不施氮情况下分别提高8.37%和10.06%。在同一种植模式下,施氮处理同时增加小麦和玉米的产量与水分利用效率。因此,可在半湿润区适当发展施氮处理的间作种植模式,以提高作物的水分利用效率和达到作物高产。     

施氮量及间作对燕麦、向日葵生产力及土壤硝态氮累积的影响

为研究不同施氮量及间作对燕麦、向日葵生产力以及燕麦收获后土壤硝态氮累积量的影响,在吉林西部半干旱地区开展大田试验,设置不同施氮量处理(0、50和100kg/hm2),测定燕麦、向日葵产量、吸氮量及土壤硝态氮含量。结果表明:燕麦‖向日葵带状间作具有产量优势及较高的氮吸收效率,土地当量比及氮素吸收当量比范围分别为1.20~1.37和1.20~1.30。施氮量为100kg/hm2时,间作燕麦、向日葵籽粒产量、地上部生物量以及地上部吸氮量均为最高,分别为4.40和6.65t/hm2,12.81和12.40t/hm2以及182.78和192.12kg/hm2,其中间作燕麦地上部生物量、吸氮量较单作燕麦显著提高17.20%~35.39%;间作向日葵籽粒产量及地上部吸氮量较单作向日葵显著提高22.78%~46.15%。间作显著降低燕麦收获后间作燕麦边行0~60cm土壤硝态氮累积量,显著增加间作向日葵边行土壤硝态氮累积量。因此,100kg/hm2是该地区燕麦‖向日葵带状间作的较优施氮量。     

小麦不同施氮时期对间套作小麦玉米品质影响的研究

 以间套作小麦玉米为研究对象,研究了在间套作条件下小麦不同施氮时期对间套作小麦玉米品质的影响。结果表明,小麦不同施氮时期对间套作小麦品质有显著的影响,随小麦施氮时期后延,其籽粒蛋白质含量、沉淀值和干、湿面筋含量均有大幅度地提高。同时,小麦不同施氮时期也改善了间套作玉米的品质指标,以小麦孕穗期追施氮肥间套作玉米的蛋白质含量、脂肪含量、百粒重和灰分含量最高,但不同处理之间差异不显著。     

玉米行距变化对间作系统生产力及玉米生长的影响

间作系统中作物种间距离的变化直接影响着系统的生产力,因此,合理的种间配置是间作获得高产的前提。本研究总结归纳了2010年甘肃武威和2014年甘肃张掖的小麦/玉米、蚕豆/玉米间作系统玉米行距试验,旨在探明间作玉米在不同种植行距下对间作体系生产力的影响及玉米生长的差异。试验设置5个间作玉米的种植行距处理（D0：10 cm、D20：20 cm、D40：40 cm、D60：60 cm、D80：80 cm）,测定了作物产量、产量构成、生物量累积。结果表明：间作玉米行距变化对间作配对作物产量无显著影响,主要影响间作玉米产量; 2010年,两间作体系间作玉米产量、体系混合产量、系统生产力（system productivity）均以D60最高,2014年均以D40最高;随玉米行距增大,系统生产力先增加后减小,拐点均出现在D60;玉米行距变化显著改变了玉米的穗粒数、百粒重、单株粒重;小麦/玉米体系,两年单株粒重峰值分别出现在D60（132 g·株^-1）和D40（216 g·株^-1）;蚕豆/玉米体系均出现在D40,分别为158 g·株^-1（2010年）和220 g·株^-1（2014年）;不同行距处理下玉米共生期和单独生长期生长速率均存在差异,共生期各处理生长速率显著低于单独生长期,无论哪个时期,D40和D60处理的生长速率均占优。河西灌区小麦/玉米和蚕豆/玉米间作中玉米种植的最佳行距为40 cm和60 cm,此行距下间作系统可得到最大系统生产力。