辽西半干旱区玉米与花生间作对土地生产力和水分利用效率的影响

【目的】通过对不同行比玉米与花生间作模式中作物产量、土地生产能力及水分利用效率的比较分析,探讨间作模式提高土地生产能力和水分利用效率的机理,提出适合于辽西旱作农业区的玉米与花生间作模式。【方法】试验于2015—2016年在农业部阜新农业环境与保育科学观测试验站进行,设置2行玉米4行花生间作(2M:4P)、4行玉米4行花生间作(4M:4P)和玉米单作(S-M)、花生单作(S-P)4种种植模式,通过研究间作复合系统产量、土地当量比、土壤水分分布和水分当量比等指标来分析玉米花生间作对土地生产力和水分利用效率的影响。【结果】受玉米行比设置和资源竞争影响,玉米与花生间作中玉米和花生的产量较相对应单作产量有不同程度降低;在系统整体收益衡量下,2M:4P和4M:4P间作模式的土地当量比(LER)为1.10—1.24、1.12—1.16,表明间作具有优化利用土地的功能,同时,间作系统中花生的偏土地当量比(LER_P)达到0.41—0.57,显示出豆科作物花生弱化了与禾本科作物玉米搭配间作的劣势;间作复合系统土壤含水量呈单作花生间作花生间作玉米单作玉米的分布特征,表明间作玉米可能会吸收花生条带的土壤水分,降低高耗水作物玉米对自身条带土壤水分的过度消耗来改善间作玉米土壤水分利用环境;2M:4P间作模式的水分当量比(WER)为1.12—1.23,4M:4P间作模式的WER为1.16—1.17,两间作模式的WER均大于1,显著提高了农田水分利用效率。【结论】玉米与花生间作能够改善辽西旱作农业区作物土壤水分利用环境,提高农田土地和水分生产力。2M:4P间作模式在降雨较少年份(2015年)具有一定的土地生产力和水分利用效率优势,而4M:4P间作模式在辽西降雨较多年份(2016年)具有一定的土地生产力和水分利用效率优势,并且4M:4P间作模式在2015—2016年不同降雨变化干扰下的年际差异较小,具有稳产增产的抗气候变化干扰能力。综合分析认为,4M:4P间作模式更适合于辽西旱作农业区。     

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。     

带型配置及施氮量对玉米间作豌豆产量和水分利用效率的影响

通过大田试验,研究了施氮水平和带型配置对玉米间作豌豆产量及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:玉米间作豌豆具有显著的间作优势,土地当量比介于1.08～1.55之间,3:4间作模式的产量显著高于2:4间作模式,施氮能够显著提高作物的产量,而中、高施氮处理差异不显著;间作的耗水量比单作高13.66%～18.93%,3:4间作模式在中施氮处理的耗水量显著高于2:4间作模式,玉米对间作复合群体的影响大与豌豆;施氮条件下玉米间作豌豆显著提高了WUE,3:4间作模式在高施氮水平的WUE显著高于2:4间作模式,而中、高施氮处理差异不显著,2:4间作模式中玉米对复合群体的贡献大,3:4间作模式中豌豆对复合群体的贡献大.     

木薯花生间作模式养分吸收与利用优势的比较

设置3种木薯花生间作模式(1行木薯间作2行花生(M_1H_2)、2行木薯间作3行花生(M_2H_3)、2行木薯间作4行花生(M_2H_4)),以木薯和花生单作为对照,研究作物对N、P、K的吸收与利用效率。结果表明:1)3种间作模式在作物产量、磷钾吸收和氮磷钾利用效率上均具有显著间作优势,M_1H_2和M_2H_4模式在产值上具有显著的间作优势,M_2H_4模式的系统产量当量比和产值当量比显著大于M_1H_2和M_2H_3模式的,系统产量当量比与系统磷钾利用效率、系统氮吸收当量比、木薯磷钾利用效率当量比、木薯氮吸收当量比呈显著正相关;2)与木薯单作相比,3种间作模式木薯在产量、产值、磷钾吸收、氮磷钾养分利用效率上均具有显著优势,木薯产量当量比与系统磷钾利用效率当量比、系统氮吸收当量比、磷钾利用效率当量比、氮吸收当量比呈显著正相关;3)与花生单作相比,M_1H_2和M_2H_3模式花生在产量、产值上劣势显著,M_1H_2模式花生在磷吸收、氮磷钾养分利用效率上具有显著的劣势,M_2H_3模式花生在氮磷吸收上具有显著优势;花生产量当量比与花生氮磷钾利用效率当量比呈显著正相关。推荐选用产量和产值优势最佳的M_2H_4木薯花生间作模式。     

不同施氮水平对小麦/玉米间作产量和水分效应的影响

【研究目的】探讨小麦/玉米间作体系中氮肥对水分资源高效利用的调节作用,达到合理施肥提高水分利用效率的目的;【方法】采用田间试验,监测小麦/玉米间作不同生育期土攘水分,研究不同施氮量对产量和水分利用效率的影响;【结果】小麦/玉米间作的土地当量比(LER)为1.31￣1.53,小麦相对于玉米的水分竞争比率(CRwm)约为1;在小麦收获时,间作小麦的水分利用效率(39.0￣46.7kg/mm.hm2)远远高于玉米(1.28￣4.81 kg/mm.hm2),也高于单种小麦(25.43￣30.75 kg/mm.hm2);在小麦收获后,间作玉米(除N0处理)的水分利用效率迅速提高,当玉米收获时水分利用效率高达32.49￣47.46kg/mm.hm2,明显高于单种玉米(27.30￣38.77 kg/mm.hm2);【结论】小麦/玉米间作具有明显的产量优势,小麦玉米两作物水分利用效率分布时间上的错位是小麦/玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施用氮肥能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

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。     

辽西半干旱区不同玉米间作花生模式对作物产量和水分利用效率的影响

为挖掘玉米间作花生模式的生产潜力和资源利用效率,2019年在辽宁省阜新蒙古族自治县阜新镇设置了玉米间作花生2:4(M2P4)、8:8(M8P8)和玉米单作(SM)、花生单作(SP)4种种植模式,对比分析了不同处理的作物产量构成因素、土地当量比(LER)及水分利用当量比(WER),以期为筛选出适宜在辽西旱作农业区应用的玉...     

高寒阴湿旱作区马铃薯蚕豆间作模式效益分析

以马铃薯与蚕豆不同间作模式为对象,研究分析了不同间作模式下马铃薯、蚕豆的光合生理参数、农艺性状等。结果表明：全膜双垄沟播种植方式下马铃薯叶片光合生理活性相对较高,鲜薯产量达35 131.5 kg·hm^-2,与常规露地垄作种植鲜薯产量31 302.0 kg·hm^-2差异显著。不同间作模式的土地当量比(LER)均大于1,全膜双垄沟播种植模式土地当量比为2.07,间作增产率达107.17%,间作优势明显。间作可实现土地、劳动力、土壤养分和水热资源的集约化利用。综合考虑投入与产出,高寒阴湿区采用全膜双垄沟播间作模式效益最高,值得推广。     

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。     

甘肃沿黄灌区马铃薯/大豆套作效应分析

应用土地当量比、产量当量、产值当量等不同量化指标,对甘肃沿黄灌区马铃薯套作大豆产出效果进行分析,通过测定薯豆套作复合群体光合参数、土壤养分、微生物数量及作物品质及调查间套作系统中杂草生长状况等,研究马铃薯间套作大豆的生理效应及微生态效益。结果表明,马铃薯套作大豆的模式(薯/豆)显著提高了日照利用率、≥10℃温度利用率、绿色期降水利用率及地面覆盖期利用率,可提高土地复种指数及土地利用率,具有良好的产出效果,单位面积产量间作当量比、产值间作当量比分别为1.53和1.49。由于马铃薯对氮素和钾素吸收量大,而大豆对磷素比较敏感,马铃薯/大豆套作模式具有很强的养分吸收互补特性,可显著提高作物对养分资源的高效利用,降低化肥施用量。马铃薯/大豆连续套作可提高土壤有机质含量、促进土壤微生物活性和酶活性,有效改善土壤微生物结构,在一定程度上缓解了马铃薯连作障碍;还能降低马铃薯淀粉含量,极显著降低还原糖的含量,提高商品薯率、维生素C和蛋白质含量。马铃薯套作大豆栽培模式实现了土地、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,适宜在西北沿黄灌区大面积示范推广。     

施氮对玉米//马铃薯间作作物氮累积和分配的影响

玉米//马铃薯间作在农业生产中占有重要地位。本文通过两年田间试验研究了4个施氮水平[玉米:N0(0 kg/hm~2)、N1(125 kg/hm~2)、N2(250 kg/hm~2)、N3(375 kg/hm~2),马铃薯:N0(0 kg/hm~2)、N1(62.5 kg/hm~2)、N2(125 kg/hm~2)、N3(187.5 kg/hm~2)]对玉米马铃薯作物产量、生物量和氮在作物籽粒、茎叶和根系的累积和分配的影响。结果表明:玉米//马铃薯有间作产量优势,在4个氮水平下,土地当量比(LER)分别为1.46、1.20、1.04、0.92。随氮水平提高,间作产量优势逐渐下降。各施氮水平下间作玉米籽粒、茎叶和根的氮吸收量平均比单作高39.76%、27.98%、15.36%;间作马铃薯块茎和茎叶的氮吸收量平均比单作低4.14%、24.59%。玉米马铃薯氮吸收的间作优势随施氮水平的提高而降低。间作和施氮对玉米马铃薯各组织中氮的分配比率的影响差异不显著。通过玉米//马铃薯产量和氮肥农学利用率的分析结果表明,间作玉米、马铃薯在低氮水平(N1)就能获得单作玉米、马铃薯常规施氮(N2)或高氮水平(N3)时的产量,因此玉米//马铃薯可有效提高作物产量和氮肥利用效率,降低氮投入。     

空间布局对西北极端干旱区枣棉间作复合系统水分利用效率的影响

[目的]解析农林间作水分高效利用机制。[方法]以西北极端干旱区典型模式枣棉间作为研究对象,通过设置不同棉花种植行数和棉花株距研究空间布局对枣棉间作复合系统水分利用效率的影响。[结果]与单作相比,枣棉间作具有明显提高产量和土地利用率的优势,种植行数对间作产量的影响效应显著。间作条件下耗水量高于对应单作,但也能显著提高水分利用效率,种植行数与棉花株距互作作用对间作水分利用效率的产生效应,通过空间布局能够协调枣棉间作种间关系,提高水分高效性。[结论]枣棉间作群体较单作更能够显著提高水分利用效率,在农林复合群体中,林木根系一般较深,能充分利用土壤深层营养物质和水分,农作物则利用浅层土壤中的养分和水分,由于根系垂直生长呈多波顺次递推特点,使根系生长中心和吸收中心交错出现,提高了养分和水分的利用效率。     

坡耕地玉米马铃薯间作产量及水土保持效益研究

针对云南山地作物种植搭配不合理、水土流失严重的问题,通过对坡耕地玉米马铃薯不同种植模式(玉米间作马铃薯(2∶2)、玉米间作马铃薯(4∶4)、马铃薯单作、玉米单作)的产量及水土保持效益进行研究。结果表明,虽然不同种植模式的径流量和侵蚀量差异在作物的整个生育期未达显著水平,但间作处理的径流量和土壤侵蚀量小于玉米单作,其中玉米间作马铃薯(2∶2)的径流量比玉米单作的径流量减少12.11%,侵蚀量比玉米单作的减少4.84%;玉米间作马铃薯(4∶4)的径流量比玉米单作的少21.82%,侵蚀量比玉米单作的减少23.53%;因此间作有一定的水土保持效果。间作各处理的土地当量比都大于1,且间作4∶4的土地当量比整体较间作(2∶2)的高,说明间作具有增产优势。可见,坡耕地玉米间作马铃薯既能提高产量,又能有效减轻水土流失,这对保护生态环境和解决云南粮食安全具有一定的指导意义。     

半干旱区全膜覆盖垄沟间作种植马铃薯和豆科作物的水热及产量效应

【目的】间套作是克服马铃薯连作障碍、提高降水利用效率和农田生产力的有效途径,但在半干旱旱作区发展间套作,必须选择基于水分承载力的模式。【方法】依托4年大田定位试验,测定全膜覆盖垄沟种植马铃薯单作（PM）、马铃薯蚕豆间作（PF）、马铃薯豌豆间作（PS）和马铃薯扁豆间作（PH）的土壤温度、土壤贮水量、作物产量等指标,计算耗水量、经济收益和水分经济收益率,明确其产量和水分效应,并评价其农田水分持续性。【结果】间作有利于缓解6-7月份的高温胁迫,在2012-2014年,PF、PS和PH处理在该时期0-25 cm土层的土壤温度较PM处理下降0.8-3.6℃、0.4-2.8℃和0.8-1.8℃。间作促进作物利用深层土壤水分,在干旱和平水年的耗水深度达200 cm。与马铃薯单作相比,PF处理使花前耗水增加41.6-131.7 mm,而使干旱（2011）和平水年份（2012）的花后耗水分别减少48.6 mm和34.3 mm;PH同样增加了花前耗水,但花后耗水量和单作处理无显著差异;PS的花前花后耗水量介于二者之间。PH的经济收益和水分经济收益率最高,分别较马铃薯单作增加了29.8%-51.4%和19.8%-24.0%。4个处理0-200 cm土层土壤贮水量在4年期间增加了100 mm以上,表明全膜覆盖条件下马铃薯和豆科作物间作种植,对土壤水分的年际平衡无显著负影响。【结论】PH能够降低6-7月高温期间0-25 cm土层的土壤温度,增加马铃薯花后耗水量,增产效果显著,并对土壤水分持续性无明显负面影响,可作为西北黄土高原半干旱区较为理想的间作模式推广应用。     

冀西北半干旱区作物与茬口的土壤水分效应

针对冀西北坝上半干旱区水源匮乏、土地瘠薄、作物低产的现状,采用交叉式种植方法,设置区域5种主栽作物的倒茬定位试验,比较不同作物及其茬口对0~80cm土体耗水的影响,以为水分平衡的作物配置方式提供技术依据。研究结果表明:生长季莜麦(Avena sativa)、甜菜(Beta vulgaris)田呈耗亏土体贮水趋势,且对40cm以下土壤贮水消耗明显;蚕豆(Vicia faba)田累积土体贮水;马铃薯(Solanum tuberosum)、玉米(Zea mays)田耗水量介于两者之间。甜菜、莜麦生物产量与水分利用效率(WUE)均最高,蚕豆最低。适宜的倒茬方式其生长季作物WUE是连作莜麦、甜菜和马铃薯的1.96~3.00倍,是连作蚕豆、玉米的1.11~1.13倍。利用作物间耗水特性差异进行茬口适应种植,是提高作物水分利用效率、促进坝上半干旱区农田可持续生产的重要途径。     

西北地区不同间套作模式养分吸收利用及其对产量优势的影响

养分吸收和利用对间套作产量优势有重要影响,而西北地区近年来发展的间套作模式中养分吸收和利用研究较少。本研究采用田间小区试验,比较了西北地区新型间套作模式玉米/马铃薯、玉米/油菜、大豆/马铃薯、大豆/油菜和马铃薯/油菜的间作优势以及成熟期养分吸收量和利用效率对间作优势的影响。结果表明,玉米/马铃薯、玉米/油菜、大豆/油菜和大豆/马铃薯4种间作模式具有间作产量优势,经济效益高于相应单作。马铃薯/油菜间作无产量优势。玉米/马铃薯、玉米/油菜、大豆/马铃薯和大豆/油菜间作体系中作物氮、磷和钾养分吸收总量分别高于相应单作10%~41%、8%~21%和11%~34%;马铃薯/油菜间作体系作物氮、磷和钾吸收量分别低于单作35%、42%和63%。玉米/油菜和大豆/油菜间作作物氮、磷和钾的利用效率分别高出相应单作10%~21%、5%~7%和15%~17%;玉米/马铃薯间作氮和钾利用效率间作比单作低3%和4%,而磷利用效率高于单作21%;大豆/马铃薯间作作物氮、磷和钾的利用效率分别比单作低15%、3%和14%;马铃薯/油菜间作氮磷利用效率间作低于单作18%和4%,钾利用效率间作高于单作20%。本研究证明并非所有间作模式都具有间作产量优势,并且间作优势主要源于养分吸收量的增加。     

半干旱区减氮增钾、有机肥替代对全膜覆盖垄沟种植马铃薯水肥利用和生物量积累的调控

【目的】减氮增钾和有机肥替代是提高中国作物生产中资源利用效率、改善农田生态环境、提升农产品质量和降低作物生产病害风险的有效途径。研究明确半干旱区全膜覆盖垄沟种植马铃薯减氮追施、有机肥替代和增施钾肥对马铃薯干物质积累和水分利用的影响,为该区域实施水肥高效管理提供依据。【方法】在4年大田定位试验基础上,通过测定全膜覆盖垄沟种植条件下传统施肥(PM)、减氮25%并花期追施和增施钾肥(PMN)和减氮50%与有机肥替代并花期追施(PMO)的土壤贮水量、马铃薯的生物量和产量等指标,计算不同施肥模式的耗水量、生长速率、水分利用效率和肥料偏生产力,以明确不同养分管理模式对马铃薯耗水过程的调控及其对干物质积累和水肥利用效率的影响。【结果】2011—2014年PMN花前耗水量较PM分别降低了17.4、28.7、26.8和34.2 mm,花后耗水量增加了31.1、34.7、36.7和49.2 mm;PMO没有显著降低马铃薯花前耗水,而花后耗水量分别增加了17.8、24.3、11.2和10.3 mm。与PM相比,PMN在盛花期后显著提高马铃薯地上地下生物量和生长速率,使马铃薯产量在2012—2014年平均增加2 595.1 kg·hm-2,并使水分利用效率(WUE)在2013—2014年分别增加了14.4%和6.3%,达到显著差异;PMO显著提高马铃薯各生育期的地上地下生物量和生长速率,4年平均马铃薯块茎产量增加了2 945 kg·hm-2,而且WUE在2012—2014年显著高于PM。PMN和PMO较PM均能显著提高马铃薯肥料偏生产力、化肥偏生产力、氮素偏生产力和化肥氮素偏生产力,表明PMN和PMO能协同提高作物的养分和水分利用效率,实现以肥调水和以水促肥的目标。2011年为严重干旱年份,虽然PMN和PMO能调节马铃薯花前花后耗水,提高地上地下生物量和生长速率,显著提高养分偏生产力,但产量和水分利用效率无显著提高。【结论】PMN和PMO均能显著调节马铃薯花前花后耗水量,增加生物量和提高生长速率,使得马铃薯块茎产量、水分利用效率和养分利用效率增加。与PMN相比,PMO对马铃薯产量、WUE和养分偏生产力的增加幅度更大,是资源更加高效和作物增产的养分管理模式。     

青贮玉米豌豆间作对产量和水分利用效率的影响

在不灌水和灌水60mm条件下将青贮玉米与豌豆以6种带型种植,研究了玉米、豌豆行间土壤水分变化、各群体鲜草产量及干物质水分利用效率。结果表明,豌豆生长旺盛期需水量大,在共生期对水分竞争强烈,影响了玉米的生长;玉米豌豆3:3间作具有明显的间作产量优势和较高的群体水分利用效率;不灌水和灌水60mm处理的土地当量比(LER)分别为1.29和1.33,群体水分利用效率不灌水和灌水60mm处理比玉米单作分别提高了24.86%和19.24%,比豌豆单作分别提高了14.58%和37.25%。播前灌水60mm可使玉米间作行间土壤水分状况得到改善,豌豆产量较不灌水处理增长显著。     

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。     

施氮对带田作物产量及水分利用效率的影响

对河西一熟制灌区4种主要栽培模式施氮效应进行研究的结果表明:在灌水量相同的情况下,增施氮肥,以玉米+甘蓝带田的产量增幅最大。同种作物的间套方式不同,产量间有差异。在相同条件下,在玉米+甘蓝间作模式中,玉米当量面积产量分别较小麦+玉米、玉米+蚕豆间作模式中的玉米当量面积产量高。在灌水量相同的情况下,施氮肥明显地提高了作物的灌水利用效率及土壤水分利用效率,以玉米+甘蓝间作模式灌水利用效率及土壤水分利用效率最高。