土壤氮异质性与种间地上竞争对玉米和马铃薯生长的影响

由于不均匀施肥、有机质分解和群体结构复杂化等因素,氮在间作农田土壤中的分布具有异质性。因此,间作作物的生长同时受到种间竞争和异质性氮的影响。然而,人们对作物种间关系(特别是地上竞争)与异质性氮在影响作物生长中有何关系还知之较少。本研究以玉米与马铃薯间作模式为试验对象,在盆栽条件下采用控释性氮肥构建异质性,利用根管分隔去除地下竞争后,通过目标植物法设计地上竞争处理,探讨作物的觅养精确度、生物量生产、功能性状、竞争能力和总相对生产力对氮分布和地上竞争的响应。结果表明:异质氮处理的总相对生产力高于均质氮处理,这可能是因为与无竞争相比,地上竞争提高两作物的觅养精确度。但在地上竞争下异质氮抑制马铃薯的生长,玉米生长得以提高,而在无竞争下异质氮处理提高两作物的生长;这些生长变化在功能性状上得到进一步体现,包括根冠比、根叶比、叶重比和根重比;从竞争能力来看,相对于均质氮处理,异质氮处理促进玉米但降低马铃薯的竞争能力,故马铃薯在均质氮条件下有竞争优势,而玉米则在异质性氮条件下具有竞争优势。总之,地上竞争改变作物对异质性氮的觅养行为,而异质性氮提高作物生长,改变玉米和马铃薯的相对竞争能力,因此地上竞争和氮异质性在调控作物生长过程中存在相互影响,这一发现可增加对间作体系中氮利用特征的认识,也有助于理解农田间作系统中作物生长变化的复杂性。     

不同竞争强度间作体系氮素利用和土壤剖面无机氮分布差异

田间小区试验,研究大麦/玉米间作、小麦/玉米间作和蚕豆/玉米间作及其对应单作体系,在不施氮和施氮225 kg/hm2情况下,对氮素吸收利用效率和土壤剖面无机氮变化的影响。结果表明,作物对养分的竞争能力与其根区土壤无机氮浓度和累积量密切相关。两作物共生期不施氮肥时,0—100 cm土层,土壤剖面无机氮残留量是间作大麦和间作小麦根区分别比间作蚕豆根区减少2032~82和10717~1 kg/hm2;与大麦和小麦间作的玉米根区分别比与蚕豆间作的玉米根区减少931~20和5687~kg/hm2。土壤无机氮累积量受作物类型、种间相互作用强度及实时土壤环境条件影响。种间相互作用提高了间作大麦和小麦的氮素当季回收率,但使与其间作的玉米氮素当季回收率降低。大麦/玉米和小麦/玉米竞争体系在不施氮肥时氮素利用效率最高。施用氮肥使大麦、小麦氮素收获指数降低,玉米氮素收获指数升高,对蚕豆无影响。在选择配对作物时,为获得间作优势要充分考虑作物竞争能力、土壤基础肥力条件、施肥水平及配套栽培措施等。低肥力土壤宜选择豆科/禾本科互惠体系,高肥力土壤宜选择禾本科/禾本科竞争体系。     

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。     

施肥位置与杂草管理对间作玉米、马铃薯生长和产量的影响

【目的】施肥和除草是农业生产中两大重要的管理措施。近年来,施肥位置作为一种精准施肥措施越来越引起关注,本研究调查了施肥位置与杂草防控在玉米、马铃薯间作中对作物生长和产量的影响。【方法】采用2∶2间作行比,进行了玉米、马铃薯间作大田试验。杂草管理设除草和不除草,施肥位置处理包括:均匀施肥(HF)、种间行施肥(TERF)和种内行施肥(TRAF),共6个处理,每个处理3次重复。调查了间作玉米、马铃薯的株高、生物量、根系总生物量和产量,以及杂草生物量。【结果】施肥位置和杂草管理对玉米产量、生物量和株高均有显著影响,且存在显著的交互效应(产量P <0.001、生物量P=0.002、株高P=0.007)。相比于均匀施肥,在不除草情况下,种间行和种内行施肥均显著提高了玉米的产量、生物量和株高。而在除草情况下,种内行施肥显著提高了玉米的产量和生物量,种间行施肥仅显著增加了玉米的株高。除草对马铃薯株高无显著影响(P=0.494),但显著提高了马铃薯产量和生物量(P <0.001)。施肥位置对马铃薯产量(P=0.114)、生物量(P=0.580)和株高(P=0.772)均无显著影响。在均匀施肥和种内行施肥下,除草显著提高根系总生物量(P <0.001),但在种间行施肥下则无显著影响。不论除草与否,与均匀施肥相比,种内行施肥显著提高了玉米、马铃薯的根系总生物量(P <0.001)。施肥位置(P=0.001)和生长位置(P <0.001)均对杂草生物量有显著影响。与均匀施肥相比,种内行施肥显著降低种间行和马铃薯种内行的杂草生物量,而种间行施肥对种间行杂草生物量无显著影响,但显著降低两种作物的种内行杂草生物量。【结论】在玉米、马铃薯间作体系中,种内行施肥结合除草,可显著促进玉米和马铃薯根系发育,抑制杂草生物量,进而提高产量及肥料施用效果。     

间作玉米马铃薯土壤水氮协同吸收特征研究

土壤水氮协同吸收对玉米、马铃薯产量维持具有重要作用。本研究通过盆栽试验,采用滴灌补水方式,动态定量监测了玉米(Zea mays)马铃薯(Solanum tuberosum)间作条件下,作物不同生育期表观耗水量变化和水分利用差异,并通过各生育期表观耗水量和植株氮含量变化,分析了水分吸收与氮素在植株累积中的关系。结果表明,玉米马铃薯间作有明显产量优势,土地当量比(LER)为1.36,玉米种间竞争力强于马铃薯(ARF0)。与单作相比,间作玉米总表观耗水量减少16.67%,间作马铃薯总表观耗水量增加15.44%,两种间作作物表观耗水量差异不显著。作物整个生育期,与单作相比,间作玉米氮素累计吸收量减少96.30%,间作马铃薯减少83.66%,间作作物中,玉米高于马铃薯151.53%。全生育期作物表观耗水量与氮素累积吸收量均呈显著正相关关系,且越到后期越明显,其中,抽穗至成熟期为玉米水-氮协同吸收关系最紧密时期,单作玉米相关系数0.717,间作玉米相关系数0.814,块茎形成期至淀粉积累期为马铃薯水-氮协同吸收最明显时期,单间作马铃薯相关系数分别达到0.808和0.875。综上,玉米马铃薯间作促进作物水-氮协同吸收作用,且随生育期推移越显著。     

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...     

基于LCA的不同间作体系产量优势及温室效应研究

为了探究间作体系对农田生态系统温室效应和产量优势的影响,本文选用小麦/蚕豆和玉米/马铃薯间作种植体系,通过为期2年的田间小区试验,采用生命周期评价法(LCA),以小麦/蚕豆间作和小麦单作、玉米/马铃薯间作和玉米单作为研究对象,以生产1 000kg作物为评价的功能单元,建立农资系统和农作系统生命周期资源消耗以及温室气体排放清单,研究了不同种植体系的作物产量、全球增温潜势和能源消耗等指标的差异。结果表明:与单作小麦相比,间作小麦两年的产量分别增加18.04%和39.94%;与单作玉米相比,间作玉米的产量分别增加2.65%和23.16%;小麦/蚕豆间作系统两年平均增幅高于玉米/马铃薯间作系统。小麦/蚕豆间作的土地当量比两年均大于1,玉米/马铃薯间作的土地当量比仅有1年大于1。与单作小麦相比,两年间作小麦的全球变暖潜值分别降低15.28%和28.53%,能源消耗分别减少15.29%和28.53%;与单作玉米相比,间作玉米的全球变暖潜值分别降低2.61%和19.05%,能源消耗分别减少2.61%和18.83%。小麦/蚕豆间作的间作产量优势优于玉米/马铃薯,但玉米/马铃薯间作的增温潜势低于小麦/蚕豆间作。合理间作具有显著增产效应,同时可以降低温室效应以及能源消耗,以更低环境代价获得作物高产高效。     

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。     

内蒙古阴山北麓旱农区马铃薯间作模式的生产力与水分利用

马铃薯是内蒙古阴山北麓的主要农作物之一,优化马铃薯种植模式,可以提高马铃薯产量,遏制土壤肥力退化,促进农业可持续发展。本研究于2009—2014年进行了6 a的大田小区定位试验,研究了马铃薯与苕子或莜麦间作对土地生产力及水分利用效果的影响。结果表明:马铃薯/苕子和马铃薯/莜麦2种间作模式具有较强且程度相当的间作产量优势,土地当量比分别为1.59~2.24和1.56~2.22。间作并不会显著增加或降低作物的耗水量,马铃薯、苕子和莜麦于不同种植年的耗水量有差异,最大降幅分别可达25.1%、23.7%和25.5%。间作可显著提高间作系统的水分利用效率,具有显著的水分利用优势(水分当量比分别为1.59~2.01和1.55~2.24),且主要体现在苕子和莜麦作物上。此外,间作体系的水分利用效果还与当年的降雨量关系密切。综合分析认为,马铃薯间作有利于整个间作系统农田生产力和水分利用效率的提高,且对苕子和莜麦的提升效果更佳。     

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。     

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物质积累与分配差异及氮肥的调控效应

【目的】西南山地玉米区是我国第三大玉米主产区,但单产比全国低近750 kg/hm2。由于该区特殊的气候条件,玉米以多熟间套种植为主,如何利用多熟种植中各作物的间套优势和茬口特性,寻求提高本区玉米产量的新途径,是农业科技工作者研究的热点。本文在四川的两个玉米主产区,通过四年的田间小区试验,对比研究了西南玉米主要的两种套作模式—玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物质积累分配、转运差异及施氮量对其的调控效应,以探讨种植模式和氮肥管理的增产效应。【方法】2008年设置玉米/大豆和玉米/甘薯两个套种田间试验,分析比较两种模式玉米干物质积累、分配和转运的差异;2009 2010年在前一年的基础上分带轮作,即玉米分别种在大豆或甘薯茬上,分析套作和轮作效应对玉米干物质积累的影响;2011年,在前三年的基础上,采用小区套微区的方式,研究两种模式下不同施氮水平(N0、N90、N180、N270、N360)对玉米干物质积累和转运的调控。【结果】1)在玉米/大豆模式下,玉米干物质积累量从蜡熟期开始显著高于玉米/甘薯模式,茎鞘输出率也显著高于玉米/甘薯模式,最终产量增加2.4%3.2%,但差异未达显著水平;2)分带轮作后,从拔节期开始,玉米/大豆模式下玉米干物质积累量就显著高于玉米/甘薯模式,到成熟期两套种模式下玉米单株干物质积累两试验点平均相差达26.8 g,茎秆向籽粒的输出率和贡献率也显著高于玉米/甘薯模式,收获指数玉米/大豆模式平均较玉米/甘薯模式提高3.9%,最终玉米/大豆模式下玉米产量较玉米/甘薯模式增幅加大,两年两个试验点分别增加了7.4%和14.4%;3)氮肥对两种模式下玉米干物质积累分配和产量的调控效应显著,玉米/大豆模式下,玉米以施氮180kg/hm2处理,而玉米/甘薯模式下270 kg/hm2处理与同一模式下其他氮素水平相比,增加了光合产物的积累,提高了干物质增长速率,延长了灌浆持续天数,有利于茎鞘和叶片的干物质向籽粒转移,显著提高收获指数,进而提高玉米的增产潜能,玉米/大豆模式下低氮处理(0 180 kg/hm2)对玉米的增产效应比较明显,在高施氮水平(270360 kg/hm2)下两种模式间玉米产量差异不显著。【结论】西南丘陵旱地应选择玉米与大豆套作,采用分带轮作种植方式,既有利于提高玉米产量,又可避免大豆的连作障碍;且氮肥管理措施应因种植模式不同而有所差异,在中高等肥力条件下,与大豆套作玉米施氮180 kg/hm2,与甘薯套作施氮应提高至270 kg/hm2。     

玉米-大豆和玉米-甘薯套作对玉米生长及氮素吸收的影响

【目的】利用根系分隔技术, 研究不同需氮特性的旋花科、 豆科作物与玉米套作后,玉米的生长特性与养分吸收差异及其增产机理。【方法】采用石英砂培盆栽试验,二因素完全随机试验设计。以玉米-大豆、 玉米-甘薯两种套作模式为研究对象,设计不分隔、 部分分隔、 完全分隔三种隔根方式。分析不同套作模式下不同隔根方式对玉米地下根系活力、 根系生物量及地上植株叶片光合特性、 籽粒产量和吸氮量的影响。【结果】1)不同种植模式对玉米生长有显著影响,不分隔处理时,与大豆套作的玉米根系活力、 籽粒重及地上植株总吸氮显著高于与甘薯套作的玉米,分别高6.25%、 8.69%和18.89%; 部分分隔或完全分隔时,两套作处理间差异不显著(P0.05)。 2)隔根方式影响玉米的物质积累及籽粒产量,表现为不分隔部分分隔完全分隔。3)不分隔有助于促进共生玉米生长,但不同套作模式的影响效果不一致;玉米-大豆套作处理下,不分隔处理的玉米根系活力、 净光合速率、 籽粒产量和总吸氮量均高于隔根处理,比完全分隔处理的分别高25.65%、 27.31%、 64.69%和71.65%;玉米-甘薯套作下增加幅度为17.59%、 19.83%、 52.38%和46.21%,分别比玉米-大豆套作处理低31.44%、 27.39%、 19.03%和35.51%。 4)相关分析表明,两种套作处理玉米地下根系干重与地上植株干物质重、 叶片光合速率及籽粒重显著正相关,相关系数分别为0.984、 0.927和0.986(P0.01);且地下根系活力与地上植株叶片净光合速率显著正相关,相关系数达0.929(P0.01)。【结论】种植模式和隔根方式显著影响了玉米的物质积累及氮素吸收。根系不分隔时,玉米－大豆套作处理下玉米的根系活力、 净光合速率、 生物量、 籽粒产量及总吸氮量显著高于玉米－甘薯套作;隔根处理导致的生物量和吸氮量下降主要是由根系活力降低引起的。与玉米-甘薯套作相比,大豆促进了玉米根系活力的提高,有效调节了玉米地上部植株光合作用及干物质积累,实现产量和氮素吸收的增加。     

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。     

向日葵和马铃薯间作条件下氮素的吸收和利用

间套作不但能提高作物产量和资源利用效率,也是有效降低土壤风蚀的重要措施。明确间套作体系中氮素竞争与互补机理,提高氮素利用效率对区域农业可持续发展有着重要意义。该研究于2010年和2011年在内蒙古武川进行了大田试验,利用半微量凯氏定氮方法测定植株各器官氮素含量和氮吸收量,探讨间作中作物对氮素吸收和利用的特征。结果表明,从系统角度出发,向日葵和马铃薯间作系统的氮吸收当量比(NER)为0.95～1.02,差异不显著,这种间作模式对作物氮的吸收效率没有影响。从作物角度出发,间作没有显著提高向日葵的氮素吸收和利用效率,却降低了系统中马铃薯的氮素吸收和利用效率。间作中,向日葵氮偏吸收当量比为0.53～0.74,大于其种植比例(50%),说明间作向日葵具有显著的氮素竞争和吸收优势;而马铃薯氮偏吸收当量比为0.28～0.42,低于其在间作中所占的比例(50%),处于显著劣势。间作马铃薯产量(鲜薯质量,80%含水率)的氮素生理利用效率(NPE)为249.2g/g,略低于单作(269.8g/g),其中4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)间作马铃薯的NPE为238.2g/g,显著低于单作。4P:4S间作向日葵产量(籽粒质量,12%含水率)的NPE为30.1g/g,高于单作(25.9g/g)和2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)间作的NPE(22.8g/g)。在4P:4S间作模式中,向日葵的NPE有所提高,作为代价,降低了马铃薯的NPE。间作中马铃薯的收获指数HI(0.83)低于单作(0.87),间作向日葵的HI(0.40)高于单作的HI(0.33)。间作作物NPE的变化主要受作物收获指数HI的影响。     

施磷对西北沿黄灌耕灰钙土玉米/鹰嘴豆间作产量及种间相互作用的影响

本试验在西北沿黄有效磷含量较低的灌耕灰钙土上研究了田间施磷水平对单作和间作玉米、鹰嘴豆的根际酸性磷酸酶活性、产量和土地资源利用效率的影响。结果表明,在不施磷(P0)和施磷量为40kg·hm-2(P40)时,玉米/鹰嘴豆间作系统的生物学产量或经济产量的土地当量比(LER)均小于1,间作系统未表现出土地资源利用的优势,主要原因是鹰嘴豆产量降低;当施磷量为80kg·hm-2(P80)时,LER1,间作系统表现出土地资源利用优势。P0、P40和P80处理间作玉米产量分别比相应单作增产3%、12%和19%;间作鹰嘴豆产量P0和P40处理显著低于单作。从玉米出苗到鹰嘴豆收获的间作作物共生期内,间作玉米相对于鹰嘴豆具有较强的水分和养分等资源的竞争力(Amc0),从鹰嘴豆生长动态曲线可以看出,P0、P40处理这种竞争在共生期明显,P80处理竞争不明显。各施磷水平下,间作玉米的收获指数高于单作,而间作鹰嘴豆的收获指数低于单作。鹰嘴豆通过分泌酸性磷酸酶促进玉米对有机磷利用的种间互惠作用未体现,两次取样中,不施磷时,间作鹰嘴豆根际土壤的酸性磷酸酶活性低于单作。基于本研究,西北沿黄灌耕灰钙土施磷量为0和40kg·hm-2时,玉米/鹰嘴豆间作系统无明显的间作优势,磷肥量为80kg·hm-2时表现出较为明显的间作优势。     

施氮对单作和套作小麦产量和氮素利用特征的影响

小麦/玉米套作是四川主要的旱作模式,研究小麦的氮素吸收利用效率及套作玉米对小麦的影响有助于进一步提示套作小麦的增产优势、养分高效利用及了解玉米小麦间相互作用机理。本研究通过田间试验研究了不同氮水平下[0 kg(N)·hm-2、60 kg(N)·hm-2、120 kg(N)·hm-2和180 kg(N)·hm-2,分别记为N1、N2、N3和N4]小麦单作、小麦/空带和小麦/玉米套作3种模式中小麦的产量、氮素吸收利用特征和玉米对小麦的影响。结果表明:在不同的氮处理下,与单作小麦相比,小麦玉米套作的小麦始终表现出明显的产量优势,其生物量和籽粒产量比单作小麦平均增加15.7%和17.8%;套作小麦边行优势明显,其边行的地上部生物量、产量、吸氮量和氮肥偏生产力比单作行分别增加23.8%、27.3%、48.9%和19.1%,说明套作小麦比单作小麦对氮利用效率更高。不施氮(N1)和低氮(N2)处理小麦/玉米套作模式中小麦的生物量、产量比小麦/空带模式平均低6.5%和5.7%,但在中氮水平(N3)时小麦/玉米套作模式中小麦产量、地上部生物量、地上部吸氮量和氮肥偏生产力分别比小麦/空带模式高14.1%、5.0%、6.8%和4.5%。说明在小麦/玉米套作模式中套入玉米在施氮不足时小麦生长受到抑制,而在施氮充足时小麦生长得到促进。因此,套作小麦有边行优势和产量优势,小麦行间套作玉米时需要配施一定量的氮肥以消除小麦、玉米间的氮素竞争从而促进小麦的生长。     

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、孕穗期、成熟期及大豆分枝期、开花期、结荚期、成熟期进行采样,分析玉米、大豆各器官氮素吸收、分配以及氮吸收间作优势对施磷的响应。  【结果】  与单作相比,在P0、P50、P100和P150水平下,2019年间作玉米和大豆籽粒生物量分别显著提高了38.2%～111.8%和22.2%～31.4%,2020年分别显著提高了38.2%～121.1%和13.0%～31.1%。在4个磷水平下,玉米大豆间作土地当量比 (LER) 为1.31～1.72。与P100水平下单作处理相比,在磷肥减施1/2 (P50水平) 条件下,玉米大豆间作并未降低玉米和大豆的籽粒生物量。间作种植提高了玉米与大豆叶、茎、根与籽粒等各器官氮素吸收量,显著提高了间作体系氮素吸收量,并促进了氮素向玉米籽粒的分配,却降低了氮素向大豆籽粒的分配。与P0水平相比,施磷进一步提高了间作体系玉米与大豆各器官的氮素吸收量,提高了间作体系氮吸收量与氮吸收间作优势,并促进了氮素向玉米籽粒的分配。与P100水平的单作相比,间作P50水平不会降低玉米与大豆植株的氮素吸收量与利用率。  【结论】  玉米与大豆间作具有明显的产量优势,土地当量比介于1.31～1.72之间。施磷可显著提高间作玉米和大豆的氮吸收量,并促进氮素向玉米籽粒的分配,具有明显的氮吸收间作优势。施磷水平调节玉米和大豆对养分的竞争能力,适宜的磷肥水平可缓解二者之间对氮素营养的竞争,获得更高的氮肥利用率。     

适宜套作玉米品种的物质积累与分配特性

为明确适宜套作玉米品种的干物质积累分配特性,以套作减产率较高的玉米品种(珍禾玉1号、众望玉18)、套作减产率较低的玉米品种(荣玉1210)为试验材料,设置套作和单作两种种植模式,利用¹³C同位素示踪法,研究适宜套作玉米品种在套作模式下的产量及产量构成、干物质积累与分配特点。结果表明,套作减产率较高的玉米品种在套作与单作条件下的产量差异达显著水平,两年平均减产率为20.40%,而套作减产率较低的玉米品种产量在两种模式下产量差异不显著。套作减产率较高的玉米品种在套作条件下的花后干物质同化量和收获指数与单作相比分别下降了21.18%、11.24%,而套作减产率较低的玉米品种在套作模式下的花后干物质同化量和收获指数较单作分别提高了48.14%、2.42%。两类品种在套作条件下宽行穗位叶¹³C向穗分配比例较窄行高5.96%,向茎秆和穗位叶的分配分别减少5.01%、0.13%,套作减产率较低的玉米品种窄行穗位叶¹³C向穗的转移率比套作减产率较高的玉米高10.90%,但向茎秆的转移率降低了8.98%。因此,与单作相比,两类品种在套作条件下,套作减产率较低的玉米品种能够维持较高的花后干物质积累量,光合产物向籽粒的分配比例提高,收获指数增加,且套作大豆产量显著提高,实现了套作双高产的目标。本研究结果为筛选与培育适宜套作玉米品种提供了理论依据。