种植方式对玉米大豆套作体系中作物产量、养分吸收和种间竞争的影响

为探寻玉米-大豆套作体系下作物间的资源竞争关系,揭示玉米-大豆套作系统的增产机理,本研究以玉米-大豆套作系统(简称玉豆套作)为对象,通过2 a大田定位试验,研究了玉豆套作带状连作(A1)、玉豆套作带状轮作(A2)、玉豆套作等行距种植(A3)、玉米单作(A4)、大豆单作(A5)5种种植方式对玉米、大豆的产量、养分吸收及种间竞争能力的影响。结果表明,与单作和等行距种植相比,带状种植的玉米产量降低、大豆产量显著增加,A2的大豆产量分别比A5和A3高25.5%和89.2%。与带状连作相比,带状轮作促进玉米增产和对N、P、K的吸收,玉米籽粒产量及植株N、P、K的吸收总量分别提高7.5%、18.5%、9.1%、14.1%。与大豆单作相比,带状套作显著增加了大豆的经济系数和养分收获指数,A2的经济系数和植株N、P、K收获指数分别增加40.9%、11.9%、20.6%、39.9%。带状种植方式下,玉米对N、P、K的竞争力弱于大豆(Ams0,CRms1),但带状轮作提高了玉米的种间竞争力和营养竞争比率。玉米-大豆套作体系下,相对带状连作和等行距种植,带状轮作种植有利于玉米与大豆间的和谐共生,促进了玉米、大豆对养分的吸收,提高了系统的产量和土地当量比率(LER)。     

栽培模式及施肥对玉米和大豆根际土壤磷素有效性的影响

栽培模式及施肥管理对作物吸收利用土壤磷素的影响较大,本研究为探明玉米/大豆套作系统作物根系交互作用下根际土壤无机磷组分动态变化特征,利用盆栽试验测定了玉米/大豆套作(M/S)、玉米单作(MM)和大豆单作(SS)3种栽培模式以及不施肥(CK)、施氮钾肥(NK)和施氮磷钾肥(NPK)3种施肥处理下玉米和大豆地上部生物量及吸磷量和根际与非根际土壤速效磷、无机磷组分含量,以期为优化玉米/大豆套作系统磷素管理提供理论依据。研究结果表明同一施肥水平下,套作玉米的籽粒产量显著高于单作玉米;施磷显著提高了单作玉米籽粒产量,而对套作玉米籽粒产量影响不大。无论施肥与否,套作大豆秸秆及籽粒产量均高于单作大豆。所有施肥处理均表现为套作模式下单株作物地上部磷积累量显著高于单作模式。玉米成熟期,CK、NK处理下套作玉米根际土壤速效磷含量分别比单作玉米高54.2%和71.8%;大豆始花期,NPK处理下套作大豆根际土壤速效磷含量比单作大豆高19.8%。大豆成熟期,NK、NPK处理下套作大豆根际土壤速效磷含量分别比单作大豆高23.8%和108.0%。无论是单作还是套作模式,玉米根际土壤Al-P含量在3个施肥处理下均低于非根际土壤。CK和NK处理下单作玉米根际土壤Al-P含量分别是套作玉米的1.19倍和1.22倍;NPK处理下单作玉米根际土壤Fe-P含量是套作玉米的1.21倍。在CK、NK和NPK施肥处理下,单作大豆根际土Al-P含量分别是套作大豆1.12倍、1.30倍和1.25倍,单作大豆非根际土Al-P含量分别是套作大豆的1.22倍、1.30倍和1.06倍。CK、NK处理下单作大豆根际土壤Fe-P含量分别是套作大豆的1.47倍和1.12倍。研究得出结论,低磷条件下,与单作相比,玉米/大豆套作更有利于作物对土壤Al-P、Fe-P的活化吸收。     

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。     

薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应

【目的】探讨马铃薯/大豆套作复合群体品种搭配原则,为马铃薯/大豆套作高产高效提供理论和技术依据。【方法】以当前西北一熟制灌区生产中广泛种植且间套优势明显的早熟马铃薯/大豆间套作方式为研究对象,通过两年田间试验,以大豆品种中黄30（早熟）、冀豆17（中熟）和齐黄34（晚熟）单作为对照,分析套作马铃薯收获前后大豆叶面积指数、干物质积累、光合速率的变化及对产量构成因素的影响,评价不同熟期大豆品种的生长补偿效应。【结果】（1）相对于单作,套作条件下各大豆品种的开花期延迟7 d左右,但不影响全生育期,套作大豆营养生长期延长而生殖生长期相对缩短。马铃薯与大豆各品种间的共生期差异不显著,但其生殖生长共生期差异显著（齐黄34为12 d,冀豆17为35.5 d,中黄30为41.5 d）。（2）在马铃薯/大豆共生期间,套作大豆LAI上升慢于单作,晚熟大豆LAI慢于早熟和中熟大豆品种,在马铃薯收获后,中、晚熟大豆品种可保持较大叶面积指数并持续较长的时间,尤其是晚熟品种。（3）单作大豆在出苗后60 d内干物质积累较快,而同期套作大豆平均干物质积累为单作大豆的44.27%。不同品种间单作大豆净光合速率高于套作,其中,晚熟品种显著高于中、早熟品种（P＜0.05）;出苗后100 d（套作马铃薯已经收获）单作大豆干物质积累相对变缓,套作大豆生长加快,尤其是晚熟品种增幅显著,此时套作大豆Pn相对于单作上升幅度大,中、晚熟品种Pn接近于单作大豆。（4）较单作模式,套作模式下不同大豆品种的有效荚数、单株粒数及每荚粒数均有所降低,其中早熟品种下降显著（P＜0.05）,分别下降了24.15%、22.14%、18.92%,而中、晚熟品种下降不显著,尤其是晚熟品种,套作模式较单作模式仅仅下降了6.34%、8.3%、1.71%。套作模式下,中、晚熟大豆品种的产量较早熟品种分别提高了79.85%和145.08%,LER分别达到了1.77和1.83。【结论】中、晚熟大豆品种与马铃薯组合套作优势更强,其生育期较长,营养生长期相对延长导致生殖生长共生期缩短,使大豆叶面积指数、光合速率均保持在较高水平,从而为马铃薯收获后进行光合补偿生长提供物质和能量基础,保证了套作大豆较高产量。     

根系互作强度对玉米/大豆套作系统下作物根系分布及地上部生长的影响

【目的】为探究玉米/大豆套作地下根系互作强度对作物根系分布及地上部生长的影响。【方法】采用根箱土培试验研究了5种玉米大豆根系互作强度(玉玉间距60 cm:MM60;豆豆间距60 cm:SS60;玉豆间距75 cm:MS75;玉豆间距60 cm:MS60;玉豆间距45 cm:MS45)下作物根系分布、叶片光合特征参数、地上部生物量积累和产量的变化规律。【结果】共生期间MS玉米根系干重低于MM60,随着根系互作强度的增加,套作玉米根系在主茎基部纵向20~100 cm土层和横向邻近大豆侧土壤中的分布量逐渐增加;玉米伤流液重量及其磷含量MS75和MS60较MM60分别低28.92%和17.09%、12.00%和11.97%,而MS45较MM60低1.23%和高25.62%,玉米叶片SPAD值和光合速率并无显著差异。玉豆共生期间的大豆根系在横向邻近玉米侧的分布量随玉豆根系互作强度的增加而降低,SS60的大豆伤流液重量及其可溶性糖、无机磷含量显著高于套作,而MS45较MS60和MS75分别降低47.89%、12.78%、18.36%和54.88%、25.11%、20.18%,且互作强度的增加降低了叶面积指数、叶片SPAD值和净光合速率。R2期,随着玉米竞争抑制作用的解除,套作大豆根系在水平方向上的分布量增加,但地上部生物量仍显著低于SS60,且生物量SS60MS75MS60MS45。R5期,SS60伤流液重量及组分含量高于套作,与MS75相比,MS45的大豆伤流重量及其氮、磷含量和叶片SPAD值增加,叶面积指数和净光合速率显著降低。收获期MS75、MS60及MS45的玉米产量和百粒重较MM60分别高出17.25%和6.74%、21.66%和9.43%、21.61%和11.58%;适宜的根系互作可提高套作大豆产量,MS75、MS60产量较SS60高出13.61%和3.71%,而MS45则降低3.92%,大豆产量降低主要是因为共生期间较强的种间根系互作不利于大豆后期恢复生长,造成收获期分枝数、分枝荚数减少。【结论】玉米/大豆套作种间根系互作强度的增加有利于玉米的根系分布和地上部植株的生长,但不利于共生期大豆根系的水平分布,影响后期大豆的恢复性生长,降低成熟期大豆产量。     

旱地新三熟“麦∥玉∥豆”模式及其栽培技术

旱地新三熟“麦∥玉∥豆”模式是在有机集成免耕、秸秆覆盖、作物直播技术的条件下,以冬大豆代替“麦∥玉∥薯”模式中的甘薯,而进行的连年套种轮作多熟种植制度,经济、生态效益十分明显,并具有较强的抗旱减灾效应,是四川省粮食生产抗旱夺丰收的新经验、新途径。     

施肥方式对玉米－大豆套作体系氮素吸收利用效率的影响

通过田间试验探讨了A1（N,210kg•hm-2）、A2（N,270kg•hm-2）、A3（N,330kg•hm-2）3种施氮水平和距窄行玉米0cm(B1)、15cm(B2)、30cm(B3)、45cm(B4) 4种施肥距离对玉米——大豆套作体系氮素吸收利用效率的影响。结果表明,与习惯施氮（A3）相比,减量施氮（A1、A2）提高了大豆R2、R5期单株根瘤数、根瘤干重和根瘤固氮潜力,以距玉米15cm处施肥的根瘤固氮能力较强;玉米、大豆的籽粒产量、地上部植株氮素吸收量和氮肥利用率随施氮量的增加呈先增加再降低的趋势,以A2处理的最高;施肥距离过大和过小均不利玉米、大豆产量的提高和氮素的吸收利用,以距玉米15~30cm处施肥效果最佳;减量施氮18%（A2）时,B2、B3处理相对常规穴施（B1）处理,玉米、大豆及玉米－大豆系统的籽粒产量、植株氮素吸收量、氮肥利用率和土壤总氮含量均显著提高,土壤氮素贡献率显著降低。     

DTA-6对套作大豆不同冠层叶片光合特性及产量的影响

【目的】2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯（DTA-6）对大豆不同冠层叶片光合特性及产量的影响,为化控技术在大豆高产栽培中的应用提供技术支持。【方法】试验采用双因素随机区组设计,以耐荫型大豆“南豆25”为材料,主因素为种植模式：单作（IS）、套作（SS）,副因素为DTA-6浓度：0、20、40、60、80和100 mg/L,分别记为CK、D20、D40、D60、D80和D100,研究初花期叶面喷施DTA-6对大豆植株叶片数量、冠层光合特性及产量的影响。【结果】D40、D60处理对上层叶片的叶绿素含量增加最为明显,套作模式分别较CK增加14.52%、15.81%,中层叶片的叶绿素含量以D20处理最高,下层叶片的则以CK最高。D20、D40处理对大豆不同冠层叶片胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率以及中、下层叶片的气孔导度增加最为显著,D20处理较CK的Pn值提高。在叶片数量方面,以D40处理最高,套作模式较CK高12.87%。DTA-6通过改善套作大豆不同冠层叶片的光合特性,增加了叶片数量以及叶绿素含量,使植株的干物质积累能力得到增强,单株产量提高,D40处理总干物质积累量较CK高24.20%,D40...     

玉米/大豆套作下作物叶片氮、磷动态特征及其相关性分析

在田间小区试验条件下,以登海605（紧凑型）、 川单418（半紧凑型）、 雅玉13（松散型）3个玉米品种,贡选1和桂夏3两个大豆品种为试验材料,采用玉米/大豆套作种植模式,在仁寿和雅安试验点研究玉米拔节期、 大喇叭口期、 子粒建成期和成熟期以及大豆苗期、 始花期和鼓粒期叶片氮、 磷养分动态规律,分析玉米和大豆叶片氮磷含量之间的相关性。结果表明,两大豆品种无论是净作还是套种,叶片氮含量在苗期最低,磷含量在苗期最高;大豆与雅玉13套作比净作其叶片氮和磷含量分别高出5.81% 和 38.56%以上,而套作大豆叶片氮磷比值却低于净作,仁寿试验点高于雅安试验点,始花期之后净、 套作大豆叶片氮磷含量及其比值变化规律不明显。三种株型玉米叶片磷含量随生育期呈现低高低的规律,其中松散型玉米品种雅玉13叶片磷含量最高;而叶片氮含量在子粒建成期之前变化幅度较小,成熟期达到最低。同样,玉米氮磷比值仁寿试验点高于雅安试验点。通过叶片氮和磷含量及其比值间的相关性分析,玉米和大豆叶片氮、 磷含量与其之间的比例相关性达到显著水平（r0.46, P0.05）,特别是叶片磷含量与氮、 磷比之间的相关性极显著（P0.01）     

不同带宽对套作小麦产量及边际效应的影响

以"内麦8号"为材料,单因素随机区组设计,研究"双六零"(带宽4 m)、"双三零"(带宽2 m)、"三五二五"(带宽2 m)、"三零二零"(带宽1.67 m)、"一二二二"(带宽1.13 m)5种不同带宽对小麦产量及边际效应的影响。结果表明,套作小麦有效穗与产量呈极显著正相关,有效穗对产量的直接作用最大,有效穗与小麦播幅呈极显著正相关,同时还受边际效应的影响,边行经济性状在不同带宽间的变异小,而非边行的经济性状较边行显著变劣,中厢带植模式能兼顾穗数和边际效应的发挥而增产,是四川丘陵旱地套作小麦高产高效的适宜种植模式。