植物化感作用表现形式及其开发应用研究

综述了作物自毒现象、作物间他感作用以及作物与杂草间他感互作的研究进展,指出化感作用在克服连作障碍、构建高效间套复合群体、防除病虫草害和生物调控方面的应用潜力。     

灌水量及留茬对绿洲不同种植模式耗水总量及棵间蒸发量的影响

通过大田试验,研究了不同供水水平下单作小麦(SW)、单作玉米(SC)、高留茬收割覆盖小麦间作玉米(WCM)和不留茬小麦间作玉米(WC)的耗水特性.结果表明,不同种植模式耗水总量由大到小依次为:WC>WCM>SC>SW;与SW和SC加权平均对应相比,WC总耗水量增大了41.4%~47.2%、平均日棵间蒸发量增大了4.4%~7.1%、棵间蒸发量占耗水量的比例增大了7.8%~9.7%,WCM总耗水量增大了34.5%~46%、平均日棵间蒸发量增大了0.8%~2.6%、棵间蒸发量占耗水量的比例降低了2.0%~2.6%.同种种植模式内,随灌水量增加,总耗水量增大、棵间蒸发量占耗水量的比例减小.据此认为小麦高留茬覆盖是提高绿洲灌区间作土壤水分的有效途径之一.     

带型对小麦间作玉米产量和种间竞争力的影响

以小麦/玉米间作为对象,设置3种不同带型模式(小麦/玉米行比为6:2、6:3和6:4),研究间作体系中带型改变对种间竞争力和群体产量的影响,旨在为间作高产优化带型提供依据。结果表明:试验采用的3种小麦/玉米间作模式均具有明显的产量优势,各处理的土地当量比(LER)均大于1。间作优势随玉米行数的增加呈增大趋势,6:4(W6M4)模式的LER、时空当量比和土地利用率分别较6:3(W6M3)模式高3.5%、5.2%和4.3%,较6:2(W6M2)模式高3.0%、8.1%和5.2%。增加玉米行数能够显著提高小麦相对玉米的种间竞争力(A_(wm)),6:4间作处理的A_(wm)分别较6:3模式和6:2模式高7.3%和14.1%。复合群体产量与种间竞争力呈显著的线性增长关系。因此,提高间作小麦的竞争力有利于间作群体整体产量的提高,6:4模式获得较高产量的主要原因之一是提高小麦的相对竞争力。     

绿洲灌区地膜利用方式与灌水量对玉米产量形成的协同效应

通过不同地膜利用方式(NT:前茬玉米覆膜收获后免耕,次年直接播种;RT:秋免耕春覆膜;CT:传统耕作覆膜)和不同灌水水平(I1:全生育期灌水450 mm;I2:495 mm;I3:540 mm)下玉米干物质积累和产量构成的响应规律,揭示地膜利用方式和灌溉量调控玉米产量形成的机制,为覆膜种植玉米集成利用免耕和限量灌溉技术提供理论和实践依据。结果表明,NT和RT覆膜免耕处理降低了玉米吐丝期前干物质积累量和群体生长率,分别较传统耕作覆膜处理平均降低32.4%和45.9%,但吐丝期后使干物质积累量和群体生长率分别提高7.4%和32.6%;灌水减量至495 mm未造成干物质累积量和生长率降低。NT和RT覆膜免耕处理使玉米单位面积穗数和百粒重较传统耕作覆膜处理平均分别提高13.4%和6.6%,进而使3 a平均产量提高5.4%;灌水减量至495 mm并未引起减产。通径分析进一步表明,有限灌水条件下覆膜免耕玉米主要通过增加双穗数和增大百粒重来提高籽粒产量。可见,集地膜覆盖和免耕为一体的覆膜免耕技术是干旱地区玉米生产较为理想的种植技术。     

间作小麦的边行效应及其与根系空间分布的关系

采用隔根试验,研究了间作与单作小麦边行效应的差异及其与根系空间分布的关系.结果表明:单作、不隔根间作、塑料薄膜隔根间作、尼龙网隔根间作小麦边1行产量较边2行分别高13.7%、18.2%、29.0%、33.7%,较边3行分别高22.5%、33.9%、19.4%、29.8%,除塑料布隔根处理外,间作小麦的边行优势明显高于单作小麦.0～100cm土层中的小麦根质量密度在处理间的大小关系为:不隔根间作尼龙网隔根塑料布隔根单作小麦;根系分布深度大小关系为:塑料布隔根尼龙网隔根不隔根间作单作小麦;小麦产量与20～40cm土层中的根质量密度呈显著正相关关系.     

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。     

不同带型及施氮条件下玉米间作豌豆的产量表现和氮肥利用率

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氮肥利用率的影响。结果表明:玉米间作豌豆具有显著的间作优势,3:4间作模式的产量显著高于2:4间作,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;间作显著提高作物吸氮量,3:4间作模式在中施氮处理的吸氮量显著高于2:4间作模式;间作显著提高了氮肥利用率,3:4间作模式的氮肥利用率显著高于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。     

绿洲灌区水氮运筹对玉米生长及产量形成的耦合效应

【目的】针对绿洲灌区玉米生产水肥过量严重,灌水、施氮制度混乱等现象,揭示水氮运筹对玉米生长及产量构成的耦合效应,为构建干旱绿洲灌区玉米高产合理水肥制度提供依据.【方法】分别设3个灌水水平:低灌水水平(I_1,430 mm),中灌水水平(I_2,490 mm),高灌水水平(I_3,550 mm),和3个施氮水平:N_(1 )0 kg N/hm~2施氮水平,N_2 360 kg N/hm~2施氮水平,N_3 450 kg N/hm~2,共组成9个处理,通过田间试验研究玉米群体生长率、叶面积指数、干物质运转、光合产物对产量构成及产量的贡献机制.【结果】群体生长率在I_2、I_3处理下较I_1处理提高40.6%～67.8%,而I_2与I_3间差异不显著;N_2、N_3较N_1处理分别高17.4%和10.6%,但N_2与N_3处理间差异不显著.玉米叶面积指数在I_2、I_3处理下全生育期平均值较I_1处理分别提高29.7%和36.0%.I_2、I_3处理玉米籽粒产量分别较I_1处理高9.6%和13.7%,但是I_2、I_3处理间差异不显著;N_2和N_3处理分别较N_1处理高8.4%和10.5%,N_2和N_3处理间差异不显著.过量灌水和施氮会减少干物质向籽粒的运转,I_3处理与I_1、I_2处理比较,干物质运转量分别减少了29.4%和29.6%,对籽粒的贡献率分别降低了38.4%和32.5%;N_3分别较N_1和N_2处理干物质运转量减少了28.5%和17.1%,对籽粒的贡献率分别降低了36.1%和19.0%.综合分析,合理的灌水和施氮量对玉米籽粒产量的形成具有耦合效应,I_2N_2处理处理最终获得与I_3N_3相等的籽粒产量.【结论】灌溉定额490 mm和施氮量360 kg/hm~2处理提高了玉米光合作用对籽粒形成提供的物质补充,促进了生育前期营养器官积累的干物质向籽粒的运转量,最终获得高产,是河西绿洲灌区玉米高产适宜的水氮参数.     

接种根瘤菌对重茬豌豆植株生长及光合特性的影响

为研究豌豆(Pisum sativum)与根瘤菌之间的共生匹配性,筛选具有应用潜力的根瘤菌,本试验采用盆栽方式对2种不同品种豌豆(L6:'陇豌6号',D8:'定豌8号')进行正茬、重茬种植,以接种单一菌(R1:'ACCC15657',R2:'ACCC15735',R3:'Wa32')和混合菌(R4:'ACCC15657...     

灌溉方式对绿洲灌区小麦间作玉米耗水特性的影响

通过大田试验,在不同供水水平下,研究了交替灌溉小麦间作玉米的耗水量、土面蒸发特征及其主要影响因子。结果表明：小麦间作玉米耗水量较单作小麦、玉米耗水量的加权平均高12.7%~20.1%,与传统灌溉相比,交替灌溉可降低间作耗水量;小麦间作玉米的日均土面蒸发量较相应单作的加权平均增大了9.19%~13.6%,交替灌溉小麦间作玉米的日均土面蒸发量较平作漫灌低10.1%;与单作相比,间作土面蒸发量占蒸散量的比例(E/ET)高于单作。间作较低的平均叶面积指数(LAI)和较大的叶日积(LAD)是耗水量增大的重要原因之一。与传统灌溉相比,交替灌溉可降低间作表土层的含水量,可作为减小间作土面蒸发技术的切入点。