玉米/大豆种内与种间作物的资源竞争

【摘要】随着耕地面积逐年下降和人口的不断增长，对提高单位面积上作物产量的要求越来越迫切。间作种植具有充分利用养分、水分、光能和热量等多种资源、提高单位面积作物产量的优点。间作研究的关键问题是地上部分和地下部分的相互影响，并从现象观察深入到机制理解。为此本试验在旱棚条件下，通过设计玉米/大豆间作和单作时地上部分与地下部分不同的分隔处理，测定间作与单作功能叶的生物量及产量、养分吸收量、土壤养分含量、光合参数、荧光参数与SPAD值等指标，分析了地上部分和地下部分的资源竞争作用，为复合群体资源利用提供了一定的理论依据，更进一步确定了地上部分和地下部分分别对间作和单作的贡献。试验共有12种处理，分别为4种间作玉米/大豆1:1种植，4种单作玉米和4种单作大豆。同时设置了4种分隔方式，分别为地上地下均分隔、地上地下均不分隔（对照）、仅地下分隔、仅地上分隔。经过两年试验，获得的主要结果为：1、间作玉米的株高和叶面积超过单作，均表现为在拔节期时的株高和在抽雄期时的叶面积增长速度最快。玉米的株高和叶面积增长最快的分别是T3（间作对照）和T7（单作玉米对照）。大豆则表现为间作的株高和叶面积比单作小，大豆在开花期时的株高和叶面积增长幅度最大。在间作处理中，大豆的株高和叶面积增长最慢的是T3（间作对照）；而4种单作则相差不明显。单株干物质积累：玉米单株的干物质积累均具有“前慢后快”的特点，表现为开花期前增长速度缓慢，开花期后，干物质积累速度迅速增加。各时期处理间整体趋势均表现为间作大于单作。间作大豆各生育时期的单株干物质积累均缓慢，并且间作小于单作。产量及构成因素：间作玉米的产量及产量构成因素的各项值均高于单作的对应值。间作处理中，T3（间作对照）的产量及其构成因素最高，依次是T4，T2与T1。单作处理中，T7（单作玉米对照）的产量及其构成因素最高，依次是T8，T6与T5。间作大豆的产量及产量构成因素的各项值均低于单作的对应值。间作处理中，T3（间作对照）的产量及其构成因素最低，T4，T2与T1逐渐增大；而4种单作则相差不明显。对于间作玉米的株高、叶面积和干物质积累而言，地上部与地下部的共同作用（T3）和地下部作用（T4）间无显著差异，地上部与地下部的共同作用（T3）和地上部作用（T2）间有显著差异，地上部与地下部的共同作用（T3）和地上部和地下部无作用（T1）有极显著差异。对于间作大豆的株高、叶面积和干物质积累而言，地上部与地下部的共同作用分别与地下部作用（T3与T4）、地上部作用（T3与T2）、地上部和地下部无作用（T3与T1）的处理均有显著差异，而除地上部与地下部的共同作用外，其余3种作用间无差异。同时，在玉米/大豆间作体系中，玉米竞争能力明显比大豆强，种间效应对玉米是促进作用，而对大豆是抑制作用。对于单作玉米的株高和叶面积而言，地上部和/或地下部作用对其影响不显著。对于单作玉米的干物质积累而言，地上部与地下部的共同作用和地下部作用（T7与T8）间无显著差异，地上部与地下部的共同作用分别和地上部作用（T7与T6）、地上部和地下部无作用（T7与T5）间均有显著差异。对于单作大豆的株高、叶面积和干物质积累而言，地上部和/或地下部作用对其影响不显著。对于间作玉米、单作玉米、间作大豆的产量及其构成因素而言，均表现为地上部与地下部的共同作用和地下部作用（T3与T4、T7与T8）间无显著差异，地上部与地下部的共同作用分别和地上部作用（T3与T2、T7与T6）、无地上部和地下部作用（T3与T1、T7与T5）间有显著差异。对于单作大豆的产量及其构成因素而言，地上部和/或地下部作用对其影响不显著。2、地上部和/或地下部作用对间作玉米、间作大豆单株氮磷吸收积累、土壤碱解N含量、土壤速效P含量的影响趋势与其对产量及构成因素的影响趋势相同，而对单作玉米、单作大豆单株氮磷吸收积累的影响不显著。地上部与地下部的共同作用促进了间作和单作体系氮磷向籽粒分配，提高向籽粒的分配数量和分配比例。3、地上部和/或地下部作用对间作与单作玉米、间作与单作大豆的Pn、Tr、Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo和其对间作与单作玉米、间作大豆的产量及其构成因素影响趋势相同。地上部和/或地下部作用对间作玉米和大豆Gs与Ci、单作玉米和大豆的Gs的影响程度和其对Pn与Tr的影响程度相同，而对于单作玉米和大豆的Ci影响无差异。地上部、地下部共同作用和仅地下部作用可明显提高间作和单作玉米（或降低间作大豆、提高单作大豆）的叶绿素含量。4、地上部和/或地下部作用对玉米大豆间作和单作的土壤含水量变化均有显著影响，表现为地上部与地下部共同作用>地下部作用>地上部作用>地上部地下部无作用的处理。玉米大豆间作的根长密度RLD和根重密度RMD在三次取根时都有变化。5、玉米/大豆间作中玉米和大豆各自的产量优势、养分吸收优势、间作体系的产量优势、土地当量比、种间相对竞争能力：两种结果表明在相同处理条件下，地上部和/或地下部作用对上述各指标的影响趋势相同。表现为地上部与地下部的共同作用对其贡献最大，具有极显著的间作优势。其次是地下部作用的贡献大于地上部作用的贡献，且二者之间具有交互作用。玉米/大豆间作体系的营养竞争比率：两种结果表明，两作物共生期玉米对氮和磷营养竞争的能力比大豆强，吸收量大于单作。而共生期大豆对氮和磷营养的竞争均处于劣势，吸收量少于单作。综上所述，在玉米大豆间作体系中地下部分相互作用起着主导作用，玉米具有比大豆更强的资源竞争优势，玉米利用了大豆行土壤的水分与养分资源，提高了玉米的光合作用效率，从而表现为地下部分作用与地上部分作用的交互效应，对玉米生长具有促进作用，对大豆具有抑制作用。但促进作用强于抑制作用，从而表现出间作优势。
【作者】吕越；
【导师】吴普特；
【作者基本信息】西北农林科技大学，农业水土工程，2014，博士
【关键词】间作优势；分隔方式；地上部作用；地下部作用；产量；养分；光合作用；根系生长；

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