吉林玉米带不同米麦间作模式下的产量效应及其机理研究

发布时间：2020-05-03 15:48

【摘要】：近年来,我国玉米产量过盛,整体价格下降,吉林省又是玉米种植大省,因此想提高经济效益,需要对其进行结构转型。长期的生产实践证明,间作模式的农业生产在经济与生态效益方面要优于传统的耕作模式。本研究在吉林省梨树县实验站展开,设置4:2(四垄玉米两垄小麦),3:2(三垄玉米两垄小麦),2:2(两垄玉米两垄小麦)三种玉米//小麦间作模式,以及玉米、小麦单作,共五个处理。经过两年的试验,研究了间作和单作模式下作物的生长发育、干物质量累积、产量状况及种间竞争、水分利用率和光合作用的特点及规律,为探索吉林玉米带在保证玉米产量条件下增加效益的最佳间作模式提供理论基础。研究结果如下:(1)间作模式提高了作物的产量和土地当量比。与单作小麦相比,间作小麦产量提高12.1%~21.1%(2016),7.1%~18%(2017);与单作玉米相比,间作玉米产量提高7.8%~11%(2016),3%~13.6%(2017)。在产量构成因素方面,间作模式显著提高了间作小麦的穗数。同时间作模式对玉米穗数,穗粒数和百粒重影响较大,间作模式显著增加了玉米的有效穗数,但却降低了穗粒数,在百粒重方面,年季间趋势不一致。在不同处理中,2:2处理的产量为最高。玉米//小麦间作系统可以提高土地当量比,与单作相比,具有较强的土地生产优势,土地当量比(LER)位于1.06~1.17。其中2:2间作模式土地当量比高于4:2,3:2。(2)间作模式提高了玉米的氮素利用效率,降低了间作小麦的氮素利用效率。间作小麦的籽粒含氮浓度和单作小麦相比,并无明显差异。籽粒吸氮量与植株吸氮量则要高于单作小麦。间作会显著的提高玉米的籽粒含氮浓度,间作玉米的植株总吸氮量也要高于单作玉米。在氮素收获指数方面,间作玉米均高于单作玉米。间作提高了玉米的氮素利用效率,而降低了小麦的氮素利用效率。间作小麦的氮素利用效率为21.31~21.63 kg·kg~(-1),间作玉米的氮素利用效率为49.95~57.70 kg·kg~(-1)。系统水平上,间作模式作物氮吸收当量比(NER)均大于1,表明间作模式与单作相比对于氮素的利用是高效的。在三种间作模式中,2:2处理为最佳。(3)间作模式促进了作物的生长发育,提高了作物干物质量的积累。间作小麦和玉米的株高、茎粗、干物质积累显著高于单作作物。全生育期玉米株高呈现持续增加至平稳的趋势,而茎粗呈现先增加后减小至平稳的趋势。其中2:2模式作物在农艺性状等方面为最优。共生期小麦的竞争强于玉米,小麦收获后,间作玉米的恢复效应显著高于单作。竞争-恢复生产原理是短生育期与长生育期作物间作时增产的重要机制之一。间作模式下,小麦玉米表现为明显竞争。间作小麦相对于玉米处于竞争优势地位,随着小麦的生育期推移,呈先增大后降低的趋势,其中2:2间作小麦相对于其他处理,竞争力最大。小麦收获后,间作玉米生长发育得到恢复,三种不同间作处理的玉米相对生长率(RGR)相比单作玉米提高显著,其中2:2间作模式的玉米恢复效应为最好。(4)间作模式提高了作物的水分利用效率。玉米//小麦间作系统可以显著增加作物耗水量。各处理间作小麦相对于玉米的水分竞争比(CRwm)差异显著,其中2:2处理CRwm1,表明该处理小麦相对于玉米能够吸收更多的水分,耗水量较高,生长发育及产量表现较好。玉米//小麦间作系统可显著提高作物水分利用率,与单作相比,间作小麦提高4.8%~17.2%,间作玉米提高1.1%~11.1%。通过间作模式,可以提高作物对土壤中水分的利用,在时间与空间上的错位,是小麦与玉米两种作物能够高效的利用土壤中水分的基础。(5)间作模式提高了小麦与玉米的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)。在作物各个生长发育周期中,间作系统提高了小麦叶片的叶绿素含量(SPAD)值,降低了玉米的SPAD值。在小麦的拔节期与灌浆期间,间作小麦对光能资源的利用效率要高于单作,具有较高的净光合速率Pn(15.20~16.80 umol·m~(-2)·s~(-1);11.40~12.10umol·m~(-2)·s~(-1))和蒸腾速率Tr(4.89~5.66 umol·m~(-2)·s~(-1);5.23~5.91 umol·m~(-2)·s~(-1));共生期间,前期小麦生长发育较早,植株高度高于玉米,因此在空间上,对间作玉米起到了一定的遮挡。影响了间作玉米叶片对光的吸收,降低了光合性能。小麦收获之后玉米光合性能得到一定程度的恢复,在抽雄期过后间作玉米的Pn和Tr超过单作玉米。证明了间作可以提高作物对光能资源的充分利用。
【图文】：

降雨量,梨树县,小麦生长发育,吉林省

第二章材料方法2.1 试验地概况试验于 2016～2017 年在吉林省四平市梨树县中国农业大学实验站进行，梨树县位于吉林省西南部，地理坐标介于东经 123°45′～124°53′、北纬 43°02′～43°46′之间。试验地的降水量、积温及无霜期等气候条件差异不大，都属雨养农区，无灌溉条件。如图 2-1所示，，2016 年小麦生长发育期降雨量约 190.2mm，玉米生长发育期降雨量约 483mm；2017 年小麦生长发育期降雨量约 206.6mm，玉米生长发育期降雨量约 478.4mm。试验地土壤的基本理化性质如表 2-1所示。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S513;S512.1

【参考文献】