（植物营养学专业论文）间作对氮素和水分利用的影响.pdf

摘要 问作由于具有充分利用资源和增加作物产最的特点在我国西北地区j 泛应用。近年米，生 产中氮h b 用鼙不断增加，灌水娟量也相对较高，但是关于间作对氮索和水分利心效率的研究较少。 本文通过田问试验列小麦- t 米、蚕豆玉米、大豆玉米和豌豆玉米间作种植f 作物对氮索和水 分利用的影响进行了系统比较，获得的主要结果如f ： ( 1 ) 蚕豆，玉米间作的土地当量比( l e r ) 都火于1 ；豌豆t 米问作以籽粒产餐为基础的l e r 无论施氮还是不施氮都人丁l ，而以生物学产量为基础的l e r 只有施抖j 氮肥时才大j j1 ：丈豆 玉米问作无论施氮还是不施氮l e r 均小于1 。小麦，玉米间作，施用氮肥时的l e r 均犬丁1 ，而 不施氨时，不同小麦品种和试验条件下表现不一样。 ( 2 ) 蚕豆，玉米和豌豆，玉米间作时作物的吸氮量均高于单作，小麦玉米间作时小麦吸氮餐高 r 单作，玉米吸氮最低丁：或接近单作；而大豆，玉米间作时间作大豆吸氮鼙低r 单作，间作玉米吸 氮餐高j 二单作。蚕豆、豌豆和大豆、小麦间作的氮素利用效率均高于单作而玉米间作则低于单 作。 ( 3 ) 蚕显、豌丑、人豆和小麦间作氮素盈余和损失都低丁单作，氮肥当季利_ 【：i 率干生产率 都高卜单作。 ( 4 ) 随氮肥用量增加十壤硝态氮含量和累积量亦增加。蚕豆和豌豆间作七壤硝态氮累积 量都高丁单作，而大豆、小麦和玉米间作在不同时间和不同氮水平下表现不一样。 ( 5 ) j 住蚕豆收获后测定时，蚕豆、豌豆、大豆和小麦间作土壤含水量都高丁单作，玉米间 作则低于单作：而在玉米收获后测定，间作玉米土壤含水量都高于单作。蚕豆玉米间作相对丁单 作水分利用率( w u e ) 增加，豌豆玉米和小麦，玉米问作在施用氮肥后增加，而大豆玉米间作无 论施氮还是不施氮都降低。 ( 6 ) 不同灌水崩量对小麦玉米问作产量影响不大，施用氮肥后作物产量增加，但2 2 5 与4 5 0 k g h m 。2 施氢量之间产量无明显差别。随氮肥用量增加，玉米带土壤硝态氮含量和累积量明显增加， 且随灌水量增加，硝态氨向1 4 0c m 以f 土层累积。氮肥当季利用率和氮肥生产率都是咀2 2 5 k 2h m 。氨水平最高。w u e 随灌水用量减少或氮肥用量增加而增加，但2 2 5k gh m 。与4 5 0k g h m 。 施氮餐之间筹* 1 3 较小。 关键词：不1 司问作方式，氦素水分利用效率 a b s t r a c t i n t e r c r o p p i n g ，d u et ot h em o r ee f f e c t i v eu s eo f r e s o u r c e sa n dh i g hp r o d u c t i v i t y , i sp r a c t i c e dw i d e l y i nn o r t h w e s t e r nc h i n a i nr e c e n ty e a r s ，n i t r o g e na p p l i c a t i o nr a t ei si n c r e a s i n gc o n t i n u a l t na n di r r i g a t e d w a t e ri n p u ti sa l s or e l a t i v e l yg r e a t h o w e v e r , t h er e s e a r c ho nn i t r o g e na n dw a t e ru s ee f f i c i e n c ya r ev e r y f e w o u rw o r kr e p o r t e dh e r ea r ea i m i n ga ti m p r o v i n gn i t r o g e na n dw a t e ru s ee f f i c i e n c yi nw h e a l m a i z e ， f a b ab e a n m a i z e ，p e a m a i z ea n ds o y b e a n m a i z ei n t e r e r o p p i n g t h r o u g hf i e l de x p e r i m e n t t h em a i nr e s u l t s o b t a i n e dw e r ea st h ef o l l o w i n g ： ( 1 ) l a n de q u i v a l e n tr a t i o ( l e r ) w a sg r e a t e rt h a ni 0f o rf a b ab e a n ( g i c i a f a b al ) m a i z e ( 2 e am a r s l ) i n t e r c r o p p i n gr e g a r d l e s so fn i t r o g e nf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o no rn o t b a s e do ng r a i ny i e l d sp r o d u c t i o n ， l e ro fp e a ( 2 i s u ms a t i v u ml ) m a i z ei n t e r c r o p p i n gw a so v e r1 o i n s p i t eo fn i t r o g e n f e r t i l i z e r a p p l i c a t i o n ，w h i l el e r w a s h i g h e rt h a n1 0o n l yw h e nn i t r o g e nf e r t i l i z e rw a sa p p l i e db a s e d o nb i o m a s s p r o d u c t i o n h o w e v e r , l e ri ns o y b e a n ( o l y c i n ew “l 。) m a i z ei n t e r e r o p p i n gw a s s m a l l e rt h a n10b o t h n i t r o g e na p p l i c a t i o n aa n d n o n i t r o g e na p p l i c a t i o n i nw h e a t ( t r i t i c u ma e s t i v u ml ) m a i z ei n t e r c r o p p i n g , l e rw a sg r e a t e rt h a n1 0w h e nn i t r o g e nf e r t i l i z e rw a sa p p l i e d a n dl e r w a sv a r i e dw i t hw h e a tv a r i e t i e s a n de x p e r i m e n tc o n d i t i o n sw i t h o u t n i t r o g e nf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o n ( 2 ) n i t r o g e nu p t a k eb yi n t e r c r o p p e df a b ab e a na n dm a i z ew a sg r e a t e rt h a nt h o s ei ns o l ec r o p p i n g ， s e m i l a rt r e a d sw e r eo b s e r v e di np e a m a i z ei n t e r c r o p p i n g n i t r o g e nu p t a k eo fi n t e r c r o p p e dw h e a tw a s h i g h e r i nw h e a t m a i z e i n t e r c r o p p i n gt h a n t h a ti ns o l e c r o p p e dw h e a t ，a n dn i t r o g e nu p t a k e o f i n t e r c r o p p e dm a i z ew a sl o w e r o rc l o s et ot h a ti ns o l ec r o p p e do n ei nc o n t r a s t ，i n t e r c r o p e ds o y b e a nw a s l e s st h a nt h a tb ys o l es o y b e a n ，w h e r e a sn i t r o g e nu p t a k eb yi n t e m r o p p r dm a i z ew a sg r e a t e rt h a tt h a tb y s o l em a i z ei ns o y b e a n m a i z ei n t e r c r o p i n g n i t r o g e nu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c yi ni n t e m r o p p e df a b ab e a n ，p e a ， s o y b e a na n d w h e a tw a sg r e a t e rt h a nt h a ti nc o r r e s p o n d i n gs o l ec r o p p s ，h o w e v e r , i n t e r c r o p p e dm a i z ew a s l o w e rt h a nt h a ti ns o l ec r o p p e dm a i z e ( 3 ) n i t r o g e ns u r p l u sa n dn i t r o g e nl o s sw e r el e s s ，a n da p p a r e n tn i t r o g e nr e c o v e r yb yp l a n t s ，n i t r o g e n p r o d u c t i o nr a t ew e r eg e n e r a l l yg r e a t e ri ni n t e m r o p p e df a b ab e a n ，p e a ，s o y b e a na n d w h e a tt h a nt h o s ei n s o l ec r o p p e df a b ab e a n ，p e a , s o y b e a na n dw h e a t ，r e s p e c t i v e l y f ( 4 ) s o i ln 0 3 - n c o n c e n t r a t i o na n da c c u m u l a t i o nw e r ei n c r e a s e dw i t hi n c r e a s e d n i t r o g e n a p p l i c a t i o n n 0 3 二na c c u m u l a t i o n i ns o i lo fi n t e r c r o p p e df a b ab e a na n dp e a w e r eg r a t e rt h a nt h a ti ns o l e f a b ab e a na n dp e a ，b u tv a r i e dw i t hd i f f e r e n tn i t r o g e na p p l i c a t i o na n dt i m ei ni n t e r c r o p p e ds o y b e a n ， w h e a ta n dm a i z e ( 5 ) s o i lw a t e rc o n t e n t si ni n t e r e r o p p e df a b ab e a n ，p e a , s o y b e a na n dw h e a tw e r eh i g h e rt h a nt h o s e i nc o r r e s p o n d i n gs o l ec r o p s ，a n dt h ec o n t e n ti ni n t e m r o p p e dm a i z ew a sd e c r e a s e dc o m p a r e dw i t hs o l e m a i z ew h e nd e t e r m i n e da f t e rf a b ab e a nh a r v e s t i n g a f t e rm a i z eh a r v e s t ，s e l lw a t e rc o n t e n t s i n i n t e r c r o p p e d m a i z ew e r eg r a t e rt h a nt h a t i ns o l e c r o p p e d w a t e r u s ee f f i c i e n c y ( w u 日o ff a h a b e a n m a i z ei n t e r c r o p p i n gr e l a t i v et os o l ec r o p p i n gw a si n c r e a s e dw i t ho rw i t h o u tn i t r o g e na p p l i c a t i o n ， p e a m a i z ei n t e r c r o p p i n g a n dw h e a t m a i z e i n t e r c r o p p i n g w e r ei n c r e a s e da f t e r n i t r o g e n f e r t i l i z e r a p p l i c a t i o n ，y e ts o y b e a n m a i z ei n t e r c r o p p i n gw e r er e d u c e dr e g a r d l e s so fn i t r o g e nf e r t i l i z e ra p p t i c a t i o n o rn o t ， ( 6 ) d i f f e r e n ti r r i g a t i o nl e v e lh a r d l ya f f e c t e dy i e l d so fw h e a t m a i z ei n t e r c r o p p i n g g r a i ny i e l d s i m p r o v e dw i t hi n c r e a s e dn i t r o g e nr a t e ，h o w e v e r , t h e r ew a sl i t t l ed i f f e r e n c eb e t w e e na p p l i c a t i o no f2 2 5 k g h m a n d4 5 0k g h m 。n i t r o g e nr a t e n 0 3 。- nc o n c e n t r a t i o na n da c c u m u l a t i o ni ns o i lo fm a i z es t r i p i n c r e a s e do b v i o u s l y , a n dm o v e db e l o w1 4 0c ms o i ld e p l hw i t ht h er a i s eo fi n i g a t i o nr a t e ，a p p a r e n t n i t r o g e nr e c o v e r yb yp l a n t sa n dn i t r o g e np r o d u c t i o nr a t ew e l et h eh i g h e s ta t2 2 5k h m 。2n i t r o g e n a p p l i c a t i o nr a t e w u ei m p r o v e dw i t ht h er e d u c t i o no fw a t e rl e v e la n dt h ei n c r e a s eo fn i t r o g e nr a t e ， h o w e v e r , n ob i gd i f f e r e n c ee x i s t e db e t w e e n2 2 5k g h m 。a n d4 5 0 k g 。h m n i t r o g e na p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：d i f f e r e n ti n t e r c r o p p i n gs y s t e m ，n i t r o g e n ，w a t e r u t i l i z a t i o ne f f i c i e n c y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名：_ 啦轧 时问： 瑚多年月知闩 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议1 研究生签名： 咄讧吝一 时间：。；年f 月? 。r 导师签名 伽屿 时间： 哪年么诉 中国农业大学博十学位论文第一章问题提出和研究心路1 ，方法 第一章问题提出和研究思路与方法 i i 研究目的和意义 自7 0 年代以来，我国化学氮肥用量迅速增加，1 9 9 8 年用量返22 3 3 5 2 万吨，居世界之首。 我国现已成为世界上氮肥用量最多的国家，年施用量约占全世界总用量的3 0 ( 张福锁等，2 0 0 】， 2 0 0 2 ) 。北方高产地区氮肥施用量每公顷5 0 0 公斤纯氮已属常见( 张维理等，1 9 9 5 ) 。在甘肃河西 走廊大面积种植的小麦玉米带田推荐施氮量每公顷高达4 8 0 - 5 4 0 公斤纯氮，在实际生产中用量有 时更高( 李隆等，1 9 9 6 ) 。在一些经济作物上氮肥用量更高，从全国平均水平看，一季蔬菜的施 氮鬣一般为6 0 0 - 8 0 0k g h m ，施用量高的地区达10 0 0k g h m 。：果树每年的施氮量为8 0 0 - 10 0 0 k g h m 。施用量高的达i5 0 0 k g h m 。2 ( 张福锁等2 0 0 2 ) , 但氮肥利j = j 率只有3 0 一4 0 ，作物产 量并未随着施氮量的增加而增加，而是保持在相对稳定的水平( 吕殿青等。1 9 9 8 ) 。与此相反， 由于过量施用氮肥，地f 水、饮用水硝酸盐污染也越来越严重。吕殿青等( 2 0 0 2 ) 对陕西不同地 区井水和河水硝态氮含量的调查结果表明被硝态氮污染的井数己达调查总井数的2 2 - 3 0 ， 地表水硝态氮污染点数达调查总数的1 6 。张维理等( 1 9 9 5 ) 对我国北方1 4 个县市的调查结果 显示，在调查的6 9 个地点中，有半数以上超过饮用水硝酸盐含量的最大允许量，其中最高的达 3 0 0m g l 一。 吕殿青等( 1 9 9 8 ) 在米糖的砂质壤土上进行试验，结果表明o _ 2 0c m 土壤中硝态氮残留量与 灌水量之间可以用指数曲线方程y = o 0 0 9 e o o ”9 ”。表达说明土层中的硝态氮残留量随灌水餐的 增加而减少。袁锋明等( 1 9 9 5 ) 用渗漏池对北京地区潮春小麦施用氮肥后硝态氮的转化累积及 1 3 0c m 七体的淋洗状况研究表明，硝态氮淋洗出1 3 0c m 土体主要发生在降雨集中季节，淋失革 与同期降雨量呈显著线性相关。叶优良等( 2 0 0 3 ) 在甘肃河西走廊灌区，对不同氮肥和灌水用量 f 大麦玉米带田士壤矿质氮含量变化研究表明，大麦收获后，在1 5 0k g h m 。氨水平下，灌水8 1 6 m 3 h m 。2 和i6 3 2m 3 h m 。时，3 次灌承大麦带矿质氮淋失量分别| h 氮肥用量的9 0 7 0 和9 52 9 ， 玉米带分别占6 35 2 1 17 7 2 6 ；施氮增加到3 0 0k g h m 2 时，大麦带矿质氮淋失量分别t l 氮肥削 量的8 81 4 和7 92 4 ，玉米带分别占5 4 3 5 和8 5 9 2 ，说明土壤中矿质氮的淋失首先取决施氮 量，其次才是灌水量。张福锁等( 2 0 0 2 ) 在华北平原冬小麦上进行的试验表明，水分是限制冬小 麦产量的第一因子，在水分受到限制的条件f ，氮肥几乎表现不出任何增产效果，施氩与否和施 氮多少对产量影响不丈。金绍龄( 2 0 0 2 ) 认为，对于气候干燥，降雨量少，灌溉面积只有耕地面 积1 3 的甘肃省，水分是决定氮肥肥效和利用效率的首要条件。李生秀( 2 0 0 2 ) 认为，水分干养 分既是影响早地农业的主耍胁迫因子，也是一对联因互补、互相作用的因子，这两种因子的相互 作用即可能产生止效应，也可能产生负效应。他们研究发现，施用氮肥可通过促进作物根系发育， 扩大作物觅取水分和养分的土壤空间：促进作物摄取和转运土壤水分的能力：提高作物蒸腾餐、 减少水分蒸发量等；促进作物对水分的利用，提高旱地的水分利用效率。而合适的水分可通过仳 进土壤有机氮的矿化、碌素的水解和铵态氮的硝化；增强质流和i 扩散健进七壤氯素向作物根部 的迁移；增强作物对瓤素的吸收，并加强其在作物体内的运转；改变氮素在作物体内不同部位的 分布，增加籽粒中氮素的比重等提高氮肥利用率。冈此探讨间作对氮素和水分利_ h 的影响，习 中国农监大学博l 学位论立第一章问题提 u 和研究思路。百方法 求提高氮素和水分利用效率的途径，在农业生产中就非常重要和迫切。 间作、套种由于具有充分利用土地、水分和养分资源，被世界各国广泛采用( 刘巽浩，1 9 9 2 ： 佟屏弧，1 9 9 4 ：f r a n c i s ，1 9 8 6 ：t r e n b a t h ，1 9 8 6 ) 。6 0 年代，小麦，玉米带状问作的引进和推j 。在 提高甘肃省河i 删壤区乃至全省的粮食产量方面发挥十分重要的作用，1 9 9 5 年种植面积达2 0 多万 公顷，在60 0 0 多公顷的面积上单产超过1 50 0 0k g h m 。( 李守谦1 9 9 2 ；胡恒觉等1 9 9 9 ) ：1 9 9 5 年宁夏引黄灌区的种植面积达7 5 l 万公顷，占宁夏引黄灌区小麦播种面积的7 4 3 ，总产8 78 2 万吨，占宁夏的粮食总产量的4 33 ( 李进，1 9 9 7 ) 。近年来，小麦大豆，蚕豆t 米，大麦 玉米等间作也有人面积种植( 潘启明，1 9 9 0 ：柴良植等，1 9 9 7 ：胡恒觉等，1 9 9 9 ) 。 与单作相比，间作具有明显的产量优势这己在玉米，大豆( a h m e da n dr a o ，1 9 8 2 ；j a m e sa n d r o b e r t 。1 9 8 3 ：m a r t i n g e t a l ，1 9 9 0 1w e s te t a l ，1 9 9 2 ；g h a f f a r z a d e he t a l ，1 9 9 4 ) ，高粱，大豆( e l m o r e e ta l ，1 9 8 6 ) ，小麦，绿豆( c h o w d h u r y ，1 9 9 4 ) ，小麦，鹰嘴豆( m a n d a le to f ，1 9 9 6 ) ，珍珠粟，花 生( r e d d ya n d w i l l e y ，1 9 8 1 ) 大麦苜蓿( m o y n i h a ne a l 1 9 9 6 ) ，玉米蚕豆( 李隆，1 9 9 9 ) ，小 麦大豆( z h a n ga n d l i ，2 0 0 3 ，甄豆，花生( f r a n c i s ，1 9 8 6 ) ，小麴玉米( 金绍龄等，1 9 9 6 ；l i e t a l ，2 0 0 1 a ) 等多种间作体系上证实。我国现有1 2 亿人口，居世界之首，但人均耕地只有0 0 9 公顷，远远低于世界平均水平。由于土地退化和非农业用地的增加，耕地面积正以每年5 0 - 7 0 万 公顷的速率减少( 张福锁2 0 0 1 ) 。要以越来越少的耕地养活不断增加的人口，并且要使农业持 续发展，唯一的出路是提高作物单位面积产量。问作由于具有充分利用水、十、光、热和养分资 源的特点，因而这一传统的种植方式在现代农业生产中就显得越来越重要。 有研究表明，间作能提高氮素( z h o ue t a l ，2 0 0 0 ) 和水分利用效率( m o r r i se ta l ，1 9 9 3 a ， 1 9 9 3 b ) ，减少士壤中硝酸盐累积( z h o ue ta l 。2 0 0 0 ：李文学，2 0 0 1 ) ，但都是在一定条件_ f ， 针对豆科与菲豆科或禾本科与禾本科问作，缺乏深入研究。因此本研究针对生产中氮肥用量不断 增加，氮肥利用率低，及水资源短缺、水分利用率不高的现状。在豆科与非豆科作物和禾本科与 禾本科作物两种间作体系下，探讨间作对氮素和水分利用的影响。 1 2 国内外研究现状 1 2 ，1 间作对氮素利用的影响 对土壤和肥料氪的影晌 z h o u 等( 1 9 9 7 ) 的研究表明，闻作处理收获后1 0 0 啪以上土壤剖面硝态氦含量比单作减 少4 7 ，灌溉条件r ，问作渗漏水硝态氨含量为2 5m g n u 1 。比单作减少5 0 。s t u e p n a g e l 等 ( 1 9 9 2 ) 的研究发现，蚕豆，毒小麦，蚕豆，燕麦间作时。收获后问作土壤残留的硝态氮低予单作。 k a r p e n s t e i n - m a c h a n 等( 2 0 0 0 ) 对不同比例黑麦，红三叶草、黑麦豌豆间作与豌豆、黑麦单作研 究表明，豆科作物间作0 - 9 0c m 层中n 0 3 - n 含量比单柞要低，说明间作能减少n o 、- _ n 在二f 二 壤中的残留a 李文学( 2 0 0 1 ) 对小麦玉米和蚕豆，玉米问作研究表明，无论哪种种植方式，土壤 割面硝态氮的累积随施氯鼙的增加面增加，在相两施氮量时，鹤作显著降低硝态氮在土壤中的累 积。z h o u 等( 2 0 0 0 ) 用意大利一年生黑麦草与玉米问作发现，与玉米间作后，黑麦草对十壤硝 态氮的吸收比率提高，从而降低了硝态氨淋洗到深层土壤的可能性，同时玉米的产簧也维持在与 中国农业人学博j 学位论文 第审问题提；1 1 和研究思路，j 方法 单作相同的水平。a d u l ( 3 y a m f i r t 等( 1 9 9 6 ) 用陶瓷杯，在商粱单作、小豆单作、高粱术豆问 1 ： 种植p ，对o - 15c m 、1 5 3 0c l r l 、3 0 _ 4 5c m 、4 5 _ 6 0 c m 土壤溶液硝态氮浓度进行测定发现，高粱 单作或高粱，术豆间作土壤溶液硝态氮浓度明显低于木豆单作，说明高檠比术豆更有效利川士壤中 的氢，高粱与术豆问作时能促进木豆生物固氦。s e a r l e 等( 1 9 8 1 ) 在玉米单作、玉米大豆间作、 玉米花生间作、人豆单作和花生单作收获后，f 一季种小麦发现，上季作物不施氮肥时，小麦吸 氢量往玉米单作、玉米，人豆问作、玉米花生间作、大豆单作和花生单作种植下分别为1 2 、1 9 、 1 9 、4 6 、5 4k g 恤m ，说明花生和大豆与玉米问作明显减少士壤残留氨累积。他们认为原因是：( 1 ) 间作吸氮量高于单作，减少土壤矿质氮残留：( 2 ) 由于玉米对豆科的遮阴和生长的抑制减少豆科 作物同氮能力。但是，间作能否减少土壤硝态氮的残留，尤其是在不同氮水平和不同作物种植r 还缺乏系统研究。 w a n i 等( 1 9 9 6 ) 对不同种植方式下9 个生长季节土壤有机氮矿化进行研究发现，高粱，木豆 间作土壤有机氮矿化势( n o ) 明显高于高粱、豇豆单作、高粱单作和休闲，问作矿化2 5m g n - k g 。1 七需要的时间也比单作短。土壤供氢能力( a 值) 在高粱木豆间作下明显高于高粱、红花单作； 高粱，木豆问作植物总吸氮量、土壤植物氮总量也明显高于高粱、红花单作k a r p e n s t e i n 等( 2 0 0 0 ) 对不同比例黑麦红三叶草、黑麦豌豆问作与豌豆、黑麦单作研究表明，豆科作物与黑麦问作种 植，豆科作物残留氮的矿化量为1 _ 2 5k g - h m ，说明豌豆与黑麦间作时由于发生了氮的固定， 因此f 季种玉米时需要的肥料氮就高于相应的单作。 李文学( 2 0 0 1 ) 对小麦压米间作研究发现，间作小麦的吸氮量为1 6 6 2k g h m 比单作增加 3 7 。金绍龄等( 1 9 9 6 ) 于1 9 9 1 1 9 9 4 年在张掖、临泽和兰州采用常规方法和”n 示踪方法研究 了小麦，玉米带状间作种植下作物对养分的吸收利用情况，发现带田对t 壤养分的消耗强度大于当 量面积的单种，因而带田高产对肥料的依赖性特别大，无肥区第四年的产量只有第一年产照的 3 4 o ，全肥区产量的2 1 7 。p r a s a d 和b l a i s e ( 1 9 9 6 ) 对作物问作、单柞、轮作和带状种植研 究发现，间作氮肥利用率高于单作，损失率低于单作。如玉米豇豆间作氮肥利用率为6 7 3 ，损 失率为3 ：而玉米单作氮肥利用率为3 7 2 ，氨素损失率为1 4 2 。a d t r - g y a m f i 等 0 积温24 6 6 - 33 9 1 1 0 积温为l8 3 7 - 28 7 0 。试验期间降雨量见图2 2 。 供试土壤为灌漠士，土壤有机质含量为2 1 1 0g - k g ，全氮为1 9 3g k 昏。碱解氮为1 0 70 0g - k g - 1 ， 速效磷为1 9 3 0 m g k 百，速效钾为1 , t 8 0 m g k g - 。，p h 为8 6 。土壤容重0 - 2 0 c ；m 、2 0 - 4 0c m 、4 0 - 6 0 c l n 、6 0 - 8 0c m 分别为1 4 7 、1 5 5 、1 5 2 和1 5 1g c m 4 ，8 0c m 以f 为14 7gc m 。 数据计算及统计分析 同上。 中国农业大学博士学位论文筇二章问作对产量的影响 2 2 结果与分析 2 2 1 不同豆科作物与玉米间作 豆科与非豆科作物问作是间作的重要形式，在生产中也应用较多。从表2 _ 7 可以看出，蚕豆 玉米羽i 豌豆i 米问作，不同氮水平l f 土地当量比( l e r ) 均大于l ，表现出明显的间作优势：而 大豆玉米间作l e r 小于l ，则表现出间作劣势。不同间作方式l e r 也差异显著。 表2 - 5 不同豆科作物与玉米间作对籽粒产量的影响( k g h 产) t a b l e2 - 5e f f e c t s o f b e a n s c o r n i n t e r c r o p p i n g o ng r a i n y i e l d ( k gh m 。) 注：l 、m 表示间作和单作c 、n 表示种植方式和氮肥，n x c 衰示氰肥和种植方式交互作 j 。、分别表示差异达1 和5 显著 水平n s 表示差异不显著 n o t e ：i ，mr e p r e s e n ti n t e r c r o pm a dm 帅e e m pc ，nr e g r e tc r o p p i n gs y s 佃ma n dn i t r o g e nr a t e ，n x cr q n s c n tn i t r o g e nr a t ea n dc r o p p i n g s y s t e mi n t e r a c t i o n + i n d i c a t es i g n i f i c a n c ea t1 a n d5 l e v e l 1 q s i l l c 目n sn os i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e 表2 “不同豆科作物与玉米间作对生物学产量的影响( k gh m 。2 ) t a b l e2 _ 6 酣f so f b e a n s c o r ni n t e r c r o p p i n go nb i o n m s s ( k g h m 2 ) 注：l 、m 表示问作和单作。c 、n 表示种植方式和氮肥n x c 表示氮肥和种植方式交互作月 。、+ 分别表示差异选i 和s 显著 水平n s 表示菇异不显著。 n o t e ：i mr e p r e s e n ti nl e r o pa n dn , m n o c r o pc ，nr e p r 世e mc r o p p i n gs y s t e ma n dn i t r o g e nr a t e ，n x cr e p r e s e n tn i t r o g e nm 【ea n dc r o p p i n g s y s t e m i n l e r a c t i o n i n d i c a t es i g n i f i c a n c ea t l a n d5 l e v e l ，n s m c a n $ 1 3 0s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e 8 中国农业大学博士学位论文 第二章间作对产量的影响 表2 7 不同豆科作物与玉米问作以籽粒产量和生物学产量为基础计算的l e r t a b l e2 - 7 i , e ro f b r l s c o m i r t t e r c m p p i n g b a s e do i l g r i a n y i c t da n db i o m a s sp r o d u c t i o n 注：、+ 分剁表示差异选l 帅5 显著水平n s 表示差异不显著。 n o t e ：，i n d i c a t es i g n i f i m i a n d 5 l e v e l n s m c 8 惦n os i 口l i f m n t d i t f e r e n c e 蚕豆玉米问作，间作蚕豆籽粒产量和生物学产量都显著高于单作( 表2 _ 5 ，2 “) ，不施氮肥 时，分别比单作增加4 6 2 0 和7 4 1 3 ；在2 2 5k g h m 。氨水平下，分别比单作增加1 2 6 5 u1 5 4 5 。 间作玉米在0 和2 2 5l 噜h m 4 氮水平下籽粒产量都高于单作玉米，分别比单作增加5 2 9 4 和 2 2 2 0 ；但不施氮肥时生物学产量低于单作。不施氮条件下，以籽粒产量和生物学产量计算出的 l e r 分别为1 4 9 和1 2 7 ：而在2 2 5k g h m 。氨水平下则都为1 3 6 。说明不施氮肥时，籽粒产量间 作优势更明显。 豌豆，玉米间作，间作豌豆和间作玉米籽粒产量均高于单作，但差异不显著。与单作相比，不 施氪时，间作豌豆和间作玉米籽粒产量分别增加2 8 9 8 和2 3 6 9 ；2 2 5k gh m 2 氨水平下，分别增 加92 2 和2 2 5 0 。不篪氮肥时，间作玉米生物学产量比单作减少1 1 4 4 ，豌豆间作比单作增加 83 3 ；2 2 5k g h m 。氮水平下，间作玉米生物学产量比单作增加3 2 7 4 ，豌豆问作比单作减少 43 9 。不施氨条件下，以籽粒产量为基础计算的l e r 大于1 ，以生物学产量计算的l e r 小于1 ； 在2 2 5k g h m 。氨水平下，l e r 都太于1 。 大豆玉米问作，虽然间作玉米籽粒产量和生物学产量都高于单作，但间作大豆籽粒产量和生 物学产量却显著低于单作。不施氮肥时，间作大豆的籽粒产量和生物学产量分别比单作减少 7 6 4 9 和5 0 o ：在2 2 5k g h m 。氮水平下，分别减少8 2 6 9 和6 4 5 6 。两个氮水平下，以籽粒 产量和生物学产量计算的l e r 都小于1 说明两种作物问作，由于玉米影响了大豆的产量，从而 使整个系统产量降低，没有间作优势。 氯水平显著影响玉米籽粒产最和生物学产量，但对蚕豆、豌豆影响不大( 表2 - 5 ，2 - 6 ) 。与 不施氮相比，施氨2 2 5k g - h m 。时，单作玉米籽粒产量和生物学产量分别增加1 2 7 2 1 和3 5 1 3 ， 间作玉米增加6 3 3 7 一1 2 5 0 l 和4 8 7 6 1 0 2 5 5 。 2 22 不同品种小麦与玉米间作 汞本科与禾本科作物问作，是间作的另一形式，国外研究较少，但在我国西北地区泛种植。 9 中国椒业大学博士学位论文 第二章间作对产量的影响 从表2 _ 8 可见，试验用的6 个小麦品种，间作小麦籽粒产量均高于单作，而且1 7 1 、花培7 6 4 、 陇1 7 、宁麦3 号、稿1 2 6 9 和永良4 号间作与荤作差异显著。6 个品种小麦籽粒产量在不旋氮肥 时，间作比单作增加1 6 5 3 - 3 6 9 1 ，以1 7 l 、花培7 6 4 和石1 2 6 9 增蝠较大：在3 0 0k g h m 2 氨 水平f ，间作比单作增加2 1 3 0 0 - 4 1 9 4 。不施氮条件下，陇1 7 彝i 宁麦3 号间作生物学产量低 丁单作其余4 个品种都高于单作，比单作增加5 9 5 0 o - 4 1 5 9 ，以1 7 l 和增石1 2 6 9 增幅较高： 在3 0 0 k g h m 。氮水平f ，6 个品种小麦问作生物学产量都高于单作，比单作增加3 0 3 1 - 5 2 8 8 ( 表2 9 ) 。 不施氮时，与6 个品种小麦问作的玉米籽粒产量和生物学产量均低于单作，比单作分别减少 3 2 9 0 - 5 5 9 8 和3 4 3 7 0 0 , - 5 6 7 6 ：施氮3 0 0 k g h m 。氮对，间作玉米生物学产量仍然低于单作， 比单作减少1 1 6 6 - 2 1 0 4 ，但耔粒产量均高于单作，比单作增加1 0 6 1 - 1 5 7 6 ，但玉米问作 与单作差异都不显著。 旌用氮肥对玉米产揖和生物学产量都没有显著影响，但显著增加1 7 l 、宁麦3 号和永良4 号 的籽粒产量。施氢3 0 0k gh m - 2 对，6 个品种小麦间作籽粒产量比不施氮增加1 9 8 8 - - 3 7 ，4 6 ，生 物学产量增加69 3 0 * - - - 4 5 9 3 ：单作小麦籽粒产量比不施氮增加7 0 8 - 5 0 3 3 ，】7 l 、石1 2 6 9 和 永良4 号生物学产量比不施肥分别增加2 6 9 8 、1 4 2 8 和7 1 3 ，花培7 6 4 、陇1 7 和宁麦3 号 表2 - 8 不同品种小麦与玉米闻作对籽较产量的影响( k gh n f 2 ) t a b l e2 - 8e f f e mo fv a l - i o t ；sv a r i e t i e so f w h t c o mi n t e r e r o p p i n go ng r a i ny i e l d ( k gh m 。2 ) 注i 、m 表示问作和单作。c 、n 表示种植方式和氮肥n x c 表示氰肥和种植方式交互作用。、分刈表示差异选j 和5 显著 水平n s 表示籍丹不显著。 n o t e ：1 - mt e p t e i e a tj n t e r g r o pa n dm o a o e r o p c ，nr e p r e s tc r o p p i n gs y s t e ma n da i a g e nt a n cr e p r e s e n tm t r o g e nr a t ea “c r o p p m g s y s l e m i n t e r a c t i o n i n d i c a t es i g n i f i c a n c e 越1 a n d5 l e v e l n s m 6 l t l $ 1 1 0s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e 中国农业火学博十学位论文 第二章问作对产量的