中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (22): 4495-4506.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.22.009
董奎军1,2(), 张亦涛1(
), 刘瀚文3, 张继宗4(
), 王伟军5, 温延臣4, 雷秋良4, 文宏达2
收稿日期:
2023-11-29
接受日期:
2024-01-10
出版日期:
2024-11-16
发布日期:
2024-11-22
通信作者:
联系方式:
董奎军,E-mail:dongkuijun1999@163.com。
基金资助:
DONG KuiJun1,2(), ZHANG YiTao1(
), LIU HanWen3, ZHANG JiZong4(
), WANG WeiJun5, WEN YanChen4, LEI QiuLiang4, WEN HongDa2
Received:
2023-11-29
Accepted:
2024-01-10
Published:
2024-11-16
Online:
2024-11-22
摘要:
【目的】旨在明确施氮量对夏播玉米间作大豆的作物产量构成、经济效益及其后茬冬小麦产量的影响。【方法】2022—2023年,在玉米大豆条带复合种植主要推广区域山东省禹城市选择代表性农田,夏播季设置玉米单作(施肥量225 kg·hm-2)、大豆单作(施氮量45 kg·hm-2)、玉米大豆间作全量施氮(施氮量270 kg·hm-2,玉米条带和大豆条分别施氮225和45 kg·hm-2)、玉米大豆间作减量施氮(施氮量135 kg·hm-2, 玉米条带和大豆条带分别施氮90 和45 kg·hm-2)。后茬种植小麦,不设施肥处理。分析不同夏播处理对当季作物光合特性、农艺性状、经济效益以及后茬小麦产量的影响。【结果】种植模式和施氮量不同均会影响间作作物生长发育。相对玉米单作种植,间作减量施氮在拔节期和抽雄期玉米叶片的叶绿素含量以及Pn、Gs、Ci和Tr显著降低;而间作全量施氮中玉米叶片Pn、Gs和Tr分别显著提高了8.8%、10%、11.6%。不同间作处理下大豆叶绿素含量均降低,叶片Pn、Gs、Tr受到抑制,农艺性状方面茎长增加、单株荚数降低,导致产量降低65.1%—68.4%。间作全量施氮的玉米农艺性状和产量与单作玉米没有显著差异,且该模式下经济效益最高,达到22 607元/hm2,而减量施氮下玉米的穗长、穗粒数、百粒重等农艺性状显著降低,产量下降14.8%。但总体来说玉米大豆间作两种施氮量处理的土地当量比均大于1,经济效益、作物吸氮量分别较玉米单作提高4.8%—11.5%和19.7%—38%。后茬冬小麦在不施肥情况下,夏播季间作全量施氮的后茬冬小麦籽粒产量、吸氮量均高于其他处理,间作减量施氮与夏播玉米单作的后茬冬小麦产量无显著差异。【结论】从农艺性状、产量、经济效益以及对后茬作物影响的综合分析,间作全量施氮效果优于间作减量施氮,但统筹考虑产量、经济效益和环境效益,间作种植施氮量还可在全量施氮的基础上进一步优化。
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表1
供试土壤理化性质"
土层深度 Soil depth (cm) | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 全氮 Total N (g·kg-1) | 有效磷 Available P (mg·kg-1) | 速效钾 Available K (mg·kg-1) | pH | 硝态氮 NO3--N (mg·kg-1) | 铵态氮 NH4+-N (mg·kg-1) | 容重 Bulk density (g·cm-3) | 含水量 Water content (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0-20 | 15.05 | 1.00 | 11.97 | 105 | 7.48 | 22.57 | 4.74 | 1.32 | 5.89 |
20-40 | 12.96 | 0.91 | 7.36 | 149 | 7.51 | 7.85 | 5.70 | 1.51 | 9.75 |
表2
不同处理下玉米和大豆叶片光合参数"
处理 Treatment | 净光合速率 Pn (μmol·m-2·s-1) | 气孔导度 Gs (μmol·m-2·s-1) | 胞间 CO2 浓度 Ci (μmol·m-2·s-1) | 蒸腾速率 Tr (g·m-2·h-1) |
---|---|---|---|---|
DY | 27.29±0.47b | 0.27±0.01b | 239.43±1.74a | 4.21±0.09b |
JY-N90 | 27.95±0.68b | 0.22±0.01c | 188.54±8.69c | 4.04±0.13b |
JY-N225 | 29.91±0.49a | 0.30±0.02a | 234.44±8.47a | 4.74±0.12a |
DD | 28.66±1.03a | 1.16±0.11a | 349.40±8.13a | 6.30±0.06a |
JD-JN45 | 24.96±0.85b | 0.73±0.05b | 354.52±9.19a | 5.22±0.34b |
JD-QN45 | 25.46±0.97b | 0.74±0.01b | 347.07±10.48a | 5.17±0.13b |
表3
玉米产量构成"
年份 Year | 处理 Treatment | 穗重 Ear weight (g) | 穗长 Spike length (cm) | 穗行数 Ear row number | 行粒数 Row grain | 穗粒数 Grain number per spike | 百粒重 hundred-grain weight (g) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2022 | DY | 184.47±9.34a | 15.50±0.46a | 14.13±0.23a | 33.33±2.54a | 469.87±27.60a | 28.32±2.02a |
JY-N90 | 157.57±7.97b | 14.27±0.68b | 13.53±0.83a | 31.67±0.64a | 428.67±30.55b | 27.49±0.71b | |
JY-N225 | 185.53±10.78a | 16.10±0.17a | 13.53±0.70a | 33.00±1.00a | 445.67±19.86a | 29.70±0.42a | |
2023 | DY | 200.96±6.75a | 16.23±0.81a | 14.93±0.23a | 34.73±0.76a | 517.60±9.17a | 30.27±0.49a |
JY-N90 | 165.50±2.47b | 15.03±0.23b | 13.73±0.23b | 32.07±1.14b | 439.87±8.24c | 27.83±0.42c | |
JY-N225 | 186.43±2.18ab | 15.53±0.32b | 14.27±0.23ab | 33.53±0.64ab | 478.53±7.26b | 28.93±0.32b | |
均值 Average | DY | 192.72±3.16a | 15.87±0.19a | 14.53±0.12a | 34.03±0.90a | 493.73±10.73a | 29.29±0.81a |
JY-N90 | 161.67±3.95b | 14.90±0.20b | 13.63±0.31b | 31.87±0.85b | 434.27±19.13b | 27.66±0.55b | |
JY-N225 | 185.98±4.31a | 15.82±0.21a | 13.90±0.46ab | 33.27±0.81ab | 462.10±23.52ab | 29.32±0.28a |
表4
大豆产量构成"
年份 Year | 处理 Treatment | 茎长 Stem length (cm) | 第一荚位高 Height of the first pod (cm) | 单株荚数 Number of pods per plant | 茎粗 Stem diameter (cm) | 百粒重 Hundred-grain weight (g) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2022 | DD | 57.98±2.45b | 22.18±2.07a | 28.63±4.60a | 0.37±0.03a | 24.14±0.56a | ||||||||
JD-JN45 | 73.10±3.04a | 27.19±8.27a | 26.78±2.00ab | 0.40±0.01a | 26.21±2.41a | |||||||||
JD-QN45 | 75.79±5.87a | 23.79±0.52a | 21.12±3.00b | 0.38±0.06a | 25.06±0.88a | |||||||||
2023 | DD | 68.80±1.78b | 22.75±0.80b | 34.69±0.97a | 0.61±0.08a | 25.07±0.21a | ||||||||
JD-JN45 | 82.43±3.80a | 25.72±1.72a | 24.65±1.07b | 0.52±0.02a | 24.53±1.02a | |||||||||
JD-QN45 | 80.47±4.30a | 26.84±1.70a | 20.73±2.44c | 0.56±0.05a | 24.67±1.04a | |||||||||
均值 Average | DD | 63.39±1.80b | 22.47±1.43b | 31.66±2.43a | 0.49±0.05a | 24.61±0.37a | ||||||||
JD-JN45 | 77.76±3.39a | 26.45±4.63a | 25.72±1.40b | 0.46±0.01a | 25.37±1.71a | |||||||||
JD-QN45 | 78.13±1.11a | 25.31±0.61a | 20.93±0.71c | 0.44±0.05a | 24.87±0.21a |
表5
不同夏播种植模式的经济效益"
处理 Treatment | 2022 | 2023 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
产量 Yield (kg·hm-2) | 土地当量比 Land equivalent ratio | 经济效益 Economic benefits (yuan/hm2) | 产量 Yield (kg·hm-2) | 土地当量比 Land equivalent ratio | 经济效益 Economic benefits (yuan/hm2) | ||
DY | 8993.75±874.89A | — | 18742.50c | 10054.97±139.61A | — | 21289.43b | |
DD | 2597.00±29.04a | 12446.40d | 3336.45±105.78a | — | 16661.24c | ||
JZ-135N | JY-90N | 7952.45±374.89B | 1.26 | 20313.47b | 8271.66±40.04C | 1.15 | 21750.14b |
JD-JN45 | 976.05±56.48b | 1093.69±57.79b | |||||
JZ-270N | JY-225N | 8940.25±296.03A | 1.33 | 21772.43a | 9355.35±93.30B | 1.22 | 23441.56a |
JD-QN45 | 880.04±65.82b | 998.09±57.39b |
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