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Relationship between nitrogen after-effects and the yield and agronomic traits of monocropped and intercropped soybean

小麦施氮后效和种植方式对大豆产量及农艺性状的影响



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015567 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
王佳锐,王科,赵亚妮,徐开未,周涛,陈远学.小麦施氮后效和种植方式对大豆产量及农艺性状的影响.草业学报,2016,25(7):158167.
WANGJiaRui,WANGKe,ZHAOYaNi,XUKaiWei,ZHOUTao,CHENYuanXue.Relationshipbetweennitrogenaftereffectsandtheyield
andagronomictraitsofmonocroppedandintercroppedsoybean.ActaPrataculturaeSinica,2016,25(7):158167.
小麦施氮后效和种植方式对大豆
产量及农艺性状的影响
王佳锐,王科,赵亚妮,徐开未,周涛,陈远学
(四川农业大学资源学院,四川 成都611130)
摘要:通过2013-2014年度田间试验,在种植小麦时设置不施氮、低氮、中氮、高氮4个氮肥施用量(0,60,120,180
kg/hm2),同时设置净作大豆(小麦-大豆)和套作大豆(小麦/玉米/大豆)两种种植模式,探究了前作小麦施氮后效
及净作、套作两种种植方式对大豆产量和农艺性状的影响。结果表明,1)无论净作或套作,大豆均能利用前作小麦
的施氮后效,生物量和籽粒产量均随施氮量增加呈先升高再降低的变化趋势,均在 N120处理(纯氮120kg/hm2)时
达到最大值,其中套作大豆籽粒产量最高为4133kg/hm2,达高产水平。2)分枝期时大豆地上部生物量为净作显著
高于套作,平均高62.3%,而收获期时为套作显著高于净作,平均高57.9%。与净作相比,套作大豆单株粒数、籽
粒产量分别高63.9%和55.9%,百粒重二者间相差不大。净作大豆的籽粒重在主茎、分枝上分别占54.2%和
45.8%,以在主茎上较多,而套作大豆的籽粒主要分布在分枝上,平均达68.9%。虽然套作大豆的倒伏率比净作大
豆高5.2%,但空杆率、瘪荚率却分别低78.0%和25.4%。前作施氮量增加,套作大豆籽粒在分枝上的比例增大。
3)大豆主茎长,在分枝期时为套作(平均39.5cm)比净作(平均33.3cm)显著高6.2cm,而收获期时为净作(平均
84.8cm)比套作(平均74.4cm)高10.4cm;第一节间长,在分枝期、收获期均为套作(8.3和6.6cm)大于净作(5.6
和4.6cm);分枝数,在分枝期时为净作(平均1.9个)显著高于套作(平均0.7个)1.2个分枝,而收获期时是套作
(平均6.1个)高于净作(平均3.5个)2.6个分枝。同时套作大豆分枝数随前作施氮量增加而增加。说明在小麦-
大豆和小麦/玉米/大豆体系中大豆能充分利用前作小麦的施氮后效;套作大豆前期虽受玉米的抑制影响,但玉米
收获后能加快生长,可以通过合理的前作氮肥调控促进分枝、结荚和鼓粒,提高产量。
关键词:大豆;净作;套作;产量;农艺性状  
犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆犫犲狋狑犲犲狀狀犻狋狉狅犵犲狀犪犳狋犲狉犲犳犳犲犮狋狊犪狀犱狋犺犲狔犻犲犾犱犪狀犱犪犵狉狅狀狅犿犻犮狋狉犪犻狋狊狅犳
犿狅狀狅犮狉狅狆狆犲犱犪狀犱犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犲犱狊狅狔犫犲犪狀
WANGJiaRui,WANGKe,ZHAOYaNi,XUKaiWei,ZHOUTao,CHENYuanXue
犆狅犾犾犲犵犲狅犳犚犲狊狅狌狉犮犲犛犮犻犲狀犮犲狊,犛犻犮犺狌犪狀犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犆犺犲狀犵犱狌611130,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Afieldexperimentwasconductedtostudytheaftereffectsofnitrogenappliedatdifferentrates(0,
60,120,180kg/ha)towheatontheyieldsandagronomictraitsofasubsequentsoybeanmonoculture(wheat
soybeancroppingsystem)andsoybeanintercrop(wheat/maize/soybeanintercroppingsystem)inthe2013-
2014growingseason.Theresultsshowedthatsoybeaninbothmonocultureandintercroppingsystemsmade
fuluseoftheaftereffectofnitrogenappliedtowheat.Thebiomassandgrainyieldofsoybeanfirstincreased
andthendecreasedastherateofnitrogenapplicationtowheatincreased.Thehighestbiomassandgrainyield
158-167
2016年7月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第25卷 第7期
Vol.25,No.7
收稿日期:20151215;改回日期:20160216
基金项目:国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(31210103906)和国家玉米产业技术体系项目(CARS0224)资助。
作者简介:王佳锐(1992),女,辽宁朝阳人,在读硕士。Email:279324949@qq.com
通信作者Correspondingauthor.Email:cyxue2002@aliyun.com
ofmonocroppedsoybeanandthehighestyieldofintercroppedsoybean(4133kg/ha)wereintheN120treat
ment.Thebiomassofmonocroppedsoybeanwas62.3% higherthanthatofintercroppedsoybeanatthe
branchingstage,butthebiomassofintercroppedsoybeanwas57.9%higherthanthatofmonocroppedsoybean
attheharveststage.Comparedwithmonocroppedsoybean,intercroppedsoybeanshowed63.9%highergrain
numberperplantand55.9% higheryield.The100grainweightdidnotdiffersignificantlybetweeninter
croppedandmonocroppedsoybean.Thegrainyieldfromthemainstemandbranchesaccountedfor54.2%and
45.8%,respectively,ofthetotalyieldofmonocroppedsoybean.However,grainyieldfromthebranchesac
countedfor68.9%ofthetotalgrainyieldofintercroppedsoybean.Althoughthelodgingratewas5.2%higher
forintercroppedsoybeanthanformonocroppedsoybean,theemptysticksratewas78.0%lowerandthebligh
tedpodratewas25.4%lowerforintercroppedthanformonocroppedsoybean.Thepercentageofbranchgrain
yieldincreasedwithincreasingnitrogenapplicationtowheat.Themainstemlengthofintercroppedsoybean
(average,39.5cm)was6.2cmlongerthanthatofmonocroppedsoybean(average,33.3cm)atthebranching
stagewhilethatofmonocroppedsoybean(average,84.8cm)was10.4cmlongerthanthatofintercropped
soybean(average,74.4cm)attheharveststage.Thelengthofthefirststemwasgreaterinintercroppedsoy
bean(8.3,6.6cm)thaninmonocroppedsoybean(5.6,4.6cm)atbothbranchingandharveststages.The
averagenumberofbrancheswashigherinmonocroppedsoybean(1.9)thaninintercroppedsoybean(0.7)at
thebranchingstage,whilethatofintercroppedsoybean(6.1)washigherthanthatofmonocroppedsoybean
(3.5)attheharveststage.Thenumberofbranchessignificantlyincreasedwithincreasingnitrogenapplication
totheformerwheatcrop.TheseresultsindicatedthatthesoybeanwasabletoutilizetheresidualNfromnitro
genappliedtowheatinboththewheatsoybeanandwheat/maize/soybeansystems.Althoughgrowthofinter
croppedsoybeancanbeaffectedbymaize,intercroppedsoybeancanrecoverrapidlyandresumerapidgrowth
afterthemaizeisharvested.Thenumberofbranches,pods,andfiledpodsaswelasthegrainyieldcanbein
creasedthroughadjustingtheamountofnitrogenappliedtoformercrops.
犓犲狔狑狅狉犱狊:soybean;monoculture;intercropping;yield;agronomic
21世纪以来,全球人口急剧增长、耕地面积不断减少,我国对粮食需求量也在不断增加[1]。间套作能够提高
水、光、养分等有效资源利用率和粮食产量[23],增强农业系统的抗风险能力[4],增加水土保持能力[5],提高土壤肥
力[6],同时能够抑制病虫草害的发生[7],已经成为生态农业与可持续农业发展的主要方向之一[8]。四川地区多雨
寡照,三熟不足,两熟有余,主要以麦/玉/豆和麦/玉/薯三熟套作模式为主,而甘薯(犐狆狅犿狅犲犪犫犪狋犪狋犪狊)市场需求
降低,逐渐被大豆(犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓)代替[9]。在玉米(犣犲犪犿犪狔狊)和大豆套作体系中,玉米和大豆间既存在光互补又
有光竞争,大豆经历荫蔽和光照恢复两个不同的光环境[10],受玉米遮阴影响而使自身光合能力减弱、生长不良,
影响产量[11]。但套作对分枝的发生及产量的形成极为有利,分枝产量成为单株总产量的主体部分,这与高产净
作大豆的产量分布截然不同[1213]。在适当荫蔽条件下,套作大豆可以通过自身调节与恢复功能,增加单株荚数、
粒数和粒重,实现大豆增产[14]。
近年来中国的氮、磷等化学肥料的施入量大于同期国际水平,且氮和磷的利用效率远低于国际水平[1517]。施
入土壤中的氮肥50%以上通过氮素损失途径进入大气和水体中,造成严重的生态环境问题,如温室效应增加、水
体富营养化等[1819]。施氮在一定程度上会增加倒伏的可能[20],增施氮素后,带状套作大豆主茎产量、分枝产量及
总产量随氮素营养的增加呈现先增加后减少的趋势,氮过量会加剧大豆的旺长,更不利于提高产量[21]。在“麦/
玉/豆”体系中,大豆可以利用前茬作物残留在土壤的养分[22],在土壤肥力较高情况下,大豆可不施肥,利用小麦
(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)吸收后残余在土壤和土壤自身矿化的养分来满足整个生育期的需要[2324]。对于小麦/玉米/
大豆间套作体系中小麦与大豆前后茬的种植关系,是否可以考虑后作大豆仅依靠前作小麦施氮肥后残留于土壤
中的氮素,以减少氮肥的施用,避免施肥过量导致大豆植株徒长茎叶影响其结荚和鼓粒而降低产量?前人关于套
作大豆产量和农艺性状的研究大多集中在施肥量、株型、株行距、播期种植密度上[13,2527],对不施氮肥仅利用前季
951第25卷第7期 草业学报2016年
作物的残肥的情况研究较少。加上农业部制定《到2020年化肥使用零增长行动方案》,到2020年,初步建立科学
施肥管理和技术体系,实现主要农作物化肥使用量零增长。为此,本研究设置麦-豆净作和麦/玉/豆间套作两种
种植方式,在种植小麦时设置4个不同氮水平处理,种植大豆时不施肥,探究前作小麦不同施氮后效和种植方式
对大豆产量及农艺性状的影响。
1 材料与方法
1.1 试验地点
试验于2013-2014年度进行,试验地位于四川省崇州市桤泉镇四川农业大学现代农业研发基地内,土壤类
型为水稻土,耕种前耕层(0~20cm)混合土壤质地为壤土,小麦播种前pH为6.3,有机质37.6g/kg、全氮2.03
g/kg、碱解氮136mg/kg、有效磷20.4mg/kg、速效钾101mg/kg。
1.2 试验材料
小麦选用高产优质新品种“蜀麦969”,由四川农业大学小麦所选育;玉米选用四川省和农业部主推优良品种
“川单418”,由四川农业大学玉米研究所选育;大豆选用秋豆品种“南豆12”,由四川省南充市农业科学研究院大
豆所提供。试验用氮肥为尿素(N46%),磷肥为过磷酸钙(含P2O512%),钾肥为氯化钾(含K2O60%),均购于
当地农资市场。
1.3 试验设计与实施
试验采用两因素裂区设计,主因素为氮水平,前作小麦4个施氮(N)水平为0,60,120,180kg/hm2,分别记
为N0、N60、N120、N180;副因素为种植方式,设小麦-大豆净作和小麦/玉米/大豆套作两种种植方式。8个处理,3
次重复,共24个小区,小区面积6m×5m=30m2。套作小区2m开厢,小麦(大豆)、玉米条带各占1m,每小区
共有3个小麦(大豆)带幅和3个玉米带幅。田间小区布局如图1。
图1 小麦-大豆净作和小麦/玉米/大豆套作田间布置
犉犻犵.1 犇犻犪犵狉犪犿狊犺狅狑犻狀犵狋犺犲犪狉狉犪狀犵犲犿犲狀狋狅犳狋犺犲犮狉狅狆狊犻狀狑犺犲犪狋狊狅狔犫犲犪狀犿狅狀狅犮狌犾狋狌狉犲犪狀犱
狑犺犲犪狋/犿犪犻狕犲/狊狅狔犫犲犪狀犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犻狀犵犻狀犳犻犲犾犱狆犾狅狋狊
061 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.7
小麦播种前0~20cm土层土壤硝态氮含量为33.2mg/kg,经过4个氮水平下种植小麦,小麦收获后大豆播
种前各处理的土壤硝态氮含量分别为19.0,23.4,27.9,29.8mg/kg。玉米收获后各处理的土壤硝态氮含量分别
为12.2,15.3,17.0,19.2mg/kg。大豆收获后各处理的土壤硝态氮含量分别为17.4,21.4,24.6,27.9mg/kg。
小麦于2013年11月10日播种,玉米采用肥团育苗移栽,在2014年3月21日育苗,4月8日移栽,小麦在5月6
日收获。大豆6月21日播种,玉米7月29日收获,大豆10月20日收获。大豆、玉米共生期38d。小麦氮肥按
底肥∶分蘖肥∶拔节=3∶3∶4施用。磷、钾均为底肥,施用量分别为P2O5180kg/hm2,K2O120kg/hm2。大
豆不施肥。试验田间管理均同当地高产田。
玉米采用宽窄行栽培,窄行距0.50m,宽行距1.50m,窝距0.40m(图1),穴植两株,玉米密度为52500
株/hm2;大豆播于玉米宽行内,种两行,玉米与大豆的间距为0.55m,行距为0.40m,穴距0.35m,穴留2株,种
植密度为57200株/hm2。套作大豆种3带,每带两行;净作大豆种15行,行距为0.40m,穴距0.35m(图1),穴
留2株,种植密度为114400株/hm2。
1.4 测定项目及方法
大豆成熟时,净作大豆选取中间的3行、套作大豆选取一个带幅的两行进行实收测产。大豆分枝期 (玉米收
获期),每小区随机采取6株进行测量,调查每株主茎长、第一节间长、分枝数等农艺性状与生物量构成;收获期
时,每小区随机采取6株进行考种,调查每株瘪荚数、饱荚数、主茎粒重、分枝粒重、百粒重等产量构成因素,同时
测量每株主茎长、第一节间长、分枝数等农艺性状,同时分茎、叶、荚壳、籽粒等部位计生物量。
1.5 数据处理分析
净、套作大豆产量和生物量计算方法:净作大豆产量和生物量以100%净作大豆土地面积计算,而套作大豆
产量和生物量以套作大豆种植带所占面积折算(套作大豆2行占1m)。
所有数据利用Excel2010进行数据整理及作图,SPSS13.0统计分析,LSD法进行显著性测验。
2 结果与分析
2.1 前作不同氮处理下净/套作大豆的籽粒产量及产量构成
套作大豆产量高于净作大豆,前作施氮量对净作大豆影响不显著,而套作大豆产量随前作施氮量的增加有先
增加后减少的趋势(表1)。N60,N120,N180处理下套作大豆籽粒产量显著高于净作,分别高60.8%,66.0%,
62.9%。净作处理以N120处理产量最高,比最低的N0处理高19.7%,套作处理以N120处理产量最高,显著高于
N0处理51.7%;N0,N60,N120和N180处理下套作大豆单株粒数均显著高于净作大豆,分别高出31.7%,64.5%,
72.1%和85.8%。前作氮处理对大豆单株粒数的影响与产量趋同,对净作大豆单株粒数影响不显著,套作大豆
单株粒数随前作施氮量增加呈现先增加后降低趋势,净作大豆单株粒数最高为 N60处理,较最低的 N0处理高
12.6%,套作大豆单株粒数最高为N120处理,显著高于最低的N0处理47.0%;各氮处理下净作和套作大豆百粒
重均无显著性差异。前作不同施氮量对净作大豆百粒重有显著影响,N0处理显著高于N60处理,但对套作大豆的
影响不显著。
2.2 前作不同处理下净/套作大豆的生物量
2.2.1 生物量  如图2所示,净/套作大豆地上部生物量在分枝期(玉米收获时)和收获期明显不同,分枝期
时,大豆地上部生物量为净作显著高于套作,4个氮水平下净作比套作分别高146.7%,147.4%,44.2%和
10.3%,平均高62.3%;而在收获期,大豆地上部生物量为套作显著高于净作,4个氮水平下套作比净作分别高
33.1%,63.6%,62.4%和68.1%,平均高57.9%。套作大豆在与玉米共生期间生物量增长缓慢,而玉米收获后
生物量显著高于净作大豆。前作施氮量对套作大豆在生长前期生物量有显著影响,分枝期时套作大豆各部位生
物量随前作氮水平的增加而增加,N180时达到最大值为826.4kg/hm2。而分枝期时前作氮水平对净作影响较
小,N60时达到最大值为1151.0kg/hm2。收获期时,净/套作大豆生物量均随前作氮水平有先增大后减小的趋
势,净作最大值为4790.0kg/hm2,套作最大值为8180.0kg/hm2,比净作高70.8%。
2.2.2 生物量在主茎与分枝间的占比  对于净作大豆,4个氮水平下主茎、分枝上的籽粒重平均各占54.2%
161第25卷第7期 草业学报2016年
和45.8%,荚壳重平均各占55.2%和44.8%,茎重平均各占78.8%和21.2%,说明净作大豆的生物量主要分配
在主茎上,主茎上的籽粒和荚壳各约占55%,茎重约占79%。施氮对各部位生物量在主茎与分枝间的占比影响
不大(表2)。
表1 不同氮水平下净/套作大豆的产量及产量构成
犜犪犫犾犲1 犢犻犲犾犱犪狀犱狔犻犲犾犱犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊狅犳犿狅狀狅犮狌犾狋狌狉犲/犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犻狀犵狊狅狔犫犲犪狀犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊
小麦氮处理
Ntreatments
inwheat
籽粒产量Grainyield(kg/hm2)
净作
Monoculture
套作
Intercropping
单株粒数Grainsnumber(No./plant)
净作
Monoculture
套作
Intercropping
百粒重100seedweight(g)
净作
Monoculture
套作
Intercropping
N0 2081a 2725b 95.1a 125.2b 19.6a 17.8a
N60 2369a 3809a 107.1a 176.2ab 17.9b 17.3a
N120 2490a 4133a 107.0a 184.1a 18.8ab 17.9a
N180 2242a 3653ab 96.5a 179.3ab 18.9ab 17.2a
平均Average 2296 3580 101.4 166.2 18.8 17.6
 不同小写字母表示同一种植模式下同指标氮处理间差异达5%显著水平,表示同氮处理下同指标净/套作间差异达5%显著水平;N0,N60,N120
和N180分别表示前作小麦不施氮,纯N60kg/hm2,纯 N120kg/hm2和纯N180kg/hm2 处理,下同。Differentsmallettersinthesameitemwas
significantdifferencesat5%levelamongNtreatmentsinthesameplantpattern;representsthesameiteminmonoculture/intercroppingwassig
nificantdifferencesat5%levelwiththesameNtreatments.N0,N60,N120andN180representnoN,pureN60kg/ha,pureN120kg/haandpure
N180kg/hatreatmentrespectivelyinwheat.Thesamebelow.
图2 不同氮水平下大豆分枝期(犃)、收获期(犅)生物量
犉犻犵.2 犜犺犲犅犻狅犿犪狊狊狅犳狊狅狔犫犲犪狀犻狀犿狅狀狅犮狌犾狋狌狉犲犪狀犱犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犻狀犵犻狀狋犺犲犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲(犃)犪狀犱犺犪狉狏犲狊狋狊狋犪犵犲(犅)
 MS:净作大豆 Monoculturesoybean;IS:套作大豆Intercroppingsoybean。不同小写字母表示同一种植模式下同指标氮处理间差异达5%显著水
平,表示同氮处理下同指标净/套作间差异达5%显著水平,下同。Differentsmallettersmeansthesameitemwassignificantdifferencesat5%
levelamongNtreatmentsinthesameplantpattern,representsthesameiteminmonoculture/intercroppingwassignificantdifferencesat5%lev
elwiththesameNtreatments.Thesamebelow. 
对于套作大豆,4个氮水平下主茎、分枝上的籽粒重平均各占31.1%和68.9%,荚壳重平均各占30.8%和
69.2%,茎重平均各占68.4%和31.6%,虽然套作大豆的茎重主要分配在主茎上,但其籽粒和荚壳重主要分配在
分枝上,分枝上的籽粒和荚壳各约占69%。随着前作施氮量的增加,套作大豆籽粒在分枝上的比例增大,N180水
平下籽粒在分枝上的比重最大,比N0高17.4个百分点(表2)。
2.3 前作不同氮处理下净/套作大豆的农艺性状
2.3.1 倒伏率、空杆率、瘪荚率  如表3所示,倒伏率净作大豆在N120时最高为92.7%,显著高于其他N水
平,而套作大豆N180时最高为98.2%,显著高于N0处理25.1%;套作大豆的倒伏率比净作大豆平均高5.2%。套
作大豆空杆率、瘪荚率显著低于净作大豆,平均低78.0%和25.4%。前作氮水平对套作大豆瘪荚率有显著影响,
呈现随施氮量增加先降低后升高的趋势,N120处理下的最低,但对净作大豆瘪荚率影响不显著。
261 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.7
表2 不同氮水平下净/套作大豆各部位生物量在主茎与分枝间的占比
犜犪犫犾犲2 犜犺犲犫犻狅犿犪狊狊狆狉狅狆狅狉狋犻狅狀狉犪狋犲狅犳狏犪狉犻狅狌狊狆犪狉狋狊犫犲狋狑犲犲狀狋犺犲犿犪犻狀狊狋犲犿犪狀犱犫狉犪狀犮犺犲狊狅犳狊狅狔犫犲犪狀犻狀
犿狅狀狅犮狌犾狋狌狉犲/犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犻狀犵狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊 %
项目
Items
部位
Position
种植方式
Plantpatterns
小麦氮处理 Ntreatmentinwheat
N0 N60 N120 N180
平均
Average
籽粒重
Grainweight
分枝Branch 净作 Monoculture 47.3a 48.4a 49.9a 37.7a 45.8
套作Intercropping 59.7b 68.5ab 70.4ab 77.1a 68.9
主茎 Mainstem 净作 Monoculture 52.7a 51.6a 50.1a 62.3a 54.2
套作Intercropping 40.3a 31.5ab 29.6ab 22.9b 31.1
荚壳重
Podwalweight
分枝Branch 净作 Monoculture 46.2a 45.3a 49.1a 38.6a 44.8
套作Intercropping 61.0b 75.2a 65.6ab 74.9a 69.2
主茎 Mainstem 净作 Monoculture 53.8a 54.7a 50.9a 61.4a 55.2
套作Intercropping 39.0a 24.8b 34.4ab 25.1b 30.8
茎重
Stemweight
分枝Branch 净作 Monoculture 18.8a 25.5a 26.0a 14.4a 21.2
套作Intercropping 29.6a 31.6a 30.4a 34.9a 31.6
主茎 Mainstem 净作 Monoculture 81.2a 74.5a 74.0a 85.6a 78.8
套作Intercropping 70.4a 68.4a 69.6a 65.1a 68.4
表3 不同氮水平下净/套作大豆的倒伏率,空杆率和瘪荚率
犜犪犫犾犲3 犜犺犲犾狅犱犵犻狀犵狉犪狋犲,犲犿狆狋狔狊狋犻犮犽狉犪狋犲犪狀犱犫犾犻犵犺狋犲犱狆狅犱狊狉犪狋犲狅犳犿狅狀狅犮狌犾狋狌狉犲/
犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犻狀犵狊狅狔犫犲犪狀犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊 %
项目
Items
种植方式
Plantpatterns
小麦氮处理 Ntreatmentinwheat
N0 N60 N120 N180
平均
Average
倒伏率Lodgingrate 净作 Monoculture 75.2c 90.4b 92.7a 90.7b 87.2
套作Intercropping 78.5b 93.9a 96.2a 98.2a 91.7
空杆率Emptysticksrate 净作 Monoculture 13.2a 11.4a 12.0a 10.6a 11.8
套作Intercropping 4.3a 4.1a 0.0a 1.9a 2.6
瘪荚率Blightedpodsrate 净作 Monoculture 8.8a 7.4a 6.7a 5.6a 7.1
套作Intercropping 5.9a 5.3a 4.8b 5.2a 5.3
2.3.2 主茎长  分枝期(玉米收获时)与收获期时,套作大豆与净作大豆的主茎长差异均显著(图3)。分枝期
时,套作大豆主茎长(平均39.5cm)显著高于净作大豆 (平均33.3cm),套作比净作大豆主茎长平均长6.2cm;
前作施氮量对套作、净作大豆主茎长没有显著影响。而成熟期时净作大豆主茎长(平均84.8cm)高于套作大豆
(平均74.4cm),净作比套作大豆主茎长平均长10.4cm。即共生期间套作大豆主茎长高于净作,而收获期时低
于净作。
2.3.3 第一节间长  分枝期(玉米收获时)和收获期时,套作大豆与净作大豆的第一节间长均有显著差异,均
是套作高于净作(图4)。分枝期间,前作施氮量对套作大豆第一节间长有一定影响,N120处理最低,而对净作大豆
第一节间长无显著影响;套作大豆第一节间长(平均8.3cm)显著高于净作大豆(平均5.6cm)2.7cm。收获期,
前作施氮量对套作第一节间长没有显著影响,对净作大豆有一定影响,N180处理最低;套作大豆第一节间长(平均
6.6cm)高于净作大豆第一节间长(平均4.6cm)2.0cm。
2.3.4 分枝数  分枝期(玉米收获时)和收获期时,套作大豆与净作大豆的分枝数均有显著差异(图5)。分枝
期时,前作施氮量对净作大豆分枝数有一定影响,N0处理最低,而套作大豆分枝数随施氮量增加而增多,N0水平
下分枝数仅为N180水平的17%;净作大豆分枝数(平均1.9个)显著高于套作(平均0.7个)1.2个分枝。而收获
361第25卷第7期 草业学报2016年
图3 不同氮水平下大豆主茎长
犉犻犵.3 犜犺犲犿犪犻狀狊狋犲犿犾犲狀犵狋犺狅犳狊狅狔犫犲犪狀犪狋狋犺犲犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲(犃)犪狀犱犺犪狉狏犲狊狋狊狋犪犵犲(犅)犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊
 
图4 不同氮水平下大豆第一节间长
犉犻犵.4 犜犺犲犳犻狉狊狋狊狋犲犿犾犲狀犵狋犺狅犳狊狅狔犫犲犪狀犪狋狋犺犲犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲(犃)犪狀犱犺犪狉狏犲狊狋狊狋犪犵犲(犅)犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊
 
图5 不同氮水平下大豆分枝数
犉犻犵.5 犜犺犲犫狉犪狀犮犺犻狀犵狀狌犿犫犲狉狅犳狊狅狔犫犲犪狀犪狋狋犺犲犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲(犃)犪狀犱犺犪狉狏犲狊狋狊狋犪犵犲(犅)犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊
 
时期前作施氮量对净作和套作分枝数没有显著影响;套作大豆分枝数(平均6.1个)显著高于净作(平均3.5个)
2.6个分枝。共生期后,套作大豆分枝数显著增加,表明玉米收获后套作大豆分枝能力加强。
3 讨论
前人研究表明:大豆产量随施氮量的增加先升高再降低[28]。本研究大豆不施氮肥,利用前作小麦施氮肥后
残留于土壤中的氮素,无论净作大豆还是套作大豆产量均呈现出随前作施氮量的增加先升高再降低的趋势。根
据玉米大豆套作复合群体产量分级标准[29],本研究套作大豆利用前作小麦的氮肥后效其产量达到中高产,特别
是N120处理下,套作大豆达到高产水平,且各个氮水平下产量均为套作高于净作。课题组2011和2012年在四川
雅安的试验和2013年在四川崇州的试验都印证了在小麦/玉米/大豆周年套作体系中大豆不施肥,大豆仅利用小
461 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.7
麦施氮、施磷后效,在中、高施肥条件下均能保证大豆产量[2324]。说明本研究的试验结果在不同年际间得到了重
现。
大豆收获后各处理的土壤硝态氮含量略低于种植大豆之前土壤硝态氮含量,但变化幅度不大。可能是由于
小麦生长在冬季和春季而大豆生长在夏季和秋季,更有利氮库的转化,同时大豆通过生物固氮作用固定空气中的
氮从而增加对氮素的供给。说明土壤肥力较高,前作小麦施氮肥的条件下,麦/玉/豆体系在种植大豆时可以不施
用或者少施用氮肥,仍能保证大豆的产量,其中以小麦施纯氮120kg/hm2,大豆不施肥(N120处理)产量最高,达
到高产水平。
研究表明,遮阴是西南地区大豆生长发育、产量和品质形成的主要限制因子[3032],合理的群体结构可以提高
光能利用率,使大豆优良特性得到最大限度发挥[3334]。耐阴性大豆品种为满足生存需要,会在生长发育过程中对
环境的光信息不断作出可塑性变化,通过自我机体调节促使大豆幼苗改变形态,最终使植株适应弱光环境[35]。
大豆前期遮阴对主茎形态性状影响大,遮阴使大豆植株主茎长和节间长均增加,倒伏率增高[21]。套作分枝上荚
数和粒数占据大豆荚数和粒数的主体,远高于主茎上荚数和粒数[36]。本研究结果发现,套作较净作能显著提高
大豆的产量,套作最高产量为4133.2kg/hm2。分枝期套作大豆与净作大豆生物量和农艺性状有显著差异:套作
大豆前期受玉米荫蔽的影响,表现出荫蔽反应,生物量积累显著低于净作。玉米收获之前套作对大豆生物量的影
响实质是玉米降低了大豆的通风透光效果,使大豆生长缓慢,各部位生物量显著降低,继而总生物量下降,而土壤
氮含量可以缓解玉米对大豆的影响,减弱种间的竞争关系。套作大豆主茎长和第一节间长显著高于净作,分别高
出6.2和2.7cm,伸长生长能力强,导致茎秆细长柔弱,加剧倒伏,倒伏后,大豆主茎贴地生长。玉米收获后,套
作大豆具有充分的生长空间,迅速恢复生长,伸长生长减弱,横向生长加强,分枝能力加强,且分枝垂直向上生长,
从而接收更好的光热条件,分枝数增多,分枝上结荚和鼓粒更充分,荚壳、籽粒重显著高于净作。套作大豆分枝数
显著低于净作大豆,仅为净作的一半,但前作施氮有利于套作大豆分枝的形成,减弱玉米的竞争作用。而大豆收
获时期的套作生物量大于净作,套作大豆与净作大豆农艺性状发生了改变,差异仍呈显著。套作对分枝的发生和
分枝产量的形成极为有利,套作分枝籽粒占籽粒总重的68.9%,而净作分枝籽粒仅占籽粒总重的45.8%。而净/
套作在主茎产量上差异并不显著,说明分枝能力是大豆产量的保证。
4 结论
在小麦-大豆净作和小麦/玉米/大豆间套作体系中大豆能充分利用前作小麦的施氮后效,适量的前作施氮
量(120kg/hm2)有利于大豆分枝、结荚和鼓粒,达到高产的目的;套作大豆前期虽受玉米的抑制影响,但玉米收
获后能加快生长,促进分枝生长,促进结荚和鼓粒,以致套作大豆的产量明显高于净作大豆,套作大豆后期的分枝
及向上生长是其生长恢复和形成产量优势的主要机制。
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761第25卷第7期 草业学报2016年