全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(3): 446455 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31360323, 31160265)和国家公益性行业(农业)计划课题(201103001)资助。
This study was supported by the National Natural Science Fund (31360323, 31160265) and Special Fund for Agro-scientific Research in the
Public Interest (201103001).
* 通讯作者(Corresponding author): 柴强, E-mail: chaiq@gsau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: 837411413@qq.com ** 同等贡献(Contributed equally to this work)
Received(收稿日期): 2015-05-12; Accepted(接受日期): 2015-11-20; Published online(网络出版日期): 2015-12-07.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20151207.1041.010.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00446
氮肥后移对玉米间作豌豆耗水特性的调控效应
滕园园** 赵 财** 柴 强* 胡发龙 冯福学
甘肃省干旱生境作物学重点试验室 / 甘肃农业大学农学院, 甘肃兰州 730070
摘 要: 针对水资源不足严重制约干旱灌区间作发展, 间作中以氮调水理论研究的薄弱, 生产实践中缺乏氮肥运筹
同步提高间作产量和水分利用效率的措施等问题。2012—2013 年, 以河西走廊规模化应用的玉米间作豌豆为研究对
象, 在总施氮量相同且基肥和孕穗肥分别占 10%和 50%条件下, 设氮肥后移 30% (N1, 拔节肥 0+花粒肥 40%)、氮肥
后移 15% (N2, 拔节肥 15%+花粒肥 25%)、传统制度(N3, 拔节肥 30%+花粒肥 10%) 3个施氮处理, 探讨氮肥后移对间
作产量和水分利用效率(WUE)的影响, 以期为禾豆间作优化施氮制度、提高产量和水分利用效率提供理论依据。结
果表明, 氮肥后移对玉米间作豌豆总耗水量(ET)影响不显著, 但降低了棵间蒸发量(E)和棵间蒸发量占总耗水量的比
例(E/ET); 与传统施氮处理相比, 氮肥后移 15%使玉米间作豌豆的 E和 E/ET降低 6%和 4%, 氮肥后移 30%使玉米间
作豌豆的 E和 E/ET均降低 2%。在间作系统中, 豌豆带、玉米带的棵间蒸发量分别为 329 mm、232 mm, 表明豌豆
带的无效耗水显著高于玉米带。氮肥后移 15%间作的混合籽粒产量、WUE较传统施氮间作分别高出 6%、5%, 氮肥
后移 30%间作混合籽粒产量、WUE较传统施氮间作分别提高 3%、2%。因此, 玉米间作豌豆结合氮肥后移 15%, 即
豌豆开花结荚期(玉米拔节期)追施氮肥 67.5 kg hm–2、玉米大喇叭口期追施氮肥 225 kg hm–2、玉米花后 15 d追施氮
肥 112.5 kg hm–2, 可作为绿洲灌区玉米间作豌豆增产和提高 WUE的农艺措施之一。
关键词: 禾豆间作; 氮肥后移; 耗水特性; 绿洲灌区
Effects of Postponing Nitrogen Topdressing on Water Use Characteristics of
Maize-Pea Intercropping System
TENG Yuan-Yuan**, ZHAO Cai**, CHAI Qiang*, HU Fa-Long, and FENG Fu-Xue
Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science / Agronomy College, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
Abstract: In oasis irrigation agricultural region, water resources deficit is one of the most penetrating constraints for developing
intercropping. However, these was neither sufficient academic basis for enhancing water utilization rate through optimizing
chemical nitrogen application, nor available practices for increasing yield and water use efficiency (WUE) of crops in developing
cereal/legume intercropping. Here, we carried out a field experiment in Hexi Corridor, a typical arid oasis irrigation area in
20122013, and the effect of postponing nitrogen topdressing on yield and water use characteristics of sole- and intercropping
maize, pea systems was investigated. The total nitrogen application level for the same cropping system was equal. On the basis of
10% basal N fertilizer plus 50% pre-tasseling N fertilizer, three N treatments were managed with different topdressing amounts
postponed: N1, N postponing application with 30%; N2, N postponing application with 15%; and N3, traditional nitrogen applica-
tion. The purpose of the study focused on providing academic and practical evidence for increasing yield and WUE through opti-
mizing nitrogen fertilizer management. The results showed that, N postponing application had no significant influence on total
water consumption (ET) of maize-pea intercropping in the whole growing stage, but the soil evaporation (E) and E/ET were sig-
nificantly decreased. As compared with traditional nitrogen application treatment, evaporation and E/ET in 15% N postponing
application maize-pea intercropping were reduced by 6% and 4%, respectively, while those in maize-pea intercropping with 30%
N postponing application both by 2%. In maize-pea intercropping systems, average soil evaporation in pea strips was 329 mm, but
第 3期 滕园园等: 氮肥后移对玉米间作豌豆耗水特性的调控效应 447


that in maize strips was 232 mm, showing that invalid water consumption in pea strip is significantly higher than that in maize
strips. Mixed grain yield of maize-pea intercropping under N postponing application with 15% was 6% higher than that of the
traditional nitrogen application treatment. And WUE of pea-maize intercropping systems was also significantly higher than that of
the traditional nitrogen by 5%. As well as mixed grain yield and WUE of pea-maize intercropping under N postponing application
with 30% was 3% and 2% higher than that of the traditional nitrogen application treatment respectively. Consequently, the 15% N
postponing application (topdressing fertilizer with 67.5 kg N ha–1 at pea flower pod period/maize jointing period, topdressing fer-
tilizer with 225 kg N ha–1 at maize pre-tasseling period and topdressing fertilizer with 112.5 kg N ha–1 at maize 15 days after
flowering period) combined with maize-pea intercropping could be one of the effective strategies to promote grain yield and WUE
of cereal-legume intercropping in Oasis irrigation region.
Keywords: Cereal-legume intercropping; N postponing application; Water use characteristic; Oasis irrigation region
间作是通过劳力和技术密集投入, 充分利用各
种农业及自然资源, 实现土地、养分和水热资源在
时间和空间上集约利用[1-3], 并实现高产高效的种植
模式[4-5]。近年来, 资源性缺水和传统生产的高耗水,
使得间作面积缩减, 单位耕地产出率降低, 影响了
农业整体效益的提高, 亟待研发间作节水理论和技
术[6]。目前, 有关间作节水技术研究主要集中在作物
组合、灌溉制度、空间布局等领域, 从复合群体中
异质个体的互作角度构建一系列指导间作应用的理
论体系[7-9], 为间作应用提供坚实支撑。生产实践中,
以肥调水是提高有限水分利用效率的重要农艺措施
之一, 在土壤干旱条件下, 科学施用氮肥可以促进
作物根系对深层土壤水分的利用、发挥水氮耦合效
应, 达到增产目的[10]。但未见报道有关氮肥运筹与
间作水分高效利用的研究, 使生产实践缺乏优化施
氮制度同步提高产量和水分利用效率的理论和技术
依据。
禾豆间作群体中, 豆科作物可以通过不同途径
向禾本科作物转移氮素[11], 禾本科作物则通过竞争
吸收土壤有效氮, 使其维持在一个相对较低的水平,
促进豆科作物固定空气中的氮[12], 进而提高单位土
地面积的生产力, 降低氮肥投入量, 相对提高可持
续生产能力[13-15]。但是, 将两种氮素需求特性不同、
耗水特性不同的作物组合为间作群体时, 施氮制度
不仅要满足组分作物的需氮特性, 同时要合理利用
种间产生的资源竞争和互补特性, 因此间作氮肥管
理制度有异于单作。有关作物生产高效施肥研究表
明, 氮肥后移可以提高作物产量 [16-17], 但将该技术
集成到禾豆间作中是否能够增产、降低水分无效损
耗、提高水分利用效率有待进一步研究。本试验以
河西走廊绿洲灌区规模化应用的玉米间作豌豆为对
象, 以试区传统施氮制度为对照, 设计不同氮肥后
移处理 , 研究该模式在不同氮肥处理下的耗水特
性、产量及水分利用效率, 以期为建立绿洲灌区以
肥调水高效禾豆间作模式提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试区概况
甘肃省武威市甘肃农业大学绿洲农业实验站位
于温带干旱区, 平均海拔 1506 m, 多年平均降水量
156 mm、年蒸发量 2400 mm, 降水年际变化不大但
季节间变化较大, 主要集中在 7月至 9月份, 是典型
的非灌不植的绿洲农业区。该区年平均气温 7.2℃,
全年无霜期 156 d, 年日照时数 2945 h, 年太阳辐射
总量 6000 kJ m–2, 适于发展间作, 近年来玉米间作
豌豆已成为该区主要的多熟种植模式之一。
2012—2013年度内的降水量、气温如图 1。
1.2 试验材料
陇豌 1 号, 为甘肃省农业科学院粮食作物研究
所从美国引育的豌豆(Pisum sativum L.)新品种; 玉
米(Zea mays L.) 品种为先玉 335; 氮肥为含氮 46%
的尿素 , 磷肥为过磷酸钙 ; 农用地膜厚度为 0.08
mm, 宽度为 1.2 m。
1.3 试验设计
于 2012年 3月至 2013年 10月设单作豌豆(P)、
单作玉米(M)、玉米间作豌豆(I) 3种种植模式, 3个
施氮制度, 共计 9个处理, 每处理 3次重复, 田间随
机排列。具体施氮制度与处理代码见表 1, 其中 N1
为基肥 10%+拔节肥 0+孕穗肥 50%+花粒肥 40%; N2
为基肥 10%+拔节肥 15%+孕穗肥 50%+花粒肥 25%;
N3 为基肥 10%+拔节肥 30%+孕穗肥 50%+花粒肥
10%。相对于 N3 (传统施氮), N1、N2氮肥后移了 30%
和 15%。磷肥按照 N∶P为 1∶0.75全部作为基肥施
用。单作豌豆施肥量按照单作玉米和间作带追肥量
定额。灌溉制度与地方习惯灌溉制度相同, 单作豌
豆全生育期灌水总量为 210 mm, 单作玉米全生育期
灌水总量为 510 mm, 间作在豌豆收获前灌水总量为
210 mm, 豌豆收获后的灌水总量为 300 mm。
448 作 物 学 报 第 42卷


图 1 20122013年豌豆、玉米生长季降水量和气温
Fig. 1 Temperature and precipitations during pea and maize growing period in 20122013

表 1 处理代码及不同处理的施氮制度
Table 1 Nitrogenous fertilizer application levels and treatment codes (kg hm–2)
追施氮肥 N fertilizer topdressing 种植模式
Cropping pattern
施氮水平
N fertilizer level
基肥
Base fertilizer 拔节期
Jointing
大喇叭口期
Pre-tasseling
花后 15 d
After flowering 15 d
总施氮量
Total fertilizer
N1 45 0 0 0 45
N2 45 67.5 0 0 112.5
单作豌豆 P
Sole planting pea
N3 45 135 0 0 180
N1 45 0 225 180 450
N2 45 67.5 225 112.5 450
单作玉米 M
Sole planting maize
N3 45 135 225 45 450
N1 45 0 225 180 450
N2 45 67.5 225 112.5 450
玉米间作豌豆 I
Maize pea intercropping
N3 45 135 225 45 450
N1: 氮肥后移 30%; N2: 氮肥后移 15%: N3: 传统施氮。
N1: N postponing application with 30%; N2: N postponing application with 15%; N3: traditional nitrogen application.

单作豌豆密度 180 万株 hm–2, 分行种植, 行距
40 cm; 单作玉米, 全膜覆盖, 密度 9万株 hm–2; 玉
米间作豌豆密度 76万株 hm–2; 间作玉米密度 5.2万
株 hm–2。玉米带地膜覆盖, 田间结构如图 2。小区
宽 5.7 m、长 10 m。
1.4 测定项目与方法
1.4.1 土壤含水量 每 15 d测定一次, 播种前、
收获后加测, 灌水前、灌水后加测, 测深为 120 cm。
0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm三个层次取样, 用烘
干法测定, 30 cm以下用 503DR型中子水分仪测定,
间作群体中的中子水分管埋设位置如图 2。
1.4.2 棵间蒸发量(mm) 用微型蒸渗仪(Micro-
Lysimeter)测定。蒸渗仪用内径 10 cm、壁厚 5 mm、
高 15 cm的 PVC管做成。每次取土时将其垂直压入
作物行间土壤内, 使其顶面与地面齐平, 取原状土,
然后用塑胶带封底, 另用内径为 12 cm PVC管做成
外套 , 固定于行间 , 使其表面与附近土壤持平 , 操
作时不至破坏周围土体结构。用精度为 0.01 g的电
第 3期 滕园园等: 氮肥后移对玉米间作豌豆耗水特性的调控效应 449


子天平称重, 3 d内重量的差值即为蒸发量, 称重时
间为每天 18:00。为保持测定精度, 使蒸渗仪内部土
壤水分与周围土壤一致, 于同一位置每 3~5 d 取周
围原装土以更换内部土体。降雨或灌水后, 微型蒸
渗仪内易产生积水, 为保证测定精度, 需立即更换
土体。单作豌豆、单作玉米小区在中间行内埋设一
个蒸渗仪; 间作处理分别在豌豆带、玉米带中部埋
设 2个蒸渗仪(图 2), 间作各小区棵间蒸发量为小区
内蒸渗仪测定值的平均值。
1.4.3 产量 作物成熟后按小区收获计产。
1.4.4 土地当量比(LER) LER 是量化分析间套
作复合群体生产力及土地利用状况的指标, 当 LER>
1.0时有间作优势; 当 LER<1.0时为间作劣势[18]。
LER = Yip/Ysp+ Yim/Ysm, 式中, Yip和 Ysp分别表示
豌豆在间作和单作中的籽粒产量, Yim和 Ysm分别表
示玉米在间作和单作的籽粒产量。
1.4.5 水分利用效率 WUE = Y/ET, 式中 WUE
为水分利用效率(kg hm–2 mm–1); Y 为籽粒产量(kg
hm–2); ET为生育期耗水量(mm)。ET = 播前土壤储
水量 (mm) +生育期间自然降水量 (mm)+灌水量
(mm)收获期土壤储水量(mm)。
1.4.6 蒸散比 (E/ET) 是棵间蒸发占蒸散量的
比例 , 用于衡量水分利用率 , E/ET 越大水分利用
率越低。

图 2 玉米间作豌豆田间示意图
Fig. 2 Field layout of maize-pea intercropping

图 3 不同处理作物生育期内的耗水总量
Fig. 3 Total water consumption of different treatments during growing season
ET: 全生育期土壤耗水量; P: 单作豌豆; M: 单作玉米; I: 玉米间作豌豆; N1: 氮肥后移 30%; N2: 氮肥后移 15%: N3: 传统施氮; 误差
线表示标准误差。用柱上字母表示各处理间同一年内存在显著差异(P < 0.05)。
ET: evapotranspiration; P: sole pea; M: sole maize; I: maize-pea intercropping; N1: N postponing application with 30%; N2: N postponing
application with 15%; N3: traditional N application. The error bar represents the standard error and different letters superscripted on the bars
indicate significant difference among treatments (P < 0.05) in the same years.
450 作 物 学 报 第 42卷

1.5 数据处理与分析
采用 Microsoft Excel 整理汇总数据, 用 SPSS
17.0软件检验差异显著性。
2 结果与分析
2.1 氮肥后移对不同处理生育期内作物耗水特
性的影响
2.1.1 不同处理作物生长期内的耗水量 单作豌
豆全生育期总耗水量最小, 间作与单作玉米耗水量
无显著差异(图 3)。以单作豌豆和玉米耗水量的加权
平均为对照, 氮肥后移 30%、氮肥后移 15%、传统
施氮间作的耗水量较单作分别高 22%、31%、26%,
在氮肥后移 15%制度下间作与单作的耗水量差异最
大。相同种植模式内相比, 单作豌豆的耗水量两年
内在氮肥后移 15%制度下较传统施氮处理降低了
14%~19%, 即氮肥后移 15%具有减小单作豌豆耗水
量的作用; 单作玉米、玉米间作豌豆的耗水量在不
同施氮制度下差异不显著。
2.1.2 不同处理的作物棵间蒸发量 不同处理生
育期内的棵间蒸发量主要受种植模式和施氮制度影
响, 并且不同时间、空间内的棵间蒸发量对施氮制
度的响应不同(图 4)。棵间蒸发总量两年内表现为单
作豌豆<单作玉米<玉米间作豌豆。单作玉米、玉米
间作豌豆的棵间蒸发量两年均是在氮肥后移 15%下
最低, 分别为 217 mm、246 mm, 而传统施氮的棵间
蒸发量较氮肥后移 15%制度分别增加 17 mm、15 mm;
氮肥后移 30%制度与传统施氮制度的棵间蒸发量无
显著差异。氮肥后移对单作豌豆棵间蒸发量影响不
显著。因此, 与传统施氮处理相比, 氮肥后移 15%是
降低单作玉米和间作棵间蒸发量的可行措施。
氮肥后移对豌豆收获前间作处理减小棵间蒸发
的作用较小, 但豌豆收获后氮肥后移 30%、15%制度
的棵间蒸发量为 130 mm、135 mm, 较传统施氮间作
分别降低 21 mm、15 mm。间作玉米带两年的平均
棵间蒸发量(232 mm)较单作玉米(186 mm)增加 46
mm; 间作豌豆带豌豆收获前两年的棵间蒸发量(184
mm)较单作豌豆(122 mm)减少 62 mm。豌豆收获前,
间作豌豆带的棵间蒸发量与间作玉米带差异不显著,
而在收获后间作豌豆带的棵间蒸发量(207 mm)较间
作玉米带(69 mm)高 138 mm。可见间作系统较大的
棵间蒸发主要发生在豌豆收获后的裸露带。
2.1.3 不同处理作物生育期内的蒸散比(E/ET)
E/ET 表现为单作玉米<玉米间作豌豆<单作豌
豆(图 5)。单作玉米、玉米间作豌豆的 E/ET 两年均
是在氮肥后移 15%制度下最低(31%和 40%), 较传统
施氮分别平均降低 11%和 4%。间作系统中, 豌豆收

图 4 不同处理豌豆收获前后棵间蒸发动态
Fig. 4 Dynamics of soil evaporation of different treatments before and after the pea harvest
P: 单作豌豆; M: 单作玉米; IP: 间作豌豆; IM: 间作玉米。N1: 氮肥后移 30%; N2: 氮肥后移 15%: N3: 传统施氮;
图中竖线表示豌豆收获期。
P: sole planting pea; M: sole planting maize; IP: intercropping pea; IM: intercropping maize. N1: N postponing application with 30%; N2: N
postponing application with 15%; N3: traditional N application. The vertical line in the middle part of each figure shows the harvest stage of pea.
第 3期 滕园园等: 氮肥后移对玉米间作豌豆耗水特性的调控效应 451


获前的 E/ET 在氮肥后移制度下与传统施氮处理无
显著变化, 而豌豆收获后的 E/ET在氮肥后移 30%、
氮肥后移 15%制度下较传统施氮处理平均降低 11%,
且在氮肥后移 15%制度下最低。
与单作玉米、单作豌豆相比, 间作降低了玉米
带中的 E/ET, 但增大了豌豆带中的 E/ET, 可通过氮
肥后移来降低豌豆带中的 E/ET 从而提高水分利用
率。间作玉米带两年的 E/ET在不同施氮制度下较单
作玉米平均降低 20%; 间作豌豆带两年的 E/ET在不
同施氮制度下较单作豌豆增加 7%。豌豆收获前, 间
作豌豆带的 E/ET与间作玉米带差异不显著, 而收获
后间作豌豆带的 E/ET 平均高出间作玉米带 175%,
差异显著。根据相同模式不同施氮制度间的差异比
较以及氮肥后移对间作不同生育时期、不同带的比
较可以看出, 氮肥后移 15%制度较传统施氮制度能
够有效减少水分无效损失, 且对玉米大喇叭口期后
无效耗水的抑制更为显著。E/ET结果进一步证明, 间
作的水分无效损失主要发生在豌豆收获后的空白带。
2.2 不同处理豌豆和玉米的籽粒产量和土地当
量比
参试间作的 LER 两年平均达到 1.41, 说明与单
作相比玉米间作豌豆的土地利用率提高 41% (表 2)。
以相应单作籽粒产量加权平均为对照, 间作较单作
产量提高 35% (2012)、48% (2013)。在 3个施氮处
理下, 间作豌豆较相应单作籽粒产量平均提高 57%,
间作玉米较相应单作提高 82%。氮肥后移 30%、氮
肥后移 15%制度下, 间作混合籽粒产量较传统施氮
分别提高 3%、6%。与传统施氮处理相比, 氮肥后移
对间作豌豆籽粒产量影响无显著差异, 而氮肥后移
15%可显著提高间作玉米的籽粒产量。

图 5 豌豆收获前后不同处理单作与相应间作作物带内的蒸散比(E/ET)
Fig. 5 The evaporation/evapotranspiration in sole cropping system and different strips of intercropping systems before and after
pea harvest
处理缩写同图 4。Treatments are abbreviated as those given in Fig. 4.

表 2 不同施氮制度下间作与单作玉米、豌豆的籽粒产量和土地当量比
Table 2 Grain yield and LER of pea and maize in different sole- and intercropping systems (kg hm–2)
2012 2013 处理
Treatment 豌豆
Pea
玉米
Maize
混合产量
Mixed yield
LER 豌豆
Pea
玉米
Maize
混合产量
Mixed yield
LER
PN1 4649 a 4649 c 4293 a 4293 d
PN2 4063 b 4063 c 3981 b 3981 d
PN3 4173 b 4173 c 4317 a 4317 d
MN1 11490 b 11490 b 13060 ab 13060 bc
MN2 12415 a 12415 a 13901 a 13901 ab
MN3 11941 ab 11941 ab 12471 b 12471 c
IN1 2434 cd 9605 c 12039 ab 1.36 a 2500 c 11151 cd 13651 ab 1.44 a
IN2 2532 c 9669 c 12201 a 1.40 a 2470 c 11974 bc 14444 a 1.48 a
IN3 2380 d 9562 c 11942 ab 1.37 a 2332 c 10781 d 13113 bc 1.40 a
数据为 3个重复的平均值。同列中不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。缩写同图 3。
Data are means of three replicates. Means followed by different letters are significantly different at P < 0.05 between treatments.
Abbreviations are the same as those given in Fig. 3
452 作 物 学 报 第 42卷

2.3 氮肥后移对玉米间作豌豆水分利用效率的
影响
图 6表明以相应单作豌豆和玉米WUE的加权
平均为对照(豌豆以 7/18 计 , 玉米以 11/18 计), 间
作较单作的 WUE两年内增加 8%~24%, 说明间作
具有提高玉米、豌豆 WUE 的作用。不同施氮制度
下 , 单作豌豆、单作玉米两年均在氮肥后移 15%
制度下 WUE 最高 , 较传统施氮分别提高了 8%、
6%; 间作复合群体两年平均 WUE 在氮肥后移
15%下较传统施氮处理提高了 5%, 而在氮肥后移
30%制度下提高了 2%。因此 , 玉米间作豌豆中集
成应用 15%的氮肥后移技术 , 有利于提高作物水
分利用效率。
主效应分析发现 , 种植模式、施氮制度及两者
的互作对玉米豌豆水分利用效率的效应极显著
(Sig 种植模式= 0.000<0.01, Sig 施氮制度 = 0.000<0.01, Sig 种植
模式*施氮制度 = 0.001<0.01)。进一步证明间作与氮肥后移
技术合理集成是提高水分利用效率的有效措施。

图 6 不同处理作物水分利用效率
Fig. 6 Water use efficiency of different treatments
处理缩写同图 3。Treatments are abbreviated as those given in Fig. 3.

3 讨论
3.1 施氮与作物耗水特性的关系
刘晓宏等[19]研究表明, 小麦耗水量因土壤水分
和施氮量的不同而变化, 水分充足, 春小麦耗水量
随施氮量的增加而显著增加。本研究显示间作耗水
量在 3个施氮制度下无显著差异, 说明氮肥后移对
间作总耗水量影响较小。另有研究表明, 作物总耗
水量中, 棵间蒸发量(E)占有较大比重, 降低 E 值是
减少土壤水分无效散失、提高水分有效利用的重要
措施; 蒸散比(E/ET)揭露了不能被作物有效利用水
分的百分比, E/ET 越小表明被作物有效利用的水分
越多[20-22]; 有关氮磷配施的研究指出, 合理氮、磷配
比和用量可降低 E/ET, 减少土壤水分蒸发损失[23]。
本研究发现, 通过合理的氮肥后移同样可以减少 E,
降低 E/ET。单作玉米、间作群体的 E在氮肥后移 15%
制度下较传统施氮制度下分别平均降低 9%、6%。
间作系统的 E/ET在氮肥后移 15%制度下最低, 说明
适量的氮肥后移有利于降低间作系统水分的无效损
失, 提高间作群体对水分的有效利用。小麦施氮量
试验表明, 总氮量由 90 kg hm–2增加到 150 kg hm–2
可显著降低拔节后的 E 值[24]; 与此相似, 本研究中,
豌豆收获后豌豆带的 E 随着氮肥后移量的增大而减
小, 可能原因是氮肥后移有利于间作玉米后期的生
长发育, 增加地表覆盖度、减少蒸发。但是作物系
统的 E、E/ET 会受到许多因素的影响[22], 间作系统
整个生育期玉米带的 E 值显著低于豌豆带, 豌豆收
获低 6%, 豌豆收获后低 190%, 玉米带地膜覆盖可
能是产生该结果的重要原因 [25]; 另一方面, 豌豆收
获后豌豆带完全裸露, 无效蒸发明显增加。作物群
体中的棵间蒸发与地表覆盖以及土壤结皮等因子密
切相关 [26-27], 因此豌豆收获后对其空带进行覆盖 ,
可能是降低间作 E和 E/ET, 提高水分利用率的可行
措施。
3.2 氮肥后移对玉米间作豌豆籽粒产量和土地
当量比的影响
本研究中, 不同施氮制度下的间作复合群体的
土地当量比(LER)均大于 1, 说明在本试验配置的品
种、田间结构和施氮制度下, 间作具有提高土地利
用率的作用。研究表明, 超高产夏玉米氮肥施用量
第 3期 滕园园等: 氮肥后移对玉米间作豌豆耗水特性的调控效应 453


和追肥时期适当的后移能够保证生育后期土壤有效
氮的充足供应从而实现超高产[17], 氮肥后移还对冬
小麦有明显的增产及增穗效果[28]; 氮肥后移可提高
小麦植株体内活性氧清除酶的代谢合成量, 延缓植
株衰老 , 提高开花后旗叶叶绿素含量和光合速率 ,
有利于籽粒进行灌浆 [29-30]; 张玉等 [31]的研究发现 ,
拔节期重施穗肥玉米的根系长度、面积、体积均显
著下降, 灌浆盛期则显著上升。这些研究均说明, 氮
肥施用时间上的合理运筹是提高作物产量和土地利
用效率的重要措施。本试验中, 间作混合产量在氮
肥后移 15%制度下高于传统施氮下, 且在 2013年差
异显著, 说明适量的氮肥后移对玉米间作豌豆有明
显的增产作用。并且单作玉米的产量表现有相同的
趋势, 说明在间作群体中玉米占有主导地位, Tsubo
等[32]的研究指出由 C4 类作物(玉米、高粱等)和 C3
类作物(豆科)所组成的间作群体中, C4 作物是主导
种, C3作物是附属种。因此, 协调 C4类作物与其间
作配对作物的水分养分竞争及互补效应, 以此充分
发挥C4作物的增产潜力应作为氮肥后移模式下间作
群体的研究方向之一。
3.3 作物WUE对施氮制度的响应
作物WUE指的是农田蒸散消耗单位重量水(耗
水量)所制造的干物质量(产量)。翟丙年等[33]研究发
现 , 在一定条件下 , 施肥可以大幅度提高作物的
WUE, 从而提出了“以肥调水”的思路。施氮对WUE
的影响不仅与其施用量有关, 而且与施用时期也有
很大关系。WUE籽粒和WUE生物对施氮时期的要求不完
全一致, 苗期和灌浆期施氮对WUE籽粒的影响较显著,
苗期和拔节期施氮对WUE生物的影响则更显著。而这
些时期同时也是影响籽粒产量和生物学产量的关键
时期, 证明了施氮是通过增加作物产量来提高WUE
的。另有研究发现, 虽然施氮不能显著降低小麦生
育期内的耗水量, 但适宜施氮量(221 kg N hm–2)显
著增加春小麦籽粒产量, 从而有利于水分利用效率
的提高[34]。本研究中, 间作群体在3个施氮处理下耗
水量并没有显著差异, 但是间作混合产量在氮肥后
移15%制度下高于传统施氮, 且在2013年差异显著,
由此表明氮肥后移15%提高WUE的重要原因就是在耗
水量变化不大的前提下, 增加作物产量。
4 结论
氮肥后移对玉米间作豌豆、单作玉米全生育期
总耗水量影响不显著, 但在氮肥后移 15%制度下可
显著降低单作豌豆的耗水量。玉米间作豌豆棵间蒸
发量和蒸散比在氮肥后移 30%、氮肥后移 15%制度
下分别较传统施氮减少 2%、6%和 2%、4%, 氮肥后
移 15%更有利于减少玉米间作豌豆的棵间蒸发量、
降低蒸散比, 进而提高水分利用率。不同间作处理
的平均 LER为 1.41, 氮肥后移对间作 LER影响不显
著。与传统施氮间作相比, 氮肥后移 30%和 15%玉
米间作豌豆的混合籽粒产量分别提高 3%和 6%, 间
作豌豆、间作玉米籽粒产量分别提高 2%和 6%, WUE
分别提高 2%和 5%。因此, 玉米间作豌豆结合氮肥
后移 15%技术(底肥 45 kg hm–2, 玉米拔节期、大喇
叭口期、花后 15 d分别追施氮肥 67.5、225、112.5 kg
hm–2)是绿洲灌区提高产量和水分利用效率的种植
模式之一。
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