【目的】发展间种套作大豆是有效解决粮食供需矛盾的重要途径。本文旨在通过优化群体配置,改善群体光分布特征,实现大豆对有效光能的高效利用,为套作大豆高产栽培及群体结构的优化设计提供理论依据和技术途径。【方法】本研究于2011年和2012年,以不同株型玉米杂交种和大豆品种贡选1号为试材,设计登海605/贡选1号(处理A)、川单418/贡选1号(处理B)、雅玉13/贡选1号(处理C)3种玉豆带状套作组合,并以大豆单作作为对照(CK),分析不同玉豆带状套作组合PAR分布特征对大豆光合特性和产量的影响。【结果】(1)不同玉豆带状套作组合的PAR和透光率存在显著差异,且均显著低于CK(P<0.05)。玉豆共...

【目的】探究不同种植模式和施氮水平下玉米大豆的叶片持绿、光合和系统产量特性。【方法】通过田间定位试验研究种植方式(玉米单作(MM)、大豆单作(SS)、玉米套作(IM)、大豆套作(IS))和施氮水平(不施氮(NN)、减量施氮(RN:180 kg N·hm~(-2))、常量施氮(CN:240 kg N·hm~(-2)))对玉米大豆叶片持绿、光合特性以及其干物质积累和系统产量的影响。【结果】玉米产量随施氮量增加而增加，大豆产量随施氮增加先增后降；RN下，IM的籽粒干物质积累量最大，玉米大豆套作系统的总产量最高，系统生产力指数（SPI）最大。套作下各作物的叶片持绿期更长，光合特性指标均较单作稳定，且在籽粒形成期优于单作；各施氮水平下，套作处理的绿叶百分比均显著高于单作，IM的最大绿叶衰减速率出现天数比MM的分别晚7 d、5 d和1 d;IS的则比SS的分别晚7 d、0 d和11 d。相比单作，套作可以显著降低各施氮水平下玉米叶片的平均衰减速率，延长最大衰减速率出现天数，降低绿叶衰减程度。各作物的光合速率表现为套作高于单作，减量施氮高于常量施氮。玉米R2期，IM的叶片光化学淬灭系数（Qp）比MM的高12.78%，非光化学淬灭系数（NPQ）则低21.30%;NPQ随施氮水平的增加而降低，RN比NN降低了17.11%。套作SPAD值波动幅度弱于单作，且呈稳定上升趋势；玉米R2期，IM比MM高34.52%，大豆R2和R6期，IS分别比SS高10.39%、29.48%;RN的SPAD值最高，玉米R2期，IMRN处理比IMNN处理高17.46%,MMRN处理比MMNN处理高35.02%；大豆R6期，ISRN处理比ISNN和ISCN处理分别高7.71%、6.67%,SSRN处理比SSCN处理高10.03%。【结论】减量施氮下，玉米大豆套作显著延长了叶片的持绿期；花后叶片的光合速率、PSⅡ光合机构功能、叶绿素都保持在较高的水平且比单作稳定，籽粒干物质积累增强，充分发挥了玉米的生产潜力并增加了大豆产量，使得套作系统总产量显著提高。

【目的】探究玉米-大豆套作种间距离对土壤环境及根系空间分布的影响，以期为作物根系调控养分高效吸收提供理论依据。【方法】采用单因素随机区组试验设计，设置5种根系互作方式，其中玉米-大豆套作种间距分别为30 cm(MS30)、45 cm(MS45)、60 cm(MS60)，单作玉米行间距100 cm(MM100)，单作大豆行间距100 cm(SS100)，研究玉米-大豆套作下土壤理化性状及根系空间分布的变化规律。【结果】玉米蜡熟期（R4）至成熟期（R6）、大豆始粒期（R5）至成熟期（R8），套作处理日平均土壤氧气含量、土壤呼吸速率随种间距离增加呈先增后减趋势；其中玉米土壤氧气含量MS45处理最高，MS30处理最低，而套作后的土壤呼吸速率均显著低于单作；大豆土壤呼吸速率以MS45处理最高，较SS100处理高130.00%，而套作后的土壤氧气含量均低于单作。与单作相比，套作玉米土壤中>5 mm水稳性团聚体含量、套作大豆土壤中5—2 mm水稳性团聚体含量、土壤NO~-_3-N显著增加，其中均以MS45处理最高，较单作分别显著增加19.26%、4.49%、18.07%。共生期间，与单作相比，套作各处理玉米、大豆根系空间分布呈非对称性，套作玉米根系横向能延伸到大豆行的空间下方，纵向能下扎生长更深，套作大豆根系明显偏向大豆带生长，套作玉米和大豆根长、根表面积、根体积、根干重低于单作；玉米收获后，套作大豆根系恢复生长，在水平和垂直方向上进一步延伸，其中MS45处理的根体积高于单作。通过PCA分析，土壤养分含量和水稳性团聚体指标与根系形态参数呈正相关关系【结论】玉米-大豆带状套作合理的种间距离会促进土壤大团聚体的形成，增加土壤氧气含量，改善土壤通气环境及土壤养分状况，优化作物根系空间分布，促进根系生长发育。

【目的】研究玉米-大豆带状套作系统中大豆生物量积累、根瘤特性、固氮酶活性和植株酰脲含量与固氮能力间的关系,明晰套作根系固氮能力的变化规律,为筛选适宜玉米-大豆带状套作的大豆品种提供理论依据。【方法】以强结瘤大豆NTS1007及其亲本BRAGG和本地耐荫大豆南豆12三个结瘤特性不同的大豆品种(系)为试验材料,在大田试验条件下,采用传统挖掘法挖根考察根瘤生长特性,并对玉豆带状套作下的大豆地上部与地下部生物量积累、根瘤固氮酶活性和植株酰脲含量进行测定和分析。【结果】与单作相比,玉豆带状套作下大豆植株生物量显著下降,地下部(33.15%)较地上部(20.84%)下降更为明显,根瘤生物量受地上部和地下部...

【目的】研究玉米/大豆不同种植模式对土壤有机质和全氮含量及空间分布的影响，为合理管理和优化肥料利用，以最低的肥料成本获得更好的作物产量提供参考。【方法】于2018—2020年，以玉米/大豆带状套作连作(MS1)、玉米/大豆带状套作轮作(MS2)、玉米/大豆传统套作(MS3)、单作玉米(M)、单作大豆(S)和休闲地(FL)的土壤为测试对象，分析不同种植模式下土壤有机质和全氮含量差异。【结果】玉米/大豆套作不同种植方式下土壤有机质(29.19 g/kg)和全氮(10.19 g/kg)含量以MS2最高。FL土壤有机质(1.69 g/kg)和全氮(0.64 g/kg)含量最低。大豆行土壤全氮高于玉米行，不同种植模式下有机质含量存在显著差异（P

为了探究玉米-大豆带状套作体系下不同施肥处理对玉米养分积累、土壤酶活性及土壤速效养分的影响,应用田间小区试验设置不同供氮(0, 120, 180, 240 kg/hm~2,记为N0、N1、N2、N3)和供磷水平(0, 35, 70, 105 kg/hm~2,记为P0、P1、P2、P3),以单作玉米(施氮水平:N0、N2,施磷水平:P0、P2)为对照。结果表明,玉米-大豆带状套作模式较玉米单作施氮磷的增效作用更明显,分别提高了20.16%和20.60%。套作玉米中,各氮磷处理对土壤酶活性及速效养分有影响,相同磷素水平下,土壤脲酶活性和碱解氮含量随施氮量的增加先增后减,于施氮180 kg/hm~2时最高,土壤磷酸酶活性则受到抑制,有效磷含量较不施氮降低;相同氮素水平下,随施磷量的增加,土壤脲酶、土壤酸性磷酸酶活性及土壤有效磷含量呈增加趋势,碱解氮含量先增后减。相关分析表明,氮磷互作下土壤脲酶活性与土壤碱解氮含量呈极显著正相关关系(r=0.636～0.812),与玉米氮磷积累呈正相关;土壤酸性磷酸酶活性与土壤有效磷及植株吸磷量呈正相关,尤其与有效磷含量存在极显著关系(r=0.634～0.851)。综上,玉米-大豆带状套作模式下,由于种间效应和氮磷互作共同作用,活化了根际土壤脲酶、酸性磷酸酶,提高土壤碱性氮含量和土壤有效磷含量,利于玉米植株氮、磷素的累积。本试验研究范围内,套作模式下玉米氮磷配施以氮减至180 kg/hm~2、磷减至70 kg/hm~2时,效应最佳。

【目的】揭示水稻冠层光合有效辐射(PAR)传输特征在不同栽培条件下的变化规律。【方法】以2个不同株型水稻品种为材料,于2009—2010年分别设置不同栽插密度和施氮水平的田间试验,系统测定水稻主要生育时期的冠层结构和PAR传输参数,分析冠层结构和PAR传输参数随生育进程的动态变化规律以及PAR传输参数的日变化规律,并研究入射光散射比例对冠层PAR传输的影响。【结果】栽插密度和施氮量对水稻叶面积指数(LAI)、冠层平均叶倾角和株高有显著影响。冠层PAR透过率、反射率随生育进程先减后增,最小值出现在孕穗至抽穗期;提高施氮量减少了冠层PAR反射率。随生育进程的推进,水稻冠层消光系数(K)逐渐增加,并...

在"麦/玉/豆"套作模式下研究了玉米不同播期和密度对后作大豆茎叶形态及产量的影响。结果表明,玉米适期早播,产量提高,收获提前,缩短了与大豆的共生期,保证了大豆生长期间适宜的株高、较大的茎粗和理想的叶面积指数和比叶重,利于大豆产量的形成。玉米不同密度对大豆茎叶形态的影响主要体现在玉米收获前,后期影响效应无显著差异,但大豆在玉米高密度下的产量显著低于在玉米中、低密度下的产量;玉米产量则是以中密度下的产量最高。因此,考虑玉米和大豆的综合效益,本实验得出的最优组合为玉米3月21日播种,密度为5.25万株·hm-2。

【目的】构建不同种植模式和行向的玉米大豆间作功能-结构模型，为解析玉米大豆间作系统的产量优势、生长发育规律及种植模式和行向对光截获、光分配和辐射利用效率的影响提供有力支持。【方法】基于不同种植模式的玉米大豆间作田间试验，解析种植行向如南北行向、东西行向、传统行向（梨树当地长期使用的种植行向，即南偏西40~o）对作物生物量、产量和形态结构的影响，构建玉米大豆间作功能-结构模型，模拟不同种植模式和行向下作物群体生长发育和结构变化，量化种植行向对间作系统光截获量和辐射利用效率的影响，并探索玉米大豆间作高光截获量的最佳种植行向。【结果】玉米大豆间作系统的籽粒土地当量比（land equivalent ratio,LER）南北行向最高（1.20±0.07），东西行向最低（1.16±0.09）。构建的模型较好地模拟了不同种植方式和种植行向下玉米和大豆的生长发育，与田间实测值相比，玉米株高、单株叶面积和冠层光截获系数的均方根误差（RMSE）分别为0.09—0.14 m、0.04—0.08 m~2·plant~(-1)和0.07—0.12，大豆株高、单株叶面积和冠层光截获系数的RMSE分别为0.07—0.09 m、0.02—0.04 m~2·plant~(-1)和0.09—0.10。传统行向间作系统的累积光截获量最高，为（758.48±1.00)MJ·m~(-2)，南北行向和东西行向的辐射利用效率比传统行向分别降低了7.18%、10.57%。【结论】间作种植可以提高玉米生物量和产量，降低大豆生物量和产量。玉米大豆间作种植模式中，种植行向对作物生长有显著影响，矮秆大豆通过改变叶片大小、节间长度和叶柄倾角规避高秆玉米的遮荫影响，以增加受光量和辐射利用效率，最终提高产量。种植行向对群体累积光截获影响较大，间作系统的辐射利用效率与累积光截获量均表现为传统行向>南北行向>东西行向。本研究有助于田间布局优化，为解释不同种植行向玉米大豆间作的光截获和光分配提供了数据支持。

【目的】探究在玉米-大豆套作模式下,玉米大豆共生期内玉米荫蔽对大豆光合特性及叶脉、气孔特征的影响。【方法】在自然光照射下采用两因素完全随机盆栽试验,以强耐荫性品种南豆12和弱耐荫性品种桂夏3号为研究对象,设置T1(2行玉米间隔2行大豆套作)、T2(1行玉米间隔1行大豆套作)和CK(净作大豆)3种空间配置,探究不同处理下大豆光合参数、叶脉和气孔特征参数对光环境的响应。【结果】与净作相比,玉米荫蔽下大豆冠层的远红光光谱辐照度显著增加,T1、T2处理下的光照强度分别降低48.62%和77.39%。在玉米荫蔽下大豆的净光合速率、气孔导度、叶脉密度和气孔密度显著低于CK(P<0.05),且下降幅度都随着荫蔽程度的增加而增加(由T1到T2处理)。与CK相比,T1、T2处理下南豆12的净光合速率分别显著下降41.00%、44.15%,桂夏3号的净光合速率分别显著下降44.62%、47.93%;南豆12的气孔导度分别显著下降29.19%、39.69%,桂夏3号的气孔导度分别显著下降26.83%、49.50%。同时,南豆12的叶脉密度在T1、T2处理下分别比CK显著下降14.99%、20.01%,气孔密度分别下降12.79%、18.27%;桂夏3号的叶脉密度在T1、T2处理下分别比CK显著下降10.38%、27.62%,气孔密度分别下降15.77%、22.46%。此外,大豆的净光合速率与气孔导度、叶脉闭合度、气孔密度、叶脉密度呈显著正相关关系(P<0.05),与叶脉间距呈极显著负相关关系(P<0.01);叶脉密度与气孔密度呈极显著正相关关系(P<0.01)。玉米荫蔽下,南豆12的叶脉密度、叶脉长度、叶脉闭合度、叶脉间距都显著优于桂夏3号。在荫蔽程度更高的T2处理下,除蒸腾速率和叶脉闭合度以外,强耐荫性品种南豆12的光合、叶脉和气孔各参数的变化幅度都小于桂夏3号,且净光合速率更高。【结论】在玉米-大豆套作的种植模式中,大豆冠层光环境、叶脉和气孔特征的变化会影响大豆的光合能力,但不同耐荫性大豆品种的叶脉、气孔特征对荫蔽的响应存在差异。

为了解决散射辐射地面测量中难以摆脱遮光装置的问题,本研究通过调整传统的直接测量方法,拟建立晴空条件下的散射辐射估算模型。具体方法是,选择晴朗无云的天气条件,在美国华盛顿州普罗瑟市郊无绿色植物覆盖的空旷场地上测试07:30—19:30(间隔15min)的北向局部散射辐射数据(PARf-N)和总体散射辐射数据(PARf)。测试同时拍摄天空图像,并计算其灰度特征值(H)和颜色特征值(B)。结果分析表明:1)PARf-N与PARf之间呈指数函数关系,决定系数r2为0.768;2)天空图像的H值与PARf之间呈三次函数关系,r2为0.688;3)结合PARf-N、H和B值,及常见气象因素,构建多元线性回...

【目的】研究不同行距的玉豆间距带状套作组合对大豆冠层结构特征与光能利用的影响,为制定适宜的群体配置提供理论依据。【方法】以四川省主推玉米和大豆品种"川单418"和"贡选1号"为试材,设计(A)玉豆间距40 cm(大豆窄行行距70 cm)、(B)玉豆间距50 cm(大豆窄行行距50 cm)、(C)玉豆间距60 cm(大豆窄行行距30 cm)3种玉豆带状套作组合,并以单作玉米(SM)和单作大豆(SSB)作为对照,对带状套作大豆冠层结构、光能截获量、干物质重等指标进行测定分析。【结果】(1)不同带状套作大豆群体冠层上方的PAR存在显著差异,且均显著低于SSB(P<0.05)。玉豆共生期间,处理A大豆...

【目的】探讨玉米-大豆间套作下田间小气候的变化对大豆花芽分化进程的影响,以期为明确大豆对生长环境变化的反应机理提供形态学依据。【方法】于2018—2019年开展田间试验,采用二因素裂区设计,主因素是不同大豆品种:南豆25(ND)、桂夏3号(GX)和贡秋豆8号(GQ),副因素为种植模式:大豆单作(SS)、玉米-大豆套作(RI)和玉米-大豆间作(SI)。于2018年,在大豆出苗后40、47、54和61 d对其主茎顶端的花芽进行连续性的形态学解剖观察,并在此基础上于2019年进一步对大豆出苗后54 d的主茎顶端、中部和底部的花芽进行分部位观察。同时在2019年,统计分析不同种植模式下大豆冠层透光率、田间温度、相对湿度以及CO_2浓度等小气候的变化对大豆不同部位花芽分化进程的影响。【结果】2018年,3个大豆品种的花芽分化规律表现为GQ要快于ND和GX。在出苗后47 d和61 d,此时大豆处于营养生长后期和生殖生长前期,不同种植模式间的差异最大,表现为间套作的花芽分化进程要稍快于单作。2019年,对大豆营养生长到生殖生长转变的关键时期(出苗后54 d)的花芽分化进程进行分层观察发现,3个大豆品种均表现为冠层>中部>底部,但是在不同模式下的表现不一致,ND和GX在SS模式下的花芽分化进程要慢于RI和SI模式,GQ的花芽分化在3个种植模式之间的差异并不显著。ND、GX和GQ的透光率在出苗后60 d为1个拐点,此时RI和SI模式冠层的透光率与SS模式相比无显著差异,中部和底部的透光率虽呈下降趋势,但都要显著高于SS模式。而在出苗后70 d,ND、GX和GQ在SI模式的冠层透光率最低,分别是82.1%、88.2%和86.8%,而此时的SS和RI模式的冠层透光率均接近100%。在生殖生长后期,ND、GX和GQ在RI和SI模式的日均温度均要高于SS模式,同时RI模式要高于SI模式。不同种植模式下的ND、GX和GQ的相对湿度均在出苗后70 d有一个显著下降趋势,其中RI模式的相对湿度最低,分别是73.5%、75.4%和78.2%。ND、GX和GQ的CO_2浓度在RI和SI模式下都要低于SS模式,在间套作种植中下又以RI模式的CO_2浓度最低,尤其是在出苗后70 d分别比SS模式低10.3%、10.2%和10.9%。【结论】玉米-大豆间套作种植可以促进大豆花芽从营养生长到生殖生长的转变。在大豆生育后期,间套作模式下尤其是套作玉米收获后,套作大豆的中下层的透光率显著高于单作,行间温度、相对湿度和CO_2浓度均低于单作,这种带状间套作种植模式的大豆行间微环境优于单作,有利于大豆生殖生长后期荚果的发育,为间套作大豆产量形成机制提供了形态学依据。

【目的】光合有效辐射分量(FPAR)是各种生产力模型、作物估产模型等的重要参数,本文将对高光谱估算FPAR效果作初步探讨分析,为提高FPAR估算及遥感产品验证精度和各种生态模型模拟精度提供科学支持。【方法】本文基于地面实测玉米数据,详细分析了光合有效辐射分量与光谱反射率及其一阶导数之间的相关关系及FPAR估算机理,并利用反射率、一阶导数、植被指数方法研究了玉米冠层FPAR估算效果。【结果】玉米FPAR与整个可见光波段反射率相关性都相对较好,明显好于近红外波段;FPAR与一阶导数的相关关系曲线波动较反射率大,仅520、570、670、805、950和1010nm几个波长处一阶导数与FPAR相关性...

以西北灌区高产青贮玉米品种登海618，耐荫、抗倒大豆品种吉育441为材料，采用二因素裂区设计，综合分析玉米密度(2021年：6.75、8.25、9.75万株/hm²，2022年：9、10.5、12万株/hm²)与大豆密度(2021年：12、15、18万株/hm²，2022年：15、18、21万株/hm²)对青贮玉米-大豆带状间作的群体产量和青贮品质的影响。结果表明，玉米密度为10.5万株/hm²产量最高，较9、12万株/hm²密度分别提高23.44%和10.56%，大豆密度为15万株/hm²产量最高，达14.15t/hm²。玉米密度10.5万株/hm²+大豆密度21万株/hm²的组合下群体产量达到最高64.98 t/hm²，较最低处理(玉米密度9万株/hm²，大豆密度15万株/hm²)增产11.97 t/hm²，较同密度下的净作玉米增产3.49 t/hm²。由回归方程拟合得出玉米密度为10.96万株/hm²，大豆密度为21.00万株/hm²时，群体产量取得极大值为63.57 t/hm²。玉米、大豆密度分别为10.5、15万株/hm²时，粗蛋白含量最高达12.23%、饲草分级指数（GI）达最大值36.52，与同密度下的净作玉米相比，粗蛋白含量提高了2.39个百分点，GI提高了22.55%，带状间作模式下的ADF含量、NDF含量及相对饲用价值（RFV）与同密度的净作玉米差异不显著（P＞0.05）。采用灰色关联度分析法对各处理的生物产量和青贮营养品质进行综合评价，排名1、2的加权关联度分别为0.8900，0.8723，故筛选出北疆灌区青贮玉米大豆带状间作高产优质密度组合为：玉米密度10.5万株/hm²+大豆密度15万株/hm²，其次是玉米密度8.25万株/hm²+大豆密度18万株/hm²可在适宜区域推广应用。