Effect of Limited Single Irrigation on Yield of Winter Wheat and Spring Maize Relay Intercropping

A field experiment was conducted during the 2002/2003 cropping season of winter wheat （Triticum aestivum） and spring maize （Zea mays） to evaluate the effect of limited single drip irrigation on the yield and water use of both crops under relay intercropping in a semi-arid area of northwestern China. A controlled 35 mm single irrigation, either early or late, was applied to each crop at a certain growth stage. Soil water, leaf area, final grain yield and yield components such as the thousand-grain weight, length of spike, fertile spikelet number, number of grains per spike, and grain weight per spike were measured, and water use efficiency and leaf area index were calculated for the irrigated and non-irrigated relay intercropping treatments and sole cropping controls. The results showed that yield, yield components, water use efficiency, and leaf area index in the relay intercropping treatments were affected by limited single drip irrigation during various growth stages of wheat and maize. The total yields in the relay intercropping treatment irrigated during the heading stage of wheat and the heading and anthesis stage of maize were the highest among all the treatments, followed by that irrigated during the anthesis stage of wheat and silking stage of maize; so was the water use efficiency. Significant differences occurred in most yield components between the irrigated and non-irrigated relay-intercropping treatments. The dynamics of the leaf area index in the relay-intercropped or solely cropped wheat and maize showed a type of single-peak pattern, whereas that of the relay intercropping treatments showed a type of double-peak pattern. Appropriately, limited single irrigation and controlled soil water content level could result in higher total yield, water use efficiency, and leaf area index, and improved yield components in relay intercropping. This practice saved the amount of water used for irrigation and also increased the yield. Therefore, heading stage of wheat and heading and anthesis stage of maize were suggested to be the optimum limited single irrigation time for relay-intercropped wheat and maize in the semi-arid area.

平原农区幼龄杨树间作农作物的产量表现

通过1～2年与3～4年树龄杨树间作冬小麦和夏玉米，探讨了杨树对农作物产量及产量形成因子的影响。结果表明，1～2年树龄杨树间作冬小麦其产量有所增加，与夏玉米间作使其产量降低31．3％～33．7％。3～4年树龄杨树间作冬小麦的产量降低了36．9％～42．5％，间作夏玉米的产量降低了80．8％～87．4％，且距树越近产量越低。产量形成因子分析表明，杨树对冬小麦产量的影响主要为穗数。因此保证冬小麦分蘖期的肥水管理，在群体建立的基础上保证营养器官建成期所需的各种资源，为正常的穗粒数形成及粒重的充实奠定基础。对夏玉米的影响，随着杨树的生长，表现不一样，由穗粒数逐渐转变为穗数。复合系统建立初期应保证玉米拔节期到吐丝期所需资源，确保较多的穗粒数形成，而杨树生长2～3年后必须对杨树进行合理的管理，保证穗数的建立，减小夏玉米产量的降低。针对农林复合系统的复杂性，今后应综合考虑杨树和农作物光、热、水、肥等生物学特性，对其进行合理管理，尽可能做到畅树与作物的和谐共生。

小麦/玉米/大豆套作的产量、氮营养表现及其种间竞争力的评定

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4,麦/玉/豆)和小麦/玉米/甘薯(A5,麦/玉/薯)5种种植模式的生物积累和氮素吸收特性,以探讨麦/玉/豆套作体系的种间竞争力变化规律。试验通过土地当量比(LER)、种间相对竞争力(A)、氮营养竞争比率(NCR)等指标来评定不同套作系统内的作物竞争力。结果表明,麦/玉/豆套作表现出明显的套作优势(LER>1、Awc<0、Acs>0、NCRwc<0、NCRcs>1),玉米始终占据套作系统的优势生态位,小麦、大豆处于竞争劣势;与A1、A2、A3及A5相比,麦/玉/豆套作提高了各作物在开花期(或吐丝期)与成熟期的籽粒产量与吸氮量和地上部植株的总生物量与总吸氮量;各作物的生物量与吸氮量在处理间的变化规律为套作>单作、大豆茬口>甘薯茬口,以A4处理最高。麦/玉/豆套作的全年总经济产出比麦/玉/薯套作平均高28.02%。

长期施用不同肥料对小麦玉米间作产量、氮吸收利用和土壤硝态氮累积的影响

对连续14年施用不同肥料后,春小麦 春玉米间作下,土壤硝态氮的累积和分布,作物产量及对氮素的吸收利用进行了研究。结果表明,在施农家肥120t hm2(M)、绿肥45t hm2(G)、秸杆10 5t hm2(S)、N375kg hm2(N)、农家肥60t hm2+N187 5kg hm2[1 2(M+N)]、绿肥22 5t hm2+N187 5kg hm2[1 2(G+N)]、秸杆5 25t hm2+N187 5kg hm2[1 2(S+N)]和CK等8个处理中,土壤剖面硝态氮的累积和分布以N处理最高,地上部N浓度和吸N量以N、1 2(M+N)和1 2(G+N)处理较高,但3处理间无明显差别。间作小麦子粒产量和生物学产量以M、G、1 2(M+N)和1 2(G+N)等处理较高,间作玉米子粒产量和生物学产量以1 2(G+N)、N、G和1 2(M+N)等处理较高。氮肥利用率以1 2(S+N)处理最高,1 2(M+N)和1 2(G+N)低于1 2(S+N)、S和N处理,但高于M、G处理。说明氮肥与农家肥或绿肥配合施用,既能增加作物产量,提高氮素吸收利用,又可减少土壤中硝态氮的累积。

间作小麦秸秆还田对地膜覆盖玉米灌浆期冠层温度及光合生理特性的影响

【目的】作物的光合生理特性是影响产量的重要因素,冠层温度反映作物冠层的能量平衡状况,与作物光合生理特性及产量形成密切相关。研究不同覆盖方式下作物冠层温度与光合生理特性及产量形成,旨在优化耕作制度,提高干旱内陆灌区作物生产潜力。【方法】2014—2016年,在西北干旱灌区,通过田间试验,研究不同小麦秸秆还田及地膜覆盖利用方式下,小麦间作玉米模式中玉米灌浆期的冠层温度及光合生理特性。【结果】间作较单作可降低玉米灌浆期的冠层温度,以免耕小麦带25—30 cm高茬收割覆盖还田与玉米带地膜2年覆盖(NTSI2),免耕小麦带25—30 cm高茬收割立茬还田与玉米带地膜2年覆盖(NTSSI2)处理降低效果更为显著,较传统耕作每年覆新膜单作(CTM)处理分别降低10.3%与7.5%,比传统翻耕小麦带无秸秆还田与玉米带每年覆新膜(CTI)处理分别降低7.6%与4.7%。从冠气温差可知,NTSI2处理随气温变化玉米灌浆期冠层温度变化较小,可减小气温变化对玉米生长发育造成的不利影响。间作较单作可增大玉米灌浆期的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及叶片水分利用效率(WUEL),以NTSI2、NTSSI2处理提高幅度较大,较CTM处理玉米Pn提高比例分别为23.0%与18.1%,较CTI处理提高比例分别为13.4%与8.9%;同理,与CTM处理相比,Tr分别提高7.9%与5.8%,与CTI处理相比,Tr分别提高6.1%与4.1%;NTSI2、NTSSI2处理WUEL较CTM处理提高14.4%与12.0%,较CTI提高7.2%与4.9%,呈现水分高效利用的潜势。相同的净占地面积下,间作较单作玉米具有增产效应,增产幅度达到52.2%,其中NTSI2、NTSSI2处理较CTM处理分别增产57.2%与53.4%,较CTI处理分别增产17.6%与14.7%,说明免耕地膜2年覆盖与秸秆还田同步应用于间作模式可进一步加强玉米增产效应。【结论】在河西绿洲灌区,集成应用免耕秸秆还田与地膜2年覆盖技术是实现高产高效间作模式的理想耕作措施。

杨粮间作行距对小麦生长及产量的影响

对杨粮间作条件下小麦生长结果研究表明,杨树间作行距与土壤水分呈反比关系,即3～15m的行距范围内林木行距每扩大1m,土壤季平均含水量则降低1.0％,证明间作可有效减少土壤水分损失;同时林木行距与小麦叶绿素含量呈反比,说明一定程度的林木遮荫可提高小麦叶绿素含量。试验表明,小麦光合作用速率和蒸腾速率与林木行距呈正比,林木行距每增加1m,小麦的光合速率和蒸腾速率分别提高1.3μmol/m^2·s和0.2μmol/m^2·s,说明林木行距过小,则影响作物的光合作用,进而影响小麦的生物量和产量。通过计算,在该杨树4年林龄条件下小麦取得最大产量的行距为21～22m。

不同施氮量对玉米花生间作下茬小麦干物质积累及产量构成的影响

为明确适宜玉米花生间作下茬小麦稳产高效的氮肥运筹,在玉米花生间作前茬条件下,以冬小麦品种济麦22为研究材料,以传统施氮量(225. 0 kg/hm^2)为对照,分别设置不同增氮、减氮处理,系统研究了不同施氮量对玉米花生间作下茬小麦产量及产量结构、干物质积累分配及氮肥吸收利用效率的影响。结果表明,两增氮处理及减氮10%处理干物质积累总量、氮素积累总量、花前干物质转运量、花后干物质积累量及其籽粒产量与对照均无显著差异;减氮30%处理显著降低了间作茬小麦拔节后干物质积累总量、氮素积累总量、花后干物质积累量及籽粒产量;以传统施氮量为对照,增加或减少30%范围内,公顷穗数随氮肥减少而降低,且减氮10%处理的公顷穗数与对照无显著差异,均显著高于减氮20%以上处理,但施氮量的增减对穗粒数和千粒质量无显著影响;各减氮处理显著提高了玉米花生间作下茬小麦氮肥偏生产力。综上,该研究条件下,施氮量从225. 0 kg/hm^2减至202. 5 kg/hm^2对玉米花生间作下茬小麦干物质积累及产量形成无显著影响,但显著提高了其氮肥偏生产力。初步得出,该试验条件下,施氮量从225. 0 kg/hm^2减至202. 5 kg/hm^2更利于玉米花生间作下茬小麦的高效安全生产。

不同隔根方式下间作小麦玉米的竞争力及产量响应

通过田间试验研究了尼龙网隔根和塑料薄膜隔根对小麦间作玉米竞争优势的影响,并对间作作物竞争力与复合群体产量间的关系进行了量化分析。结果表明:小麦玉米间作群体中,小麦相对于玉米的竞争力呈先增后降趋势;隔根可降低小麦相对于玉米的竞争优势,未隔根间作处理比塑料膜隔根和尼龙网隔根间作处理的小麦竞争优势分别提高20.5%和4.9%。不隔根、塑料膜隔根和尼龙网隔根小麦间作玉米的土地当量比分别是1.46、1.20和1.39,间作群体的产量与小麦相对于玉米的竞争力呈二次曲线相关关系。适度提高小麦的竞争优势、特别是小麦开花期的竞争优势有利于间作群体整体产量的提高。

间作与施氮对秸秆覆盖作物生产力和水分利用效率的影响

2012年3—10月在甘肃省河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究了不同施氮水平[0、140 kg(N)·hm-2、221 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]对小麦//玉米间作系统生产力、间作优势和水分吸收利用的影响。研究结果表明:当施氮量达221 kg(N)·hm-2时,小麦单作籽粒产量(5 036 kg·hm-2)和水分利用效率(25.13 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量达300 kg(N)·hm-2时,小麦间作籽粒产量(3 078 kg·hm-2)和水分利用效率(39.76kg·hm-2·mm-1)、玉米单作籽粒产量(9 921 kg·hm-2)和水分利用效率(38.96 kg·hm-2·mm-1)、玉米间作籽粒产量(6 895 kg·hm-2)和水分利用效率(46.31 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量为0 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的竞争力(0.049)达最大值;当施氮量为300 kg(N)·hm-2时,小麦//玉米间作的土地当量比(1.33)达最大值;当施氮量为140 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的水分竞争比率(0.98)达最大值。与单作相比,小麦//玉米间作具有显著的间作产量优势和水分利用优势。间作方式中小麦的竞争能力大于玉米;小麦、玉米两作物对水分生理需求时间有效性差异是小麦//玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施氮能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。

免耕轮作对西北荒漠绿洲小麦、玉米产量和光合特性的影响

针对我国西北荒漠绿洲区传统精耕细作土地沙化和生产力水平低的农业生产现状,于2016—2018年在甘肃省武威市凉州区设小麦/玉米→小麦/玉米、小麦-冬油菜→玉米、小麦→玉米3种轮作模式,小麦免耕留茬和传统耕作两种耕作模式,研究了免耕轮作对作物光合特性、叶绿素含量和产量性状的影响。结果表明:不同耕作方式之间,小麦/玉米→小麦/玉米、小麦-冬油菜→玉米和小麦→玉米3种轮作模式在不同年份间变化不一致,总体表现为免耕条件下作物的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度有所下降,但各处理间差异不显著,免耕并未显著影响3种轮作模式作物的光合特性;不同种植模式之间,小麦-冬油菜→玉米的光合速率较小麦/玉米→小麦/玉米和小麦→玉米增幅分别为-3.85%~4.91%和1.44%~2.31%,蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度的增幅分别为-13.01%~4.20%、9.60%~29.36%、-0.48%~1.83%和17.10%~34.66%、-4.58%~7.07%、-5.11%~7.41%。随着种植年限的增长,免耕作物叶片叶绿素含量和小麦、玉米产量性状表现出一定的优势,2018年度,免耕处理小麦/玉米→小麦/玉米、小麦-冬油菜→玉米、小麦→玉米的作物叶片叶绿素含量分别较相应传统耕作处理增加了1.60%、3.14%、5.22%。在不同年度,免耕各处理小麦的小穗数、穗粒数、千粒重分别较传统耕作增加了1.52%~5.08%、0.44%~2.84%、1.88%~3.82%,传统耕作小麦/玉米处理间作玉米的穗位高、穗长、单株穗粒数及百粒重较其他处理的增幅为-1.80%~4.83%、-0.46%~4.55%、1.96%~11.10%和5.16%~7.32%。不同种植模式之间,小麦-冬油菜→玉米种植模式的光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度高于小麦/玉米→小麦/玉米和小麦→玉米处理,小麦/玉米表现出一定的产量优势。小麦-冬油菜→玉米轮作模式在免耕留茬条件下有助于增强作物地上光合物质生产能力,延缓叶片衰老,提高作物叶片水分利用效率。

小麦不同密度和田间配置对套作玉米苗期素质和产量的影响

试验研究不同小麦密度和田间配置对套作群体质量和产量的影响.结果表明:小麦密度过大,套作群体内透光率低,群体质量差,虽然以穗多可获得较高小麦产量,但玉米单产低,致使套作群体产量偏低.小麦密度低,通风透光好,以争取较多分蘖、穗大、粒多也能获取高产,并且还有利于玉米生长,套作群体产量较高.行数不同播种量一致的处理在4行150万/hm2的田间配置下,套作群体质量优,产量较高;行数和播种量均不同处理中以3行90万/hm2的田间配置较好.相关分析表明麦/玉套作群体产量的高低主要取决于玉米单产.

施氮对单作和套作小麦产量和氮素利用特征的影响

小麦/玉米套作是四川主要的旱作模式,研究小麦的氮素吸收利用效率及套作玉米对小麦的影响有助于进一步提示套作小麦的增产优势、养分高效利用及了解玉米小麦间相互作用机理。本研究通过田间试验研究了不同氮水平下[0 kg(N)·hm-2、60 kg(N)·hm-2、120 kg(N)·hm-2和180 kg(N)·hm-2,分别记为N1、N2、N3和N4]小麦单作、小麦/空带和小麦/玉米套作3种模式中小麦的产量、氮素吸收利用特征和玉米对小麦的影响。结果表明:在不同的氮处理下,与单作小麦相比,小麦玉米套作的小麦始终表现出明显的产量优势,其生物量和籽粒产量比单作小麦平均增加15.7%和17.8%;套作小麦边行优势明显,其边行的地上部生物量、产量、吸氮量和氮肥偏生产力比单作行分别增加23.8%、27.3%、48.9%和19.1%,说明套作小麦比单作小麦对氮利用效率更高。不施氮(N1)和低氮(N2)处理小麦/玉米套作模式中小麦的生物量、产量比小麦/空带模式平均低6.5%和5.7%,但在中氮水平(N3)时小麦/玉米套作模式中小麦产量、地上部生物量、地上部吸氮量和氮肥偏生产力分别比小麦/空带模式高14.1%、5.0%、6.8%和4.5%。说明在小麦/玉米套作模式中套入玉米在施氮不足时小麦生长受到抑制,而在施氮充足时小麦生长得到促进。因此,套作小麦有边行优势和产量优势,小麦行间套作玉米时需要配施一定量的氮肥以消除小麦、玉米间的氮素竞争从而促进小麦的生长。

不同灌水处理对立体种植模式下作物水分利用效率及产量的影响

对比研究了不同灌水处理下立体种植模式和单作模式下各作物水分利用效率及产量的变化。结果表明,立体种植模式下,向日葵水分利用效率均低于单作的50%,而小麦、玉米通过适当的水分调控可使其水分利用效率达到甚至超过其单作模式下的50%,且小麦/玉米立体种植模式下作物需水量显著高于小麦/向日葵立体种植模式。立体种植模式下,灌水总量偏少时,小麦产量较高,玉米产量偏低且随灌水总量增加而明显升高,但不同水分处理对向日葵产量的影响无明显规律。小麦/向日葵立体种植模式下,WS-4处理为当地最适宜灌水模式。

氮素水平对单作和间套作小麦玉米品质和产量的影响

以间套作小麦玉米、单作小麦和单作玉米为研究对象,通过田间试验研究了氮素水平对单作和间套作小麦玉米产量和品质的影响。获得的主要结果为:在0～450kg/hm^2施氮范围内,随着施氮水平的提高,间套作小麦产量一直呈上升趋势,但当施氮水平超过450kg/hm^2时,其品质指标却开始下降;而单作小麦施氮水平在0～450kg/hm^2范围内,其品质指标一直提高,当施氮水平超过450kg/hm^2时,产量则开始下降;单作玉米的产量和品质指标的变化和问套作小麦相同,而间套作玉米的产量和品质指标的变化和单作小麦一致。相关分析表明,单作和间套作小麦玉米的品质指标与其产量之间均呈弱正相关。

农田生态系统田间结构的优化配置——以辽河平原中部地区米麦间套作为例

连续 2a采用 4因子二次通用旋转组合设计 ,研究了辽河平原中部地区米麦间套作产量与田间结构因子中的玉米播期 (X1 )、玉米株距 (X2 )、玉米幅宽 (X3)和小麦幅宽 (X4)关系。结果表明 :作物产量 (Y)与试验所设田间结构因子符合二次多项式回归方程 ;田间结构单因子 ,对产量作用大小依玉米幅宽、玉米播期、小麦幅宽和玉米株距顺序递减 ;玉米播期和株距、玉米株距和幅宽对产量呈极显著的负交互效应 ;玉米播期和小麦幅宽对产量则呈极显著的正交互效应。玉米株距和幅宽 >玉米播期和小麦幅宽 >玉米播期和株距 ;利用频数分析法可分别确定米麦间套作不同产量水平田间结构的优化配置。指出了研究区域目前米麦间套作普遍存在的主要问题 ,根据该研究提出了解决问题的途径。

水肥耦合对小麦/玉米带田产量及构成因素的影响

采用＂3414＂最优回归设计方案,于2007-2008年在甘肃省农业科学院张掖节水试验站,开展不同水肥耦合处理小麦/玉米带田产量效应研究。结果表明,不同水肥耦合模式对小麦/玉米带田产量的影响较大,其差异达极显著水平。其中,氮肥对产量的贡献最大,水分次之,磷肥最小,氮肥对带田混合产量的绝对贡献率达79.4%,而水分对带田混合产量的绝对贡献率达为52.9%;水肥耦合效应为：水氮耦合〉水磷耦合〉氮磷耦合;获得高产量12 952.5～13 880.0kg/hm^2的施氮量为420～630kg/hm^2、灌水量为5 550～6 750m^3/hm^2、施磷量为120kg/hm^2。相关分析表明,施氮量和灌水量与间作玉米的穗粒数、千粒质量、穗粒质量、株高均呈极显著正相关,施氮量与间作小麦的穗粒质量、穗粒数呈极显著正相关。

灌溉与供磷对小麦∥玉米∥马铃薯间作系统小麦产量和品质的调控效应

为探讨灌溉与供磷在不同种植方式下对小麦产量和品质的影响及单作和间作群体间品质的差异,并揭示造成差异的机理,在土壤速效磷含量8.74 mg/kg的大田条件下,设计三个灌水水平和三个供磷水平进行田间试验。结果表明,灌水与供磷对小麦∥玉米∥马铃薯间作系统小麦籽粒品质及其产量都有明显的调控效应。供磷和灌水不同程度地增加了小麦籽粒产量,经济产量以中灌[1 050 m3/(ha.次)]和高磷(150kg纯P2O5/ha)处理最高。灌水降低了小麦籽粒蛋白质含量和沉淀值,供磷却对灌水的负效应有明显的缓冲作用。供磷处理(P1、P2)与不供磷处理(P0)相比,单作小麦籽粒蛋白质含量平均提高0.35个百分点,间作提高0.48个百分点。籽粒蛋白质含量、面筋含量以及千粒重有显著的群体效应,间作均高于单作;相反,沉淀值在单作和间作之间差异不明显。

交替灌溉小麦间作玉米干物质的累积与分配规律研究

针对传统间作耗水量大，且灌水与间作作物干物质累积相关关系研究薄弱的问题，在河西绿洲灌区进行田间试验，探究交替灌溉模式下，不同水分处理对小麦间作玉米及其相应单作的产量及干物质分配积累的影响.结果表明：交替灌溉小麦间作玉米LER达到1.30～1.38；净地面积下，间作小麦经济产量较单作小麦提高了21%～33%，间作玉米经济产量较单作玉米提高了38%～42%；小麦收获后，间作玉米干物质积累量比单作玉米平均增加8%；低、中、高灌水平下间作玉米群体生长率分别为单作的49.62%～61.92%、56.04%～65.84%和55.28%～68.98%.在河西绿洲灌区，小麦间作玉米上应用交替灌溉技术与单作相比具有提高间作作物产量和增加干物质积累的作用.

施氮量对间作玉米土壤硝态氮累积量及氮肥利用率的影响

通过田间定位试验,监测了不施氮和不同施氮水平(分别为210、420和630kg.hm-2)下间作玉米各关键生育时期0～200cm土层硝态氮累积量的动态变化、玉米产量及其构成,计算分析了间作玉米的氮肥利用率。研究结果表明,间作玉米0～200cm土层土壤硝态氮累积量总体表现为0～60cm土层>60～200cm土层。0～60cm土层土壤硝态氮累积量呈"M"形变化,即玉米播种前和玉米大喇叭口期出现高峰,小麦播种前、玉米拔节期和玉米收获后出现低谷。60～120cm和120～200cm土层土壤硝态氮累积量呈倒"V"形变化,总体在玉米大喇叭口期前后出现高峰值,210～630kg.hm-2施氮处理下120～200cm土层的硝态氮累积量较不施氮处理分别高出149.1%、115.6%和126.3%。随着施氮量的增加,间作玉米穗长、穗粒数、穗重呈增大趋势,秃顶呈降低趋势,增产幅度依次减小,氮肥利用率依次降低。

“科瀚98”保水剂在春小麦—玉米带田上的应用试验研究

以“科瀚 98”高效抗旱保水剂为材料 ,采用沟施方法在干旱缺水的民勤沙漠绿洲区春小麦玉米带田中进行了保水剂应用研究。试验结果表明 ,沟施保水剂时 ,在土壤垂直剖面 2 0～ 4 0 cm处形成阻水层 ,且该层含水率较高 ,但对深层土壤含水率影响不大 ;在灌水量适宜时保水剂沟施对玉米叶面积、根密度、产量等均有正效应。