不同钾肥施用条件下玉米-大豆带状间作与单作的产量和营养循环比较研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sarah_zld
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全球粮食安全问题和不断增长的人口数量对发展耕地的高效利用种植系统带来了重大挑战。然而,这样的挑战促使研究人员提出了多种作物同时种植的间套作种植模式。间套作种植是一种在同一块土地上同时种植两种或两种以上作物的集约化的农业种植方法,该种植方法已被广泛应用于提高农作物产量和增加作物的养分吸收。在中国,谷物-豆类间套作,尤其是玉米-大豆带状套作系统(MSI),是一种被广泛采用的间套作种植模式,该种植模式的总体平均土地产量和当量比(LER)为1.34。在玉米-大豆带状套作系统中,两种作物共享共同环境资源从而引发种间的养分竞争,尤其是处于大型玉米植物遮荫胁迫下的大豆的养分竞争。在这种情况下,营养元素(NPK)比例的任何变化都可能影响间套作物种之间的竞争平衡,尤其是钾的失衡会严重影响大豆的形态和生理特性最终导致产量降低。因此,合理的钾肥均衡管理有助于缓解这一问题,从而提高玉米-大豆带状套作系统(MSI)下套作作物的生物量、养分积累和产量。因此,本研究旨在研究钾肥对玉米-大豆带状套作系统的影响,以满足田间环境下玉米-大豆带状套作系统中养分平衡的需求,最终为玉米-大豆带状套作系统下的养分循环提供新的见解。在2018年和2019年进行了为期两年的玉米-大豆带状套作的田间研究,以评估钾肥对玉米-大豆带状套作系统中净作玉米(SM)、套作玉米(IM)、净作大豆(SS)和套作大豆(IS)不同部位(根,茎叶和种子)的生物量积累和必需的营养成分分配的影响。这项研究采用了5种不同的钾肥施用方式:无钾(T0)、玉米(40 kg ha-1)|大豆(30 kg ha-1)(T1)、玉米(80 kg ha-1)|大豆(60 kg ha-1)(T2)以及净作玉米和净作大豆。该试验采用的行比为2:2的宽窄行种植。将两行间隔40 cm的玉米与两行间隔40 cm的大豆进行间作,且玉米行和大豆行之间的距离为60 cm。净作玉米(SM)和净作大豆(SS)分别以70 cm和50 cm的行距进行种植。本论文旨在解释钾肥在间套作系统和单种植系统下对玉米和大豆的生长影响。两年的研究结果证实,与净作大豆(SS)组相比,T0、T1和T2的大豆冠层PAR透射率更低,在V5,R2和R4期,具有平均最大PAR透射率分别为49.81%,64.88%和80%,而平均最低PAR透射率分别为35.07%,47.61%和65%。我们的研究证实,R6期的玉米各部位的氮磷钾累积量在籽粒中分别为28%、16%和20%,在茎叶中分别为23%、22%和14%以及在根中分别为30%、17%和15%。在大豆处理中,T2显著地提高了氮磷钾的积累量:籽粒中分别增加了23%、22%和24%,茎叶中分别增加了16%,15%和12%以及根中增加了18%,19%和20%。与T0相比,T2增加的养分积累提高了玉米和大豆的总生物量,其中在玉米和大豆中的根中的分布分别提高了11%和18%,在秸秆中的分布分别提高了16%和19%以及在籽粒的分布分别提高了20%和12%。另外,与T0相比,T2显著地增加平均叶面积指数(11%)、茎直径(18%)及茎断裂强度(40%),但在R4期降低了株高(9%)和倒伏率(29%)。此外,在MSI中,钾处理对于提高花和豆荚的数量至关重要。与T0相比,T2的R6期的种子中总干物质增加了12%。而且,我们发现钾的应用也增加大豆中CO2的同化速率、改善气孔控制以及增强酶活性。平均来说,经过两年的实验,T2呈现最高产量,为1268 kg ha-1。T2的间作玉米和大豆表现出单株产量的103%和64%以及最高LER分别为1.66和1.68。我们的研究结果表明,最佳的钾水平施用(80:60 kg ha-1)可以促进间作玉米和大豆的植物部分的生物量的积累和其他必需营养素的分配。因此,在发展可持续的玉米-大豆间作系统考虑钾肥的施用量对实现更高的土地产量和当量比(LER)至关重要。所发现的钾肥和间作系统之间重要的关联性可通过优化钾肥施用量来改善MSI下玉米和大豆的固氮、养分吸收、总干物质以及种子产量。希望本研究的研究结果将引发不同钾用量下玉米-大豆条带间作和单作系统的钾循环比较研究的必要性。
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