科研产出
玉米与豆科作物间套作体系氮素吸收效应研究进展
《江苏农业科学 》 2024 北大核心
摘要：玉米与豆科作物间套作可以提高作物对氮、磷、钾等养分的吸收能力，从而提高土地利用当量比和耕地产能。通过查阅相关文献，对玉米与豆科作物间套作体系氮素吸收的表观现象，包括氮素吸收量、地上部生物量和籽粒产量等指标，以及相关机制进行归纳总结。诸多研究结果表明，玉米与豆科作物间套作可以提高玉米地上部氮素吸收量、地上部生物量和籽粒产量，增长幅度分别在6.0%～57.5%、2.6%～52.6%和14.0%～64.2%之间，而与玉米全生育期共生间作的大豆、花生和豌豆等作物则受到抑制，蚕豆等套作豆科作物(整个生育期中的部分时间与玉米共生，通常与玉米错期播种/收获)则受到促进。关于玉米与豆科作物间套作体系氮素高效吸收的机制可概括为3个方面：一是种间竞争作用，由于玉米对氮素的竞争大于豆科作物，促进玉米对氮素的优势吸收；二是作物根系相互作用和土壤微生物的存在，促进养分循环和作物之间的氮素转移，豆科作物固定的氮素可以被玉米吸收利用；三是豆科作物结瘤增加，固氮基因表达增强，提高了自身固氮能力。在以往研究的基础上，下一步需要加强在田间多场景(作物品种类型不同、土壤肥力梯度不同等)条件下的原位研究，从根际生命共同体(根系-土壤-微生物)作用机制以及种间地上相互作用-地下相互作用互馈的角度，更加全面和准确地阐明玉米与豆科作物间套作体系氮素高效吸收的机制，并加强农机农艺融合关键调控技术的研发，让传统间套作在现代农业中继续发光发热，赓续农耕文明。
关键词： 玉米 豆科作物 间套作 氮素利用效率 根际生命共同体
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多样化种植对提升耕地质量的作用:进展与展望
《土壤学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：多样化种植是现代生态农业的重要举措之一,对提高生物多样性、生态服务功能和土壤质量等具有重要意义.在全球粮食供给紧张和耕地短缺背景下,多样化种植在提升我国耕地质量和保障粮食安全中将会发挥越来越重要的作用.但现有研究对多样化种植的理解多集中在提高生物多样性和发挥生态功能等方面,对其提升耕地质量的作用关注较少,特别是多样化种植如何通过改善土壤物理、化学、生物多样性来提高耕地质量和维持土壤健康方面的理解还较为局限.本文在总结多样化种植的内涵及对促进耕地土壤健康和提高生态服务功能作用的基础上,系统梳理了多样化种植对改善土壤物理、化学、生物多样性等方面的作用研究进展,展望了未来以提升耕地质量为核心发展多样化种植亟需关注的方向和研究重点,以期为多样化种植在我国耕地质量提升策略中发挥更大作用提供参考.
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多样化种植对土壤团聚体组成及其有机碳和全氮含量的影响
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】阐明东北黑土区禾本科与豆科作物多样化种植模式下土壤团聚体组成及其碳氮分布特征，为促进黑土地用养结合型种植制度优化提供理论依据与技术指导。【方法】田间试验于2016—2020年在中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站进行，设置玉米大豆间作（M/S）、玉米大豆轮作（M-S）、玉米花生间作（M/P）和玉米花生轮作（M-P）等多样化种植模式，以玉米连作（CM）常规种植模式为对照。2020年作物收获后采集0—20和20—40 cm土层土壤样品，分析多样化种植模式对土壤团聚体及其有机碳、全氮含量的影响。【结果】多样化种植有利于增加0—20和20—40 cm土层水稳性大团聚体（>0.25 mm）含量，降低黏粉粒（<0.053 mm）含量，4种多样化种植模式的土壤团聚体平均重量直径和平均几何直径均显著高于CM处理（P<0.05）。M/S和M-S处理0—20 cm土层>0.25 mm土壤团聚体比例分别比CM处理高17.6%和13.4%,M/S、M-S和M-P处理20—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体比例则分别比CM处理高10.4%、8.3%和10.5%。多样化种植增加了土壤大团聚体中有机碳和全氮含量，0—20 cm土层，M/S、M-S、M/P和M-P处理>2 mm土壤团聚体有机碳含量分别比CM处理高20.7%、24.3%、18.8%和17.8%;0—20 cm土层，M-S、M/P和M-P处理>2 mm土壤团聚体全氮含量分别比CM处理高13.0%、16.8%和14.8%。M-S和M/P处理0—20 cm土层>2 mm土壤团聚体有机碳和全氮对土壤总有机碳和全氮贡献率高于CM处理，而M/S和M-S处理<0.053 mm土壤团聚体有机碳和全氮对总有机碳和全氮的贡献率则低于CM处理。【结论】东北黑土区多样化种植提高了土壤大团聚体含量，降低了黏粉粒含量，增加了土壤团聚体稳定性及有机碳和全氮含量，有利于促进农田土壤碳氮固持。
关键词： 东北黑土区 轮作 间作 玉米 大豆 花生 土壤团聚体 土壤有机碳 土壤全氮
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间作和轮作通过根冠互作调控作物产量形成的生理生态机制
《植物生理学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：作物轮作和间作是提高农业资源利用效率和作物生产力的重要途径。平衡协调的根冠关系是作物正常生长发育和产量品质形成的保证。轮作能增加土壤养分和有机质含量、改善土壤结构,改变土壤微生物多样性及其生态功能,影响根系形态和功能,进而调控地上部冠层的生长发育和产量品质形成;间作一方面改变地下部微生态,并通过根系间的交流与互作,影响根系形态和功能,另一方面改变冠层小气候,影响作物株型和群体结构特征,调控地上部冠层光合生产、同化物分配和产量形成。间作和轮作通过改变根冠的生态生理打破了原有的根冠关系,并通过根冠互作实现根冠关系再平衡来调控产量和品质的形成。以两种作物宽幅间作、年际种植位置互换为特征的交替间作新模式兼具轮作和间作的作用,能更有效地调节和再平衡根冠关系,促进作物产量形成。本文提出了根冠关系再平衡的观点,并从这一角度论述了作物间作和轮作,特别是交替间作促进作物产量形成的效应和机理。
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间作和施氮水平对玉米和花生农艺性状及花生结瘤的影响
《山东农业科学 》 2022 北大核心
摘要：为进一步明确大田环境中间作和施加氮肥对玉米和花生生长发育影响的规律,为间作模式氮肥减施和高产高效提供理论依据,本试验设置玉米花生单作、间作和不同氮肥用量梯度双因素处理,研究其对两种作物生育中期(即玉米灌浆期和花生结荚期)农艺性状和花生结瘤的影响.结果表明:间作玉米的茎叶+雌穗干重比单作提高12.4%;间作花生的全株干重比单作降低43.6%.施加氮肥明显促进植株生长,N1(120 kg/hm2)时施氮效果最优,玉米茎叶+雌穗干重比N0(不施氮)提高14.3%,花生全株干重比N0提高39.9%.施氮后,间作对花生的抑制作用下降:与N0全株干重间作比单作降低48.45%相比,N1和N2(160 kg/hm2)降幅分别为39.17%和38.47%,分别少9.28、9.98个百分点,N3(200 kg/hm2)则与N0无显著差异.间作明显促进花生结瘤,且N1根瘤鲜重最高,比N0、N2、N3分别提高472%、101%和308%,N2、N3比N0分别提高184%和40%.综上所述,间作促进玉米生长,但显著抑制花生生长;适量施氮可以缓解间作对花生的抑制作用;间作有利于花生结瘤.
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谷子播期对谷子/花生间作系统生产力的影响
《核农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：间作作物的播期会影响其共生期,进而影响作物生产力和种间相互作用.为探究谷子(Setaria italic L.Beauv)播期对谷子/花生(Arachis hypogaea L.)间作系统生产力的影响,以谷子金选6号和花生大花生606为试验材料,固定花生播期为5月15日,谷子从5月15日至6月9日每5天播种1期,共设置6个播期处理(S1~S6).通过对单间作系统中作物产量、产量构成因素等指标的测定,分析不同谷子播期条件下谷子/花生间作的作物产量、系统生产力、种间竞争力的变化.结果表明,随着谷子播期的推迟,间作系统中谷子和花生的产量均表现为先升高后降低的趋势,5月25日播种时(S3)谷子产量(4.07 t·hm-2)和土地当量比(LER=1.24)最大,5月30日播种时(S4)花生产量(2.51 t·hm-2)、间作总产值(4.64万元·hm-2)和间作系统生产力(SP=2.93 t·hm-2)最大;谷子/花生间作系统的实际产量损失大于0,具有产量优势.谷子的侵占力大于0、竞争比率大于1,花生的侵占力小于0、竞争比率小于1,间作系统中的谷子是竞争优势作物,对资源的竞争能力高于花生且受谷子播期影响较大.相关性分析及通径分析发现,在间作系统中,谷子产量与穗长呈显著正相关,与穗粗、穗重、穗粒重呈正相关,且穗长对谷子产量的贡献作用最大.本研究结果对谷子/花生间作实践具有指导意义.
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不同花生棉花间作配比下的土壤养分、作物产量和收益研究
《山东农业科学 》 2021
摘要：本试验以花生品种花育36号和棉花品种邯258为材料,研究不同花生棉花间作处理下的土壤养分、产量和收益表现。结果表明,与花生单作相比,花生棉花6∶4间作处理可显著提高土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,而花生棉花4∶2间作和4∶4间作处理则降低土壤有机质、全氮和有效磷含量;与棉花单作相比,花生棉花6∶4间作亦可提高其土壤有机质、有效磷和速效钾含量,且全氮含量降低较小。花生棉花6∶4间作可提高花生单株果重,比单作提高4.22%,但间作对花生百果重、百仁重和出米率影响较小。花生棉花不同间作处理的总收益均高于花生和棉花单作,且以4∶2间作处理的总收益最高,达38 025元/hm2,其次为6∶4间作处理,为35 760元/hm2,分别较花生单作提高19.41%和12.30%,较棉花单作分别提高39.59%和31.28%。综合考虑间作对生态效益和经济效益的影响认为,花生棉花6∶4间作为两作物间作的最优配比。
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