不同土壤氮、磷肥水平下間作大豆對(duì)玉米生長的影響

陳建斌　周志剛　李春葦?shù)?/p>

摘要：為了明確在不同氮、磷肥水平下大豆對(duì)玉米生長的影響，在溫室中通過盆栽試驗(yàn)研究了在有、無大豆間栽情況下，3種磷肥濃度（100、200、400 mg/kg）、5種氮肥濃度（0、150、300、450、600 mg/kg）處理的玉米的株高、地上部生物量和地下部生物量。結(jié)果表明：大豆對(duì)玉米生長的影響與土壤氮磷肥的施用水平關(guān)系較大，在低磷（100 mg/kg）高氮（>450 mg/kg）條件下，玉米的株高和地下部生物量受到大豆的較強(qiáng)抑制作用，而玉米的地上部生物量卻受到促進(jìn)；進(jìn)一步提高磷肥用量后，大豆對(duì)玉米生長的影響程度減小。結(jié)果初步表明，通過調(diào)整土壤氮、磷數(shù)量和比例可以影響大豆對(duì)玉米生長的作用方式。

關(guān)鍵詞：大豆；玉米；間作；氮肥水平；磷肥水平；植株生長

中圖分類號(hào)： S344.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2014）07-0094-03

收稿日期：2013-09-13

基金項(xiàng)目：國家“973”計(jì)劃（編號(hào)：2011CB100400）。

作者簡介：陳建斌（1970—），男，云南紅河人，碩士，副教授，主要從事植物保護(hù)技術(shù)推廣與應(yīng)用工作。E-mail：cjbin2@vip.sina.com。

通信作者：湯東生，男，湖北?？等?，博士，副教授，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究。E-mail：eastuptang@126.com。作物多樣性是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，多種作物以間作或套種的方式種植在一起，利用形態(tài)上的差異進(jìn)行空間上的合理互補(bǔ)，可充分利用田間光照[2-3]及肥、水[4]資源，增加作物產(chǎn)量[5]，有時(shí)還起到控制病、蟲、草害[6]的作用。由于資源競爭或其他化學(xué)效應(yīng)，生長在一起的不同作物種群中的一種作物群體可能會(huì)對(duì)另一作物群體的生長產(chǎn)生限制或促進(jìn)作用[7-8]。作物栽培學(xué)家過去往往從提高資源利用率[9-11]的角度分析田間生物或經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量來考察栽培的成效，而對(duì)于相鄰作物之間直接相互影響的研究報(bào)道并不多見。玉米大豆間作是我國最為普遍的間作方式之一，人們選擇這種種植模式的目的在于通過大豆的結(jié)瘤固氮來減少氮肥的投入，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[12]。相對(duì)于玉米單作，大豆與玉米間作后，總產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到提高。而從生態(tài)學(xué)的角度看，間作在玉米行間的大豆是否對(duì)玉米生長產(chǎn)生積極或消極的影響并不清楚，特別是產(chǎn)生這種影響的條件還有待進(jìn)一步研究。氮肥和磷肥是限制作物產(chǎn)量的2個(gè)重要因素，因?yàn)樽魑铽@得高產(chǎn)必須保證獲得足夠的氮肥和磷肥。本研究將探討盆栽條件下，在不同氮、磷施肥水平下，大豆對(duì)玉米生長的作用，旨在深入揭示玉米大豆間作的生態(tài)效應(yīng)，從而為提高間作的生產(chǎn)效益作出初步的理論探討。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試玉米品種為尋單7號(hào)，由昆明市種子公司提供；供試大豆品種為滇豆6號(hào)，由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011年4月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)的溫室中開始實(shí)施。試驗(yàn)用土取自昆明市附近農(nóng)田表層0～20 cm的耕作層土壤，經(jīng)自然風(fēng)干、粉碎后過直徑為1 cm鐵網(wǎng)篩。然后將過篩后的土與腐熟風(fēng)干后的有機(jī)肥按體積比4 ∶1進(jìn)行充分混合待用。土壤混合后經(jīng)測定可知，含有機(jī)質(zhì)50.65%、堿解氮115.44 mg/kg、速效磷55.92 mg/kg、速效鉀 117.48 mg/kg，pH值為6.01。

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為施磷處理，設(shè)低磷（100 mg/kg）、中磷（200 mg/kg）和高磷（400 mg/kg） 3個(gè)水平；副區(qū)為施氮處理，分別設(shè)0、150、300、450、600 mg/kg 5個(gè)氮肥施用水平。磷肥用過磷酸鈣，以底肥一次性施入；氮肥用尿素，底肥施40%，4周后追施剩下的60%，為保證均勻性，追施氮肥時(shí)先溶于水中，再按量均勻施入土中。

采用盆栽試驗(yàn)，試驗(yàn)用盆為直徑為30 cm、高25 cm的PVC塑料盆，每盆用土8 kg，裝盆之前將化肥與土壤充分混合均勻，然后將催過芽的種子播入盆中，每種種子每穴播2粒，出苗后每穴保留1苗，設(shè)每盆1株玉米、每盆1株玉米1株大豆2種播種方式。以后根據(jù)土壤墑情適時(shí)補(bǔ)充水分。每個(gè)處理設(shè)5次重復(fù)。

1.3測定項(xiàng)目與方法

從大豆結(jié)莢初期（7月初）開始，用剪刀將大豆的地上部與地下部分開。然后將每盆的所有植株連土倒出，用自來水沖洗干凈后測定株高，將地上部和地下部植株在70 ℃下烘72 h后稱重。

1.4數(shù)據(jù)分析與處理

用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行繪圖，用SAS 9.2軟件分析數(shù)據(jù)，采用鄧肯氏法進(jìn)行平均數(shù)顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥水平下大豆對(duì)玉米株高的影響

由圖1可見，在不同施肥水平下，大豆對(duì)玉米生長的影響差異較大。低磷（100 mg/kg）條件下，在氮肥施用量較低情況下，大豆對(duì)玉米株高有一定的促進(jìn)作用，但不顯著；當(dāng)?shù)视昧吭黾拥?50 mg/kg時(shí)，大豆顯著影響了玉米株高的增加。在中磷（200 mg/kg）條件下，仍然是低氮條件下大豆對(duì)玉米的株高有一定的促進(jìn)作用；300mg/kg的氮肥用量就顯著地抑制了玉米株高。在高磷（400 mg/kg）條件下，盡管玉米株高均比低磷、中磷水平下同等氮肥用量的增加許多，但氮肥用量在300 mg/kg或更高的情況下，則表現(xiàn)出大豆對(duì)玉米株高的抑制作用。由圖1還可以看出，在同樣氮肥用量條件下，玉米株高隨著磷肥用量的增加而增加；大豆對(duì)玉米株高的影響規(guī)律基本不隨磷肥用量增加而改變。

2.2不同施肥水平下大豆對(duì)玉米地上部生物量的影響

由圖2可知，在不同氮磷水平下，大豆對(duì)玉米地上部生物量的影響差異較大。在低磷（100 mg/kg）條件下，除 300 mg/kg 氮肥處理外，其他各氮肥施用量下的大豆均對(duì)玉米生長有一定的促進(jìn)作用；隨著氮肥用量的增加，差異顯著性增強(qiáng)，在600 mg/kg的氮肥用量下，玉米地上部干質(zhì)量增加12.29%。在氮肥用量相同的情況下，玉米地上部干質(zhì)量隨磷肥用量的增加迅速增加，但大豆對(duì)玉米的促進(jìn)作用卻表現(xiàn)得越來越弱。由此可知，在低磷、高氮條件下，大豆對(duì)玉米地上部生物量的促進(jìn)作用最強(qiáng)。

2.3不同施肥水平下大豆對(duì)玉米地下部生物量的影響

由圖3可以看出，不同水平的氮、磷肥對(duì)玉米地下部的生長具有不同程度的抑制作用。在低磷（100 mg/kg）水平下，隨著氮肥用量的增加，大豆對(duì)玉米的抑制強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；最大抑制強(qiáng)度發(fā)生于氮肥用量為450 mg/kg時(shí)，抑制率達(dá)48.34%。在中磷（200 mg/kg）水平下，隨著氮肥用量的增加，大豆對(duì)玉米的抑制強(qiáng)度持續(xù)增加，在氮肥用量為600 mg/kg時(shí)，抑制強(qiáng)度達(dá)36.03%。在高磷（400 mg/kg）水平下，只有在600 mg/kg氮肥用量水平下，大豆對(duì)玉米地上部生長才有抑制作用。結(jié)果表明，在低磷水平和一定氮肥用量范圍內(nèi)，大豆對(duì)玉米地下部生長的抑制作用逐漸增加；大豆對(duì)玉米根系的生長沒有促進(jìn)作用。

3結(jié)論與討論

本研究從物種間相互作用的角度探討了在不同施肥條件下，大豆對(duì)玉米生長的影響。結(jié)果顯示，在低磷和高氮肥條件下，大豆對(duì)玉米株高的抑制作用較強(qiáng)；對(duì)玉米地上部干質(zhì)量的促進(jìn)作用較強(qiáng)；同時(shí)對(duì)玉米地上部生物量的抑制作用較強(qiáng)；隨著磷肥用量的增加，大豆對(duì)玉米生長的影響作用減輕。

物種間的關(guān)系是復(fù)雜的，在不同的環(huán)境因子作用下，生活在一起的相鄰2個(gè)物種間的關(guān)系可能會(huì)發(fā)生變化[13]。本研究表明，大豆對(duì)玉米的影響在不同的氮磷肥施用水平下會(huì)表現(xiàn)不同強(qiáng)度的抑制或促進(jìn)效應(yīng)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過更低的投入獲得更高的產(chǎn)量是提高栽培管理水平的目標(biāo)。通過間作提高作物對(duì)光、溫、肥、水等熱資源高效利用的前提是提高農(nóng)田的栽培管理水平，而不同肥料的合理搭配是重要的田間栽培管理措施。維護(hù)土壤健康、減少肥料的損失和浪費(fèi)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培管理的重要目標(biāo)之一[14-16]。當(dāng)前我國肥料使用過程中的浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)污染程度持續(xù)增加，其中關(guān)鍵的因素是化肥使用的數(shù)量和結(jié)構(gòu)極不合理，農(nóng)業(yè)效率低下。因此，深入研究間作系統(tǒng)下作物穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)條件下，作物對(duì)肥料數(shù)量和結(jié)構(gòu)的需求規(guī)律顯得十分重要。

參考文獻(xiàn)：

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[16]蘇琳，張仁陟，蔡立群. 保護(hù)性耕作對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，28（3）：524-529.

2.3不同施肥水平下大豆對(duì)玉米地下部生物量的影響

由圖3可以看出，不同水平的氮、磷肥對(duì)玉米地下部的生長具有不同程度的抑制作用。在低磷（100 mg/kg）水平下，隨著氮肥用量的增加，大豆對(duì)玉米的抑制強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；最大抑制強(qiáng)度發(fā)生于氮肥用量為450 mg/kg時(shí)，抑制率達(dá)48.34%。在中磷（200 mg/kg）水平下，隨著氮肥用量的增加，大豆對(duì)玉米的抑制強(qiáng)度持續(xù)增加，在氮肥用量為600 mg/kg時(shí)，抑制強(qiáng)度達(dá)36.03%。在高磷（400 mg/kg）水平下，只有在600 mg/kg氮肥用量水平下，大豆對(duì)玉米地上部生長才有抑制作用。結(jié)果表明，在低磷水平和一定氮肥用量范圍內(nèi)，大豆對(duì)玉米地下部生長的抑制作用逐漸增加；大豆對(duì)玉米根系的生長沒有促進(jìn)作用。

3結(jié)論與討論

本研究從物種間相互作用的角度探討了在不同施肥條件下，大豆對(duì)玉米生長的影響。結(jié)果顯示，在低磷和高氮肥條件下，大豆對(duì)玉米株高的抑制作用較強(qiáng)；對(duì)玉米地上部干質(zhì)量的促進(jìn)作用較強(qiáng)；同時(shí)對(duì)玉米地上部生物量的抑制作用較強(qiáng)；隨著磷肥用量的增加，大豆對(duì)玉米生長的影響作用減輕。

物種間的關(guān)系是復(fù)雜的，在不同的環(huán)境因子作用下，生活在一起的相鄰2個(gè)物種間的關(guān)系可能會(huì)發(fā)生變化[13]。本研究表明，大豆對(duì)玉米的影響在不同的氮磷肥施用水平下會(huì)表現(xiàn)不同強(qiáng)度的抑制或促進(jìn)效應(yīng)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過更低的投入獲得更高的產(chǎn)量是提高栽培管理水平的目標(biāo)。通過間作提高作物對(duì)光、溫、肥、水等熱資源高效利用的前提是提高農(nóng)田的栽培管理水平，而不同肥料的合理搭配是重要的田間栽培管理措施。維護(hù)土壤健康、減少肥料的損失和浪費(fèi)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培管理的重要目標(biāo)之一[14-16]。當(dāng)前我國肥料使用過程中的浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)污染程度持續(xù)增加，其中關(guān)鍵的因素是化肥使用的數(shù)量和結(jié)構(gòu)極不合理，農(nóng)業(yè)效率低下。因此，深入研究間作系統(tǒng)下作物穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)條件下，作物對(duì)肥料數(shù)量和結(jié)構(gòu)的需求規(guī)律顯得十分重要。

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[16]蘇琳，張仁陟，蔡立群. 保護(hù)性耕作對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，28（3）：524-529.

2.3不同施肥水平下大豆對(duì)玉米地下部生物量的影響

由圖3可以看出，不同水平的氮、磷肥對(duì)玉米地下部的生長具有不同程度的抑制作用。在低磷（100 mg/kg）水平下，隨著氮肥用量的增加，大豆對(duì)玉米的抑制強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；最大抑制強(qiáng)度發(fā)生于氮肥用量為450 mg/kg時(shí)，抑制率達(dá)48.34%。在中磷（200 mg/kg）水平下，隨著氮肥用量的增加，大豆對(duì)玉米的抑制強(qiáng)度持續(xù)增加，在氮肥用量為600 mg/kg時(shí)，抑制強(qiáng)度達(dá)36.03%。在高磷（400 mg/kg）水平下，只有在600 mg/kg氮肥用量水平下，大豆對(duì)玉米地上部生長才有抑制作用。結(jié)果表明，在低磷水平和一定氮肥用量范圍內(nèi)，大豆對(duì)玉米地下部生長的抑制作用逐漸增加；大豆對(duì)玉米根系的生長沒有促進(jìn)作用。

3結(jié)論與討論

本研究從物種間相互作用的角度探討了在不同施肥條件下，大豆對(duì)玉米生長的影響。結(jié)果顯示，在低磷和高氮肥條件下，大豆對(duì)玉米株高的抑制作用較強(qiáng)；對(duì)玉米地上部干質(zhì)量的促進(jìn)作用較強(qiáng)；同時(shí)對(duì)玉米地上部生物量的抑制作用較強(qiáng)；隨著磷肥用量的增加，大豆對(duì)玉米生長的影響作用減輕。

物種間的關(guān)系是復(fù)雜的，在不同的環(huán)境因子作用下，生活在一起的相鄰2個(gè)物種間的關(guān)系可能會(huì)發(fā)生變化[13]。本研究表明，大豆對(duì)玉米的影響在不同的氮磷肥施用水平下會(huì)表現(xiàn)不同強(qiáng)度的抑制或促進(jìn)效應(yīng)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過更低的投入獲得更高的產(chǎn)量是提高栽培管理水平的目標(biāo)。通過間作提高作物對(duì)光、溫、肥、水等熱資源高效利用的前提是提高農(nóng)田的栽培管理水平，而不同肥料的合理搭配是重要的田間栽培管理措施。維護(hù)土壤健康、減少肥料的損失和浪費(fèi)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培管理的重要目標(biāo)之一[14-16]。當(dāng)前我國肥料使用過程中的浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)污染程度持續(xù)增加，其中關(guān)鍵的因素是化肥使用的數(shù)量和結(jié)構(gòu)極不合理，農(nóng)業(yè)效率低下。因此，深入研究間作系統(tǒng)下作物穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)條件下，作物對(duì)肥料數(shù)量和結(jié)構(gòu)的需求規(guī)律顯得十分重要。

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