【摘 要】
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随着世界人口不断增加,人们对粮食的需要增加,而城镇化进程不断推进,导致大面积的土地退出耕地范围,世界粮食生产面临严峻的挑战。因此如何在有限的耕地上生产更多的粮食,成为国内外学者研究的重点课题。间套作不仅具有增产稳产的优势,还能促进作物对光热、水分养分等资源的吸收利用,从而提高单位面积产出率。以往间套作的研究多集中于灌溉或补充灌溉条件下,对雨养条件下间套作群体的产量表现和劣势作物的恢复生长少有研究。
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（31871562）；
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随着世界人口不断增加,人们对粮食的需要增加,而城镇化进程不断推进,导致大面积的土地退出耕地范围,世界粮食生产面临严峻的挑战。因此如何在有限的耕地上生产更多的粮食,成为国内外学者研究的重点课题。间套作不仅具有增产稳产的优势,还能促进作物对光热、水分养分等资源的吸收利用,从而提高单位面积产出率。以往间套作的研究多集中于灌溉或补充灌溉条件下,对雨养条件下间套作群体的产量表现和劣势作物的恢复生长少有研究。间套作系统中劣势作物的恢复生长对间套作群体产量的高低有直接的影响,因此,有必要对雨养条件下劣势作物的恢复生长机制进行研究,为合理间套作种植和农田养分管理提供依据。论文以冬小麦/春玉米套作群体为研究对象,设置三个施氮水平N0、N1和N2(分别对应小麦0,120,240 kg ha-1;玉米0,180,360 kg ha-1)和三种种植模式（单作小麦、单作玉米、小麦/玉米套作）,采用完全随机区组设计,共9个试验处理,通过两年大田试验,研究了不同施氮水平对小麦/玉米套作群体作物生长生理特性、产量及产量构成因素的影响,探索套作玉米的恢复生长机制,明确套作种植的增产效应,为促进间套作种植模式高产稳产、优化种植结构和农田养分管理提供理论依据。本研究初步得出如下结论:（1）研究结果显示,各生育时期内不同行小麦的株高均以边1行最低,两年内收获期株高较单作小麦降低了1.72 cm-5.25 cm,其余行与单作小麦无显著差异。套作玉米的株高低于单作玉米,仅在2020年的N2处理下表现出一定的株高优势,套作内行和边行玉米分别较单作提高了1.50 cm和2.61 cm。套作小麦的LAI和干物质积累在全生育期内均大于单作小麦,而套作玉米的LAI和干物质积累始终小于单作玉米。（2）全生育期内各施氮处理下套作边1行小麦的叶片Pn均显著高于单作,其余行较单作也有提高,但差异不显著。小麦的叶片SPAD值与Pn的表现基本一致,边1行显著高于单作,两年内开花期较单作提高4.51%-9.52%,其余各行与单作无显著差异。而处于竞争劣势地位的套作玉米,麦/玉共生期内其生长发育受到抑制,故Pn和SPAD值均低于单作玉米,具体表现为单作＞内行＞边行。小麦收获后套作玉米进入单独生长阶段,第一次测定指标时叶片Pn在N1处理下优于单作玉米,两年内较单作提高5.13%-11.92%,在N2处理下2020年边行和内行的Pn分别较单作降低3.77%和0.70%,2021年边行和内行分别较单作提高4.99%和6.16%。而SPAD值的表现存在差异,在N1处理下套作内行玉米的SPAD值较单作提高5.76%-6.95%,N2处理下边行玉米的SPAD值较单作提高4.80%-5.14%。（3）套作系统两年产量的均值在N0、N1和N2处理下分别较单作提高6.80%、8.83%和10.03%。套作种植显著提高边1行小麦的1m长籽粒产量和产量构成因素,边2行仅穗数和1m长籽粒产量显著高于单作。套作种植模式下玉米表现出产量劣势,两年内较单作降低0.77%-5.32%。边行玉米穗粒数和百粒重的下降,导致边行产量低于单作,而内行玉米的产量及其构成因素均高于单作。适当增施氮肥可以削弱套作玉米的边行劣势。（4）两年内,套作系统相对于单作WU的变化ΔWU均小于0,且在N1处理下达到最小值,两年内分别降低水分消耗21.20 mm和18.59 mm。两年内各作物系统水分利用效率的最大值均出现在N1处理下的小麦/玉米套作,在2020年和2021年分别为16.55 kg ha-1 mm-1和17.61 kg ha-1 mm-1。两年内套作相对于单作WUE的变化ΔWUE均大于0,说明套作相对于单作具有明显的水分利用优势。本研究结果表明,雨养条件下间套作种植具有增产优势和资源利用优势。在休耕政策的推动下,雨养地区可适当发展小麦/玉米套作模式,实现农业生产可持续发展。
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