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基于低排放的高产种植技术是目前作物生产的重要课题,禾豆间作具有提高生产力、减排温室气体等优点,其中密植是间作增产的重要生态学基础。在不增加投入的前提下,通过进一步提高作物密度,能否实现提高生产力和降低碳排放双向目标,缺乏理论依据。2014年和2015年,在河西绿洲灌区设置田间试验,研究了低（D1）、中（D2）、高（D3）三种玉米种植密度对玉米间作豌豆（M/P）和单作玉米（M）生长特性、土壤温室气体排放特征、种间关系和资源利用特征的影响,以期为禾豆间作高产低碳生产技术提供科学借鉴和理论依据。得出的主要结论如下:1.密植下间作产量显著提高,豌豆收后玉米的补偿生长效应增强。增加密度减小了玉米、豌豆共生期玉米的相对竞争力,但提高了豌豆收获后玉米的恢复效应,进而形成了较高的间作生产力。两年试验中,玉米/豌豆间作相对拥挤指数大于1,且不同玉米种植密度水平下玉米间作豌豆土地当量比均大于1。玉米/豌豆间作系统产量比相应单作产量加权平均增大34.0%和37.9%。种植密度与玉米/豌豆间作对间作系统产量的协同增产量为9.3%。豌豆收后,间作玉米快速恢复生长,其生长速率明显大于相应单作,表现出较强的恢复生长能力,缓解了前期竞争造成的损失,间作玉米补偿效应大于1。豌豆收后是间作玉米获得高产的主要生育时段。2.密植显著降低了间作玉米、豌豆温室气体的排放。单、间作土壤碳排放量、N2O-N排放量均随玉米种植密度的增大而降低。单作玉米土壤碳排放量在D2处理下比D1处理降低12.6%,D3比D2降低10.1%,间作玉米土壤碳排放量在D2处理下比D1处理降低5.6%,D3比D2降低6.2%。豌豆收获前,间作玉米碳排放量在高玉米种植密度下比低、中密度下分别降低了30.8%和21.6%,单作玉米碳排放量分别降低了32.0%和16.2;豌豆收后,间作玉米碳排放量在高玉米种植密度下比低、中密度下分别降低了12.9%和8.5%,单作玉米碳排放量分别降低23.5%和12.9%。单作玉米土壤N2O-N排放量在D2处理比D1处理降低23.9%,D3比D2降低17.2%,间作玉米土壤N2O-N排放量在D2处理比D1处理降低13.8%,D3比D2降低15.1%。豌豆收获前,间作玉米N2O-N排放量在高玉米种植密度下比低、中密度下分别降低了32.9%和16.4%,单作玉米N2O-N排放量分别降低了59.0%和35.2%;豌豆收后,间作玉米N2O-N排放量在高玉米种植密度下比低、中密度下分别降低了57.1%和38.8%。间作系统中间作玉米碳排放量占系统总排放量的70.2%,间作豌豆占29.8%。豌豆收获前的共生期内间作豌豆碳排放量较大,对总排放量的贡献较大,为53.0%,密植是调控豌豆碳排放量的有效措施。间作玉米在豌豆收获后的碳排放是其碳排放总量的重要来源。玉米碳排放量随玉米种植密度的增大而降低。玉米间作豌豆全生育期内土壤N2O-N排放总量比两种作物单作模式下土壤N2O-N排放量加权平均随玉米种植密度增加分别降低了15.1%、10.5%和12.7%。间作系统中,间作玉米N2O-N排放量占系统总排放量的68.9%,间作豌豆占31.1%,玉米仍然是间作系统土壤N2O-N排放量的主要来源。密植与间作相结合表现出较好的协同减排效应,具有很大的碳减排潜力。3.玉米间作豌豆GWP均随玉米种植密度的增大而降低。单作玉米GWP在D2处理比D1处理降低5.8%,D3处理比D2处理降低8.4%,间作玉米GWP在D2处理比D1处理降低8.8%,D3处理比D2处理降低10%。豌豆收获前,单作玉米GWP在高玉米种植密度下比低、中密度下分别降低了33.6%和24.1%,间作玉米GWP在高玉米种植密度下比低、中密度下分别降低了42.6%和23.5%。豌豆收后,单作玉米GWP在高玉米种植密度下比低、中密度下分别降低了36.1%和22.5%,间作玉米GWP在高玉米种植密度下比低、中密度下分别降低了36.8%和28.0%。玉米间作豌豆具有降低GWP的作用,玉米间作豌豆GWP比单作豌豆平均增大了89.8%,比单作玉米平均减小了24.3%。玉米间作豌豆全生育期GWP比单作豌豆GWP和单作玉米GWP加权平均下降了5.0%。单作玉米、玉米间作豌豆GWP均随玉米种植密度增大而降低,本研究中,玉米/豌豆间作与密植结合对温室气体排放的增温潜势具有很好的协同效应,协同减排量为7.9%。豌豆收获前,间作玉米GWP比单作玉米GWP平均降低37.9%;豌豆收后,间作玉米碳排放量比单作玉米碳排放量平均增大了23.8%。豌豆收后是调节玉米GWP的重要生育时期。4.种植密度增大强化了间作资源利用优势,提高和促进了间作资源利用效率、降低了碳排放。玉米种植密度的增大能够使作物更加充分利用土壤中的有效水分,使得收获时遗留在土壤中的水分较少,同时,合理增加间作系统中玉米的种植密度是减少玉米间作豌豆水分无效消耗的有效农艺措施之一。玉米间作豌豆氮素利用效率比相应处理单作氮素利用效率加权平均高25.2%。间作氮素利用效率、氮肥利用率随种植密度的增大而增大,两年中,高种植密度下玉米间作豌豆氮肥利用率分别较低、中种植密度下间作氮肥利用率提高了40.4%、17.9%。间作群体保持适宜大小的竞争力有利于提高群体吸氮量和群体产量、共生期内豌豆和玉米干物质的累积,同时,玉米竞争力的增大是提高氮素利用效率的重要保证。豌豆开花结荚期是调控间作作物种间竞争力、获取高产的关键生育时期。玉米/豌豆间作与密植相结合集成于同一系统,对温室气体排放强度具有很好的协同效应,协同减排量为7.1%。玉米间作豌豆温室气体排放强度比单作豌豆温室气体排放强度和单作玉米温室气体排放强度的加权平均下降了11.7%。间作系统中,间作玉米竞争力的逐渐增大是系统温室气体排放强度降低的重要因素。