不同行距配置下玉米-大豆带状套作水分动态及利用效率估测研究

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行距配置直接影响间套作系统中作物产量和水分分布利用,而目前围绕不同行距配置对玉米大豆带状套作系统水分利用效率(water use efficiency, WUE),水分生产力(water productivity, WP)和实际蒸散量(actual evapotranspiration,ETc)的影响尚不明确。为此,本研究于2013-2015年在中国西南地区的仁寿县开展不同行距配置下玉米-大豆带状套作种植,玉米采用宽窄行种植,大豆于玉米成熟前两个月在宽行内种植2行。利用LI-6400便携式光合系统仪测定玉米和大豆叶片的蒸腾速率、Microlysimeters法测定土壤蒸发量、重量分析法测定0-30 cm土层的土壤水分含量(Soil water content,SWC)、中子探头测量30-100 cm土层土壤水分变化和雨水收集器测定降雨量及采用水土保持系统(Soil conservation services,SCS)径流模型来估算径流水和土壤储水量的变化,分析不同行距配置下玉米大豆带状套作系统中实际蒸散量(ETc)、水分利用效率(WUE),群体水分利用效率(group water use efficiency,GWUE),水的捕获效率(water capture efficiency,Cwater),水分生产率(water productivity,WP)和水当量比(water equivalent ratios,WERs)变化规律,比较不同处理下作物籽粒产量和土地当量比(LER)。结果表明:随着玉米窄行行距的增加,玉米叶片的蒸腾速率降低,而大豆叶片蒸腾作用速率呈现相反的变化趋势,与不同行比配置下玉米植株冠层叶片相互遮阴有关。在不同的处理条件下,套作玉米的叶面积指数(LAI)显著高于单作,且土壤含水量、土壤蒸发量和净降雨量变化规律为:玉米行间(mm)<玉米大豆行间(MS)<大豆行间(SS)。随着玉米窄行的增加,群体产量呈现先增加后下降的趋势,在玉米窄行距为40 cm时群体产量最大,随后群体产量逐渐下降,而玉米和大豆产量分别呈现上升和下降趋势。通过对比分析,2013-2015年土地当量比(LER)在玉米窄行40 cm处达到最大值(LER>1.52)。对于水分利用情况,玉米-大豆带状套作种植系统中单一作物的水分利用率低于净作种植,但带状套作群体水分利用率显著高于净作下玉米或大豆。在玉米窄行行距为40 cm的玉米大豆带状套作种植下水分利用效率、水分生产率及水分当量比达到最大,其中水分当量比在2013和2014年分别为1.79和1.76。因此,在玉米窄行行距为40 cm,宽行行距为160 cm(200 cm带宽;2∶2玉米大豆行间)的玉米大百带状套作种植下具有高效的水分利用效率和水分生产率。
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