玉米花生间作复合群体中氮磷吸收利用特征与种间效应的研究

论文摘要

中国是一个人多地少的农业大国。随着人口不断增加,耕地面积不断减少,农业生态环境仍在恶化等问题的加剧,如何在有限的耕地面积上获得粮食高产,来满足人民日益增长的需要,实现农业的可持续发展,已成为一个亟需解决的难题。玉米花生间作是一种豆科作物与禾本科作物间作模式,具有高产高效和生物固氮等优点。因此,研究玉米花生间作特点,挖掘其生产潜力和固氮能力对于解决这个难题具有重要理论价值和现实意义。本研究于2004-2005年在山东农业大学农学实验站,进行了玉米花生间作大田试验和池栽根系分隔试验,系统地研究了玉米花生间作产量、效益、氮吸收利用规律、磷吸收利用规律、光合特性及氮代谢特点,并分析了玉米花生间作体系土壤氮磷平衡、氮磷吸收利用对间作优势的贡献率及根部种间效应;利用15N同位素示踪技术研究了玉米花生间作对花生固氮和氮转移的影响。主要结果如下:1.玉米花生间作优势突出,产量及产值土地当量比提高14%-18%。1.1间作复合群体产量与效益与单作相比,玉米花生间作虽然降低了玉米、花生的经济产量和生物产量,但间作体系具有明显的经济产量间作优势Ⅱ和生物产量间作优势Ⅱ,分别为345 kg·hm-22 896 kg·hm-2和3 168 kg·hm-29 968 kg·hm-2。从产量和LER看,2∶4模式优于2∶8模式。2∶4模式的LER平均为1.142,土地利用率平均提高了14.2%,粗蛋白总产量为1 950 kg·hm-2 2 211kg·hm-2,分别比单作玉米和单作花生多317.7 kg·hm-2333.6 kg·hm-2和461.7 kg·hm-2639.6 kg·hm-2;总产值为21 189 $·hm-223 318 $·hm-2,比单作玉米高4 405 $·hm-25 778 $·hm-2,比单作花生低852$·hm-22189$·hm-2,IER平均为1.18,产投比分别比单作玉米和单作花生提高了8.33%17.52%和7.31%12.45%。由此可见,玉米花生间作是一个高产高效的复合群体。增施氮肥或磷肥均极显著提高玉米花生间作复合群体的经济产量、生物产量和经济效益。1.2个体生长发育特征

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第一章综述

1 研究背景与目的意义

2 国内外研究现状

2.1 间套作对产量的影响

2.2 间套作对光能利用的影响

2.3 间套作对养分利用的影响

2.3.1 非豆科间套作体系的氮营养

2.3.2 豆科‖禾本科间作体系的氮营养

2.3.3 间套作体系的磷营养

2.3.4 间混套作对铁营养的影响

3 现有研究不足之处

第二章玉米花生间作产量效益优势分析

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 玉米花生间作产量、效益优势分析

2.1.1 玉米花生间作经济产量优势分析

2.1.2 玉米花生间作生物产量优势分析

2.1.3 玉米花生间作对收获指数的影响

2.1.4 玉米花生间作粗蛋白产量

2.1.5 玉米花生间作经济效益分析

2.1.6 氮磷对玉米花生间作体系产量效益的影响

2.2 玉米花生间作单株干物质积累与分配

2.2.1 间作对玉米单株干物质的影响

2.2.2 不同生育阶段间作玉米单株干物质积累与收获期干物质分配

2.2.3 间作对花生干物质积累和分配的影响

2.2.4 玉米花生间作体系干物质与叶面积指数的变化

3 小结

第三章玉米花生间作复合群体的光合特性

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 玉米花生间作净光合速率特点

2.1.1 间作玉米花生晴天与阴天净光合速率

2.1.2 间作玉米晴天光合速率日变化特点

2.1.3 间作花生晴天光合速率日变化特点

v/F_m的特点'>2.2 玉米花生间作F_v/F_m的特点

v/F_m 日变化特点'>2.2.1 间作玉米晴天F_v/F_m日变化特点

v/F_m 日变化特点'>2.2.2 间作花生晴天F_v/F_m日变化特点

v/F_m 日变化特点'>2.2.3 间作玉米花生阴天的F_v/F_m日变化特点

PSⅡ特点'>2.3 玉米花生间作Φ_PSⅡ特点

PSⅡ日变化特点'>2.3.1 间作玉米晴天的Φ_PSⅡ日变化特点

PSⅡ日变化特点'>2.3.2 间作花生晴天Φ_PSⅡ日变化特点

PSⅡ日变化特点'>2.3.3 间作玉米花生阴天的Φ_PSⅡ日变化特点

2.4 间作玉米花生叶绿素含量的变化

2.5 间作玉米花生光—光响应曲线

2.5.1 光—光响应曲线

2.5.2 表观量子效率（AQY）和光补偿点

3 小结

第四章玉米花生间作的氮代谢特征

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 玉米花生间作体系中蛋白质产量和含量

2.1.1 玉米花生间作体系的蛋白质产量

2.1.2 收获期籽粒蛋白质含量和产量

2.1.3 间作玉米籽粒蛋白质含量的变化

2.1.4 间作花生收获期果仁蛋白含量与产量

2.2 玉米花生间作叶片游离氨基酸含量

2.2.1 间作玉米穗位叶游离氨基酸

2.2.2 间作花生叶片游离氨基酸含量

2.3 玉米花生间作氮代谢关键酶的变化

2.3.1 玉米花生间作叶片的硝酸还原酶（NR）

2.3.2 玉米花生间作叶片谷氨酰胺合成酶（GS）的变化

2.3.3 玉米花生间作叶片蛋白质水解酶的变化

3 小结

第五章玉米花生间作氮磷营养吸收利用

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 玉米花生间作氮磷吸收、积累和分配

2.1.1 间作玉米氮磷吸收、积累和分配

2.1.2 间作花生氮磷吸收、积累和分配

2.2 玉米花生间作氮、磷利用

2.2.1 玉米花生间作氮、磷营养优势分析

2.2.2 玉米花生间作氮、磷吸收利用

2.3 玉米花生间作体系氮、磷平衡

2.3.1 间作对土壤全氮含量的影响

2.3.2 间作对土壤速效氮含量的影响

2.3.3 间作对土壤速效磷含量的影响

2.3.4 玉米花生间作土壤氮素平衡

2.3.5 玉米花生间作土壤磷素平衡

3 小结

第六章玉米花生间作根部种间效应的研究

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 玉米花生间作种间效应对生物量和经济产量的影响

2.1.1 玉米花生间作种间效应对玉米开花期干物质的影响

2.1.2 玉米花生间作种间效应对生物产量的影响

2.1.3 玉米花生间作种间效应对经济产量的影响

2.2 玉米花生间作根部种间效应对氮、磷吸收的影响

2.2.1 玉米花生间作根部种间效应对氮素吸收的影响

2.2.2 玉米花生间作种间效应对磷素吸收量的影响

2.3 玉米花生间作体系中花生固氮及氮转移

2.3.1 间作玉米对间作花生固氮产物的吸收

2.3.2 玉米花生间作对花生固氮的影响

3 小结

第七章讨论与结论

1. 讨论

1.1 玉米花生间作对产量和效益的影响

1.2 玉米花生间作生理特点

1.2.1 玉米花生间作个体发育

1.2.2 玉米花生间作对光利用的影响

1.2.3 间作对玉米花生氮代谢的影响

1.2.4 玉米花生间作个体营养吸收积累

1.3 玉米花生间作氮磷肥吸收利用

1.4 玉米花生间作营养竞争与互补

1.5 玉米花生间作根部种间效应

2. 结论

2.1 玉米花生间作是一个高产高效的复合体系

2.1.1 玉米花生间作产量与效益

2.1.2 个体发育特点

2.2 玉米花生间作分层立体高效利用光能

2.3 玉米花生间作体系中氮代谢

2.4 玉米花生间作提高氮肥和磷肥利用

2.4.1 单株的氮、磷吸收积累

2.4.2 氮肥磷肥利用

2.5 玉米花生间作土壤氮、磷平衡

2.6 玉米‖花生间作根部种间效应优势明显

3 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读学位期间发表论文

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