不同土壤氮、磷肥水平下間作大豆對玉米生長的影響

摘要：為了明確在不同氮、磷肥水平下大豆對玉米生長的影響，在溫室中通過盆栽試驗研究了在有、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。結果表明：大豆對玉米生長的影響與土壤氮磷肥的施用水平關系較大，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抑制作用，而玉米的地上部生物量卻受到促進；進一步提高磷肥用量后，大豆對玉米生長的影響程度減小。結果初步表明，通過調整土壤氮、磷數量和比例可以影響大豆對玉米生長的作用方式。

關鍵詞：大豆；玉米；間作；氮肥水平；磷肥水平；植株生長

中圖分類號： S344.2 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）07-0094-03

收稿日期：2013-09-13

基金項目：國家“973”計劃（編號：2011CB100400）。

作者簡介：陳建斌（1970—），男，云南紅河人，碩士，副教授，主要從事植物保護技術推廣與應用工作。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學研究。E-mail：eastuptang@126.com。作物多樣性是人類賴以生存的物質基礎[1]，多種作物以間作或套種的方式種植在一起，利用形態上的差異進行空間上的合理互補，可充分利用田間光照[2-3]及肥、水[4]資源，增加作物產量[5]，有時還起到控制病、蟲、草害[6]的作用。由于資源競爭或其他化學效應，生長在一起的不同作物種群中的一種作物群體可能會對另一作物群體的生長產生限制或促進作用[7-8]。作物栽培學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濟產量來考察栽培的成效，而對于相鄰作物之間直接相互影響的研究報道并不多見。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瘤固氮來減少氮肥的投入，從而提高農業生產效率[12]。相對于玉米單作，大豆與玉米間作后，總產量和經濟價值得到提高。而從生態學的角度看，間作在玉米行間的大豆是否對玉米生長產生積極或消極的影響并不清楚，特別是產生這種影響的條件還有待進一步研究。氮肥和磷肥是限制作物產量的2個重要因素，因為作物獲得高產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，大豆對玉米生長的作用，旨在深入揭示玉米大豆間作的生態效應，從而為提高間作的生產效益作出初步的理論探討。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試玉米品種為尋單7號，由昆明市種子公司提供；供試大豆品種為滇豆6號，由云南省農業科學院經濟作物研究所提供。

1.2試驗設計

試驗于2011年4月在云南農業大學的溫室中開始實施。試驗用土取自昆明市附近農田表層0～20 cm的耕作層土壤，經自然風干、粉碎后過直徑為1 cm鐵網篩。然后將過篩后的土與腐熟風干后的有機肥按體積比4 ∶1進行充分混合待用。土壤混合后經測定可知，含有機質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。

采用裂區設計，主區為施磷處理，設低磷（100 mg/kg）、中磷（200 mg/kg）和高磷（400 mg/kg） 3個水平；副區為施氮處理，分別設0、150、300、450、600 mg/kg 5個氮肥施用水平。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，追施氮肥時先溶于水中，再按量均勻施入土中。

采用盆栽試驗，試驗用盆為直徑為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。以后根據土壤墑情適時補充水分。每個處理設5次重復。

1.3測定項目與方法

從大豆結莢初期（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數據分析與處理

用Microsoft Excel 2007軟件進行繪圖，用SAS 9.2軟件分析數據，采用鄧肯氏法進行平均數顯著性檢驗。

2結果與分析

2.1不同施肥水平下大豆對玉米株高的影響

由圖1可見，在不同施肥水平下，大豆對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，大豆對玉米株高有一定的促進作用，但不顯著；當氮肥用量增加到450 mg/kg時，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玉米的株高有一定的促進作用；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，則表現出大豆對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；大豆對玉米株高的影響規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玉米生長有一定的促進作用；隨著氮肥用量的增加，差異顯著性增強，在600 mg/kg的氮肥用量下，玉米地上部干質量增加12.29%。在氮肥用量相同的情況下，玉米地上部干質量隨磷肥用量的增加迅速增加，但大豆對玉米的促進作用卻表現得越來越弱。由此可知，在低磷、高氮條件下，大豆對玉米地上部生物量的促進作用最強。

2.3不同施肥水平下大豆對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，大豆對玉米的抑制強度呈現先增加后降低的趨勢；最大抑制強度發生于氮肥用量為450 mg/kg時，抑制率達48.34%。在中磷（200 mg/kg）水平下，隨著氮肥用量的增加，大豆對玉米的抑制強度持續增加，在氮肥用量為600 mg/kg時，抑制強度達36.03%。在高磷（400 mg/kg）水平下，只有在600 mg/kg氮肥用量水平下，大豆對玉米地上部生長才有抑制作用。結果表明，在低磷水平和一定氮肥用量范圍內，大豆對玉米地下部生長的抑制作用逐漸增加；大豆對玉米根系的生長沒有促進作用。

3結論與討論

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，大豆對玉米生長的影響。結果顯示，在低磷和高氮肥條件下，大豆對玉米株高的抑制作用較強；對玉米地上部干質量的促進作用較強；同時對玉米地上部生物量的抑制作用較強；隨著磷肥用量的增加，大豆對玉米生長的影響作用減輕。

物種間的關系是復雜的，在不同的環境因子作用下，生活在一起的相鄰2個物種間的關系可能會發生變化[13]。本研究表明，大豆對玉米的影響在不同的氮磷肥施用水平下會表現不同強度的抑制或促進效應。在農業生產中，通過更低的投入獲得更高的產量是提高栽培管理水平的目標。通過間作提高作物對光、溫、肥、水等熱資源高效利用的前提是提高農田的栽培管理水平，而不同肥料的合理搭配是重要的田間栽培管理措施。維護土壤健康、減少肥料的損失和浪費是現代農業栽培管理的重要目標之一[14-16]。當前我國肥料使用過程中的浪費現象較為嚴重，農業污染程度持續增加，其中關鍵的因素是化肥使用的數量和結構極不合理，農業效率低下。因此，深入研究間作系統下作物穩產甚至增產條件下，作物對肥料數量和結構的需求規律顯得十分重要。

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