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《南京农业大学》 2003年
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旱作水稻/花生间作系统的氮素供应特征及产量优势

褚贵新  
【摘要】: 我国是淡水资源非常缺乏的一个国家,65~80%的淡水用于农业灌溉用水。传统的水稻淹水栽培对淡水资源的消耗量非常巨大,但是水分利用效率非常低下。旱作水稻作为一种全新的农业节水栽培方式,一般可以节约水资源90~100%,不但具有巨大的节水效益,而且可以获得和淹水栽培相同或相近的产量。水稻(Oryza sativa L., Wuyujing 99-15)旱作的成功实践使得旱作水稻可以和豆科作物间作,而豆科作物/禾本科作物间作系统往往具有明显的产量优势和高的资源利用效率,也是可持续农业发展的重要内容。花生(Arachis hypogaea L., Zhenyuanza 9102)是一种重要的经济作物,本研究采用大田小区实验和~(15)N同位素标记盆栽实验对旱作水稻/花生间作这一新的种植方式在2001~2002进行了研究,旨在探索实现旱作水稻的新途径,揭示旱作水稻和花生间作的产量优势,并研究了旱作水稻/花生间作系统的氮素供应特征,以及这一种植方式对土壤氮素肥力的影响以及对后茬小麦生长的影响。 1.通过2001~2002两年田间小区试验,对旱作水稻与花生间作的产量效益进行了比较研究。研究结果表明,水稻/花生间作具有明显的产量优势,通过间作可以提高产量18~41%。间作中起增产作用的作物是水稻,在水稻/花生为3∶3和4∶2两种间作方式下水稻的相对产量分别比单作水稻产量高29~37%和38%,间作对花生产量的影响不显著,但间作系统中增加水稻的种植比例会导致花生产量的下降。水稻与花生间作可以显著提高水稻的氮素含量,在水稻单作、水稻/花生间作比例分别为3∶3和4∶2的三种种植方式下,水稻的叶片含氮量分别为21.2、26.9和22.8 g kg~(-1),间作比单作分别增高27.1%和7.6%,经方差分析在P=0.05的水平有显著差异。与花生间作可以提高水稻叶片的叶绿素含量,其叶片的叶绿素含量显著的高于单作水稻的,间作花生的含氮量与单作比较没有明显差异,花生间作后其叶片含氮量有一定程度的下降。间作系统中水稻是优势作物种,竞争能力大于花生,通过与花生间作提高了水稻的有效分蘖数,显著增加了水稻的单稳重和千粒重。 2.采用根系分隔处理的研究方法和~(15)N同位素稀释标记示踪法,在不同氮素水平下研究了水稻/花生间作系统的氮素营养优势,间作花生的生物固氮效率,2001年试验表明:1)水稻和花生间作有产量优势和氮素营养优势,在0、225和300kg N hm~(-2)三个氮肥水平,根系不分隔处理(间作)的水稻生物量分别比分隔处理的高30.03、10.1和2.2%;水稻氮素吸收量分别比根系分隔处理的高74.03、16.93和23.2%;2) 一一一一一g垫些垫燮鳖垫擎勇鹭鬓 花生在225和3的kg Nhm一2氮素水平下,分隔处理和不分隔花生固氮量分别为 38·11、40·97%和14·81、20.49%,间作能提高花生固氮效率。2002的实验进一步 在15、75和150 kg Nhxn一三个氮肥供应水平条件下花生生物固氮间作系统的氮素 吸收。结果表明,在巧和75 kghm一两个氮素水平下,间作水稻比单作水稻的干 物质量分别增加了23 .5和12.2%,在尸=0.05的水平有显著差异。间作水稻和单作水 稻的氮素吸收量分别为134.7、142.8和1173、131.2 mg株一,,间作水稻的氮素吸收 量分别比单作增加14.8和8.8%。不同栽培方式对花生的干物质积累和氮素吸收影响 很小。在15认75和15 kgNhm一2三个氮素水平下,间作花生和单作花生的固氮效率 (%NDFA)分别为50.7、53.3、76.10,0和35.4、56.5、72.8%,花生的固氮效率随氮肥 水平的增加而显著降低,在低氮肥水平下的生物固氮显著高于高氮肥水平的,间作对 增加和刺激花生的生物固氮有显著的促进作用,尤其是在氮肥供应水平高的情况下, 间作能明显提高花生的生物固氮效率(%NDFA)。 3.用花生叶片”N富积标记法和”N同位素稀释法(ID法)两种不同方法比较 研究了对水稻/花生间作系统中花生向水稻的氮素转移,不同氮肥供应水平对氮素在 水稻/花生间作系统转移的影响,同时,用’加的富积标记法研究了花生根系腐解对 间作系统氮素转移的贡献。研究结果如下:在225和300 kg Nhm一的氮肥施用水平 条件下,采用”N花生叶片标记法(%NT)和稀释法(o/oNDFL)都证明在水稻花生共生期 间花生固氮量的2一3.5%转移到水稻体内.与花生间作能明显的提高水稻干物质产量 和氮素吸收量,在15、75和1 50 kg N hm-2三个氮肥施用水平条件下,间作水稻和单 作水稻的氮素吸收量分别为134.7、142.8、255.2 mg袜l和227.3、132.2和174.3mg 株一,,间作水稻的氮素吸收量分别比单作增加14名、9.6和7.9%.不同栽培方式对 花生的干物质积累和氮素吸收影响很小.间作系统中的氮素转移率(o/oNDFL)和转 移量在15、75和150 kgN腼一3个氮素水平分别为12.2、9.2、6.20,0和16.3、13、 10.4 mg株一’,氮素转移率和氮素转移量随着氮肥水平的增加而显著减少. 花生和水稻叶片标记氮素双向转移试验表明,在15、75、1 50 kgN一hm一2三个 氮肥水平下,间作水稻的干物质积累量和氮素吸收量分别为9.4、12.1、13.59株”和 207.4、241.2、259.4mgN株一,,分别比单作水稻增加了21一290,0、7一296/0、18- 30%和43.43、45.72、犯名1
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S344

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