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枣麦(棉)间作系统光合特性与产量形成机理研究

【摘要】:为了分析研究枣麦(棉)间作条件下间作农作物的光合特性、产量形成及间作系统中的农田小气候变化,选取两行一年生枣树间种植4行棉花(Int-4)与种植2行棉花(Int-2)的两种枣棉间作模式,两行一年生枣树间种植10行小麦,距离枣树不同间距90cm(D1)、110cm(D2)、130cm(D3)的枣麦间作模式。分别测定间作麦棉与单作麦棉全生育期的株高、叶面积指数(LAI)、干物质积累、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素含量(SPAD值)及产量与产量构成。同时测定枣麦间作与枣棉间作系统中农田空气温度、相对湿度及风速的变化。通过研究枣麦(棉)间作系统中间作农作物的光合特性及产量形成,揭示枣麦(棉)间作系统中地上部光合特性的竞争机制,为合理布局间作模式、提高间作系统产量提供理论依据。得到以下主要研究结果:枣棉间作系统1.枣棉间作模式中,间作棉花的叶绿素含量与单作棉花相比差异不显著,在棉花生育期前期,间作棉花的Pn、Gs、Tr及Ci与单作棉花相比无显著差异。随着生育时期的后移,在棉花花铃期,间作条件显著降低了棉花的光合作用,单作棉花的Pn、Gs及Tr显著高于间作棉花,Ci显著低于单作棉花,在棉花吐絮期,间作条件对棉花的光合特性影响并不显著。而在不同的枣棉间作模式中,间作棉花的光合特性变化差异不显著。2.在棉花生育期前期,间作条件对棉株株高、LAI和干物质积累基本没有影响,而随着生育时期的后移,间作条件下棉株株高、LAI、干物质积累明显降低。不同的间作模式下棉株株高、LAI和干物质积累表现出一定的差异,Int-2的棉株株高、LAI、干物质积累明显高于Int-4。3.间作显著降低了棉花的产量,与单作相比,Int-4与Int-2的产量分别降低41.98%和48.72%,但复合模式中的土地当量比大于1,Int-4间作模式中土地当量比为1.12,Int-2间作模式中土地当量比为1.045。另间作棉田中收获株数及成铃数下降,而单株结铃数及单铃重影响并无明显变化。4.与单作棉田相比,Int-4和Int-2系统内的平均气温分别降低1.285℃、0.815℃。而间作模式可产生增湿效应,Int-4和Int-2枣棉间作系统内的平均相对湿度为50.65%和49.50%,分别比对照(46.18%)高4.47和3.32个百分点。防风效应分析表明,Int-4与Int-2枣棉间作系统的防风效能分别达到27.53%和24.51%。枣麦间作系统1.在小麦生育期前期,间作对小麦的叶绿素含量无影响,在小麦生育期后期,间作显著降低了小麦的叶绿素含量,而距离枣树不同间距的小麦,其叶绿素含量无明显差异。间作系统与单作小麦相比,拔节期和抽穗期的Pn、Gs、Tr和Ci无显著性变化;在开花期、灌浆期间作D1处理与单作D0处理间的光合特性差异显著。不同离树间距小麦的光合特性相比,距离枣树越近的小麦受到枣树的遮荫影响越大,灌浆期间作小麦D1与D3处理之间的Pn、Gs、Tr和Ci均存在显著性差异。2.枣麦间作模式中,小麦的株高、LAI及干物质积累受到间作枣树的影响,尤其在抽穗期之后,间作条件明显降低了小麦株高、LAI及干物质积累,距离枣树越近,小麦株高、LAI和干物质积累越低。3.枣树显著降低小麦的产量,与单作相比,离树不同行距的小麦产量均有所降低,且距离枣树越近,小麦产量越低。单作小麦D0的产量比不同离树间作小麦D1、D2、D3分别高47.00%、35.17%、23.23%,但枣麦间作系统中间作模式的土地当量比值为1.395,其土地利用率显著高于单作小麦。同时间作枣树影响小麦的穗数、穗粒数及千粒重,距离枣树越近,小麦的穗数、穗粒数及千粒重越低。4.与单作小麦相比,间作系统内的平均气温降低1.085℃,其平均相对湿度为49.21%,比对照(39.78%)高9.43个百分点。而防风效应分析表明,间作枣麦系统的防风效能为32.49%。结论:枣农间作条件下农作物的光合特性、农艺性状和产量受到枣树的遮荫影响,但枣麦间作更有利于土地利用率的提高,此外由于北疆地区枣树平均树高较矮,因此可适当增加农作物种植密度,进而可获得更高的产量。另枣农间作具有良好的农田小气候效应,相比而言,枣麦间作模式中的农田小气候变化更为明显。

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