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作物豪爽用来进行光配合用的那部分太阳放射，一般界说在400—700 nm波段，即光合有用放射(PAR)。光能截获率(F)和光能哄骗成果(LUE)表征了作物群体对放射资源的拿获和哄骗成果[1]。当不受水分、营养、病虫害等成分规矩时，作物群体生物量与光能截获量呈正臆度干系[2, 3]。与单作训导比拟，间作群体冠层的空间漫步更故意于光能的截获筋膜枪 自慰，高矮作物间作群体尤为赫然，因此，间作训导频繁可得回更高的光能截获量和哄骗成果[1, 4, 5, 6, 7]。
频年来，我国氮肥用量不时增多，但作物产量并未随氮肥用量的增多而增多，氮肥哄骗率在30%—40%，大部分氮素从不同路线死亡掉。在谷类-豆科间作系统中，豆科作物具有很好的固氮才气，这些氮素可通过多样移动路线被谷类作物所哄骗。谷类和豆科作物间作豪爽提升总产量、并保执产量的贯通性[8, 9]；同期还不错哄骗豆科作物固定的生物氮，进而减少氮肥的施用量[10, 11, 12]。玉米-大豆间作群体内，玉米产量的增多主要由于可哄骗光能的增多以及大豆固氮对玉米氮营养的孝顺，而大豆产量的减少则主要由于玉米对大豆的遮光，减少了大豆可哄骗的光能[13]。间作作物对光能的截获主要取决于叶面积指数和冠层结构[14, 15]。水肥条款会蜕变作物的冠层发育动态和冠层结构，进而影响作物对光能的截获和哄骗。已有的间作群体的水肥不断辩论多围聚于间作作物间对营养的竞争、摄取与哄骗，而较少存眷不同水肥景况对间作作物间光能竞争与哄骗的影响。因此，本文在玉米-大豆2 ∶ 3间作模式下，辩论了不同水分景况下，减施氮肥对间作作物的光能截获、竞争及哄骗的影响，旨在为制定间作群体适合的水肥不断挨次提供依据。
1 材料与重要 1.1 执行想象执行于2012年4月—9月在位于河南省焦作市的广利灌区灌溉执行站(35.07 °N，112.92 °E，150 m)进行。执行点多年平均气温14.5℃，多年平均降雨量593 mm，无霜期216—240 d，日照时数2200—2400 h。泥土类型属粉砂质黏土，土质漫步均匀，在该地区具有代表性。0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm和80—200 cm土层的泥土容重分别为1.40、1.46、1.44、1.42和1.47 g/cm，各层的田间执水量分别为26%、27.3%、28.5%、27.6%和28.2%(质料含水量)。泥土基本肥力参数为：耕层泥土有机质12.3 g/kg，碱解氮66.4 mg/kg，速效磷12.5 mg/kg，速效钾72.6 mg/kg。
供试玉米(Zea mays L.)品种为“先玉335”，大豆(Glycine max)品种为“临豆10号”。执行设水分和氮肥两个因子，水分设水分亏缺(I0：壤水分范畴下限为田间执水量的60%)和充分给水(I1:泥土水分范畴下限为田间执水量的70%)2种；氮肥设不施氮肥(N0)和施氮(N1:每亩施纯氮7.5 kg)2种，就地区组想象，共4个处理，每个处理3次访佛。霸术湿润层深度设定为：苗期40 cm，拔节期60 cm，抽雄-熟谙期100 cm。间作训导模式为玉米-大豆2 ∶ 3训导，执行小区面积为6.0 m×10 m。间作模式的玉米行与大豆行相距30 cm，玉米行距30 cm、株距30 cm，大豆行距30 cm、株距20 cm。玉米和大豆同期播撒，播撒日历为2012年4月7日。训导标的为南北行向，足墒播撒。施氮处理的50% N看成基肥施入，剩余的50% N在玉米拔节期追施。基肥在翻地前施用在通盘这个词小区内，追施的N肥只施用在玉米条带内。玉米于2012年8月24日成绩，大豆于2012年9月4日成绩。执行在大田下进行，东说念主工除草。当泥土水分达到灌水范畴下限时，进行灌水，灌水上限为田间执水量，灌水式样为喷灌。
1.2 测定运筹帷幄 1.2.1 PAR截获率和消光整个在播后第30天运转至成绩,每隔7—10d取舍Li-190SA 和Li-191SA光量子传感器(Li-cor公司，好意思国)分别不雅测冠层上方20 cm 处的入射PAR和冠层底部(地表处)的PAR,用Li-1400数据集聚器(Li-cor公司，好意思国)自动记载数据。具体取样时间分别为播后第30、41、50、63、73、84、93、104、121、132天和第147天。不雅测在小区的中间位置进行，每次不雅测分3个时间段进行，分别为9:00—9:30、12:00—12:30 和15:00—15:30。不雅测时每个处理执续记载5 min,每5 s记载1次数据。每个处理不雅测时，在玉米条带冠层上方放弃1个Li-190SA传感器，在玉米条带冠层底部放弃1个Li-191SA传感器；在大豆条带冠层上方放弃5个Li-190SA传感器(垂直行向，间距10 cm)，在大豆条带冠层底部放弃一个Li-191SA传感器。
消光整个用下式狡计：
式中，k为消光整个，LAI为叶面积指数，TPAR为透过冠层的PAR(μ mol m-2 s-1)，IPAR为冠层上方入射PAR(μ mol m-2 s-1)，F为PAR截获率。
1.2.2 地上部生物量和叶面积指数在测定PAR截获率的同期，取样测定地上部生物量和叶面积。为减小边缘效应的影响，在小区的中间位置取舍样本，每个小鉴别别取5株玉米和5株大豆，集聚的鲜样品在105 ℃下收尾30 min后，在80 ℃下烘24 h后称重记载干物资量。
取舍量测法不雅测作物叶面积：
玉米叶面积＝长×宽×0.70
快播在线影院大豆叶面积＝长×宽×0.75
使用扫描仪扫描玉米和大豆的叶片，通过图像处理得到叶面积整个0.70和0.75；然后经过考据，标明所得到的叶面积整个是合理的。均以全田的面积狡计间作作物的叶面积指数。
1.2.3 间作作物光竞争比和光能哄骗成果的狡计通过修正Wallace提倡的光竞争比模子[16]，间作群体内玉米大豆的光竞争比用下式狡计：
式中，RPAR为光竞争比，F为光截获率，k为消光整个，LAI为叶面积指数。
光能哄骗成果(LUE)用下式狡计：
式中，LUE为光能哄骗成果(g/MJ)，W为地上部生物量(g/m)，I0为入射PAR量(MJ/m2)，F为光截获率。
1.2.4 数据处理使用Microsoft Excel 2013软件进行数据分析、制图。用DPS12.50统计分析软件进行方差分析和权贵性锻真金不怕火(Duncan新复极差法)。
2 终结与分析 2.1 降雨情况、叶面积指数与消光整个图 1给出了2012年生养期的降雨情况。2012年生养期内降雨量为346.4 mm。7月份昔日的降雨量为65.4 mm，约为生养期总降雨量的19%，况且每次的降雨强度较小；降雨强度在20 mm以上的降雨均发生在7—9月份。
图 2给出了不同水氮处理下间作群体内玉米和大豆叶面积指数的变化经过。在播后第50天昔日，间作作物的LAI在不同处理间莫得权贵互异。在播后第64天到熟谙，议论氮肥处理条款下，充分给水处理间作作物的LAI权贵高于水分亏缺处理。充分给水条款下(I1处理)，从播后第84天到熟谙，不施氮处理(I1N0)间作玉米的LAI权贵低于施氮处理(I1N1)；I1N0处理间作大豆的LAI低于I1N1处理，但只在播后第84天—第93天间达到权贵水平。终结标明，水分饱胀条款下，间作群体内玉米的LAI受施氮量影响较为赫然，而施氮量只在助长欢叫期权贵影响间作大豆的LAI。水分亏缺处理(I0)间作玉米和大豆的LAI权贵低于充分给水处理(I1)。水分亏缺条款下，从播后第73天到熟谙，不施氮处理(I0N0)间作玉米的LAI权贵低于I0N1处理； I0N0处理间作大豆的LAI低于I0N1处理，但只在播后第93天—第104天间达到权贵水平。
图 3给出了不同水氮处理玉米和大豆的消光整个。ln(1/F)与LAI有较好的臆度性，臆度整个r>0.99。充分给水条款下，施氮处理(I1N1)和不施氮处理(I1N0)玉米的消光整个分别为0.45和0.44；水分亏缺条款下，I0N1和I0N0处理玉米的消光整个分别为0.41和0.42。充分给水条款下，I1N1和I1N0处理大豆的消光整个均为0.50；水分亏缺条款下，I0N1和I0N0处理大豆的消光整个均为0.52。
2.2 光能截获率与竞争比图 4给出了不同水氮处理间作玉米和大豆冠层光能截获率的动态变化。播后第50天昔日，由于叶面积指数较小，不同处理间的光能截获率莫得权贵互异。从播后第64天到熟谙，议论氮肥处理条款下，充分给水处理间作作物的光能截获率权贵高于水分亏缺处理。从播后第73天到熟谙，议论水分条款下，施氮处理间作大豆的光能截获率略高于不施氮处理，但未达到权贵水平；而施氮处理间作玉米的光能截获率则权贵高于不施氮处理。
不同水氮处理间作玉米和大豆光能竞争比的变化经过(图 4)。由高秆作物-玉米与矮秆作物-大豆构成的间作群体内，玉米的光能竞争才气高于大豆。从播后第64天到熟谙，归并氮肥处理条款下，充分给水处理间作玉米光能竞争比权贵高于水分亏缺处理。从播后第73天到熟谙，议论水分条款下，施氮处理间作玉米的光能竞争比权贵高于不施氮处理。从播后第64天到熟谙，归并氮肥处理条款下，充分给水处理间作大豆的光能竞争比权贵低于水分亏缺处理；归并水分条款下，大豆的光能竞争比在两个氮肥处理间莫得权贵互异。
2.3 生物量积存与光能哄骗成果图 5给出了不同水氮处理间作玉米和大豆地上部生物量的动态变化。从出苗至播后第84天，不同处理间的生物量莫得权贵互异。播后第84天以后，归并氮肥处理条款下，充分给水处理(I1)的生物量高于水分亏缺处理(I0)，在大部分取样测定时可达到权贵水平。到成绩时，归并氮肥处理下，充分给水处理玉米和大豆的生物量分别比水分亏缺处理玉米和大豆的生物量高11%和26%，标明大豆生物量的积存对水分亏缺更为敏锐。归并水分处理下，施氮处理的干物资量高于不施氮处理，但总体上未达到权贵水平。到成绩时，归并水分处理下，施氮处理玉米和大豆的生物量比不施氮处理约高5%。
图 6给出了不同水氮处理间作群体内玉米和大豆的光能哄骗成果(LUE)。与C3作物大豆比拟，C4作物玉米有着较高的光能哄骗成果。不雅测期内间作玉米的LUE总体上齐高于2.0 g/MJ。充分给水条款下，施氮处理(I1N1)间作玉米的LUE为3.87 g/MJ，略高于不施氮处理(I1N0)间作玉米的LUE(3.81 g/MJ)。水分亏缺条款下，施氮处理(I0N1)间作玉米的LUE(3.86 g/MJ)与I1N1处理间作玉米的LUE基本议论，但比不施氮处理(I0N0)间作玉米的LUE(3.72 g/MJ)高3.6%。终结标明，在水分亏缺条款下，合理施用氮肥，玉米-大豆间作群体内玉米仍可得回较高的光能哄骗成果。
I1N1处理间作大豆的LUE(1.62 g/MJ)比I1N0处理大豆的LUE(1.57 g/MJ)高3.2%。水分亏缺条款下，施氮处理(I0N1)间作大豆的LUE为1.55 g/MJ，与I0N0处理间作大豆的LUE(1.54 g/MJ)基本议论，但比I1N1处理间作大豆的LUE低4.3%；而I0N0处理间作大豆的LUE比I1N0处理低1.9%。终结标明，玉米-大豆间作群体内，与氮肥处理比拟，水分景况对大豆光能哄骗成果的影响更大。
3 询查和论断作物群体的受光才气和里面光漫步特征影响其光配合用，而冠层的形状结构是影响作物群体光漫步与光能哄骗报复成分[17]。冠层的结构和功能受到诸如品种、局势、栽培挨次等多种成分的调控，其中，水分与氮肥施用量是影响冠层结构特征的主要成分[18, 19, 20, 21]。本执行终结标明，不同水氮处理对玉米-大豆间作群体的冠层发育具有权贵影响。在归并水分条款下，不施氮会裁减间作玉米和大豆的LAI；而在议论的氮肥处理条款下，水分亏缺则会权贵裁减间作作物的LAI。冠层结构的蜕变会影响间作作物对光能的竞争和哄骗。
频年来，为追求高产,氮肥施用量越来越高，这种栽培式样经常形成冠层结构较不对理，适量施氮是塑造高效冠层结构、提升冠层光合性能和后期干物资坐蓐，从而提升产量的一个报复路线[17]。李体裁[22]等指出，与小麦-玉米间作群体比拟，玉米-蚕豆间作群体在不施氮肥或少许施用氮肥的情况下产量权贵提升，其主要原因可能是在氮素艰难条款下，蚕豆固定的氮可通过迤逦或告成的路线传递给玉米[23]，而少许的施用氮肥，豪爽刺激豆科作物固氮，提升其固氮才气[24]。在不施氮肥的情况下，天然小麦-蚕豆内豆科作物固定的N很低，但间作训导仍提升了小麦的籽粒产量和含N量[25]。Hauggaard-Nielsen等[26]与Ghaley等[27]相通以为，较低的泥土N水平仍豪爽体现出谷类-豆科作物间作群体的上风。
作家在2006到2008年进行的玉米-大豆间作执行中，取舍的是与本文议论的间作训导模式，充分给水但施氮量为每亩施纯氮16 kg，其玉米的LUE为3.12 g/MJ[7]，低于本文的I1N1处理玉米的3.87 g/MJ；其大豆的LUE为1.63 g/MJ[7]筋膜枪 自慰，与本文I1N1处理大豆的LUE(1.62 g/MJ)周边。光能哄骗成果的互异主如果由作物的品种不同所形成的，2006—2008年执行使用的玉米品种为“郑单958”，大豆品种为“豫豆22”。然则，2006—2008年间作玉米成绩时的地上部生物量分别为345.23 g/株,略低于本执行I1N1处理玉米的地上部生物量353.32 g/株，这一方面说明本执行所用玉米品种(先玉335)的光能移动成果较高，另一方面也标明本执行充分给水处理的氮肥施用量豪爽自豪玉米-大豆间作群体内玉米的氮肥需求。本执行与2006—2008年执行间作大豆的地上部生物量基本议论(2006—2008年为41.36 g/株；本执行为41.24 g/株)，这相通标明本执行充分给水处理的氮肥施用量豪爽自豪玉米-大豆间作群体内大豆的氮肥需求。在氮肥减半的情况下，充分给水处理间作作物仍可得回较高的LUE和生物量，这可能是由于种间的互相作用提升了氮肥的哄骗成果。因此，在豫北地区泥土肥力适中的情况下，符合裁减玉米-大豆间作群体的氮肥施用量，仍可得回较高的产量。
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