玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物質積累與分配差異及氮肥的調控效應

王小春， 楊文鈺*， 鄧小燕， 張 群， 雍太文， 劉衛(wèi)國， 楊 峰， 毛樹明

(1 四川農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室， 四川溫江 611130；2 仁壽縣農(nóng)業(yè)局， 四川仁壽 620500)

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物質積累與分配差異及氮肥的調控效應

王小春1， 楊文鈺1*， 鄧小燕1， 張 群1， 雍太文1， 劉衛(wèi)國1， 楊 峰1， 毛樹明2

(1 四川農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室， 四川溫江 611130；2 仁壽縣農(nóng)業(yè)局， 四川仁壽 620500)

【目的】西南山地玉米區(qū)是我國第三大玉米主產(chǎn)區(qū)，但單產(chǎn)比全國低近750 kg/hm2。由于該區(qū)特殊的氣候條件，玉米以多熟間套種植為主，如何利用多熟種植中各作物的間套優(yōu)勢和茬口特性，尋求提高本區(qū)玉米產(chǎn)量的新途徑，是農(nóng)業(yè)科技工作者研究的熱點。本文在四川的兩個玉米主產(chǎn)區(qū)，通過四年的田間小區(qū)試驗，對比研究了西南玉米主要的兩種套作模式—玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物質積累分配、轉運差異及施氮量對其的調控效應，以探討種植模式和氮肥管理的增產(chǎn)效應?！痉椒ā?008年設置玉米/大豆和玉米/甘薯兩個套種田間試驗，分析比較兩種模式玉米干物質積累、分配和轉運的差異；2009_2010年在前一年的基礎上分帶輪作，即玉米分別種在大豆或甘薯茬上，分析套作和輪作效應對玉米干物質積累的影響；2011年，在前三年的基礎上，采用小區(qū)套微區(qū)的方式，研究兩種模式下不同施氮水平(N0、N90、N180、N270、N360)對玉米干物質積累和轉運的調控?！窘Y果】1)在玉米/大豆模式下， 玉米干物質積累量從蠟熟期開始顯著高于玉米/甘薯模式，莖鞘輸出率也顯著高于玉米/甘薯模式，最終產(chǎn)量增加2.4%_3.2%，但差異未達顯著水平；2)分帶輪作后，從拔節(jié)期開始， 玉米/大豆模式下玉米干物質積累量就顯著高于玉米/甘薯模式，到成熟期兩套種模式下玉米單株干物質積累兩試驗點平均相差達26.8 g，莖稈向籽粒的輸出率和貢獻率也顯著高于玉米/甘薯模式，收獲指數(shù)玉米/大豆模式平均較玉米/甘薯模式提高3.9%，最終玉米/大豆模式下玉米產(chǎn)量較玉米/甘薯模式增幅加大，兩年兩個試驗點分別增加了7.4%和14.4%；3)氮肥對兩種模式下玉米干物質積累分配和產(chǎn)量的調控效應顯著，玉米/大豆模式下，玉米以施氮180 kg/hm2處理，而玉米/甘薯模式下270 kg/hm2處理與同一模式下其他氮素水平相比，增加了光合產(chǎn)物的積累，提高了干物質增長速率，延長了灌漿持續(xù)天數(shù)，有利于莖鞘和葉片的干物質向籽粒轉移，顯著提高收獲指數(shù)，進而提高玉米的增產(chǎn)潛能，玉米/大豆模式下低氮處理(0_180 kg/hm2)對玉米的增產(chǎn)效應比較明顯，在高施氮水平(270_360 kg/hm2)下兩種模式間玉米產(chǎn)量差異不顯著?！窘Y論】西南丘陵旱地應選擇玉米與大豆套作，采用分帶輪作種植方式，既有利于提高玉米產(chǎn)量，又可避免大豆的連作障礙；且氮肥管理措施應因種植模式不同而有所差異，在中高等肥力條件下，與大豆套作玉米施氮180 kg/hm2，與甘薯套作施氮應提高至270 kg/hm2。

玉米/大豆(甘薯)； 玉米； 施氮量； 干物質積累分配

間套作種植具有高效利用耕地、光、熱、水分等資源，減少病蟲害，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)高效等優(yōu)點[1]，西南山地玉米區(qū)是我國第三大玉米主產(chǎn)區(qū)，由于該區(qū)光熱資源豐富，三熟不足，兩熟有余，因此玉米多以多熟套作種植為主，與大豆和甘薯套作是其主要種植模式。已有研究發(fā)現(xiàn)，玉/豆模式作為西南地區(qū)近幾年發(fā)展起來的一種新型玉米套作種植模式，相對于傳統(tǒng)的玉/薯模式，具有明顯的增產(chǎn)節(jié)肥優(yōu)勢[2-9]。而且玉/豆模式下玉米籽粒、秸稈和地上部總生物量顯著或極顯著高于玉/薯模式[2]，但對兩種模式下玉米的干物質積累分配、產(chǎn)量差異及多年種植后產(chǎn)量效應缺乏系統(tǒng)研究。

作物籽粒產(chǎn)量的高低是生育期內(nèi)干物質積累、分配與轉移特性所決定的[10-14]，干物質積累量與產(chǎn)量呈顯著正相關；苞葉和莖鞘中干物質向籽粒運轉率較高，對玉米籽粒的貢獻率最大。干物質在各器官的分配隨生長中心的轉移而變化，小喇叭口期以前干物質主要分配在葉片，之后轉為莖、葉，吐絲后各器官干物質開始向籽粒轉移，高產(chǎn)玉米籽粒產(chǎn)量主要來源于生育后期葉片制造的光合產(chǎn)物[14]，吐絲后干物質的積累與分配對經(jīng)濟產(chǎn)量的影響最大[15]，占總干物質的60%以上[16]。合理的套作群體和水肥調控可增加干物質積累，協(xié)調物質轉運速率，進而獲得高產(chǎn)[17-19]。國內(nèi)外已對玉米干物質積累與分配規(guī)律進行大量研究，但關于不同套作群體下氮肥調控的研究鮮有報道。

據(jù)此，本研究以西南丘陵旱地新型種植模式玉/豆和傳統(tǒng)模式玉/薯為研究對象，進行連續(xù)四年的大田試驗，系統(tǒng)研究了兩種套作系統(tǒng)中玉米產(chǎn)量、干物質積累與分配規(guī)律，在此基礎上，通過研究兩種套作體系下不同的氮肥用量對玉米產(chǎn)量和干物質積累分配的影響，為建立兩種套作模式下玉米高產(chǎn)高效氮肥管理技術，進一步挖掘玉米增產(chǎn)潛力、科學施肥，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境友好化、可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗地概況

試驗于2008年3月_2011年8月分別在四川農(nóng)業(yè)大學雅安教學農(nóng)場(29°98′N，103°0′E)和射洪縣瞿河鄉(xiāng)新華村(30°87′N，105°38′E)進行，土壤類型為紫色土，質地雅安為重壤土，射洪為中壤土，具體肥力水平見表1。試驗采用的玉米(Zeamays)、大豆(Glycinemax)、甘薯(Ipomoeabatatas) 品種依次為川單418、貢選1號、川薯164。

1.2 試驗設計

兩種套作模式定位試驗于2008_2010年進行。2008年為單因素設計，設兩個種植模式： 玉米/大豆(MS)和玉米/甘薯(MSP)，采用1 m/1 m田間配置，玉米每帶種2行，帶長5 m，每小區(qū)10帶，重復三次，6個小區(qū)，小區(qū)面積100 m2，全生育期玉米共施氮N 240 kg/hm2，按底肥 ∶穗肥=5 ∶5施用。

2009年和2010年在上一年的基礎上，換茬分帶輪作，即玉米種在原大豆(或甘薯)茬口上。

2011年在前三年定位試驗研究的基礎上，采用兩因素裂區(qū)試驗設計，開展了兩種套作模式下的不同施氮量試驗，主處理為不同套種模式，即： 玉/豆(MS)和玉/薯(MSP)；副處理為不同的施氮量，設5個施氮水平： 1)不施氮，對照(N0)；2)施氮N 90 kg/hm2(N 90)； 3)N 180 kg/hm2(N180)；4)N 270 kg/hm2(N270)；5)N 360 kg/hm2(N360)；氮肥用尿素，50%作底肥，50%作穗肥追施；每處理3次重復，30個小區(qū)，帶長5 m，每小區(qū)種2帶，小區(qū)面積20 m2。

玉米密度均按當?shù)卦撈贩N高產(chǎn)適宜密度設計，為52500 plant/hm2，穴植雙株，3月23_25日育苗，二葉一心移栽。底肥每公頃配施過磷酸鈣600 kg，氯化鉀150 kg。大豆和甘薯均于6月10_12日播栽在玉米預留行中，大豆免耕直播，每帶種2行，種植密度為120000 plant/hm2，穴距為25 cm，穴留3株；甘薯每帶起單壟，壟寬0.6 m，壟栽雙行單株，壟高0.5 m，株距0.17 m，其他管理同大田。

1.3 測定項目與方法

苗期標記長勢一致有代表性的植株，在四葉期(移栽后30 d)、拔節(jié)期(移栽后45 d)、大喇叭口期(移栽后60 d)、抽雄期(移栽后75 d)、灌漿期(移栽后90 d)、蠟熟期(移栽后105 d)、成熟期(移栽后120 d)，各處理分別取樣5株(四葉期取10株)，按葉片、莖鞘、籽粒等器官分開，105℃殺青60 min后繼續(xù)在80℃恒溫烘干，測定各部分干物質量。計算各時期各器官中的物質分配量、干物質轉運量、轉運率、生物產(chǎn)量及經(jīng)濟系數(shù)。成熟期，每小區(qū)單收單曬計實產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理和計算方法

用Microsoft Excel 2003 軟件進行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 16.0作統(tǒng)計分析， LSD法(P<0.05)進行顯著性檢驗。

莖鞘葉物質轉運量=抽穗期莖鞘葉干重-成熟期莖鞘葉干重

莖鞘葉物質轉運率(%)=(莖鞘葉物質轉運量/抽穗期莖鞘葉干重)×100

莖鞘葉物質貢獻率(%)=(莖鞘葉物質轉運量/成熟期籽粒干重)×100

2 結果與分析

2.1 兩種套作模式下玉米干物質積累分配與轉移比較

2.1.1 干物質積累 由表2可以看出，2008年兩種模式下玉米干物質積累量從蠟熟期開始，玉/豆模式顯著高于玉/薯模式，蠟熟期和成熟期分別較玉/薯的平均值增加了4.4%、3.9%，兩個試驗點的結果趨勢一致；兩種模式下玉米產(chǎn)量差異未達顯著水平，但表現(xiàn)為玉/豆模式高于玉/薯模式。

注(Note): FL—四葉期4thleaf age; JS—拔節(jié)期Jointing stage; SS—大喇叭口期Spike formation stage; AS—抽雄期Anthesis stage; FS—灌漿期Filling stage; DS—蠟熟期Dough stage; HS—收獲期Harvest stage. 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一試驗點不同種植模式間差異達5%顯著水平Values within the same column followed by different small letters indicate significant differences at the 5% level between different intercropping systems in the same experimental site.

2009年和2010年分帶輪作后，從拔節(jié)期開始各時期玉米干物質積累量均表現(xiàn)為玉/豆模式顯著高于玉/薯，到成熟期，雅安試驗點和射洪試驗點玉/豆模式下玉米的干物質量分別較玉/薯的增加了9.1%和11.6%；兩種模式下玉米產(chǎn)量差異也達顯著水平，兩個試驗點玉/豆模式下的玉米產(chǎn)量分別較玉/薯模式下玉米產(chǎn)量提高了546 kg/hm2和972 kg/hm2，分別增產(chǎn)7.4%和14.4%。輪作前后相比較，兩模式間干物質積累量和產(chǎn)量差異明顯加大，表明玉米與大豆套作不僅具有套作優(yōu)勢，還具有輪作優(yōu)勢。

2.1.2 干物質分配與轉移 由表3可以看出，兩種套作模式下玉米莖鞘、葉片和籽粒中干物質積累量差異不顯著，收獲期玉米籽粒的干物質積累量為玉/豆模式高于玉/薯模式，兩個試驗點分別高出6.7和10.0 g/plant；兩試驗點玉/豆模式下玉米莖鞘的輸出率較玉/薯模式分別增加了10.2%和8.4%，對于籽粒貢獻率，玉/豆模式分別較玉/薯模式提高11.4%和5.2%，差異未達顯著水平；葉片輸出率玉/豆模式較玉/薯模式平均提高了8.3%；籽粒的分配比率即收獲指數(shù)在玉/豆模式下較玉/薯模式均高出0.01。

分帶輪作后，兩種模式間玉米莖鞘、葉片和籽粒的積累量各時期差異達顯著水平，玉/豆模式顯著高于玉/薯模式，兩試驗點變化趨勢一致，灌漿期和收獲期玉/豆模式下玉米籽粒干重分別較玉/薯模式平均高出5.7 g/plant和19.7 g/plant，提高了27.4%和15.0%；玉/豆模式下的玉米莖鞘輸出率和貢獻率均也顯著高于玉/薯模式，兩試驗點的結果趨勢一致，雅安試驗點玉米莖鞘輸出率和貢獻率玉/豆模式較玉/薯模式分別提高22.7%和15.3%，射洪試驗點高17.4%和7.5%；玉米葉片輸出率和貢獻率兩模式間差異未達顯著水平；玉米的收獲指數(shù)在兩個模式下差異達顯著水平，變幅為0.50_0.54之間，玉/豆模式下玉米收獲指數(shù)較玉/薯高出0.01_0.03。

與輪作前比較，玉米各器官干物質積累量、莖鞘輸出率和貢獻率，包括籽粒在植株中的分配比例，玉/豆模式較玉/薯模式的提高比率顯著增加，表明玉/豆模式下玉米籽粒產(chǎn)量的提高除與干物質積累量顯著增加有關外，還與干物質分配與轉移的顯著提高有關。

2.2 種植模式與施氮量對玉米產(chǎn)量和干物質積累分配的影響

2.2.1 籽粒產(chǎn)量 兩種套作模式下玉米產(chǎn)量差異達顯著水平(圖1)，玉/豆模式顯著高于玉/薯模式，兩試驗點平均高出691 kg/hm2和809 kg/hm2，增產(chǎn)11.2%和12.6%。雅安試驗點，在N0、N90和N180處理下，玉/豆模式玉米產(chǎn)量分別較玉/薯模式在同施氮水平下增產(chǎn)15.0%、15.6%和22.0%；射洪試驗點增產(chǎn)15.0%、21.8%和11.0%，而高氮處理(N180和N270)下差異不顯著，表明玉/豆模式下較玉/薯模式能顯著提高玉米產(chǎn)量，在低施氮水平(N0、N90、N180)下對玉米產(chǎn)量的調控作用更明顯。

由圖1可知，玉/豆模式下，兩個試驗點均以N180處理的產(chǎn)量最高，雅安試驗點N180處理的產(chǎn)量顯著高于其他各處理，而射洪試驗點的N180處理與N270處理的產(chǎn)量差異不顯著；玉/薯模式下，兩試驗點均以N270處理產(chǎn)量最高。兩試驗點的試驗結果表明，兩因素的組合產(chǎn)量兩個試驗點均以玉/豆模式下施N180 kg/hm2時最高，其次為玉/豆模式下施N 270 kg/hm2。

2.2.2 干物質積累 種植模式和施氮量對玉米群體干物質積累量的影響各處理間差異達顯著水平(表4)，表現(xiàn)為玉/豆模式高于玉/薯模式，隨著施氮量的增加，群體干物質積累呈先增后降的變化趨勢。成熟期，干物質積累量玉/豆模式下仍以施N 180 kg/hm2時達到最高值，而玉/薯模式下N270處理的值最大，射洪試驗點的結果與之相近。各處理的群體干物質積累量(Y)隨栽后天數(shù)(x)的增長過程可較好地擬合為Logistic方程Y=K/(1+ae-bx)，決定系數(shù)R2均在0.98以上，并可根據(jù)該方程求得其最大增長速率、平均增長速率及干物質快增期的持續(xù)時間。平均增長速率、最大增長速率和干物質快增期持續(xù)時間玉/豆模式均高于玉/薯模式，兩個試驗點的趨勢一致。雅安試驗點，玉/豆模式下玉米最大增長速率和平均增長速率均分別較玉/薯模式高14.1 kg/(hm2·d)、13.6 kg/(hm2·d)，干物質積累最大增長速率出現(xiàn)的時間推遲2.1 d，快速積累期持續(xù)時間平均增加1.7 d；射洪試驗點，玉/豆模式下玉米最大增長速率和平均增長速率均分別較玉/薯模式高12.9 kg/(hm2·d)、10.3 kg/(hm2·d)，干物質積累最大增長速率出現(xiàn)的時間推遲1.3 d，快速積累期持續(xù)時間平均增加1.3 d。

最大增長速率、平均增長速率和快增期持續(xù)時間均有隨施氮量的增加呈“先增后降”的變化趨勢。N0的最大增長速率出現(xiàn)的日期雖較早，但快速積累期持續(xù)時間較短，并且最大增長速率和平均增長速率較小，所以干物質積累總量最低；N180和N270處理的平均增長速率和最大增長速率均較高，且快增期持續(xù)時間長，所以干物質積累總量也較高。但兩種模式下氮肥調控效應有差異，兩個試驗點均表現(xiàn)為玉/豆模式下以N180處理的最大增長速率和平均增長速率最高，兩試驗點平均分別較對照高14.2%和24.2%，而玉/薯模式下以N270處理的兩指標值較高，分別較對照平均高17.6%和28.5%，可見，種植模式和施氮量可通過影響干物質的平均增長速率、最大增長速率和快增期持續(xù)時間進而影響干物質的積累量，最終影響籽粒產(chǎn)量。

2.2.3 干物質轉移與分配 由表5可以看出，兩種套作模式下玉米各器官干物質積累量差異顯著，玉/薯模式下玉米各器官干物質積累量均顯著低于玉/豆模式。雅安和射洪試驗點，在成熟期玉/薯模式下莖鞘的干物質積累量分別較玉/豆模式減少了9.1%和12.2%，葉片干物質積累量分別減少了7.8%和3.9%；籽粒干物質積累量和差異也較大，在灌漿期，雅安和射洪試驗點玉/豆模式下玉米籽粒的干物質積累量較玉/薯分別增加了10.7%和32.2%，成熟期增加了10.8%和10.5%。氮肥用量對玉米各器官干物質積累量的影響均表現(xiàn)為隨著施氮量的增加呈先增后減的趨勢，雅安試驗點玉米各器官干物質積累量高于射洪試驗點。

莖鞘和葉片的干物質輸出率和貢獻率在兩種模式間差異不顯著，氮肥用量對兩者的影響差異均達顯著水平，均有隨施氮量的增加輸出率和貢獻率顯著降低的趨勢。雅安試驗點，與不施氮(N0)相比，N90、N180、N270和N360處理的莖鞘輸出率分別降低了16.8%、18.7%、20.9%和33.3%，貢獻率降低了8.3%、13.6%、13.1%和24.3%；葉片的輸出率 N90、N180、N270、N360處理與N0相比分別降低了22.2%、36.3%、43.9%和45.3%，貢獻率降低了17.7%、21.8%、29.9%和30.6%，射洪試驗點與雅安試驗點的趨勢一致。收獲指數(shù)呈隨施氮量的增加先增后降的趨勢，均以N90和N180處理較高。

3 討論與結論

3.1 兩種套作模式下玉米干物質積累分配差異

研究表明，間套作有利于促進作物增產(chǎn)，但不同作物形成的間套作體系種間關系不一致。豆科與大多數(shù)禾本科作物間套作時，表現(xiàn)出禾本科的間作優(yōu)勢，禾本科與禾本科間套作，間套優(yōu)勢仍然存在，只不過優(yōu)勢作物與劣勢共同存在[3,20-21]。本研究得出，玉/豆和玉/薯模式下，玉米大喇叭口期在其行間分別套作了甘薯和大豆，與大豆套作的玉米在蠟熟期干物質積累量表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，并且向籽粒的轉運量和轉運速率提高，有利于玉米產(chǎn)量的增加，結果表現(xiàn)為玉/豆模式中玉米產(chǎn)量較玉/薯模式中的玉米產(chǎn)量提高2.4%_3.2%，這與雍太文等人的研究結果一致[2]。

昝亞玲等[22]、許艷麗等[23]、田秀萍等[24]、任廣鑫等[25]的研究表明， 輪作有利于作物產(chǎn)量的提高，但不同的輪作方式對作物產(chǎn)量的影響較大，普遍認為豆科作物與禾本科作物間的輪作是最有益的。本研究也表明，分帶輪作后，玉米前茬分別是大豆和甘薯，由于輪作效應和套作優(yōu)勢同時存在，使玉/豆模式下在玉米生長前期干物質積累量就顯著高于玉/薯模式，到成熟期兩種模式下玉米單株干物質積累相差達26.8 g/plant，莖稈和葉片向籽粒的輸出率和貢獻率也高于與甘薯套作，收獲指數(shù)玉/豆模式平均比玉/薯模式高0.02，最終玉/豆模式下玉米產(chǎn)量較玉/薯模式增幅加大，兩年兩個試驗點分別增加7.4%和14.4%。

3.2 兩種套作模式下玉米干物質積累分配的氮肥調控效應差異

有研究表明，不同的間套作模式下作物適宜的施氮量差異較大[26]，但也有研究得出，不同種植模式下施氮水平對作物產(chǎn)量的影響差異不顯著[27]。本研究結果也表明，兩種套作模式在適宜的施氮水平下，與同一模式其他施氮水平相比，提高了干物質增長速率，延長了灌漿持續(xù)天數(shù)，有利于莖鞘和葉片的干物質向籽粒轉移，顯著提高收獲指數(shù)，進而提高玉米的增產(chǎn)潛能，玉/豆模式下N180處理的兩試驗點平均產(chǎn)量達最高為8066 kg/hm2，玉/薯模式下N270處理的產(chǎn)量才能達到較高水平，平均為7342 kg/hm2。并且在低施氮量(N0、N90、N180)處理下玉米與大豆套作的產(chǎn)量顯著高于玉米與甘薯套作，而高氮處理下，兩模式的干物質積累和產(chǎn)量的差異不大，一方面可能與基礎肥力有關，大豆和甘薯前作對土壤肥力的影響差異較大，鄭偉等[28]、石玉海等[29]、張銘等[30]的研究也表明，在高肥力條件下控制氮肥用量可達到高產(chǎn)，而低肥力條件下增施氮肥才能提高產(chǎn)量和氮肥利用率。另一方面可能是由于低施氮量條件下的大豆固氮能力增加，可轉移較多的氮素給玉米，使土壤中的氮含量增加，反硝化作用減弱，這與雍太文等人的研究結果一致[3,6]。對于大豆向玉米轉移強度與施氮量之間的數(shù)量關系還有待于進一步研究。

據(jù)此，要提高西南丘陵旱地的玉米產(chǎn)量，應優(yōu)化種植模式，選擇玉米與大豆套作，并且采用分帶輪作的種植方式，既有利于提高玉米產(chǎn)量，又可避免大豆的連作障礙；且氮肥管理措施應因種植模式不同而有所差異。因此，在西南丘陵旱地上的中、高等肥力條件下，與大豆套作的玉米施氮量應為N 180 kg/hm2，而與甘薯套作的施氮量應提高至N 270 kg/hm2。

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Differences of dry matter accumulation and distribution of maize and their responses to nitrogen fertilization in maize/soybean and maize/sweet potato relay intercropping systems

WANG Xiao-chun1, YANG Wen-yu1*, DENG Xiao-yan1, ZHANG Qun1, YONG Tai-wen1, LIU Wei-guo1,YANG Feng1, MAO Shu-ming2

(1AgronomyCollegeofSichuanAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropEcophysiologyandFarmingSysteminSouthwestChina,MinistryofAgriculture,WenjiangSichuan611130,China; 2AgriculturalBureauofRenshouCounty,RenshouSichuan620500,China)

【Objectives】The southwest region is the third major maize producing area in China where the maize yield is 750 kg/ha lower than the national average yield. Due to exceptional weather conditions in this region, intercropping is the main planting pattern of maize. How to use intercropping advantages and previous crop stubble features is a new approach to increase maize yield in this region. In order to explore a new way to improve maize yield and a reasonable nitrogen management to keep a sustainable yield increase of intercropped maize, a field experiment was conducted to investigate dry matter accumulation, distribution, transportation and their responses to nitrogen fertilization under maize/soybean(MS) and maize/sweet potato(MSP) relay strip intercropping systems from 2008 to 2011 in two major maize producing areas in Sichuan.【Methods】 A single factor experiment including maize/soybean and maize/sweet potato relay strip intercropping systems was developed to explore effects of different planting patterns on maize dry matter accumulation, distribution and transportation in 2008. From 2009 to 2010, the experiment was set up by strip rotation, which made the two intercropped crops strips be exchanged, including growing maize on the strips of land which were soybean (or sweet potato) strips the previous year, so did soybean (or sweet potato) to explore effects of intercropping and crop rotation on maize dry matter accumulation. In 2011, effects of different nitrogen application rates (N0, N90, N180, N270 and N360) on maize dry matter accumulation and distribution and their responses to nitrogen fertilization were studied using the micro-plot experiment.【Results】 1) From the dough stage, the dry matter accumulation of maize and dry matter transportation efficiency in stem-sheath in the maize/soybean intercropping system are significantly higher than those in the maize/sweet potato intercropping system with a yield increasing of 2.4%-3.2%, however, the yield difference is insignificant. 2) After the strip rotation, as a result of the rotation effect and intercropping advantages, the maize dry matter accumulation in maize/soybean is significantly higher than that in maize/sweet potato from the jointing stage, and the difference reaches to 26.8 g/plant at the maturing stage. The transportation efficiency and contribution rate in stem-sheath and the harvest index in the maize-soybean intercropping system are also significantly higher than those in the maize-sweet potato intercropping system, with the harvest index increased by 3.9%. Eventually, there are bigger increases of maize yield in maize-soybean intercropping with increases of 7.4% and 14.4% according to the 2-yr field experiments of the two experimental sites. 3) The maize dry matter accumulation and distribution and yield responding to the nitrogen fertilization are significantly different between the maize/soybean and maize/sweet potato intercropping systems. Application of nitrogen fertilizer of 180 kg/ha in the maize-soybean intercropping and of 270 kg/ha in the maize-sweet potato intercropping could help to increase the accumulation of photosynthate and dry matter increasing rate and also extend the length of the continuous filling days. And at the same time, the dry matter transportation from stem-sheath and leaf to grain and the harvest index are increased significantly and then the potential for increasing maize yield is improved. The maize/soybean intercropping increases maize yield significantly under low nitrogen treatment (0-180 kg/ha), however, yield difference is insignificant between the two intercropping systems under the high nitrogen treatments.【Conclusions】 Optimization of planting patterns is one of the way to increase the yield of maize in the southwest, and maize intercropped with soybean and growing with crop rotation can increase maize yield and avoid continuous cropping barrier. Nitrogen management is different with different cropping systems, the nitrogen fertilizer of 180 kg/ha has an obvious effect of increasing maize yield in the maize/soybean relay strip intercropping system in moderate-fertility and high-fertility soil. However, the nitrogen application rate should be raised to 270 kg/ha when maize intercropped with sweet potato.

maize/soybean (or sweet potato) relay strip intercropping; maize; nitrogen application amount; dry matter accumulation and distribution

2013-12-17 接受日期： 2014-09-11

國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201103001)；四川玉米單季稻大面積均衡增產(chǎn)技術集成研究與示范項目(2012BAD04B13-2)； 四川省育種攻關項目(2011NZ0098-15-2)資助。

王小春(1973—)， 女， 四川羅江人， 博士， 副教授， 主要從事耕作制度與玉米栽培技術研究。 E-mai: xchwang@sicau.edu.cn * 通信作者 Tel: 0835-2882004, E-mail: mssiyangwy@sicau.edu.cn

S513.01； S344.13

A

1008-505X(2015)01-0046-12