氮磷配施对玉米-大豆套作模式下种间作用、玉米产量及干物质积累与转运的影响

曾瑾汐，文熙宸，Muhammad Ali Raza，陈国鹏，陈诚，彭霄，马艳玮，李丽，官思成，杨文钰，王小春

(四川农业大学农学院，农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，四川 成都 611130)



氮磷配施对玉米-大豆套作模式下种间作用、玉米产量及干物质积累与转运的影响

曾瑾汐，文熙宸，Muhammad Ali Raza，陈国鹏，陈诚，彭霄，马艳玮，李丽，官思成，杨文钰，王小春*

(四川农业大学农学院，农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，四川 成都 611130)

以盆栽和田间小区试验结合的方法，通过设置根系分隔与不分隔方式及不同供氮(0、120、180、240 kg/hm2，记为N0、N120、N180、N240)、供磷水平(0、35、70、105 kg/hm2，记为P0、P35、P70、P105)，探究在玉米-大豆套作模式下氮磷配施对种间作用、玉米产量及干物质积累与转运的影响。结果表明，1)氮磷互作效应对带状套作系统的种间促进作用显著，配施可缓解玉米与大豆的种间竞争作用，提高套作系统土地当量比率、种间竞争力和营养竞争比率，促进玉米对氮、磷素的吸收，表现出显著的套作产量优势和资源利用优势(LER>1)，且优势效应高于单施氮、磷肥。2)氮磷互作对玉米各生育期干物质积累量的影响呈峰形变化趋势，中氮中磷(N180P70)处理可显著降低花前干物质的积累量，增加成熟期干物质积累总量，促进花后干物质积累向籽粒转运，提高玉米收获指数。3)种间作用和氮磷互作可显著影响玉米产量，提高套作玉米有效穗和穗粒数，两种植模式中无论施肥与否，在套作条件下玉米的产量均高于净作，且在N180P70处理时玉米产量达到最大值，套作较净作增产幅度达1.65%～20.43%。本研究结果表明，套作模式下玉米氮磷配施以施氮180 kg/hm2、施磷70 kg/hm2时，种间促进作用显著，可改善其穗部性状，有利于成熟期干物质的积累和向籽粒的转运，最终获得较高的产量。

种间作用；氮磷肥配施；产量；干物质积累与转运；玉米；玉米-大豆套作

氮、磷是玉米正常生长发育过程中必需的营养元素，也是限制其产量的重要因子，两者之间具有复杂的交互作用[1-3]。近年来，高产品种推广及肥料大量施用，使作物产量得到大幅度提升[4]，但由于长期偏施氮肥，而氮、磷肥施用不平衡的现象已较为严重[5-6]。故而如何提高氮磷肥的当季利用率，减少化肥的投入来实现玉米(Zeamays)稳产高产的理论和研究技术受到广泛关注。

物质生产是产量形成的基础，玉米产量与其植株干物质生产与分配过程密切相关，提高生物产量可使玉米高产。长期以来，国内外在施肥对作物产量、吸肥特性及干物质等影响进行了大量研究 ，但大多在于氮肥方面，如一些研究认为合理的氮肥运筹方式能改善干物质运转、分配和积累速率[7]。对于氮磷肥配施方面，王界平等[8]通过不同氮磷施用水平研究发现增施氮磷肥显著提高作物生物量。何萍等[9]、黄绍文等[10]就氮磷钾用量对玉米产量及养分吸收进行了探讨，发现适宜的氮磷钾肥配比量可增加夏玉米植株生育前期干物质的积累量，有利于生育后期的光合产物由营养器官向籽粒转运，从而获得较高的玉米产量。但氮磷配施在西南地区玉米种植模式下对玉米产量及干物质积累与分配等影响的研究相对较少，涉及氮磷交互作用的研究也较缺乏。

间套作是我国传统农业的精华，对农业的可持续发展具有重要作用。其中，玉米-大豆带状复合模式是近年来在西南地区迅速发展的一种新型玉米套作种植模式，具有明显增产节肥优势，可实现土地用养结合和养分互补[11]。王小春等[12]在玉米-大豆(Glycinemax)带状复合种植模式下以单施氮、磷对套作玉米生长及产量的影响开展了相关研究，已经明确了合理的氮、磷肥施用量，但在此模式下氮磷配施对玉米产量形成的种间作用及调控技术等研究鲜见报道。为此，本试验通过氮磷肥配施处理在根系分隔试验中分析种间作用与氮磷互作效应对产量的影响机制，结合四川主要旱地模式“玉米-大豆”体系设置不同氮磷肥施用量处理，旨在探明玉米-大豆带状复合种植模式下氮磷肥的互作效应对套作玉米干物质积累与分配及产量的影响，为西南地区玉米生产提供理论依据，集成玉米-大豆带状复合种植模式下玉米高产高效施肥技术，以指导生产。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试玉米品种为‘川单418’，由四川农业大学玉米研究所提供；大豆品种为‘南豆12’，由四川省南充市农业科学院提供。

1.2 试验地概况

试验在四川省仁寿县现代农业示范基地(29°59′ N，104°08′ E，海拔482 m，亚热带湿润季风气候，年均气温17.4 ℃，年均降雨1009.4 mm，年均日照1196.6 h)开展。试验地为紫色土壤，地力均匀，供试土壤基础肥力状况见表1。

表1 供试土壤基础肥力状况Table 1 Agro-chemical properties of tested soils

1.3 试验设计

1.3.1 根系分隔试验 根系分隔盆栽试验于2013年进行 ，采用2×2×2 三因素完全随机区组设计。其中A因素为不同根系分隔方式：A1为不分隔，玉米地下部分种间竞争及种间抑制作用同时存在，A2为塑料膜完全分隔，玉米养分竞争及促进作用均被消除，采用聚氯乙烯粘合剂将塑料膜粘在中间，并用密封胶密封使其不漏水，从而将盆分为两室；N因素为不同施氮水平，N0为不施氮，N180为180 kg/hm2(尿素，含N 46%)；P因素为不同施磷水平，P0为不施磷，P70为70 kg/hm2(过磷酸钙，含P2O512%)，共8个处理，每处理播种4 盆，3 次重复，总共96 盆。试验用盆钵直径38 cm，高45 cm，将土壤风干过 2 mm 筛混匀，每室装10 kg土壤，浇水至田间最大持水量的60%，稍干后播种。玉米于4月3日播种，8月10日收获，每盆播一穴，穴留双株；大豆于6月15日播种，11月4日收获，每盆播2穴，穴留双株。试验各处理钾肥用量相同，均为90 kg/hm2，玉米磷钾肥作基肥一次性施入15 cm土层，氮肥溶于水后施入土壤，并且按底肥∶拔节肥∶攻苞肥=3∶2∶5比例追施。大豆每盆施0.5 g 纯氮(基肥∶追肥=5∶5)，0.33 g K2O，0.49 g P2O5入土壤。玉米、大豆的播种及施肥时间同大田试验相一致。

1.3.2 大田施肥试验 大田试验于2014年进行，采用2因素随机区组设计，N因素为不同施氮水平，N0为不施氮，N120为120 kg/hm2，N180为180 kg/hm2，N240为240 kg/hm2；P因素为不同施磷水平，P0为不施磷，P35为35 kg/hm2，P70为70 kg/hm2，P105为105 kg/hm2。玉米净作：N因素施氮水平：纯N为0，180 kg/hm2；P因素施磷水平：P2O5为 0，70 kg/hm2，大豆单作，共21个处理，重复3次，小区面积20 m2(4 m×5 m)。玉米于3月14日播种，采用宽窄行种植，窄行行距0.4 m，宽行行距1.6 m，每处理种2 带，窝距0.38 m，每穴2 株，密度为52500 株/hm2，8月2日收获。大豆于6月18日免耕条播于玉米宽行中间，均种2 行，行距0.4 m，每穴2 株，穴距0.19 m，种植密度为105000 株/hm2，10月28日收获。磷钾肥作基肥于玉米移栽时一次性施入，氮肥按3∶2∶5(底肥+拔节肥+攻穗肥)的比例施用，并且氮、磷肥均采用穴施的方法。全生育期玉米每hm2需施钾肥(氯化钾，含K2O 60%)90 kg/hm2。大豆每hm2配施基肥尿素60 kg/hm2、过磷酸钙450 kg/hm2、氯化钾60 kg/hm2，追肥为初花期雨后每hm2配施纯氮27.6 kg/hm2，磷钾肥作基肥于6月12日一次性施入，其他管理措施同大田一致。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 地上部分干物质的采集 大田试验于玉米拔节期、吐丝期、灌浆中期、成熟期各小区连续选取长势一致的4株植株样，分茎鞘、叶片和穗3个部位，105 ℃下杀青30 min并于80 ℃下烘干至恒重。

1.4.2 产量及产量构成因素测定 盆栽试验每盆单独收获，大田试验按小区收获，玉米成熟期，每小区测产带考察有效穗，选取20个具有代表性的果穗，分别测定其产量构成因素(秃尖长、穗长、穗粒数、千粒重)，分小区单收单晒计实产。

1.5 相关指标的计算公式

LER=(Yim/Ysm)+(Yis/Yss)

(1)

式中:LER为玉米-大豆系统的土地当量比率；Yim、Yis分别为玉米、大豆在不分隔时的籽粒产量；Ysm、Yss分别为玉米、大豆在分隔时的籽粒产量。当LER>1，表示套作系统有产量优势和养分资源利用优势，当LER<1时，则无产量优势和养分资源利用优势[13-14]。

CRms=(CRim/CRsm)÷ (CRis/CRss)

(2)

式中:CRms为玉米相对于大豆的养分竞争比率；CRim、CRis分别为玉米、大豆在不分隔时的吸氮量(或吸磷量)；CRsm、CRss分别为玉米、大豆在分隔时的吸氮量(或吸磷量)。CRms>1，表明玉米比大豆的营养竞争能力强；CRms<1, 表明玉米比大豆的营养竞争能力弱[15-16]。

Ams=(Aim/Asm)-(Ais/Ass)

(3)

式中:Ams为玉米相对于大豆的竞争能力；Aim、Ais为玉米、大豆不分隔时的籽粒产量；Asm、Ass为玉米、大豆分隔时的籽粒产量。Ams>0，表明玉米竞争能力强于大豆；Ams<0，表明玉米竞争能力弱于大豆[17]。

营养器官花前干物质转移量(克/株)=开花期营养器官干重-成熟期营养器官干重[18]

(4)

营养器官花前干物质转移率(%)=(开花期营养器官干重-成熟期营养器官干重)/

开花期营养器官干重×100%[18]

(5)

营养器官干物质对籽粒贡献率(%)=营养器官干物质转移量/成熟期籽粒干重×100%[18]

(6)

收获指数=籽粒产量/地上部生物量[19]

(7)

1.6 数据分析

采用Microsoft Excel 2007进行数据处理，采用DPS 7.05软件进行显著性分析及Origin进行制图。

2 结果与分析

2.1 氮磷配施对套作系统种间营养竞争能力的影响

由表 2 可知，玉米-大豆套作体系下，氮磷配施对玉米与大豆之间的竞争能力具显著影响。根系分隔试验与大田试验的种间作用关系一致，均表现出显著的套作产量优势和资源利用优势(LER>1)，且优势效应高于单施氮、磷肥效应；氮磷配施可提高两试验下的LER，N180P70处理较不施肥处理分别高38.05%和4.71%。在带状复合种植模式中，玉米较大豆处于竞争优势地位(CRms>1)，大豆属于劣势作物，玉米相对于大豆表现出较强的竞争能力(Ams>0)，而施氮、磷肥时玉米相对于大豆竞争能力减弱， 表明施氮磷缓和了种间竞争作用。对氮磷素营养竞争比率分析可知，相同施氮条件下，增施磷肥可以提高玉米相对于大豆竞争能力；相同施磷条件下，施氮180 kg/hm2时玉米相对于大豆竞争能力则减弱；而较不施肥处理下，施氮180 kg/hm2、施磷70 kg/hm2时，促进玉米植株的生长，提高了玉米对大豆的种间竞争力和营养竞争比率，进而更有利于玉米竞争吸收氮磷养分。套作玉米对氮、磷素竞争强弱不一致，玉米氮素营养竞争比率高于磷素营养竞争比率，施氮处理下氮素营养竞争比率(CRms)较施磷处理呈现较大幅度提高。

表2 玉米-大豆套作体系的种间相对竞争能力和氮、磷素营养竞争比率Table 2 Aggressiveness and nutrition competition ratio under maize-soybean relay strip intercropping system

注：LER、Ams、CRms(N)和CRms(P)分别表示玉米-大豆系统的土地当量比率、玉米相对于大豆的竞争能力、玉米相对于大豆的氮素竞争比率和玉米相对于大豆的磷素竞争比率。N0、N180、P0和P70分别表示不施氮、施氮180 kg/hm2、不施磷和施磷70 kg/hm2。下同。

Note:LER,Ams,CRms(N) andCRms(P) are land equivalent ratios of maize-soybean relay strip intercropping, interspecific competition of maize to soybean and nutrient competition ratio of maize to soybean calculated by N uptake, P uptake, respectively. N0, N180, P0and P70are levels of N supply (N0, N180means 0,180 kg/ha) and P supply (P0, P70means 0,70 kg/ha).The same below.

图1 氮磷配施对玉米单株产量的影响Fig.1 Effect of N, P application rates on yield per plant of maize 图中不同小写字母表示在同一套作模式下差异达到5%显著水平。Different small letters in the Figure mean significant differences at P<5% in the same intercropping system.

2.2 氮磷配施对玉米产量、产量构成因素及穗部性状的影响

2.2.1 玉米产量 根系分隔试验条件下，施肥处理对玉米单株产量影响显著(图1)。根系不分隔与分隔相比，玉米分别增产13.94% (N0P0)、18.52% (N0P70)、9.38% (N180P0) 和20.43%(N180P70)。表明玉米-大豆套作较玉米净作具优势，无论施肥与否，根系不分隔方式下玉米产量高于分隔处理，施氮磷肥后增产效果更显著。当种间根系分隔时，只有氮磷肥效应，施肥对玉米产量的促进作用为 N180P70>N180P0>N0P70，施加氮肥或磷肥缓解了根系分隔方式对产量的抑制。种间根系不分隔时，玉米与大豆根系可直接相互作用，在N180P70处理下，由于种间作用促进了玉米对共生土壤养分的吸收，种间不分隔处理下玉米产量高于分隔。较不施肥条件下，施肥时玉米产量在根系不分隔与分隔模式下分别增产42.83%和48.77% (N180P0)，16.39%和11.82%(N0P70)，76.21%和66.71%(N180P70)。

表3 氮磷配施对套作玉米产量的影响Table 3 Effect of different N and P application rates on maize yield in the maize-soybean intercropping system kg/hm2

注：N0～N240表示施氮量分别为0，120，180和240 kg/hm2；P0～P105表示施磷量分别为0，35，70和105 kg/hm2。表中数据为3次重复的平均值，同行数据后的不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。*，**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。下同。

Note: Plants were grown in four levels of N supply (N0,N120,N180and N240means 0,120,180 and 240 kg/ha) and P supply (P0, P35, P70and P105means 0, 35, 70 and 105 kg/ha). Values in the Table are the average of three repetitions.Values followed by different letters in a row are significantly different between treatments in the same experiment site at the 5% level. *, ** mean significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same below.

在玉米-大豆带状套作种植模式中，施氮磷肥对玉米产量影响显著(表3)。施磷量相同条件下，玉米产量随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势，施氮180 kg/hm2时达到最高，较不施氮处理显著提高了35.91%；同施氮量水平下，玉米产量随着施磷量的增加呈峰形变化趋势，施磷70 kg/hm2处理显著高于其他处理，较不施磷增产14.03%。表明氮肥对玉米产量的促进作用高于磷肥，且氮磷互作的增产效应高于肥料单施效应。施氮量和施磷量两因素交互作用不显著，组合间以N180P70处理时玉米产量最大，达到8000 kg/hm2以上，比不施肥处理显著高出60.44%。当施氮量达到180 kg/hm2，施磷量达到70 kg/hm2后，继续施加氮磷肥，玉米产量反而降低，N180P70处理下玉米产量较N240P105高出219.34 kg/hm2。表明适量增施氮磷肥可使玉米增产，而施氮和磷量分别高于180 kg/hm2、70 kg/hm2时，抑制玉米产量提高。

2.2.2 产量构成及穗部性状 不同氮磷配施处理对玉米产量构成影响差异达显著水平(表4)。产量各构成因素中，穗粒数、有效穗受氮磷肥的影响最大，增施氮磷肥主要通过影响玉米穗粒数、有效穗提高其产量。相同施磷量条件下，穗粒数随施氮量增加而先增后减，以N180处理最大，各处理间差异达极显著水平(P<0.01)；不同施磷处理下，各处理间差异显著，表现为P70>P35>P105>P0。施氮量和施磷量两因素对穗粒数的交互影响显著，以N180P70处理下穗粒数最多(600.47)，较不施肥显著高出11.95%。

施氮水平较低(N0～N120)或过多(N240)均降低玉米有效穗数；相同施氮量条件下，不同施磷处理对有效穗的影响与施氮处理变化一致，为P35与P70处理下有效穗高于低、高磷处理。氮磷两因素对玉米有效穗的交互影响显著，低氮(N120)时，适当的施磷量增加有效穗数；适当的施氮(N180)下，可降低磷的施用量有利于增加玉米有效穗。

千粒重受施肥影响较小，且氮磷两因素对其交互影响不显著。在低、中氮(N120～N180)及低、中磷(P35～P70)处理下千粒重较高。相同施磷量条件下，玉米穗长、秃尖长受施氮量影响显著，施氮量增加可增加玉米穗长，降低秃尖长，提高玉米高产潜力；施磷量对玉米穗部性状影响无显著差异。施氮量和施磷量两因素对穗长、秃尖长的交互影响显著，分别以处理N180P70(18.48 cm)、N0P105(1.54 cm)最高，较最低处理分别显著高出12.68%，29.41%。

表4 氮磷配施对玉米产量构成及穗部性状的影响Table 4 Effects of N and P application rates on maize yield component and ear traits in maize-soybean intercropping system

注：表中数据为3次重复的平均值，同列数据后的不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。下同。

Note: Values in the table are the average of three repetitions.Values followed by different letters in a column are significantly different between treatments treatments in the same experiment site at the 5% level.The same below.

2.3 氮磷配施对套作玉米干物质积累与转运的影响

2.3.1 干物质积累 由表5可知，氮磷配施处理对吐丝期后各生育期玉米干物质积累量的影响达极显著水平，随生育进程，玉米的干物质积累量呈线性增长趋势，于成熟期达到最高值，与氮磷肥的施用量呈先增后降关系。各氮肥水平下，不同施磷处理下玉米各生育期干物质的积累量趋势有异，拔节期P0～P105处理间均值差异不显著，吐丝期至成熟期均为P70>P105>P35>P0；由干物质积累增幅来看，拔节期至吐丝期干物质增长比例为P0>P35>P70>P105，吐丝期到灌浆期为P105>P35>P70>P0，灌浆期到成熟期为P70>P35>P105>P0，且各施氮水平下，随施氮量的增加，玉米干物质的增幅呈先大后小的趋势。相同施磷量条件下，不同施氮处理玉米干物质积累在各生育时期的变化趋势与施磷处理相一致，且各处理间差异显著，均随施氮量的提高而表现先增后减趋势，施氮量为N180时达最大值，而在此基础上增施氮肥会降低干物质的积累量。从氮磷配施处理对干物质的积累量影响来看，氮磷两因素交互作用显著，干物质积累量以成熟期N180P70处理最高，较不施肥处理显著高出29.75%，过量施氮(N240)施磷(P105)处理均会降低干物质积累量。

表5 氮磷配施对玉米群体干物质积累的影响Table 5 Effects of N and P application rates on maize dry matter accumulation in maize-soybean intercropping system

从各阶段干物质积累量占总干物质积累量的百分比分析结果可以得知(表5)，玉米花前干物质积累量较少，花后干物质积累量均达到50%以上，并受施肥影响显著。花前干物质积累量与施氮量的增加呈反比，以N0处理最高(43.50%)，较N180处理高4.59%；花后干物质积累量占总干物质积累量百分比随增施氮肥而显著增加，说明增施氮肥有利于提高花后干物质积累量；施磷量对各阶段干物质积累占总干物质积累量百分比的影响与施氮处理相似，不施磷肥有利花前干物质的积累，增施磷肥显著提高成熟期干物质积累总量。

2.3.2 干物质转运 由表6可见，施用氮磷肥对营养器官(茎鞘+叶片)干物质向籽粒转运的转移量、转运率和贡献率互作效益显著。相同施磷水平下，随施氮量的增加，营养器官干物质的转移量、转运率和贡献率大致呈先减后增趋势，但过量施氮的叶片、茎鞘中干物质的转移量、转运率和贡献率均无显著的提高；在0～180 kg/hm2(N0～N180)施氮范围内，籽粒来源于叶片及茎鞘干物质的转移量、转运率和贡献率均随施氮量的增加而降低。相同施氮量条件下，施磷量处理对籽粒干物质转运的影响与施氮处理变化趋势一致，表现为低磷(P0、P35)处理下转移量、转运率和贡献率显著高于其他施磷处理，且随施磷量的提高而呈先减后增趋势。

收获指数表示生物产量转化为经济产量的效率[20]。施用氮磷肥对收获指数的影响显著，随施氮量的增加，玉米收获指数呈线性增加，以N240处理下最高；相同施氮水平下，玉米收获指数呈峰形变化(表6)，大致表现为P35>P0>P70>P105。当中施氮(N180)中低施磷(P0～P70)时，有利于调动营养器官干物质向籽粒转运，提高玉米收获指数。

表6 氮磷配施对营养器官(茎鞘+叶片)干物质向籽粒转运的影响Table 6 Effect of N and P application rates on dry matter (stem/sheath+leaf) translocation from vegetative organ to grain of maize

3 讨论

3.1 氮磷配施对种间作用的影响

生态位理论表明，在间套作体系中，存在对同一竞争资源时间上的错位和吸收利用不同资源限制因子，降低种间对资源的竞争，而表现“恢复”和“促进”作用，故而禾本科作物与豆科作物种植具有显著的间套作优势[21]。有研究表明，地下部根系间相互作用对间套作优势具有较大的贡献，根系形态及空间分布的差异对作物养分吸收起决定作用，种间互作可扩大养分吸收的生态位，从而增加作物吸收养分的有效空间[22]。根系分隔方式改变了套作玉米的根系形态，降低了土壤中的水肥交流和根系在空间上的叠加补偿效应，从而降低了套作优势[23-24]。本研究中，氮磷配施下根系不分隔比分隔对套作玉米产量影响效应更为显著，玉米产量在根系分隔下较不隔根平均低9.38%～20.43%(图1和表3)，因此通过配施氮磷肥强化地下根系相互作用是使间套作作物增产的重要途径，这一结论已被Neumann等[25]证实。其作用机制是根系不分隔时玉米行根系对大豆行养分的吸收，促进大豆自身进行根瘤固氮以及根系分泌物活化难溶性磷，因而种间作用也可能是大豆施氮磷肥后增加了玉米养分的供应[6]。本研究结果表明，在玉米-大豆套作体系下，玉米相对于大豆处于竞争优势地位(CRms>1)，表现出较强的竞争能力(Ams>0)，而氮磷配施缓解了玉米与大豆的种间竞争作用，表现出显著的套作产量优势和资源利用优势(LER>1)，且优势效应高于单施氮、磷肥效应，这与雍太文等[21]研究结果相似。当施氮180 kg/hm2、施磷70 kg/hm2时，提高套作系统土地当量比率及玉米对大豆的种间竞争力和营养竞争比率，进而更有利于玉米竞争吸收氮磷养分，促进玉米植株的生长。

3.2 氮磷配施对玉米产量及干物质积累与转运的影响

作物花后暂贮藏性干物质的积累和直接输送到子粒中的光合产物与子粒灌浆物质的积累呈正相关，花后干物质的积累决定作物产量[26]。由于中期贮藏物质的转运与后期的光合作用决定籽粒干物质的积累量，因此延长叶面积指数以及净光合速率高值持续期，对提高玉米产量具重要意义[27]。而叶面积指数和净光合速率的维持与氮磷营养密切相关，合理的氮磷配施可延缓玉米叶片衰老，延长叶面积指数和净光合速率的高值持续期，从而提高玉米在花后的物质积累能力，增加干物质积累量，提高物质转运率，最终使玉米增产[27]。文熙宸等[20]和李强等[28]研究表明，氮肥运筹对玉米干物质积累影响显著，施氮180 kg/hm2处理有利于增强花后干物质的合成，促进营养器官干物质向籽粒转运，进而使籽粒增产，本研究结果与之相似。本研究中，施氮180 kg/hm2、磷 70 kg/hm2处理下，玉米产量达到8000 kg/hm2以上，比不施肥处理显著高出60.44%，但继续施加氮磷肥，玉米产量反而降低(表4)。说明在施氮180 kg/hm2、磷70 kg/hm2处理下能满足套作玉米生长发育过程中对氮、磷的需求，提高肥料利用效率，有利于改善玉米穗部性状，增加穗长并缩短秃尖长，同时提高穗粒数和有效穗，从而获得较高的产量。氮磷互作对玉米各生育期的干物质积累量及转移量的影响呈峰形变化趋势，低氮(N0～N120)、低磷(P0～P35)处理时花前干物质积累多，花后干物质积累少，但营养器官(茎鞘+叶片)干物质向籽粒转运的转移量、转运率和贡献率高于其他处理；高氮高磷(N240P105)处理会导致叶片及茎鞘的干物质积累量及其向籽粒转运总量的显著降低，降幅为6.81%～11.82%。在施氮180 kg/hm2、施磷70 kg/hm2处理下可显著降低花前干物质的积累量，增加成熟期干物质积累总量和花后干物质积累量占总干物质积累量百分比，促进花后干物质积累向籽粒转运，但营养器官干物质向籽粒转移效率和收获指数降低(表5和表6)，与文熙宸等[20]的研究结果具差异。这可能是施氮180 kg/hm2、施磷70 kg/hm2处理下花后干物质积累量最大，影响到“源”与“库”协调关系，最终表现为“源”不能过度地向籽粒“库”转移光合产物，导致其后期干物质向籽粒转运量、转运率和贡献率低于低氮低磷处理[29]。但有关玉米-大豆带状套作种植体系下氮磷配施后土壤养分含量、酶活性以及微生物多样性对玉米干物质积累与转运的影响还有待进一步研究。

4 结论

在本研究中，种间作用和氮磷肥互作效应可显著影响玉米产量，无论施肥与否，玉米-大豆带状套作种植下产量均高于玉米净作，套作较净作增效幅度为1.65%～20.43%。在施氮180 kg/hm2、施磷 70 kg/hm2处理下可显著增强玉米与大豆的种间促进作用，改善套作玉米穗部性状，提高其有效穗和穗粒数，降低花前干物质占总干物质积累量的百分比，提高花前干物质转运量及群体花后干物质积累总量，促进花后干物质向籽粒转运，最终籽粒产量达8048.21 kg/hm2。

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Effects of combined applications of nitrogen and phosphorus on interspecies interaction, yield, and dry matter accumulation and translocation in maize in a maize-soybean relay intercropping system

ZENG Jin-Xi, WEN Xi-Chen, Muhammad Ali Raza, CHEN Guo-Peng, CHEN Cheng, PENG Xiao, MA Yan-Wei, LI Li, GUAN Si-Cheng, YANG Wen-Yu, WANG Xiao-Chun*

CollegeofAgronomy,SichuanAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofCropEcophysiologyandFarmingSysteminSouthwestChina,MinistryofAgriculture,Chengdu611130,China

The aim of this study was to investigate the effect of nitrogen and phosphorus application on maize in a maize-soybean relay intercropping system. A pot experiment was conducted in 2013 and 2014, and interspecies interactions, dry matter production and accumulation, and grain yield were assessed. The experiment consisted of four nitrogen levels [N0(0), N120(120 kg/ha), N180(180 kg/ha), N240(240 kg/ha)] and four phosphorus levels [P0(0), P35(35 kg/ha), P70(70 kg/ha), P105(105 kg/ha)]. Furthermore, to evaluate the root interaction between maize and soybean, the two plants were grown with or without a root barrier between them. The main findings were as follows: 1) The interaction between N and P significantly affected the inter-specific interaction of maize and soybean in the relay intercropping system, reduced inter-specific competition between maize and soybean, increased the land equivalent ratio, increased the aggressiveness and nutrition competition ratio, and increased the uptake of N and P. The interaction between N and P significantly increased the yield and resource utilization (land equivalent ratio>1). The interactive effect of N and P was more prominent than the effect of N or P alone in the intercropping system. 2) The effects of the N×P interaction on dry matter accumulation in each growing period of maize increased with increasing N and P application rates up to N180(180 kg/ha) and P70(70 kg/ha), and then decreased when N and P application rates were N240(240 kg/ha) and P105(105 kg/ha). The treatment of N180(180 kg/ha) and P70(70 kg/ha) significantly decreased maize dry matter accumulation before maturity, but promoted dry matter accumulation and translocation to the grain, and improved the harvest index of maize. 3) Inter-specific interactions and interactive effects of N and P were significant, and increased the yield by increasing the number of kernels per ear and the number of ears per maize plant. Among all the N and P fertilizer levels, N180(180 kg/ha) and P70(70 kg/ha) considerably improved the maize yield from 1.65% to 20.43% in the relay intercropping system, compared with sole cropping. On the basis of these results, we recommend nitrogen and phosphorus applications at the rates of N180(180 kg/ha) and P70(70 kg/ha) to substantially improve ear traits, increase dry matter translocation to the grain at maturity, and achieve the maximum yield of maize in a maize-soybean relay intercropping system.

inter-species interaction; nitrogen and phosphorus application; yield; dry matter accumulation and translocation; maize; maize-soybean relay intercropping system

10.11686/cyxb2016510

2016-12-30；改回日期：2017-03-15

“西南丘陵旱地粮油作物节水节肥节药综合技术集成与示范”(20150312705),“四川省育种攻关”项目(2016NYZ0051-2)和成都市农业技术成果应用示范项目(2015-NY01-00100-NC)资助。

曾瑾汐(1990-)，女，四川泸州人，在读硕士。E-mail：972001418@qq.com

*通信作者Corresponding author. E-mail：xchwang@sicau.edu.cn

http://cyxb.lzu.edu.cn

曾瑾汐, 文熙宸, Muhammad Ali Raza, 陈国鹏, 陈诚, 彭霄, 马艳玮, 李丽, 官思成, 杨文钰, 王小春. 氮磷配施对玉米-大豆套作模式下种间作用、玉米产量及干物质积累与转运的影响. 草业学报, 2017, 26(7): 166-176.

ZENG Jin-Xi, WEN Xi-Chen, Muhammad Ali Raza, CHEN Guo-Peng, CHEN Cheng, PENG Xiao, MA Yan-Wei, LI Li, GUAN Si-Cheng, YANG Wen-Yu, WANG Xiao-Chun. Effects of combined applications of nitrogen and phosphorus on interspecies interaction, yield, and dry matter accumulation and translocation in maize in a maize-soybean relay intercropping system. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(7): 166-176.