【背景】玉米(Zea mays)间作花生(Arachis hypogaea)(玉米|花生)地上、地下种间作用明显,间作产量优势突出,在缓解我国油粮争地矛盾中起到重要作用,但花生处于种间竞争劣势,成为限制间作优势进一步提高的瓶颈。【目的】探明提高玉米|花生体系中花生种间竞争的调控措施及其机理,为玉米|花生高产栽培提供理论依据和技术支撑。【方法】2021—2022年在河南科技大学试验农场,以玉米‘郑单958’和花生‘花育16’为供试材料,设种植方式、花生播种方式和施磷量3因素完全随机区组试验,即种植方式设花生单作和玉米|花生,花生播种方式设花生单粒播种和双粒播种,施磷量设0(P0)和180 kg P2O5·hm-2(P180);以花生双粒播种的玉米|花生体系为对照,研究花生单粒播种对间作花生相对玉米的种间竞争力、净光合速率、最大生长速率、干物质积累和分配及间作产量优势的影响。【结果】与花生双粒播种的强势株和弱势株相比,单粒播种显著提高了间作花生相对玉米的侵占力和拥挤系数,相对侵占力分别提高29.72%—80.85%和38.91%—87.07%,相对拥挤系数分别提高76.59%—172.02%和244.43%—308.70%。单粒播种间作花生的净光合速率显著高于双粒播种,最大生长速率明显高于双粒播种的强势株和弱势株,其生育后期的干物质显著提高、干物质向荚果的分配比例增加,提高了茎、叶干物质对荚果的贡献率。单粒播种间作花生的产量和间作优势高于双粒播种,其中产量高出18.84%—33.32%,差异显著。与不施磷相比,施磷显著提高间作花生净光合速率,增加最大生长速率、促进干物质积累,增加产量。【结论】花生单粒播种能提高间作花生产量和间作优势,关键在于单粒播种较双粒播种能增强间作花生种间竞争能力,显著提高净光合速率,促进干物质积累及其向荚果分配。施磷对单粒播种间作花生的生长发育具有促进作用。
玉米‖花生是一种较为经典的禾豆作物间作方式,间作产量优势明显,在缓解粮油争地矛盾中发挥了重要作用,但在其共处后期,间作花生处于光照劣势地位,产量较低。如何改善种间竞争,提高荚果产量是当前玉米‖花生亟待解决的课题。而花生单粒播种是优化群体结构、改善花生种内竞争、提高花生产量的有效途径之一。那么,是否可以通过花生单粒播种优化种间结构以此提高花生相对玉米的种间竞争力?因此,于2021-2022年在河南科技大学试验农场,分别在0 kg PO·hm(P)和180 kg PO·hm(P)2种磷水平下,以花生双粒播种的玉米‖花生体系为对照,研究了单粒播种对间作花生相对玉米的种间竞争力、生育特点、光合特性、植株性状和产量品质的影响,以期为玉米‖花生高产栽培提供理论依据。研究结果如下:
1.单粒播种缓解间作花生种内竞争,增强种间竞争力,促进生产及干物质向荚果的分配。与花生双粒播种的强势株和弱势株相比,单粒播种显著降低间作花生的变异系数,显著提高了间作花生相对玉米的侵占力和拥挤系数,相对侵占力分别提高29.72%—80.85%和38.91%—87.07%,相对拥挤系数分别提高76.59%—172.02%和244.43%—308.70%,这表明单粒播种缓解间作花生种内竞争,增强种间竞争力;与双粒播种相比,单粒播种可显著提高间作花生最大生长速率,促进茎、叶的干物质向荚果的转移,提高了在果仁中的分配比例。施用磷肥能缓解花生种内竞争,提高了间作花生最大生长速率,促进生育后期干物质积累,增加干物质向荚果的分配比例。
2.单粒播种改善间作花生光合特性,提高净光合速率。与花生双粒播种的强势株和弱势株相比,单粒播种显著提高间作花生功能叶的叶绿素含量、AQY(表观量子效率)、ABS/CS_o(单位叶截面积吸收的能量通量)、TR_o/CS_o(单位叶截面积捕获的能量通量)、ET_o/CS_o(单位叶截面积用于电子传递的能量)和RE_o/CS_o(PSⅠ受体侧末端电子还原能量通量)的值,降低W和V值。这表明单粒播种增强间作花生功能叶的电子传递链性能和PSII/PSI协调性,提高净光合速率。施磷具有促进作用。
3.单粒播种明显调控间作花生生育特性,协调“源-库”关系。与花生双粒播种的强势株和弱势株相比,单粒播种间作花生的主茎高和侧枝长显著降低,分枝数显著提高,提升幅度为5.56%-13.74%和8.04%-48.24%,其株型指数的波动幅度明显小于双粒播种,而叶面积指数显著高于双粒播种。单粒播种最大开花速率明显高于双粒播种的强势株和弱势株,开花总数显著提高,其生育后期的果针数和荚果数显著增加,显著提高了间作花生的成果率,提升幅度分别为9.21%-86.14%和18.01%-102.68%。单粒播种显著提高间作花生的粒叶比,降低营养体/生殖体。
4.单粒播种能提高间作花生果仁蛋白质含量和产量。与花生双粒播种的强势株和弱势株相比,单粒播种提高了蛋白质含量和油酸含量,降低棕榈酸含量、亚油酸含量,促进油亚比(O/L)的提高。单粒播种间作花生的产量和间作优势高于双粒播种,其中产量高出18.54%—33.17%,差异显著。施用磷肥提高间作花生产量和偏土地当量比,却降低油亚比(O/L)。
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