华北平原限肥条件下一年两熟模式作物光合特征及土壤水肥利用动态的研究.pdf

摘要

华北平原作为我国重要的粮食主产区，冬小麦-夏玉米一年两熟是该区域最主要的

种植模式。长期单一的种植方式会造成局部地区水肥利用率低、土壤养分偏耗、结构性

变差、农田持续耕作性降低等问题。为了实现既高产又高效的农业生产目标，提高水肥

利用效率，实现农田生态可持续的目的，本研究设置了二因素设计试验，一个因素为3

WheatWMaize

种一年两熟模式，即冬季作物均为小麦（，），夏播作物分别选用玉米（，

M）、大豆（Soybean，S）、花生（Groundnut，G）；另一个因素为2种施肥水平，包

括常规施肥（CK）和限肥水平（-N）。试验始于2019年6月河南省获嘉县高产田定位

试验，本研究于2021年11月至2022年10月进行连续田间调查检测，对周年内不同两

熟模式下作物群体植株形态、光合特征、土壤水肥动态进行测定，对产量形成、光能利

用效率、水肥利用效率及农田经济效益进行分析，以期能为华北平原一年两熟种植模式

的作物配置方式提供参考依据。通过试验得到以下结论：

1.不同处理中作物群体形态和光合特征存在差异。与常规施肥相比，限肥水平下

LAIIPAR

不同两熟模式的叶面积指数（）、光合有效辐射截获率（）、叶绿素相对含量

（SPAD）和叶绿素荧光（Fv/Fm）均有所降低，叶夹角（LA）均有所增大，且差异均

达到极显著水平。在小麦季，与常规施肥相比，限肥水平下小麦-花生模式SPAD降幅最

小，小麦-玉米模式Fv/Fm降幅最小，小麦-大豆模式的LAI、IPAR降幅最小，LA的增

幅最小，表明大豆前茬小麦株型较为紧凑，能显著提高植株光截获能力；在夏播作物季，

与常规施肥相比，限肥水平下大豆LAI降幅最小；LA的增幅玉米最小，大豆次之；Fv/Fm

降幅玉米最小，大豆次之；花生的SPAD最高，IPAR降幅花生最小，大豆次之。

2.经过一年的播种，相比于常规施肥水平，限肥水平下夏播作物成熟期0-100cm

-2

的土壤贮水量略有增加，小麦大豆模式增幅最大。在小麦季，种施肥水平下土壤硝态

氮含量均为小麦-大豆模式最高，铵态氮含量小麦-玉米模式最高，全氮含量小麦-花生模

式最高。与常规施肥水平相比，土壤硝态氮含量小麦-玉米模式降幅最小，铵态氮含量

小麦-大豆模式降幅最小，全氮含量小麦-花生模式降幅最小，说明大豆和花生前茬能显

I

著提高土壤氮含量，利于作物合成叶绿素进行光合作用和光合产物积累；在夏播作物季，

土壤养分含量常规施肥水平显著高于限肥水平，限肥水平下，不同夏播作物硝态氮含量、

铵态氮含量和全氮含量均为大豆最高，与常规施肥水平相比，限肥水平下玉米硝态氮含

量降幅最小，铵态氮含量和全氮含量花生降幅最小。

3.本研究发现不同作物的总光能利用率和周年总光能利用率均表现为常规施肥水

平＞限肥水平。小麦总光合利用率在不同模式之间存在显著差异，常规施肥水平下表现

为SCK＞GCK＞MCK，限肥水平下表现为G-N＞S-N＞M-N，相较于常规施肥水平，小

麦-花生模式RUE降幅最低；夏播作物中，玉米总光合利用率在2个施肥水平下均显著

2

高于大豆和花生，且与常规施肥相比其在限肥条件下降幅最小；本周年内，个施肥水

平下不同两熟模式的作物周年光能利用率均表现为小麦-玉米＞小麦-大豆＞小麦-花生，

相较于常规施肥，限肥水平下小麦-玉米模式RUE降幅最小，WUE小麦-花生模式降幅

最小，小麦-大豆模式最大；NUE在小麦-大豆模式下最大，且显著高于小麦-玉米模式

和小麦花生模式。-

4.本研究发现小麦-大豆模式和小麦-花生模式可显著提高小麦的穗粒数和千粒重，

群体数在两熟模式之间差异不显著