水、氮供应对间作群体种间相互作用的影响机理

水分和养分条件显著影响间作群体的种间相互作用，最终影响间作群体的产量与资源利用效率，研究不同水、氮供应对间作群体种间相互作用的影响，对于促进间作种植技术的发展及农业资源的高效利用都具有重要意义。本项目以玉米/大豆间作群体为研究对象，采用田间试验与理论分析相结合的研究方法，主要研究内容包括：（1）水、氮供应对间作作物地上部生长发育、光能转化效率及作物间对辐射的竞争与利用的影响；（2）水、氮供应对间作作物根系生长发育、氮素转化过程、作物间对水分与养分的竞争与利用的影响；（3）综合考虑作物地上部和地下部的相互作用，研究水、氮供应对间作群体资源利用效率的影响，揭示水、氮供应对间作群体种间相互作用的影响机理。研究成果对于制定间作种植模式下的水肥管理制度、提高间作群体的资源利用效率、保障间作种植的产量优势均具有重要的指导意义。

本项目研究了不同水氮供应条件下间作冠层内的辐射分布、蒸发蒸腾量分配、间作作物对氮的竞争与利用规律。从播后第64 d到成熟，同一氮肥处理条件下，充分供水提高了间作玉米的光能竞争比，但却降低了间作大豆的光能竞争比。从播后第73 d到成熟，相同水分条件下，施氮处理间作玉米的光能竞争比显著高于不施氮处理，而大豆的光能竞争比在两个氮肥处理间则没有显著差异。充分供水施氮间作玉米的光能利用效率（LUE）为3.87 g/MJ，略高于不施氮处理（3.81 g/MJ）；水分亏缺施氮间作玉米的LUE（3.86 g/MJ）比不施氮处理（3.72 g/MJ）高3.6%。充分供水施氮间作大豆的LUE（1.62 g/MJ）比不施氮处理（1.57 g/MJ）高3.2%；水分亏缺施氮间作大豆的LUE为1.55 g/MJ，与不施氮处理（1.54 g/MJ）基本相同，表明与氮肥处理相比，水分状况对大豆LUE的影响更为明显。.充分供水不施氮间作大豆的根瘤数和根瘤重分别比施氮处理高13%和14%。水分亏缺不施氮间作大豆的根瘤数和根瘤重分别比施氮处理高6%和8%。这可能是由于间作群体内玉米利用土壤N产生的N胁迫促进了大豆根瘤的生长，而水分亏缺则降低了这种促进作用。无论单作或间作，整个生育期施氮都能够显著提高玉米的氮吸收量。在生育前期，大豆竞争能力强于玉米，且不施氮时竞争能力随生长而加强，施氮后大豆竞争能力逐渐减弱，到生育中期时，施氮后大豆竞争能力低于玉米，而且，水分亏缺降低了大豆的竞争能力。对于间作施氮处理，水分亏缺虽然提高了玉米对土壤氮的吸收与利用，但降低了其对肥料氮和大豆固氮的利用。对于不施氮的间作群体，水分亏缺降低了玉米对大豆固氮的利用率。对于不施氮处理，间作大豆固氮率并没有因为固氮产物的转移而提高，反而呈下降趋势。而水分亏缺则进一步加剧了间作大豆固氮率的下降趋势。.ERIN模型模拟结果表明，充分供水施氮间作玉米和大豆占总蒸腾的比例分别为60%和40%，充分供水不施氮间作玉米和大豆占总蒸腾的比例分别为58%和42%。水分亏缺施氮间作玉米和大豆占总蒸腾的比例分别为53%和47%，水分亏缺不施氮间作玉米和大豆占总蒸腾的比例分别为51%和49%。充分供水施氮和不施氮间作玉米间的WUE没有显著差异。施氮和不施氮处理间作大豆的WUE没有显著差异。水分亏缺降低了间作玉米和大豆的WUE，不施氮进一步加剧了降低趋势。