不同玉豆间距与结瘤品种对套作大豆根瘤固氮及产量的影响研究

摘要

本研究在玉米/大豆带状套作条件下，采用两因素随机区组设计，设置五个不同的行间距:大豆净作（SS表示净作），套作下行间距分别为30cm（IS30，IS表示玉米大豆套作下的间距）、45cm(IS45)、60cm(IS60)、75cm(IS75);三个不同结瘤强度大豆品种:贡选1号（套作下弱结瘤）、桂夏3号（套作下中结瘤）、南豆25号（套作下强结瘤）。研究玉米/大豆套作体系下大豆根瘤的数量和鲜重、细胞超微结构、固氮能力的动态变化特征;探明地下地上各部分物质积累与分配和产量的关系，如何协调地下部与地上部的养分运输和利用效率;不同玉豆间距和不同结瘤特性，对大豆各时期的生物量积累、籽粒灌浆参数和产量的影响。
　　主要研究结果如下:
　　1、净作的贡选1号，和IS60的桂夏3号有最高的单株荚数，套作下IS45、IS60更有利于单株荚数的增加;净作的单荚粒数低于IS60，套作下的最大值分别为IS60下的贡选1号(2016、2017)和桂夏3号(2016)，桂夏3号的单荚粒数最高;IS60的百粒重与净作相比差异不显著，品种差异整体表现为南豆25号＞贡选1号＞桂夏3号。套作下IS60的产量最高，与净作相比差异不显著。同一行间距下，整体表现为南豆25号＞桂夏3号＞贡选1号;2016年，IS60下南豆25号的产量分别比桂夏3号、贡选1号高出9.33％、9.92％，2017年则分别高出1.54％、2.68％。说明，强结瘤的南豆25号更适宜套作环境，玉豆间距60cm下，能够通过提高百粒重获得与净作相比差异不显著的产量。
　　2、IS60下，贡选1号有更高的有效灌浆持续期和达到最大灌浆速率的百粒重，桂夏3号有最高的有效灌浆持续期，南豆25号有最少的达到最大灌浆速率所用天数、较高的达到最大灌浆速率的百粒重。说明，套作条件下IS60更有利于提高大豆籽粒的灌浆效率，强结瘤大豆品种的优势体现在达到最大灌浆速率的所用天数和百粒重。
　　3、整个生育时期中，大豆的干物质积累量表现为先增长后降低，R3期（始荚期）后增长加快，净作和套作的最高值分别在R4期（盛荚期）、R5期（始粒期）;套作下IS60优势明显，且在R5期高于净作。大豆品种之间的差异显著，R5期IS60下的南豆25号干物质积累量最高。成熟期，荚果的分配率表现为南豆25号＞桂夏3号＞贡选1号，营养器官对荚果的贡献率表现为套作略高于净作，IS60下的南豆25优势明显，且与净作相比差异不显著。说明套作中适宜的间距(IS60)下，大豆各营养器官之间能有效协调物质的积累、运输和转移，促进籽粒发育，强结瘤大豆品种有更高的荚果分配率。
　　4、大豆根瘤的单位质量固氮酶活性与单株固氮酶活性，都随着生育时期的推进先增长后降低。整体上净作优于套作，套作下IS60最高，IS30最低;品种间表现为南豆25号＞桂夏3号＞贡选1号。2017年R2期（盛花期）的单位质量固氮酶活性高于2016年R3期的最大值，说明R2期是大豆根瘤单位质量固氮酶活性最高的时期。而净套作下单株固氮酶活性的最大值分别R4期和R5期。
　　5、根瘤数量和鲜重在生育时期中的变化规律一致，先增加后降低，净作和套作的最大值分别出现在R4、R5，且R5期套作的最大值高于R4期净作的最大值。套作下，IS60更优，IS30最低。品种间差异表现为南豆25号＞桂夏3号＞贡选1号。
　　6、V5期（五节期），根瘤菌开始侵染形成类菌体，但侵染面积偏小，处理间差异不显著;玉米收获后，R2期根瘤菌侵染面积变大，类菌体数量增加，净作的侵染面积大但类菌体数量少，套作则相反，IS60下的南豆25号类菌体数量最多;R5期类菌体破裂、根瘤开始衰老，但套作的类菌体数量比净作多，破裂程度更轻，IS60下的南豆25号优势明显。

目录

声明

摘要

英文缩略符号与中英文对照表

1前言

1．1相关研究进展

1．1．1玉米／大豆套作模式

1．1．2根瘤与固氮

1．1．3豆科植物根瘤固氮与根瘤形态研究现状

1．1．4大豆干物质与籽粒灌浆与产量

1．1．5间套作模式下大豆地上部与地下部相互影响的研究

1．2进一步研究的问题

1．3研究技术路线

1．4目的与意义

2材料与方法

2．1试验材料

2．2试验设计

2．3施肥方式、施肥量

2．4播种时间

2．5测定项目和方法

2．5．1大豆根瘤的数目、鲜重及固氮酶活性

2．5．2大豆根瘤的超微结构

2．5．3大豆各营养器官的生物量

2．5．4干物质转移计算方法及统计分析

2．5．5籽粒灌浆的测定方法

2．5．6大豆产量

2．5．7数据处理

3结果与分析

3．1不同处理下大豆产量的差异

3．1．1大豆产量

3．1．2大豆的产量构成

3．2不同处理下大豆籽粒灌浆特征

3．2．1籽粒灌浆的拟合方程

3．2．2籽粒灌浆特征参数

3．3不同处理下大豆干物质积累、分配与转移

3．3．1大豆干物质积累量

3．3．2不同处理下大豆各营养器官的分配率

3．3．3不同处理下大豆营养器官(茎+叶)对籽粒的输出率和贡献率

3．4不同处理下大豆根瘤固氮能力的变化特点

3．4．1大豆根瘤的单位质量固氮酶活性

3．4．2大豆根瘤的单株固氮酶活性

3．5．1根瘤数量

3．5．2根瘤鲜重

3．5．3根瘤超微结构

3．6相关性分析

4讨论

4．1套作大豆的稳产机制

4．2大豆根瘤固氮能力的变化特征

4．3大豆根瘤发育的动态变化规律

4．3．1大豆根瘤的超微结构

4．3．2大豆根瘤的数量与鲜重

5结论

5．1物质积累、籽粒灌浆与产量

5．2干物质与根瘤发育和固氮能力

5．3玉米／大豆套作优势

参考文献

致谢

作者简历

附表