轮作对旱地谷豆光合特性、产量及效益的影响.pdf

北方农业学报 2023袁51渊2冤院56-64JOURNAL OF NORTHERN AGRICULTURE李瑞，梁鸡保，白伟，等.轮作对旱地谷豆光合特性、产量及效益的影响 J.北方农业学报，2023，51（2）：56-远源.DOI：10.12190/j.issn.2096-1197.2023.02.07收稿日期：2023-02-13基金项目：陕西省“两链”融合作物育种项目（2021LLRH-07）；财政部农业农村部国家现代农业产业技术体系项目（CARS-06-14.5-A26）；陕西省小杂粮产业技术体系项目（2009-2023）；陕西省农业协同创新与推广联盟豆类新品种丰产技术集成与示范项目（LM2017003）作者简介：李瑞（1988），男，农艺师，硕士，主要从事农业技术推广工作。通信作者：梁鸡保（1986），男，高级农艺师，硕士，主要从事农业技术推广工作。轮作对旱地谷豆光合特性、产量及效益的影响李瑞1，梁鸡保1，白伟1，冯佰利2，漆栋良3（1.神木市农业技术推广中心，陕西 神木719300；2.西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌712100；3.长江大学 农学院，湖北 荆州434022）摘要：【目的】明确旱地谷豆种植中轻简高效的轮作模式。【方法】通过 6 年田间定位试验，研究黑豆-谷子（B-M/M-B）、黑豆-黑豆-谷子（B-B-M）、黑豆-谷子-谷子（B-M-M）、黑豆-马铃薯-谷子（B-P-M）种植模式下谷子、黑豆光合特性、产量及效益变化。【结果】3 个主要生育时期，B-P-M 模式黑豆的气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和净光合速率（Pn）显著增加（P约0.05），谷子的 Pn、叶绿素相对含量（SPAD）均显著高于其他 3 种模式（P约0.05）；不同轮作模式黑豆、谷子的 Gs差异显著（P约0.05）。B-P-M 模式黑豆和谷子的产量表现最好，分别为 2 401.51、4 522.23 kg/hm2；B-M-M 模式产量分别为2 336.66、3 479.25 kg/hm2；B-M/M-B模式产量分别为 2 265.32、4 250.55 kg/hm2。B-M/M-B模式效益最高，为 56 348.78元/hm2，产投比为 2.18；其次为 B-P-M 模式，效益为 8 531.21 元/hm2，产投比为 1.80。【结论】黑豆-谷子（B-M/M-B）种植模式产投比最高，适宜在旱地推广。关键词：轮作；谷子；黑豆；光合特性；产量；效益中图分类号：S565.1文献标识码：A文章编号：2096-1197渊2023冤园2原园园56原园9Effects of rotation on photosynthetic characteristics袁yield and benefit of dry land millet and beanLI Rui1袁LIANG Jibao1袁BAI Wei1袁FENG Baili2袁QI Dongliang3渊1.Shenmu Agricultural Technology and Promotion Center袁Shenmu719300袁China曰2.College of Agronomy袁Northwest A&FUniversity袁Yangling712100袁China曰3.College of Agriculture袁Yangtze University袁Jingzhou434022袁China冤Abstract院揖Objective铱 To clarify the light袁simple and efficient rotation pattern for dry land millet and bean.揖Methods铱Through 6 years of field positioning experiments袁the photosynthetic characteristics袁yield and benefit changes of millet andblack bean under four planting patterns院black bean-millet 渊B-M/M-B冤袁black bean-black bean-millet 渊B-B-M冤袁blackbean-millet-millet 渊B-M-M冤袁and black bean-potato-millet 渊B-P-M冤 were studied.揖Results铱In the three main growthstages袁stomatal conductivity 渊Gs冤袁transpiration rate 渊Tr冤 and net photosynthetic rate 渊Pn冤 of the B-P-M pattern increasedsignificantly渊P约0.05冤.The millet Pnand relative chlorophyll content 渊SPAD冤 were all significantly higher 渊P约0.05冤 than theother three patters.Different rotation pattern had significantly different渊P约0.05冤 Gsof millet and black beans.UnderB-P-M pattern袁black bean and millet had the highest yield of 2 401.51 kg/hm2and 4 522.23 kg/hm2袁respectively.The yieldof B-M-M pattern were 2 336.66 and 3 479.25 kg/hm2袁and yield of B-M/M-B were 2 265.32 and 4 250.55 kg/hm2袁respectively.The benefit of B-M/M-B pattern was highest at 56 348.78 yuan/hm2袁and output-input ratio at 2.18袁followed byB-P-M pattern at 8 531.21 yuan/hm2袁with output-input ratio at 1.80.揖Conclusion铱B-M/M-B pattern had the highest output-input ratio袁suitable for promoting in dry land.Keywords院Rotation曰Millet曰Black bean曰Photosynthetic characteristics曰Yield曰Benefit杂粮杂豆是北方旱地重要的粮食作物，在种植结构调整和国家粮食安全中占有较高比重1-2。豆类作为旱地轮作倒茬优选作物，是优质植物蛋白和油料的重要来源3。合理的轮作有助于水分和养分吸收，促进作物生长，提高产量4-6。谷豆轮作是公认的用地养地相结合的重要模式，不仅有利于均衡土壤养分和防治病、虫、草害，而且还能有效改善土壤理化性状，调节土壤肥力，最终达到增产增收的目的7-9。陕西省榆林市谷物常年种植面积为 9.33 万 hm2、豆类种植面积为 10.00 万 hm2。生产实践中轮作倒茬模式多样，其中谷豆轮作较其他轮作模式经济效益显著。通过旱地谷豆不同轮作模式中产量、效益分析及评价，可以筛选出轻简高效的轮作模式10。目前，关于旱地谷豆轮作相关研究鲜有报道。本试验进行了长期定位对比试验，分析了不同轮作模式下，旱地谷豆的光合特性、产量及经济效益，以期提出适宜本地区旱地谷豆轻简高效的轮作模式。1材料和方法1.1试验地概况试验于 2016 年在陕西省神木市旱作农业试验研究基地（38毅45忆19义N，110毅30忆56义E）进行。土质为黄绵土，土层深厚，质地优良；年平均日照 2 876 h，平均气温 8.5 益，全年逸10 益积温 3 345 益，年降水量 440.8 mm，无霜期 169 d 以上；试验田海拔1 070 m，耕层土壤有机质含量 6.11 g/kg、速效氮含量 3.47 mg/kg、速效磷含量 39.8 mg/kg、速效钾含量221.1 mg/kg，土壤 pH 值为 8.3，土壤保水能力弱；大田作物为一年一季，试验地前茬作物为马铃薯。1.2试验设计本试验为长期定位试验，小区面积为 120 m2（长12 m、宽 10 m）。设置 4 种种植模式，分别为谷子-黑豆迎茬种植的 2 年轮作模式，即黑豆-谷子迎茬轮作（B-M/M-B）；黑豆重茬后种谷子的 3 年轮作模式，即黑豆-黑豆-谷子（B-B-M）；谷子重茬后种黑豆的 3 年轮作模式，即黑豆-谷子-谷子（B-M-M）；黑豆-马铃薯-谷子正茬种植 3 年轮作模式，即黑豆-马铃薯-谷子（B-P-M）。同一年度每个轮作模式内参试作物均种植，并严格按照轮作顺序种植，如 B-P-M 模式 2016 年B、P、M 均种植，2017 年为 P、M、B，2018 年为 M、B、P。供试黑豆品种为神木连枷条，种植密度 75 000 株/hm2；谷子品种为晋谷 21 号，种植密度均为 180 000 株/hm2；马铃薯品种为克新 1 号，种植密度 48 000 穴/hm2。肥料采用庄稼汉复合肥（N颐P颐K=15颐15颐15）、陕复磷酸二铵（含 P2O546豫、含 N 18豫）、府谷尿素（含 N 46豫）和氯化钾（含 K2O 60%）4 种肥料。每年黑豆施复合肥 300 kg/hm2；谷子施复合肥 300 kg/hm2，磷酸二铵150 kg/hm2、尿素 75 kg/hm2追肥；马铃薯施复合肥300 kg/hm2、磷酸二铵 93.75 kg/hm2，尿素 150 kg/hm2、氯化钾 75 kg/hm2追肥。采用种肥一体机进行播种，人工除草间定苗。除极端干旱喷灌保出苗外生育期间不灌水。2019 年不同轮作模式到种植黑豆时，分别于盛花期、盛荚期和鼓粒期测定黑豆光合特性；2021 年不同轮作模式到种植谷子时，分别于拔节期、抽穗期和灌浆期测定谷子光合特性。1.3测定项目与方法1.3.1降水量降水量为神木市气象局自动观测气象站统计数据。年际降水量变化见表 1。1.3.2光合指标在黑豆的感花期、盛荚期、鼓粒期，谷子的拔节期、抽穗期和灌浆期于晴天 9：0011：00 分别用日本产 SPAD-502 PLUS 和美国产便携式光合测定系2 期57李瑞等：轮作对旱地谷豆光合特性、产量及效益的影响统 TARGAS-1 内置光源 1 000 滋mol/（m2 s），在冠层上、中、下部位各取完整叶片 员 片测定叶绿素相对含量（SPAD）、胞间 CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和净光合速率（Pn），每片叶子重复测定3 次，每次选 7 株进行测定，取平均值。1.3.3产量及产量构成因素收获前在试验区内按对角线中心点及等距延长点进行 5 点取样。黑豆在每小区内连续取 7 株测量株高、单株荚数、单株粒数、百粒重等性状；谷子在每个小区中随机取 7 株，测量穗长、穗粗、千粒重等性状；马铃薯只计算产量。小区实收计产量。用水分测定仪（PM-8188 NEW）测定籽粒含水量，黑豆、谷子均按 13豫含水量折算产量。1.3.4效益计算效益=产值-生产投入，产值为销售收益，生产投入包括种子、肥料、微喷设施及水电费、机械作业费和田间管理投入等。每种模式产量、产值效益取各自轮作年限均值。1.4数据分析采用 Excel 2003 软件进行数据整理，运用 SPSS19.0 统计学软件进行方差分析。2结果与分析2.1轮作对光合指标的影响2.1.1黑豆叶片光合指标变化由图 1 可知，与其他 猿 种模式相比，黑豆 3 个生育时期 B-P-M 模式的 Gs、Tr、Pn显著增加（P0.05），其中，盛花期 Gs、Tr增幅最高，分别