王彦飞的开题报告.docx

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王彦飞的开题报告

研究生学位论文开题报告

课题名称

地膜玉米间作花生的群体效应与增产增效关键技术研究

研究生姓名王彦飞

导师姓名曹国璠

所在院（系）农学院

学科专业作物栽培学与耕作学

年级2008级

攻读学位级别硕士

论文工作的

起止时间2009.9-2011.6

贵州大学研究生院制

2009年9月1日填写

填表需知

一、填写本表前，研究生应根据本表各部分要求写出初稿，由各硕士点研究生指导教师小组组织，在硕士点（教研室、重点实验室、研究所等）内公开作学位论文工作的开题报告。

二、参照指导教师小组意见修改初稿后正式填写本表，所填内容一经确定，一般不随意变动。

三、本表各部分如不够填写，可自行加页。

四、本表一式三份，研究生本人一份，指导教师一份，所在学院一份。

五、请于第三学期结束前完成本表的填写并交所在培养单位存档。

一、课题来源

课题名称：

地膜玉米间作花生的增产增效机理研究

课题来源：

贵州省科学技术厅

起止时间：

2008.9-2010.12

二、选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义（包括应用前景、科学意义、理论价值）以及主要参考文献

1国内外研究现状及水平

1.1地膜覆盖对土壤的生态效应

国内外学者在这方面已做了大量研究，地膜覆盖的作用主要有增温保墒、促进土壤微生物

活动与养料分解、改善土壤物理性状、增加田间光照强度、抑制杂草病虫害的发生等生态效应。

1.2地膜覆盖玉米的生长发育特点

栾春荣，马小风[1]等人（2008）对糯玉米地膜覆盖栽培的生态效应与关键技术进行了研究，发现抚覆膜玉米有以下生长特点：

①生育进程加快，提早成熟；②根系发达；③植株生长健壮。

张立功、王涛[2]（2008）用不同类型的地膜对旱地玉米进行不同方式覆盖试验,结果表明,黑色膜宽双垄覆盖的玉米经济性状表现最好。

1.3玉米与花生间套作的研究进展

1.3.1生理指标方面的研究进展

寇长林、王秋杰[3]（2000）等对玉米和花生间作系统群体的光照强度、光分布进行测定表明，间作玉米基部光照强度比单作玉米提高，其中沙壤潮土平均提高12.2%,粗沙潮土平均提高12.3%,而且其透光度随花生在间作中比例的增加而增加，这说明间作有利于玉米下层叶片获得较高的光照强度;玉米采用间套种植后，不但能够改善田间小环境,提高作物光、热、水、气的利用效率，增加复种指数,而且能够从生态的角度防治田间病虫草的危害,为可持续农业的发展创造条件。

邓日烈,聂呈荣[4]（2007）等花生单作、玉米单作以及花生玉米间作三种栽培方式对花生与玉米性状和产量的影响。

结果表明,花生玉米间作对花生和玉米的生长性状影响不大,对花生的产量有较大影响,对玉米产量的影响不大；焦念元，宁堂原[5]（2006）等以单作玉米和单作花生为对照,研究了间作玉米花生功能叶片的光合速率、PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）和PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）的日变化以及叶绿素含量。

结果表明,间作提高了玉米、花生叶绿素含量,其光合速率日变化呈单峰曲线,中午达到最大值;玉米南北行向种植东侧功能叶片的光合速率,上午间作明显大于单作,下午相反;间作明显提高了玉米阴天和晴天的光合速率,却明显降低了花生光合速率;在晴天,间作玉米花生的Fv/Fm、ΦPSⅡ日变化均呈倒抛物线,上午间作玉米明显大于单作的,下午相反,间作明显提高了花生的Fv/Fm,中午花生的ΦPSⅡ间作低于单作,上午和下午反之;阴天的Fv/Fm、ΦPSⅡ,间作玉米除中午小于外,上午和下午均大于单作玉米,间作花生全天均高于单作花生,说明玉米花生间作提高了花生对弱光的吸收利用效率；焦念元,陈明灿[6]（2007）等研究了玉米花生间作复合群体的光合物质积累与叶面积指数变化，结果表明，玉米花生间作虽然降低了玉米和花生的产量,但玉米花生间作具有明显的产量间作优势,大小为2768±126kg/hm2，可提高土地利率13.15%,关键在于玉米花生间作复合群体中后期具有较高的光合物质积累量,最大叶面积指数分别比单作玉米和单作花生高出18.48%和63.63%,收获时还能保持较高的叶面积指数。

增施氮肥显著提高间作玉米子粒产量,而间作花生果仁产量却略有降低,说明在玉米花生间作体系中,氮肥应分施,重施玉米带,轻施花生带。

1.3.2间套作系统中水肥调控方面的研究进展

生长在一起的植物个体，其根系生长发育,相互交错穿插，吸收土壤介质中的营养物质和元素，相互邻近植物根系吸收其周围土壤中养分，造成该共有区域土壤养分耗竭、供应不足，引起养分吸收竞争。

植物间的养分竞争不仅发生在不同的植物种群之间，而且还可发生在同种植物的个体之间。

种内竞争是同一植物种群内的个体之间的竞争。

同种植物之间具有相似的形态和生理特征，生长发育规律一致，因此种群内部的养分竞争特征是“一致性”，即在特定的自然环境条件下，某一或某些营养成分的不足对种群内的各个个体影响是一致的。

在种内竞争的条件下，整个单作系统的主要争论点是养分的吸收效率和利用效率以及二者之间相互关系。

种间竞争是指不同植物种群之间或同一种群不同品种之间的养分竞争。

不同种群之间的生态和生理特征有所差别，根系形态亦有直根系和须根系之分，这就决定了种群之间的养分竞争表现形式和种内竞争不同，具有“不一致性”。

这种“不一致性”的具体表现不仅有养分竞争吸收能力的不同及营养成分需求上的差别，还表现在时间和空间的不一致性。

竞争的原因是多方面的，首先植物的遗传特性决定了其内在竞争能力，其次植物生长土壤环境的变化等是竞争产生的外在原因。

玉米花生间作能改善花生营养和田间小气候，提高玉米对强光和花生对弱光的吸收利用能力，实现对光的分层、立体高效利用[7～9]（1998），具有较高的产量和效益。

王圣瑞[10]（1999）研究指出，充分利用水肥、水膜、肥膜二因素间,水肥膜三因素间的正交互作用效应是覆膜春玉米吨粮田高产高效的重要原因之一灌水和平衡施肥可大幅度提高地膜的增产作用,化肥是地膜的增效剂。

房增国,左元梅[11]（2004）等研究了玉米—花生混作体系中不同施氮水平对花生铁营养及固氮的影响，结果表明,不同氮水平条件下玉米—花生混作可明显改善花生铁营养。

与单作相比,混作花生新叶叶绿素SPAD值明显提高,新叶活性铁浓度提高12.4%～27.1%,同时花生根瘤数和固氮酶活性显著增加。

在本试验种植密度下,施氮水平和种植方式对单株花生生物量无显著影响,而施氮对玉米根际土壤活性铁浓度的提高有一定的促进作用,并且花生根瘤数和固氮酶活性受施氮水平影响较大。

说明石灰性土壤上玉米—花生混作对花生铁营养改善及提高花生的固氮能力具有重要作用;施氮水平对花生铁营养影响不大,但随施氮量增加对花生共生固氮有抑制作用。

1.3.3间套作复合群体的产量及品质方面的研究进展

许多研究和实践证明，并非所有的间套作都能获得增产。

如果结构或管理不当，间套作反而会导致减产。

但大量的研究证明，合理的间套作可以获得高产。

在较低的生产水平下，间套作可以增加产量，培肥地力，减少病虫害。

在较高生产水平下，可以充分利用自然资源，减少投入，增加产出。

李增嘉，李风超[12]（1988）通过连续3年两基点的定位试验研究表明：

在良好的水肥条件下，小麦玉米玉米间套作平均每公顷产粮19151.7kg，比小麦玉米一年两熟平作增产32.81%；而且每年≥0℃积温的热量利用接纳系数和≥10℃积温每℃可生产粮食分别提高14.35%和26.13%。

间套作的产量与间套作的作物品种、播期、密度、施肥量及间作方式有很大的关系，而种植密度是影响符合群体产量的关键。

国内外学者通过对间套作群体的一些竞争互补函数,如土地当量比、相对密度系数，竞争指数等研究，探讨了作物密度对产量的影响，并通过生产时间得出，凡是间套作复合群体增产的地方，其适宜的群体密度总是高于单作中的任何一个。

间套作的产量与间套作的作物品种、播期、密度、施肥量及间作方式有很大的关系，而种植密度是影响符合群体产量的关键。

国内外学者通过对间套作群体的一些竞争互补函数，如土地当量比、相对密度系数、竞争指数等的研究探讨了作物密度对产量的影响，并通过生产实践得出，凡是间套作复合群体增产的地方，其适宜的群体密度总是高于单作中的任何一个。

实验表明，间套作的边际效应对间套作群体的产量有很大的贡献。

这种边际效应使高位作物表现为边际优势，而矮位作物表现为边际劣势。

何贵文等[13]（2001），刘建国[14]（2001）研究表明，与其他作物混作的小麦的边际效应可以达到3行，且表现为边1>边2>边3；而从玉米的实验中发现，混作的边行玉米可以增产1.8%-5.6%，而边2增产不显著。

倪蕙文[15]等（1994）对春玉米大豆的行比试验研究发现玉米间大豆，在主攻玉米单产时，玉米、大豆一般采用1:

1或1:

2行比，这种行比能充分利用光能，提高光能利用率，保证了在玉米足够数的情况下，有兼顾了大豆。

主攻大豆单产量，一般以1:

4的行比种植，比行比1:

1大豆产量361.5kg增产113.98%。

李隆，左元梅[16]（1999）研究表明，根际效应对间套作作物产量优势具有重要贡献，边行增产的84.4%（小麦-玉米）和53.6%（小麦-大豆）中，根际交换作用的贡献分别为37.8和23.2个百分点。

李建奇[17]（1999）研究了地膜覆盖对春玉米产量品质的影响，结果表明：

地膜覆盖能改善玉米生长的微生态环境，提高玉米的产量和水分利用效率，增加子粒的粗淀粉含量和子粒容重地膜覆盖具有显著的增温保墒作用，促使土壤微生物的活动增强，增加土壤可给态养分，促进玉米根系对土壤水分养分的吸收，提高玉米的根系及生物量的数量，增加植株茎秆叶片中营养物质的贮存，提高子粒的灌浆强度，延长子粒的灌浆时间，灌浆期向子粒中输送更多的营养物质，增大粒重，影响子粒品质；间套作对籽粒的营养品质研究的影响主要集中在对籽粒蛋白质含量的影响上。

何承刚[18]等（2003）研究表明，间套作小麦和单作小麦相比具有明显的间套作品质优势，且间套作小麦表现出明显的边行品质优势。

在相同施氮水平下，间套作小麦的蛋白质含量、沉淀值、干、湿面筋含量等品质指标均明显高于单作小麦；而间套作玉米则表现出明显的间套作品质劣势。

李文学[19]（2001）通过研究表明，不同作物间作对玉米籽粒氮素的含量影响很大。

梁镇林[20]等（1999）研究发现，间作与单作大豆种子脂肪酸组分平均含量差异较小，脂肪酸组分间的相关也相对稳定，说明与玉米间作并不会影响大豆种子脂肪酸组分的含量和比例；而且豆科作物之间的间作，籽粒粗蛋白含量表现出明显的边行优势。

研究表明，合理的间套作能提高作物秸秆的粗蛋白含量。

Kamara[21]等（1991）研究发现，玉米和大豆间作可以使玉米秸秆中的粗蛋白含量高于单作而粗纤维的含量则低于单作。

Waghmare[22]等（1984）研究表明，豆类和谷类间作能提高生物产量和秸秆的营养品质，而营养价值的提高主要表现在粗蛋白含量的提高上；也可能是主作物产量的下降，但其秸秆的营养品质却有显著的提高。

小麦与苜蓿间套作结果表明间套作可以明显的提高小麦秸秆和苜蓿中的粗蛋白的含量。

而禾本科的作物之间的间套作，其作物的品质往往间于间套作作物的单作水平，低于高含量作物单作，但高于低含量作物的单作。

也有许多研究表明，间套作对作物的饲料品质没有显著的影响。

粗纤维是结构性碳水化合物，是食草动物的主要能量来源。

粗纤维对饲料的消化率影响最大，粗纤维每增加一个百分单位，大约可降低反刍动物对有机物消化率的0.85个百分点。

Thompson[23]等研究认为禾本科作物与豆科作物间套作对作物的秸秆粗纤维的影响与其对粗蛋白的影响规律恰好相反，它降低了作物的粗纤维含量，提高了其消化性。

1.3.4间套作群体养分的竞争机制

植物养分竞争产生的介质是土壤及其溶液，是通过植物根系的竞争吸收作用实现的。

植物的遗传特性是竞争作用的内在机理，根系的活动、活力及吸收能力则是养分竞争的外在表现。

植物种群之间生理生化特征千差万别，对养分的需求量、养分的形态与种类、养分的需求时期也各不相同，种植作物对不同的养分物质的敏感性不同。

如间作的小麦玉米对氮磷养分吸收效率高于当量面积的单作，而利用效率则低于单作，这种间作中的小麦对氮磷的竞争强于玉米。

种间养分竞争造成不同植物之间的优胜劣汰,处于竞争优势的植物逐渐取代相对较弱的植物或抑制其生长。

Tilman[24]等以氮为主要限制因子，连续种植方式下，种子含氮量高且根系能在土壤中迅速伸展，占据更多土地资源的草类逐步取代其它草类。

竞争过程中植物生理生态的变化养分竞争是由于其生存空间的营养物质相对不足引起的。

养分供应的不足，必然引起植物个体之间的生长、发育、生态以及其生态位改变。

处在竞争条件下的植物个体或种群，由于相互作用和养分胁迫的影响，其生态特性也发生了许多改变，如根系的形态特征地上和地下部分的生物量以及质量性状等。

间作的玉米/花生地下部分总干物质量增加，根冠比也明显高于单作。

玉米花生间作的根系形态特征与单作相比，在0～60cm的土层中发生了不同长度的变化，20～40cm的土层中，其根半径减少，比根长、侧根数目、侧根长度增加，这些变化在竞争条件下将有利于作物的生长。

地上部分生物量、形态、开花期、籽粒产量与质量也因竞争而产生变异。

竞争过程中的外界影响因素:

水分、土壤、光照等都能影响植物对营养物质的吸收。

水是植物生长的重要因子，土壤中的水分含量明显影响营养物质的运移，特别是可溶性的盐类和氮等，这就在一定程度上决定了竞物质相对不足引起的。

养分供应的不足，必然引起植物个体之间的生长、发育、生态以及其生态位改变。

处在竞争条件下的植物个体或种群，由于相互作用和养分胁迫的影响，其生态特性也发生了许多改变，如根系的形态特征地上和地下部分的生物量以及质量性状等。

间作的玉米/花生地下部分总干物质量增加，根冠比也明显高于单作。

玉米花生间作的根系形态特征与单作相比，在0～60cm的土层中发生了不同长度的变化，20～40cm的土层中，其根半径减少，比根长、侧根数目、侧根长度增加，这些变化在竞争条件下将有利于作物的生长。

地上部分生物量、形态、开花期、籽粒产量与质量也因竞争而产生变异。

竞争过程中的外界影响因素:

水分、土壤、光照等都能影响植物对营养物质的吸收。

水是植物生长的重要因子，土壤中的水分含量明显影响营养物质的运移，特别是可溶性的盐类和氮等，这就在一定程度上决定了竞麦间作可以使土壤氮素平均增加Ｎ11kg·hm2。

从Ofori[25]＆Stern研究表明豆类和非豆类植物间套作的复合群体可以利用不同的氮源来满足作物对氮的需求。

禾本科/豆科间作是一种广泛的种植方式，一般具有明显的产量优势，其增产的主要原因是，Stern[26]（1993）认为豆科作物不仅能通过生物固氮作用满足自身的氮素营养需求，还可以把固定的氮素直接转移给与其邻近的禾本科作物，或通过豆科作物的氮素节约效应（Peoples，1995），节约土壤氮素供给与其邻近的禾本科作物，从而为间作优势提供了氮素营养保证。

Fujita[27]等研究发现大豆/高粱间作使高粱氮素含量和产量有明显的提高。

朱忠秀[28]等（1992）在玉米和大豆混作中发现玉米从大豆固氮产物中获得氮素13.72%～22.14%。

1.4需要进一步研究的问题

1.4.1利用间套作的竞争与互补机制，研究间套作对作物生长发育的影响。

1.4.2对间套作作物的地上部研究较多，对地下部研究较少，对根系分泌物和剖面生物生理特性等的研究更少，应加强对地上部和地下部综合作用的研究。

1.4.3对间套作作物产量及经济效益研究较多，品质影响的方面的研究较少，国外的研究主要集中在饲用价值的研究上，对使用价值的研究较少且不深入；国内的研究多集中在产量的研究上，对品质的研究较少，应加强对品质方面的研究。

1.4.4对间套作作物群体反馈的信息及应采取的应对措施缺乏系统的研究。

2研究目标及意义

2.1研究目标

1）剖析玉米、花生的群体与个体关系

2）地膜玉米与花生间作模式的探讨

3）玉米花生间作模式下增产增效关键技术的研究

2.2意义

中国属于典型的资源约束型国家，耕地面积不到世界10%，在9.6亿hm2的土地资源中，山地丘陵占65%，平地占35%，其中旱地面积近1亿hm2，而且人均资源有限，人均耕地仅0.08hm2，且总面积以每年几十万公顷的速度递减，耕地后备资源不多，自然资源的紧缺严重制约粮食生产的发展。

人口、资源、环境和经济发展之间的矛盾日益加剧，引起了人们的忧虑，并开始对过去在资源与环境方面采取的战略与措施进行反思，以求在全世界范围内探索实现可持续发展的道路。

间作、套种、林粮结合等农业经营系统正是在这种社会背景下发展起来的一系列有效的土地利用和生产技术。

这种土地利用方式是应用生态学原理，高效利用各种自然资源，持续发展的生态系统，是解决资源相对贫乏的发展中国家存在的粮食危机、环境污染、经济发展速度慢等问题的重要措施之一。

贵州省土地资源相对匮乏，土质的地域差异较大，要提高土地的生产力，高效的农业模式是农业发展的必然趋势，而间套复种技术是高效农业不可缺少的重要组成部分。

玉米是贵州的主要粮食作物之一，而且玉米又是重要的饲料作物，花生是重要的经济作物和油料作物，玉米花生间套作可以满足粮油饲料的三方面消费。

地膜覆盖作为一种行之有效的栽培方式，在玉米生产中被广泛应用，地膜覆盖的作用主要有增温保墒、促进土壤微生物活动与养料分解、改善土壤物理性状、增加田间光照强度、抑制杂草病虫害的发生等生态效应。

近年来国内外学者研究了地膜覆盖对玉米生理指标的影响，表明地膜可以增加玉米叶面积系数、光合势、净同化率、光能利用率、气孔导度、蒸腾速率、干物质积累等重要生理指标，从而提高产量。

玉米间作花生在栽培管理到位的情况下，可能出现密植效应、营养异质效应、正对等效应、补偿效应等作物间的互补效应，是一种较好的间作模式。

间套作能够提高光、温、水、养分等各项资源的利用效率，增加产量，同时改善品质。

与此同时，利用秸秆还田种植下茬作物，既能避免同种作物间的化感作用，还能缓解土地压力，是发展可持续农业的有效途径。

本试验拟以花生、玉米间作为研究对象，研究不同间作条件下花生玉米个体及群体的生长发育特点；研究不同间套作模式对群体的产量及品质的影响，以及增产增效的关键技术，以筛选出高产高效优质的花生玉米间套作模式和关键栽培技术，用来指导生产。

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