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小麦/玉米/大豆套作体系是四川主要的旱作模式,研究大豆的生长动态,前作小麦氮磷肥和前期套作玉米对大豆生长、养分吸收及土壤养分的影响,解析套作大豆的增产机理,对实现该体系的高产高效具有重要意义。本研究于2013年10月-2014年10月,在四川农业大学崇州现代农业研发基地(103.6’E,30.6N)布置田间试验,采用二因素裂区试验设计,4个氮水平3个磷水平[小麦:氮(N)用量分别为0、60、120、180kg/hm2,记为 N0 N60、N120、N180,磷(P205)用量为 0、90、180kg/hm2,分别记为P0、P90、P180,钾(K20)用量均为120kg/hm2;玉米:氮(N)用量分别为0、90、180、270kg/hm2,磷(P205)用量为 0、90、180kg/hm2,钾(K20)用量均为120 kg/hm2]为主区,三个种植模式[小麦-大豆轮作(仅讨论一种作物时视为净作)(W-S)、小麦/玉米/大豆套作(W/M/S)和小麦/空带/大豆套作(W/-/S)]为副区,研究了前作小麦不同氮、磷用量下净/套作大豆的生长动态、可塑性反应、产量、氮磷钾养分吸收积累及土壤氮磷养分差异。主要研究结果如下:(1)前作小麦氮磷肥能促进小麦-大豆净作和小麦/玉米/大豆套作体系中大豆的生长发育。不同时期生物量均随前作小麦氮肥量的增加先增加后减小,N120处理时最大。分枝期套作大豆分枝数随前作施氮量增加而增多,N0处理的分枝数仅为N180处理的17%。N120处理时净作和套作产量最高,分别比N0处理高19.7%和51.7%,前作氮肥有利于增加大豆各营养器官氮和钾含量、吸收量及土壤硝态氮含量。同样不同时期生物量则随前作小麦磷肥量的增加而增加,P180处理达到最大值。分枝期套作大豆分枝数P0处理显著低于P90和P180处理。前作磷肥有利于增加大豆各器官磷和钾含量、吸收量及土壤速效磷含量。(2)大豆地上部生物量随着生育期推进呈现“S”型生长曲线变化。苗期生物量积累较为缓慢,分枝期生物量快速增加,而鼓粒期由于叶片和叶柄脱落生物量呈现减少趋势;大豆养分吸收量规律与生物量相似呈“S”型曲线变化。苗期至鼓粒期氮积累量快速增加,鼓粒末期达到最大值。磷积累量为苗期至结荚期逐渐增加,至鼓粒初期迅速增加后减少。钾积累量在苗期至盛花期迅速增加后缓慢上升至鼓粒期又迅速减少;大豆种植带土壤硝态氮含量随着生育期先降低后恢复,结荚期最低,收获期土壤硝态氮略低于种植前。土壤速磷则随生育期逐渐下降的趋势,鼓粒末期最低,种植前后土壤速效磷降低了约25%。(3)小麦/玉米/大豆套作体系比小麦-大豆体系有助于提高单株大豆可塑性反应。分枝期(与玉米共生期)套作比净作大豆主茎长18.5%、第一节间长48.3%、茎粗少25.2%、分枝少62.9%、生物量低42.4%、生长率低38.3.1%。盛花期(玉米收获后)套作大豆比净作大豆主茎短12.6%、第一节间长51.3%、茎粗和分枝数差异不显著、生物量低18.0%、生长率无差异。成熟期套作比净作大豆主茎短12.3%、第一节间长42.1%、茎粗多18.7%、分枝多73.2%、生物量高70.8%、生长率为净作的3.3倍。其中净作大豆的生物量主要分配在主茎上,主茎上的籽粒和荚壳各约占55%,而套作大豆分枝上的籽粒和英壳各约占69%。套作大豆籽粒产量比净作高72.1%,单株粒数高60.6%,百粒重无差异;小麦/玉米/大豆体系比小麦/空带/大豆体系中大豆产量高15.1%,分枝籽粒和荚壳占比增高,分枝期分枝角度、主茎长与第一节间长高于小麦/空带/大豆体系,但茎粗、分枝数、叶面积指数低于小麦/空带/大豆体系。盛花期除第一节间长各性状体系间差异缩小。收获期大豆的第一节间长、茎粗、分枝数均为小麦/玉米/大豆体系高于小麦/空带/大豆体系。(4)小麦-大豆净作、小麦/玉米/大豆及小麦/空带/大豆套作体系中大豆的养分积累与地上部生物量规律一致。分枝期,净作大豆氮磷钾积累量显著高于套作,分别高104.4%、63.3%和77.0%。盛花期,前作小麦低肥水平下套作氮磷钾积累量显著低于净作,中高氮水平无显著差异。收获期,套作氮磷钾积累量分别比净作高56.4%、80.4.4%和87.0%;分枝期,小麦/空带/大豆套作大豆氮磷钾积累量显著高于小麦/玉米/大豆,分别高100.4%、102.1%和112.8%,盛花期分别高51.3%、43.2%和43.0%。收获期,仅前作小麦不施肥条件下小麦/空带/大豆氮磷积累量显著高于小麦/玉米/大豆,其余处理间无显著差异。综上,小麦-大豆净作与小麦/玉米/大豆套作体系中的大豆能充分利用前作小麦施氮肥和磷肥后效,适量的前作施氮量(120kg/hm2)、施磷量(180kg/hm2)有利于大豆分枝、结荚和鼓粒,达到高产的目的;套作大豆前期受玉米遮阴及养分竞争影响生长缓慢,但玉米收获后发生一系列可塑性反应,加快生长,促进分枝、结荚和鼓粒,以致套作大豆的产量明显高于净作大豆,套作大豆后期的分枝及向上生长是其生长恢复和形成产量优势的主要机制。