大豆间套作栽培技术ppt课件.ppt
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1、大豆间套作栽培技术课件,(一)概念,农作物间作套种指的是两种或两种以上作物复合种植在耕地上的方式,与这种种植方式对应的种植方式是单作、立体种植和立体种养等。 1、间作 在一个生长季内,在同一块田地上分行或分带间隔种植两种或两种以上作物的种植方式。 2、套作 也称套种、串种,是在前季作物生长后期在其行间播种或移栽后季作物的种植方式。,(一)概念,3、间作与套种的异同共同特点 群体结构复杂,个体之间既有种内关系,又有种间关系,种、管、收不方便。套作与间作都有两种或多种作物的共生期。差别 套种共生期只占全生育期的小部分,间作共生期占全生育期的大部分或几乎全部。套种选用生长季节不同的两种作物,一前一后
2、结合在一起,两者互补,使田间始终保持一定的叶面积指数,充分利用光能、空间和时间,提高周年总产量。,(二)起源及发展,中国的间作套种历史悠久, 创始于汉代, 初步发展于魏晋南北朝, 持续发展于唐、宋、元, 大发展于明、清, 近代和现代新发展。中国精耕细作农业传统的重要组成部分 多熟制种植的重要形式,1、间作套种的起始 西汉汜胜之书 “区种瓜,一亩为二十科,区方圆三尺,深五寸。一科用一石粪,粪与土合和,令相半。以三斗瓦甕埋著中央。令甕口与土地平,盛水甕中,令满。种瓜甕四面各一子。以瓦盖甕口,水或减,辄增,常令水满。种常以冬至后九十日、百日,得戊辰日种之。又种薤十根,令周回甕,居瓜子外,至五月瓜熟,
3、薤可拨卖之,与瓜相避。又可种小豆于瓜中,亩(四)五升,其藿可卖。此法宜平地,瓜收亩万钱” 。,(二)起源及发展,2、间作套种理论与技术的初步发展 后魏贾思勰齐民要术总结了间作套种理论,即间作套种要充分利用地力,熟化土壤,趋利避害,扬长避短 桑间种植芜菁、桑间种植禾豆, “不失地力,田又调熟” “二豆良美,润泽益桑” , “ 其地柔润, 有胜耕者”, 但反对麻地种大豆,在大豆地中“夹种麻子” 能导致“麻 地两损, 而收并薄” 的恶果 丰富多彩的间作套种方式, 齐民要术记载: 桑间种植芜青、桑间种植禾谷、桑间种植二豆(小豆、绿豆)、麻子与芜青间作、葱与胡荽间作、大豆与谷子混作、大豆与麻子混作等。,
4、(二)起源及发展,3、间作套种技术的持续发展 南宋 陈敷农书丰富与发展了间作套种理论与技术“ 若桑圃近家, 即可作墙篱, 仍更疏植桑,令畦垄差阔, 其下偏栽苧, 因粪苧即桑亦获肥益矣,是两得之也。桑根植深,苧根植浅, 并不相妨,而利倍差。 诚用力少而见功多也。仆每如此为之, 比邻莫不叹异而胥效也”,即一举两得,利用根系层片结构 元代司农司编撰农桑辑要总结了桑间种植理论与技术 宜与与宜 “ 桑间可种田禾, 与桑有宜与不宜。如种谷必揭得地效亢干,至秋桑叶先黄,到明年桑叶涩薄, 十减(二)三,又致天水牛生蠹根吮皮等虫, 若种蜀黍、其枝叶与桑等,如此丛杂, 桑亦不茂。如种绿豆、黑豆、芝麻、瓜、芋,其桑
5、郁茂,明年叶增(二)三分。种黍亦可, 农家有云:桑发黍、黍发桑。 此大概也” 。 间作套种形式更多。,(二)起源及发展,4、间作套种技术大发展 明、清、民国时间稻豆套种长江中下游地区在明清时期通行的间作套种方式 江西的稻豆套种: 清 嘉庆九江府志: “ 当早谷已熟未获之时,乘泥种豆,信宿即生, 随获稻, 以扶其苗, 名日泥豆” 。湖南的稻豆间作套种: 清代黄皖致富纪实: “ 黑豆、绿豆与大青豆、大黑豆、大紫豆, 均可种之田埂” 。清 同治衡阳县志所说的: “ 拖泥豆, 禾盛时种之, 获稻则践豆苗入泥,已而勃发”。 四川、江浙一带均有泥豆种植。,(二)起源及发展,5、间作套种技术新发展 面积扩大
6、 山东、河南、安徽、贵州、宁夏 类型增多 粮、棉、油、菜、肥、林、果、烟、药、鱼、畜、禽、花、糖 水平提高 产量、品质、技术规范 带状复合种植技术 世界发展 非洲、东南亚、欧洲 进入二十一世纪后,产生了带状复合种植技术,(二)起源及发展,大豆间套作起源、内涵及潜力,大豆间套作起源 大豆间套作的类型及分布 大豆间套作的优势及发展潜力,二、大豆间套作的类型及分布,(一)大豆间套作的类型1、大豆与高杆作物间作套种2、大豆与矮杆作物间套作3、果园大豆间套作4、大豆与蔬菜间作套种,(一)大豆间套作的类型,1、大豆与高杆作物间作套种大豆-玉米带状复合种植大豆-甘蔗套种大豆-木薯间作套种大豆-高粱间作套种,
7、2、大豆与矮杆作物间套作 大豆-小麦间作 大豆-西瓜间作套种 大豆-棉花间作套种 大豆-谷子间作套种 大豆-甘薯间作套种 大豆-马铃薯间作套种 ,(一)大豆间套作的类型,3、果园大豆间套作 苹果园套种大豆 柑桔园套种大豆 茶园套种大豆 香蕉园套种大豆 核桃园套种大豆 ,(一)大豆间套作的类型,4、其他形式的大豆间作套种 蔬菜种类多,大豆与蔬菜间作套种形式丰富多彩 水稻田田塍豆 大豆与多种作物间作套种立体种植 ,(一)大豆间套作的类型,大豆间套作起源、内涵及潜力,大豆间套作起源 大豆间套作的类型及分布 大豆间套作的优势及发展潜力,增产增效 土地当量比大于1节本 大豆固氮,减少氮肥使用量稳产 多样
8、性利于结构调整减缓争地矛盾,(一)大豆与其他作物间套作优势,图片引自网络,1、间套作增产增效原理,提高对资源利用强度单一作物难以充分利用资源土地、温度、光、水作物生长的适宜密度作物生长的S过程作物相互间的互补、对非作物的竞争,以玉套豆带状轮作为例,种植方式对玉米、大豆产量的影响(公斤.公顷-2),雍太文等,2015,1、间套作增产增效原理,有利于协调玉米、大豆产量,增加系统总产。,生态位理论,物种在环境中的地位(空间生态位,J.克rinell,1917)有机体在群落中的功能作用和地位(营养生态位,C.Elton,1927)生物需要的生态因子的适宜生存范围,(空间、营养、时间、关系等综合生态位,
9、克.E.Hutchinson,1957)生态位理论启示同样生态位的生物种以竞争胜败告终存在于同一生态系统的生物必有生态位差异,1、间套作增产增效原理,空间互补与竞争,漏光的捕获叶形尖、细、长、挺株型上小、下大群落上疏、下密形态互补高矮、圆尖、直平、阴阳、早晚可提高生物、叶面积密度上层透光率高,下层光照好高干侧面光照,群体立体受光,植被反射降低荫性作物生态位通气、二氧化碳的改善,1、间套作增产增效原理,以玉米大豆带状复合种植为例,高秆与矮秆、碳四作物与碳三作物、长大叶片与圆小叶片搭配,有利于充分利用空间和不同层次的光能,土地当量比1.8以上,光能利用率3%以上固氮作物与耗氮作物搭配,每亩减少尿素
10、施用量4.4公斤,氮肥利用率提高39.21%;高淀粉能量作物与高蛋白营养型作物搭配,满足了人类和动物健康体质的食物结构需求。,(二)大豆与其他作物间套作增产效果,增产增效、节能环保,玉米、大豆是一对黄金搭档,实现的目标和效果四减三增两利一促:减少物质投入、减轻劳动强度、减少水土流失、减轻环境污染;增加土壤肥力、增加玉豆产量、增加农民收入;利于资源节约和环境友好;促进旱地农业可持续发展,实现玉豆和谐发展。,以玉米大豆带状复合种植为例,(二)大豆与其他作物间套作增产效果,技术应用效果十分明显,漫山遍野的玉豆套种秋收景象,麦玉豆套种模式与技术应用效果图,1、间套大豆生产发展潜力,间套作大豆种植面积发
11、展潜力,(三)大豆与其他作物间套作发展潜力,2、扩大玉米大豆带状复合种植潜力大,东北、黄淮海、西南、西北四大主产区玉米种植面积4.88亿亩,净作大豆种植面积1.0亿亩。若能20%左右 发展玉米-大豆带状复合种植,大约可增加玉米9500万亩,可多产玉米766万吨、大豆1190万吨;现有的1000万亩玉米大豆间套作完全实现玉米-大豆带状复合种植,每亩增产30-50公斤,可多产大豆30万吨以上。,(三)大豆与其他作物间套作发展潜力,3、果园套种大豆发展潜力大,目前我国果园面积超过2亿亩,按照10%的果园套种大豆,可发展间套作大豆2000万亩,可增产大豆200万吨。,(三)大豆与其他作物间套作发展潜力
12、,大豆间套作的生理生态学基础,大豆间套作光环境动态及大豆响应特征 大豆间套作水分调控的生理生态机制 大豆间套作养分循环及补偿机理 大豆间套作对农田环境效应的调控机制大豆间套作病虫草害的消长规律,31,(一)与高杆作物间套作时大豆光环境恶化,1、大豆与间套作作物株高差异越大,光环境恶化越严重 1米左右东西(下位更多照射) 作物差太大南北(下位均匀照射,防止遮荫),大豆间套作光环境动态及大豆响应特征,(一)与高杆作物间套作时大豆光环境恶化,行间距行间距大东西(下位更多照射)行间距小南北(下位均匀照射,防止遮荫)间套带宽 宽东西(下位更多照射)窄南北(下位均匀照射,防止遮荫),(三)与高杆作物间套作
13、时大豆光环境恶化,2、生物间的互补与竞争,边行影响边行优势通风、透光、根系空间大、健壮玉米地下隔离,增产18%;地下不隔离,增产32%优势范围,优势与带宽,上位越宽优势越低边行劣势被挡风、遮荫、根系弱、植株瘦弱,(一)与高杆作物间套作时大豆光环境恶化,不同作物与玉米间作的边行效应(单产为100%),(一)与高杆作物间套作时大豆光环境恶化,单作,套作,带状套作大豆冠层光质的变化规律,光谱辐照度: 净作高于套作;净作大豆冠层从红光区域到远红光区域光谱辐照度下降,而套作大豆变化正好相反。,(一)与高杆作物间套作时大豆光环境恶化,低位作物冠层上方光合有效辐射(PAR)降低,低位作物冠层上方PAR在一天
14、中11点到15点间存在短期剧烈波动,为相同时刻单一种植的24.89%73.57%,(一)与高杆作物间套作时大豆光环境恶化,宽行越宽,大豆冠层透光率越高;越窄透光率越低,注: CK:玉米冠层;A8:代表玉米行距均为0.8m,玉米行间种植一行大豆; A1-A7:代表玉米宽行分别为1.4m、1.3m、1.2m/1.1m、1m、0.9m及0.8m, 玉米宽行种植2行大豆,窄行不种。,(一)与高杆作物间套作时大豆光环境恶化,随着玉米叶片的延伸和扩张,低位作物生长带内的荫蔽程度加重。,不同株型玉米配置下低位作物冠层上方光合有效辐射差异极大,(一)与高杆作物间套作时大豆光环境恶化,低位作物大豆对荫蔽胁迫的响
15、应及其调控,叶如何提高光合能力?,茎秆如何抗倒性?,大豆品种耐荫?,(二)大豆品种对光环境恶化反应差异大,42,(1)比叶重降低,1、不同大豆品种叶片对套作荫蔽胁迫的响应,在大豆净作和玉米大豆复合种植两种系统中,研究大豆与光合作用相关的叶形态、生理对荫蔽胁迫的响应.,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,43,(2)叶绿素总含量升高,a/b比值降低,在大豆净作和玉米大豆复合种植两种系统中,研究耐荫品种南豆12和不耐荫品种南冬抗022-2对荫蔽胁迫的响应;,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,44,(3)最大捕光能力下降,弱光利用效率提高,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,45
16、,(4)荫蔽环境降低大豆叶片固碳能力,胞间二氧化碳利用下降,光合速率降低,在玉豆复合种植系统内,大豆叶片固碳能力下降,无法利用胞间CO2 。,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,(5)气孔密度降低,净作,套作,耐荫品种叶片正面气孔高于敏感品种,叶片正面,耐荫品种背面气孔密度同样高于敏感品种。,叶片背面,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,(6)叶片栅栏组织变薄,净作,套作,耐荫品种叶片厚、栅栏组织厚,套作后两品种叶片均变薄。,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,(7)带状套作对大豆叶光合作用影响的分子机制光合产物合成过程中的糖分、淀粉代谢相关基因和细胞壁合成的相关基因荫蔽下发
17、生下调表达;色素代谢途径:叶绿素捕光蛋白复合体基因在荫蔽下发生上调表达激素诱导蛋白:生长素诱导基因在荫蔽下发生上调表达。,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,2、大豆茎秆对荫蔽环境的响应,耐荫材料D16,不耐荫材料C103,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,50,在大豆净作系统和玉米-大豆带状复合种植系统两种环境下,研究了大豆初花期茎杆对荫蔽胁迫的响应。荫蔽导致苗期大豆普遍倒伏。,净作系统,复合系统,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,套作光环境下节间长粗比变大,耐荫品种比不耐荫品种小。,套作荫蔽导致大豆株高、节间数、节间长(上、中、下)显著增加,茎粗(上、中、下)显著降低
18、,但不同基因型对其敏感程度不同;C103不耐荫,节间长粗比高,E19和D16两个材料节间长粗比低;,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,套作光环境下茎秆抗折力变小,耐荫品种抗折力降低幅度小,与玉米套作的荫蔽环境,导致大豆茎秆抗折力大大下降;不同基因型,受其影响的程度不同,D16在荫蔽环境下的茎秆抗折力高,C103低。,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,套作光环境下茎干横切面总面积、皮层面积、韧皮部面积、木质部面积和髓面积变小,耐荫品种降低幅度小,套作荫蔽降低了C103和E19的横切面总面积、皮层面积、韧皮部面积、木质部面积和髓面积,但对D16的影响均不显著,说明D16耐荫性强,对
19、套作荫蔽环境不敏感。,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,套作光环境下不耐荫品种茎秆木质素含量降低,耐荫品种木质素含量升高,FTIR光谱扫描发现,套作荫蔽环境,致使E19、C103两个材料与木质素有关的峰值显著降低,而D16升高;套作荫蔽环境下,E19的纤维素相关官能团强度变化不显著,C103升高,D16降低。,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,套作光环境下,不耐荫品种内源赤霉素升高,耐荫品种维持较低的内源赤霉素含量,(二)不同大豆品种对光环境恶化反应差异大,大豆间套作的生理生态学基础,大豆间套作光环境动态及大豆响应特征 大豆间套作水分调控的生理生态机制 大豆间套作养分循环及补偿
20、机理 大豆间套作对农田环境效应的调控机制大豆间套作病虫草害的消长规律,57,1、温湿度变化复合系统内大豆冠层内温度降低,湿度升高,以净作为对照,研究了复合种植系统内温湿度的变化规律。与净作大豆相比,复合系统内大豆冠层温度降低,湿度升高。,二、大豆间套作水分调控的生理生态机制,不同空间位置土壤温度变化规律,玉米窄行间玉米和大豆之间大豆行间净作大豆行间,A1,A2,A3,大豆间套作水分调控的生理生态机制,A,B,C,2、水分变化规律,D,大豆间套作水分调控的生理生态机制,玉米-大豆套作复合群体,玉米窄行间玉米和大豆之间大豆行间净作大豆行间,A,B,C,D四个位置在10厘米深度水分含量相差不大,而2
21、0-40厘米深度A和B与C和D间差异显现,C处与D处相近。,大豆间套作水分调控的生理生态机制,61,自然降雨群体再分配,玉米宽窄行配置使降雨在间套作复合群体内重新分配,导致玉米和大豆根系两边的土壤水份一高一低。,大豆间套作的生理生态学基础,大豆间套作光环境动态及大豆响应特征 大豆间套作水分调控的生理生态机制 大豆间套作养分循环及补偿机理 大豆间套作对农田环境效应的调控机制大豆间套作病虫草害的消长规律,例:玉米-大豆带状套作的氮高效利用机理,玉米-大豆套作体系内作物氮素吸收形态不同,作物间对氮素吸收竞争与补偿作用共存玉米-大豆套作体系内存在作物间氮的双向转移改善土壤环境、优化土壤氮素转化过程,确
22、保充足的NO3-N被玉米吸收减少氮素损失(NO3-N淋失、N2O损失和氨挥发),(一)间作套种大豆可增加氮素供给,种植方式对玉米、大豆氮素吸收量的影响(公斤.公顷-2),(一)间作套种大豆可增加氮素供给,带状玉套豆轮作对玉米氮素吸收量无显著影响,但显著提高大豆籽粒氮素吸收量,增加系统氮素总吸收量。,种植方式对玉米-大豆套作系统种间竞争力(Ams)和营养竞争比率(CRms)的影响,(一)间作套种大豆可增加氮素供给,玉套豆带状轮作种植, 玉米与大豆的种间竞争力和营养竞争比率最协调, 种间竞争作用得到缓解。,(二)间套作可实施减量施氮,减量施N相对常量施N,有利于提高玉米、大豆产量;玉米和玉豆系统的
23、产量以距玉米15厘米施肥最高,大豆产量以距玉米30厘米施肥的最高。,施氮方式对玉米大豆产量的影响(公斤.ha-1),董茜,2014,不同施N水平与种植方式下的玉米、大豆生物量(公斤公顷-2),3.49%,9.71%,7.81%,11.66%,与单作相比,套作的玉米籽粒产量差异不显著,而大豆的则显著提高;与常量施氮相比,套作下减量施氮处理的玉米大豆产量显著提高。,刘小明,2015,玉米-大豆套作增产优势,间套效应,减N作用,玉米,大豆,玉米,大豆,单作,降低3.49%,不显著,增加9.71%,显著,常量N,增加7.81%,显著,增加11.66%,显著,产量,减量施N下玉米-大豆套作体系的增产效应
24、,(二)间套作可实施减量施氮,与CN及NN相比,RN有利于提高大豆根瘤数及根瘤干重,R2期以距玉米30厘米的最高,R5期则以距玉米15厘米的最高。,(二)间套作可实施减量施氮,减量施N下玉米-大豆套作体系的节肥效应,玉米-大豆套作节肥优势,氮肥利用率,土壤肥力保持,间套效应,减N作用,单作,常量N,氮肥吸收利用率,氮肥农学利用率,101%,95%,玉米吸N量,大豆吸N量,3.91%,8.64%,土壤全N含量,土壤N贡献率,RN比CN低10.94%,IMS低于MM、SS,IM、IS下以RN最高,IM比MM高12.31%,(二)间套作可实施减量施氮,玉米-大豆带状套作下作物对N素吸收形态的差异,不
25、同种植方式下玉米植株的吸N量及15N吸收量,玉米以NO3-N或NH4-N为主,16.01%,15.56%,(二)间套作可实施减量施氮,单套作模式下下大豆植株的生物固氮量,大豆以吸收根瘤固氮为主,9.42%,不同种植方式下大豆植株的吸N量及15N吸收量,(二)间套作可实施减量施氮,一方面玉米相对大豆,表现出竞争优势,吸收更多氮,继而降低土壤氮素浓度,促进大豆根瘤固氮,达到和谐共生。,麦玉豆与麦玉薯模式下的营养竞争参数,另一方面通过减量一体化施肥有助于缓解玉米的竞争作用,使系统更加和谐,有助于玉米、大豆双高产。,玉米-大豆套作系统的种间竞争力(Acs)及竞争比率(CRcs),(二)间套作可实施减量
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