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1、研究生学位论文开题报告课题名称 辣椒玉米间作生理生态效应研究 研究生姓名 陈珊珊 导师姓名 张恩让（教授） 所在院（系） 农学院 学科专业 作物栽培学与耕作学 年 级 07 攻读学位级别 硕 士 论文工作的 起止时间2008年3月2010年6月 贵州大学研究生院制2008 年 8 月 26 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,开题专家组意见必须三人以上签字方可通过。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
2、、 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（如属导师或本人主持、参加的课题，请注明课题名称、如没有课题则注明“自选课题”即可） 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.研究现状及水平套作是我国农民在长期生产实践中，逐步认识和掌握的一项耕作措施，选择合适作物种类进行套作，可提高作物的水、肥、光资源的利用效率，大幅度增加产量。辣椒是我国农产品出口创汇的名优特产，主要以套作模式进行栽培，获得了明显的套作产
3、量优势，因此越来越受到农学家和生态学家的关注3 。辣椒玉米套作不仅改变了复合群体内光的分布，也使辣椒和玉米功能叶片的Chla、Chlb和Chla+Chlb含量明显提高。与单作种植的玉米、辣椒相比，套作明显降低了它们功能叶的叶绿素含量随生育期的递减速率。辣椒玉米套作提高了玉米晴天和阴天的单叶最大净光合速率，提高幅度分别为20.6%、47.13%；但套作降低了辣椒单叶最大净光合速率，尤其在阴天更明显，达55.65%辣椒玉米套作有利于提高辣椒的日平均光能利用率。PAR对辣椒不同时期的光合作用的影响不一样，不同的生育期内两者具有不同的线性关系4。间套作种植的玉米、辣椒的平均株高均分别大于单作种植玉米、
4、辣椒。与单作玉米相比，间套作玉米的根体积、根表面积、根的平均直径、根尖数和根交叉数都有一定程度的提高。间套作玉米的根冠比大于单作玉米，增加了37.77%。与单作辣椒相比，间套作辣椒的根系形态指标有弱化趋势。间套作提高了辣椒的根冠比。间套作使玉米和辣椒的根系活力均有增加，辣椒增加的幅度大于玉米。全生育期内辣椒玉米套作群体平均叶面积指数比单作辣椒提高22.47%，比单作玉米减少2.46%。辣椒玉米套作使群体LAI3的日数分别比单作辣椒、单作玉米提高1.13倍和19.32%。辣椒玉米套作具有明显的间套作产量优势，生物学LER为1.29，经济产品产量LER为1.33，均大于1，但以经济产品产量的间套作
5、优势更明显。辣椒玉米间套作模式中经济产品产量和生物学产量的间套作优势来自于地上部种间相互作用和地下部种间相互作用两个方面，但主要来自地上部贡献，其相对贡献以地上部占75%、地下部占25%。辣椒玉米间套作种植时，其粒（果）数叶比、粒（果）重叶比均高于单作种植。辣椒玉米间套作群体PRA捕获效率高于单作种植的辣椒、玉米。17间套作群体PRA截获效率比按套作比例对单作作物PRA截获效率加权平均值高46.5%。间套作群体光能利用效率比例对单作作物的光能利用效率加权平均值下降了11.7%20。辣椒玉米间作作群体的产量优势是由于间套作后光截获效率提高而非光能利用效率的提高所致。间作辣椒地上部干物质积累速率与
6、单作辣椒相比，前者的速率绝对值大于后者；但其相对速率较低；间作玉米的干物质积累速率远大于单作玉米。间作群体中的辣椒植株干物质向茎、枝的分配比例明显低于单作，而向果实、根的分配比例高于单作，向根的分配比例比单作高2.6%。间作玉米植株的干物质向各器官的最终分配比例与单作差异不显著，间作对玉米植株干物质在器官间的分配影响较小。间作使玉米植株干物质向茎的分配比例下降，根的分配比例增加。间作玉米植株的氮、磷吸收量在整个生育期均明显的高于单作。24与玉米共生期间，辣椒植株的氮、磷吸收受到限制，但玉米收获后，辣椒植株有显著的氮、磷吸收恢复现象，最后间作辣椒植株的氮、磷吸收量达到或超过单作种植。施氮肥降低了
7、玉米相对辣椒的氮、磷营养的竞争比率。套作对玉米、辣椒植株的钾吸收量的影响不明显。间作群体中辣椒对氮、磷营养竞争表现出一定的边行劣势，而对钾营养的竞争没有表现出明显的边行劣势。盆栽和大田试验结果都显示，与单作相比，间作能明显促进作物对氮、磷、钾的吸收量；施氮肥后，间作相对单作的养分吸收量增加的幅度减小35。间作群体的氮、磷、钾的利用效率低于单作。整个生育期内，间作种植的辣椒、玉米根际土壤中细菌、真菌、放线菌的数量均比单作多，间作体系中具有显著的套作根际效应。间作使作物根际土壤微生物生物量碳、氮含量也高于单作。间作体系中作物根际土壤微生物群落的AWCD值、Simpson多样性指数、Shannon多
8、样性指数、种间相遇几率(Pie)、Alatalo均匀度均高于单作，作物的生物学产量与这些土壤微生物的多样性指数之间存在明显的正相关，且在一些生育期显著相关，说明土壤微生物的多样性对植物生长的存在显著的影响。39间作种植的辣椒、玉米根际与非根际土壤微生物数量、酶活性、有效养分含量均高于单作种植，体现了间作优势的土壤微生态机制。作物根际土壤的有效养分含量均低于非根际。土壤微生物主要类群数量是影响土壤酶活性主要因子，与土壤酶活性显著相关。有机质、碱解氮含量与土壤酶活性、微生物数量呈极显著相关，有效磷含量与土壤酶活性、微生物数量呈正相关。土壤真菌数量、脲酶活性与有效钾含量呈负相关。通径分析表明，促进有
9、机质积存的主要生物因素是脲酶、过氧化氢酶、细菌、蛋白酶，蔗糖酶是影响碱解氮的最主要因子，脲酶是影响有效磷的最主要因子，细菌是影响有效钾的最主要因子，碱性磷酸酶、真菌只是选择性地对有机质的积存和氮、磷、钾有效养分的形成起作用。放线菌对土壤养分的直接作用系数为负，对土壤养分形成的作用较小40。2.研究目标及意义间作套种是我国传统农业的精髓，也是增加农田生物多样性的有效措施。间套作方式具有大幅度提高农田生态系统物质生产能力的特点，随着人口增加和耕地面积的减少，其在我国乃至世界范围内的农业生产中愈来愈受到广泛的重视。间作定义为两种以上作物同时生长在一定面积的土地上，有一段共同生长期1 2。间作套种是在
10、长期的生产实践中逐步认识和掌握的一系列有效利用土地增加产量的技术，它作为我国农业精耕细作传统的一个重要组成部分，在我国粮食生产中具有重要的地位3 4 5。间套作相对于单作具有粮食相对稳产、高产2 6；提高耕地的复种指数7；减少肥料投入有效利用有限的资源8 11；投资风险小而且产值稳定5；防止土壤流失12；防止病虫害和抑制杂草9等优点。与单作相比，间作具有的这些优势已在玉米大豆1318，高粱大豆17 19，玉米绿豆20 21，珍珠粟花生22 23，大麦苜蓿24，玉米蚕豆25 26，小麦大豆27 30，豇豆花生32，小麦玉米33 34等多种间作体系中证实。正是由于这些特点，间作套种被称为农村的“绿
11、色工厂”。今后随着人口增长和土地资源的紧缺，中国的种植指数将由目前的156%增加到160%。发展多种形式的间作、套种以及复种方式有利于提高土地资源利用效率、扩大农田生态系统的多样性以及增加农民的收入，由此可见，间作套种不仅在当前我国农业生产中占有重要的地位，而且在今后的粮食增产中具有举足轻重的作用。间套作在世界农业中也具有一定的地位，以亚洲和非洲等国家应用的较多。在热带地区的尼日利亚，99%的豇豆，95%的花生，93%的禾谷类（麦类和玉米），90%的粟类作物，80%的棉花和76%的玉米均以间作形式种植；在乌干达玉米的84%、豆类、豇豆的62%和花生的56%均是以间作的形式出现的32；在印度和其
12、它半干旱地区，木豆与谷类作物间作被认为是提高土壤氮、磷的利用效率的有效的管理措施，在印度90%的木豆以间作形式种植34。总之，从世界范围而言，随着资源、粮食、环境等全球问题的严峻挑战，间套作又再度引起世界各地科学家的关注。间套作研究的重点由地上部相互作用42向地下部相互作用转移，从现象观察深入到机制理解，但对粮菜间作体系的系统研究还很少见报道。间套作应用分布如此之广泛，所涉及的作物种类如此之多，主要是由于其比单作有充分高效利用光、热、水和土壤资源的特点。但生产实际中套作的兴起和发展常常带有很大的经验性，与之相关的基础研究相对薄弱，特别是对套作作物间地上部、地下部相互作用机理和有关的过程的系统研
13、究还比较少。过去对套作作物地上部植株的生长在空间、时间上对光、热等资源利用上出现相互影响等方面的研究大多集中在粮食作物，对粮菜间作体系研究的很少，对作物地下部种间相互作用的因素涉及的也不多。因此，本论文将对辣椒玉米套作体系的高产优质的生理生态机制进行系统研究，明确作物种间的资源利用效率差异，丰富间套作农业生产的基础理论，完善和发展相关的植物营养生态理论，为进一步优化间作套种高产高效种植模式提供科学理论依据。3.主要参考文献1.蔡崇法,王峰,丁树文等.套作及农林复合系统中植物组分间养分竞争机制分析J.水土保持研究,2000,7(3):219-221.2.柴良植,刘世铎,李得举.大力发展套作套种提
14、高灌区综合效益M.干旱地区农业研究,1997,15(2):37-43.3.陈国平.间混套作的理论基础及其实践意义J.中国农业科学,1961,(3):53-61.4.刘巽浩,牟正国等.中国耕作制度.北京:农业出版社,1993.5.张训忠,李伯航.高肥力条件下夏玉米大豆间混作互补与竞争效应研究J.中国农业科学,1987,20(2):34-42.6.张训忠.玉米大豆间混作效益研究进展J.河北农业大学学报,1988,11(3):80-87.7.朱树秀,季良,阿米娜.玉米单作及与大豆混作中氮来源的研究J.西北农业学报,1994,3(1):59-61.8. 李隆,李晓林等.小麦大豆套作中作物种间的竞争作用
15、和促进作用J.应用生态学报,1999,10(2):197-200.9.李隆,杨思存,李晓林,张福锁.小麦大豆套作条件下作物养分吸收积累动态J.植物营养与肥料学报,1999,5(2):164-171.10李隆、李晓林、张福锁等.小麦大豆套作条件下作物养分吸收利用对套作优势的贡献J.植物营养与肥料学报,2000,6(2):140-146.11.李隆.间作作物种间促进与竞争作用研究D.中国农业大学博士学位论文,1999.12.金绍龄,李隆等.小麦/玉米带田作物氮营养特点J.西北农业大学学报,1996,24(5):35-41.13.陈阜,逄焕成.冬小麦/春玉米/夏玉米间套作复合群体的高产机理探讨J.中国农业大学学报,2000,5(5):12-16.14.逢焕成,宋吉作等.小麦玉米套种共生期的气候生态效应与小麦边际效应分析J.耕作与栽培,1994:4:15-16
