带幅设计对玉米/苜蓿间作群体光环境特征及光能利用效率的影响

作者：吴玉环; 王自奎^*; 刘亚男; 马千虎

来源：草业学报, 2022, 31(03): 144-155.

• 玉米/苜蓿间作
• 光合有效辐射
• 辐射传输模型
• 光能截获
• 光能利用效率

探究间作带幅设计对玉米/苜蓿间作群体光环境特征、产量及光能利用效率（LUE）的影响，提出黄土高原旱作条件下玉米/苜蓿间作群体最佳带幅比例。研究设置了玉米单作（SM）、紫花苜蓿单作（SA）以及玉米/紫花苜蓿1∶2(I_(12))、2∶2(I_(22))和2∶4(I_(24))间作5种种植模式，并采用田间试验和数学模拟相结合的方法，分别测定了玉米和苜蓿的干物质产量及作物冠层光合有效辐射（PAR）等指标；建立了考虑光线入射角度和群体冠层结构几何关系的玉米/苜蓿间作群体辐射传输模型，并用实测值对其进行了验证。试验结果表明，在2018年，单作处理的苜蓿干物质产量显著高于间作处理（P<0.05），而在2019年各间作处理苜蓿的干物质分别比单作高197.8、180.3和197.0 g·m~(-2)；处理I_(12)、I_(22)和I_(24)两年总的玉米生物量比SM处理高12.1%、0.9%和23.9%。所有间作处理的土地当量比在2019年均大于1.0，表现出间作优势。辐射传输模型可准确模拟玉米/苜蓿间作群体冠层底部的光合有效辐射，间作群体光合有效辐射模拟值与实测值的平均绝对误差和均方根误差分别为59.0和66.6μmol·m~(-2)·s~(-1)。除玉米和苜蓿生育前期及玉米收获后，不同间作处理苜蓿群体冠层上方的PAR均低于单作苜蓿。2018和2019年I_(12)、I_(22)和I_(24)间作处理玉米的光能利用效率分别比单作处理高52.5%、9.3%、51.7%和28.5%、9.6%、21.0%，而间作苜蓿的LUE仅在2019年显著高于单作19.2%、32.4%和20.9%(P<0.05)。因此，合理的玉米/苜蓿间作带幅搭配可改善苜蓿的光照环境，提高其光能利用效率，尤其是玉米/紫花苜蓿2∶4间作群体光能利用效率和产量优势显著，建议在具有类似气候的地区推广种植。

• 单位
  草地农业科技学院; 兰州大学; 草地农业生态系统国家重点实验室