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豆科与禾本科间套作模式具有潜在的产量优势。玉米-大豆套作和玉米-花生间作模式是目前应用较多的两种复合种植模式。为探究两种复合种植模式作物的物质产生、氮素积累和茎叶特性对产量形成的响应机理。本试验采用二因素裂区设计,主因素为四个氮肥处理(ZN:不施氮,LN:低氮,SN:中氮,HN:高氮),副因素为五种种植模式(MM:玉米单作,MS:大豆单作,MP:花生单作,IMS:玉米-大豆套作,IMP:玉米-花生间作),通过研究作物的茎叶特性、物质生成和氮素积累系统分析两种复合种植模式对产量形成的影响,旨在揭示两种复合种植模式作物茎叶器官对产量形成的响应机理。主要研究结果如下:1.与单作玉米(MM)相比,玉米-大豆套作模式(IMS)的玉米叶片叶绿体体积增大,基粒片层垛叠增厚,净光合速率、叶绿素含量、叶面积分别增加13.9%、8.9%、11.3%;玉米茎秆增粗,茎秆伤流量增加35.6%,伤流液组分可溶性糖、硝态氮、无机磷浓度分别增加19.6%、85.1%、44.7%;玉米叶片的扩源和茎秆的增流促进生物量和氮素积累量增加44.7%、42.2%,使玉米穗粒数增加40.2%。与单作大豆(MS)相比,IMS模式大豆共生期叶片净光合速率和叶面积分别降低8.7%、11.9%,叶绿素含量增加6.2%;茎秆变细,韧皮部厚度减小,木质部厚度增加,茎秆伤流量减少62.3%。大豆共生后叶面积增加18.2%,叶绿素含量降低8.6%;茎秆伤流量增加21.6%,伤流液组分可溶性糖、硝态氮、无机磷浓度分别增加5.6%、4.2%、17.6%。大豆共生后叶片和茎秆的改善促进生物量和氮素积累量增加23.1%、25.3%,使大豆单株粒数增加25.3%。表明玉米-大豆套作模式的系统增产是由玉米穗粒数和大豆单株粒数的共同增加来实现。2.与单作玉米(MM)相比,玉米-花生间作模式(IMP)的玉米叶片叶绿体体积增大,基粒片层垛叠增厚,净光合速率、叶绿素含量、叶面积分别增加4.6%、7.4%、14.6%;玉米茎秆增粗,茎秆伤流量增加45.9%,伤流液组分可溶性糖、硝态氮、无机磷浓度分别增加38.3%、91.1%、47.3%;玉米叶片的扩源和茎秆的增流促进生物量和氮素积累量增加53.0%、47.3%,使玉米穗粒数增加41.2%。与单作花生(MP)相比,IMP模式花生共生期叶面积降低39.9%,叶绿素含量增加13.5%;茎秆变细,韧皮部和木质部厚度减小。花生共生后叶片叶绿体基粒垛叠增加,淀粉粒被积累,叶面积降低34.3%,叶绿素含量增加9.4%;茎秆恢复生长。IMP模式花生的减源和减流作用使花生地上部的干物质和氮素积累量减少43.6%、37.4%,使花生单株荚果数减少51.0%。说明玉米穗粒数的增加能够弥补花生单株荚果数的减少从而实现玉米-花生间作模式的系统稳产。3.与IMS模式相比,IMP模式对玉米生长的促进作用更大。IMP模式玉米叶片叶绿体基粒垛叠减少,叶绿素含量和净光合速率分别降低1.4%、8.1%,叶面积增加2.9%;玉米茎秆伤流量增加13.0%,伤流液组分可溶性糖、硝态氮、无机磷浓度分别增加15.6%、3.2%、6.3%;玉米的生物量、氮素积累量、穗粒数和产量分别增加5.7%、3.6%、0.6%和3.1%。与IMS模式相比,IMP模式玉米的扩源和增流作用强。4.施氮能够促进各作物的生长,但施氮过高后对作物生长不利,本试验SN处理为各作物生长最适施氮量。与ZN处理相比,SN处理的玉米、大豆和花生的产量增加10.1%、24.8%、23.6%,生物量增加16.9%、15.2%、15.5%,氮素积累量增加18.1%、29.9%、41.5%。施氮促进作物的茎秆增粗,玉米和大豆茎秆伤流量分别增加14.0%、47.8%;玉米和大豆叶面积分别增加12.3%、29.4%,花生叶面积的生长受到氮肥的调控。