辐射动态对作物生产力在不同种植制度

文摘

全球粮食需求一直在增加,由于增加的人口在这个世界上。间作是农艺实践的替代品之一,广泛实践在确保粮食安全和提高产量稳定性。带、混合和继电器间作可以练习提高作物产量。除了实现成功的间作系统,等因素适当的作物,播种,成熟的作物,需要考虑和植物密度种植之前和期间。此外,练习间作成为一个有用的耕作制度增加高效的资源利用率,提高生物多样性,促进土壤健康,提高土壤肥力,侵蚀控制,产量优势,杂草、害虫、疾病控制、保险作物歉收,生态系统和修改的小气候,市场不稳定,增加农民的收入。在任何类型的种植作物生产力的拦截系统实现主要依赖光合有效辐射(PAR)的作物树冠和拦截辐射转化为生物量或称为辐射利用效率(街)。PAR和街都是重要的测量,在作物生长和发育的重要作用,这些辐射动态的可访问性是与叶面积指数和作物树冠特征在最大化收益和总生产力的作物间作系统的组件。

1。介绍

快速增长的世界人口已被引用的大规模增加农业和agroindustries为了满足粮食需求较大的人口(1]。多数发展中国家的农村人口从事农业为生,生活。间作是替代品包括农艺实践在确保粮食安全和提高产量稳定性(2]。这是因为间作的种植制度可以确保粮食供应来养活世界人口提供近15 - 20%的额外产量实践的基础上增长超过两种类型的作物在同一时间(3- - - - - -5]。此外,练习只有唯一种植任何作物种植计划重大问题和食品供应不能保证连续歉收的风险高由于生物和非生物因素,如洪水、害虫和疾病的侵扰,和土壤酸度或碱度6]。

间作是传统农业实践,成为一个受欢迎的农业系统中热带小规模农民(7]。它使许多生物、生态和社会经济效益与唯一的种植(8]。通过维持生产率(间作还促进可持续农业5),维护生态平衡(9),和有效地使用环境资源10]。

间作是提高生产率和单位面积上的可持续性的土地(8),加强作物的生产(11]。提高作物生产力的主要目的是农民和农民一样。间作允许农民稳定收入,因为他们可以受益于主要农作物和其他组件作物(10,12]。此外,随着时间的推移,这也保证了农民的更高的回报(13]。

2。间作系统的概念

2.1。类型的间作

间作种植两种或两种以上的作物物种在一起在同一时间在同一块土地(14),作物有不同的生产力和经济增长的习惯(15]。保证作物产量的增加,混合,继电器,带状间作可以通过资源便利化和分区(练习16,17]。

混合间作种植两种或两种以上作物的做法同时在可用空间没有安排在不同的行或部门(5,18)(图1(一)),而带状间作增长两个或两个以上的植物物种在不同的同时交替行(17)(图1 (b)和1 (c))。继电器间作种植模式中涉及两个或更多的作物种植在一起,和一种作物的生命周期重叠,另一种作物(17,19]。

2.2。间作的基本原则

在实现成功的间作系统,适合农作物和播种的时间10),成熟的作物,种植密度(22在种植之前需要考虑)。

2.2.1。作物的适宜性

并不是所有的作物都兼容套种;因此,重要的是要选择最好的作物组合提高生产力(23]。选择作物最低工厂竞争,不仅通过空间布置和种植密度,而且选择的作物可以利用土壤养分更好(22]。例如,种植谷物和豆类作物间作系统对氮的利用不同的资源是有价值的。根据已经受理等。10),谷类作物可能竞争土壤矿质氮相比,豆类;然而,豆类作物能够固氮取自土壤通过共生的过程。Punyalue et al。24)报道,玉米籽粒产量增加了31 - 55%当玉米套种豆科作物。此外,山药和南瓜也兼容套种。这是证明Seran和Brintha22)的收益率被发现增加30 - 50%。然而,一些组合只是差套种在一起。例如,间作玉米与黎豆属(黎豆属utilis)导致产量减少(10,25]。这是符合Bybee-Finley和瑞安17]谁认为不合适的间作组合可能导致两个组件之间的竞争作物,作为一种作物被认为抑制另一种作物的生长。

2.2.2。播种时间

在间作,结合作物种植同时为了得到更好的收益和保持套种植物之间的竞争平衡。一些套种种植植物更好的生长,同时,和一些执行在不同的种植时间不同。套种玉米和秋葵报道给更好的产量种植在同一时间(26]。时没有影响产量的玉米颗粒同时种植红薯,但影响甘薯的产量在种植后(22,27,21]。

2.2.3。成熟的作物

间作作物的不同的到期日期应该练习(28]。以减少作物之间的竞赛,收益率优势最大化,并使重要的资源需求在不同的时候,组件作物的生长期峰值时不应同时发生一起种植两种或两种以上的作物。作物不同成熟度日期通常有不同的峰值需求营养,水,光,使它们适合套种(21,29日]。根据布鲁克et al。16),赠送的影响发生在两个组件之间的作物的作物称赞对方当他们有不同的表演和营养需求增长对水分的需求,光,和营养。例如,在corn-green克间作,在60天的播种,玉米灯要求达到顶峰,而绿豆是将迎来收获的季节22]。

2.2.4。植物种群

植物种群是需要考虑的一个重要方面来维持高潜在产量和降低间作作物之间的竞争(29日]。低人口的植物可能会降低总植物产量(28]。然而,如果作物种植在完整率,产量也不高由于激烈的拥挤。支持的声明也Seran和Brintha [22)种植作物人口可能不会导致高收益率由于overyielding的作物。因此,它是至关重要的减少每个作物的幼苗为了收益率出现。在先前的研究中,玉米干物质被发现了由于扁豆人口的增加30.),和叶子的数量减少植物密度高maize-okra间作由于光线的存在和其他资源的竞争31日]。然而,Brintha和Seran [32)发现没有显著效应在萝卜,萝卜所示苋属植物间作由于常数植物密度的萝卜。

2.3。间作实践的好处

2.3.1。高效的资源利用率

间作建议提高资源利用的效率在唯一的种植(10,33];与此同时,它促进作物种间相互作用组件(34,35]。预计能达到更高的生产力如果有更多的作物种间相互作用组件利用光和营养等有限的可用资源(36]。此外,间作提高辐射拦截通过比较完整地覆盖37]。根据Kiseve [38),光截获在间作比唯一的种植更有效。刘等人。39)同意这个观点,因为他们发现PAR和拦截街都大行间作玉米和带状间作玉米比唯一的种植玉米和唯一的种植大豆。这是因为分离玉米上罩的带状间作大豆导致更高的票面拦截,和大型玉米条之间的距离是有利于增加票面拦截短身材作物相比,唯一的种植(39]。

2.3.2。产量优势

产量优势发生在环境资源比如水,光,和营养是有效使用的间作可转化为作物生物量(10,40]。土地当量比(l),一个共同的指数用来衡量间作土地生产力(8),可用于验证的有效性间作在利用环境资源41]。间作作物实现产量优势当l值大于1 (40),这表明比两个组件之间种间竞争作物种间便利(35]。土地当量比小于1的值显示产量不利(42)由于种间竞争大于间作作物之间的种间便利(35]。1显示了没有区别的l间作作物的生产(43]。在之前研究努尔Arina [21)、甜玉米potato-sweet混合间作玉米和甜potato-sweet继电器间作系统显示l值大于1而唯一种植红薯和唯一的种植甜玉米。

2.3.3。经济效益和社会效益

最近的一项研究表明间作小规模农业的发展将继续比单身更有利可图的作物,因为他们可以产生一个以上的作物在一个时间段(33]。根据奔跑大赛等。36),间作还有助于保护发展中国家的粮食产量,以确保持续的粮食供应。此外,根据Yadav和索尼娅(44),农民实行间作系统可以得到额外的收入作为一个额外的好处,同时,允许更大的就业。Gebru [12引用,间作还提供了社会效益和农民的小块土地所有者,尤其是在更新传统做法从唯一的耕作制度到多个种植制度在增加产量和农场的利润。

2.3.4。害虫、疾病和除草

间作有利于抑制杂草的自然系统可以降低杂草丛生的水平(45,46]。Jabran et al。47)引用,杂草成为产量损失的主要因素造成的损失相比,害虫和疾病。Eskandari [9]表明抑制杂草是更有效地进行wheat-faba豆间作比单个种植小麦。类似的研究结果揭示了Kumar et al。48)和Matusso et al。25少),玉米间作显示杂草丛生相比唯一的种植制度。此外,间作作物,生产他感作用的化学物质可以抑制杂草[49]。例如,红薯有化感作用潜力与杂草竞争营养物质(49]。

间作还可以控制害虫和疾病发生率。害虫和疾病的发病率在唯一的种植系统显示大于间作系统(28]。这是因为间作可以减少易感宿主的数量17]。除此之外,与其他陷阱主要作物间作作物或排斥的作物有助于减少风险对害虫和疾病的发病率,因为它可以作为物理屏障对害虫和疾病的传播22]。为例,在corn-napier地带间作系统中,纳皮尔充当陷阱吸引玉米作物茎蛀虫远离主要作物,在corn-legume间作系统,豆类(山蚂蝗属仕达屋优先计划。)作为驱虫剂作物击退从主要作物(玉米茎蛀虫17]。

2.3.5。侵蚀控制

间作可能导致更大的侵蚀控制比大多数唯一裁剪的45]。风蚀会减少与玉米套种短的作物时玉米作为风屏障(22]。此外,间作与豆类有助于控制土壤侵蚀豆类作为覆盖作物减少地表径流(38]。胡桃仁在corn-butternuts间作(28)和豇豆maize-cowpea间作(50)作为覆盖作物减少径流和土壤侵蚀。同样,sorghum-cowpea间作报道径流减少20 - 30% (5]。

2.3.6。促进土壤健康和提高土壤肥力

与豆科植物间作通常实现为它能促进土壤健康和提高土壤肥力17]。豆科植物间作系统的存在有助于修复大气氮素转化为可用氮吸收通过作物生物固定(10和减少土壤氮损失8]。在向其他作物提供氮豆类是有益的;因此,他们可以控制作物对氮肥的依赖(8,51]和取代氮施肥系统的全部或部分(5]。此外,从间作作物残留物留在这个领域将分解,提高土壤中有机质建立未来作物(12]。

2.3.7。歉收和保险市场不稳定

间作提供更高的作物歉收保险相比,唯一的种植(5]。在间作系统中,通过种植多种作物,极端天气如干旱、洪水、和霜冻和病虫害袭击可能造成损失的单一作物;然而,农民可能仍然收获作物(另一个组件10]。此外,间作还提供了保险不稳定的市场52]。根据已经受理等。10),小农户仍然能够受益好从其他组件农作物的价格如果特定作物市场价格下降。

3所示。辐射动态

3.1。叶面积指数(LAI)

叶面积指数(LAI)函数作为植被的关键参数解释的数量水平地面的叶子区单位面积(53]。赖可以被定义为总投影叶面积的比例单位地面面积(21]。赖是一个无量纲的量,是一个生态系统树冠[54]。

根据Addai Alimiyawo [55),更高的LAI值将表明更大的光合活动,导致发展和作物的产量增加。Chakraborty et al。56)也得出结论,赖倾向于增加与PAR拦截由于树冠体积的增加。随着LAI的增加随着时间的推移,它逐渐扩大,直到其峰值达到和减少由于植物叶片的衰老57]。此外,Gezahen [58]声称作物显示太小赖不可能抓到足够的光,而赖过高将导致较低的叶子,光线不足因此影响光合速率。

间作蔬菜苋菜和萝卜的报道导致更高的赖在萝卜蔬菜苋属植物有更高的密度(32]。赖在maize-soybean间作,显著影响被发现在玉米增加种植密度(59]。绘图系统而言,间作情节系统被发现有更高的赖相比唯一耕作地块(60]。

3.2。辐射拦截

光合有效辐射(PAR)被定义为被树叶吸收的光量来驱动光合作用过程(61年)和辐射转换成新的生物质(62年)被称为辐射利用效率(街)。据刘et al。63年),光拦截影响植物光合作用是一个重要因素决定了作物生长和产量(64年]。

干物质生产和拦截标准之间的关系通常是线性的(65年]。光合成有效辐射事件的分数(Fi)是影响树冠结构,这取决于叶面积指数(LAI)和作物几何19,63年]。如上所述,刘等人。63年),光分布影响作物的光合作用速率树冠影响农作物产量。除此之外,Chakraborty et al。56)表示,累计拦截PAR取决于经济增长持续时间,树冠几何,和植物叶面积等形态,角度,方向。根据雪和白色(66年),入射辐射截获的比率上升植物生物量和赖上升,直到达到赖限制(大多数拦截辐射)。此外,拦截到的光量植物树冠受到几个因素的影响如叶面积、叶片形状、叶片大小、叶表面,叶片厚度,和程度的解剖65年]。

3.3。辐射利用效率

辐射利用效率(街)描述的斜率之间的关系总干物质在定期收割和各自的累积辐射截获到收获季节,用于测量辐射截获的效率的作物生产干物质67年]。根据白等。68年街),在很大程度上是由植物的净光合能力和树冠结构在某种程度上。在某些生长期或整个生长季节,代表作物街的聚合反应的变量影响光合作用和呼吸作用69年]。

C4物种被发现高街C3物种相比,和nonlegumes C3物种比豆类高街(70年]。街在一些气候条件,也可能在同一物种的不同而异,如玉米在温暖地区具有较高的街相比,玉米生长在寒冷的区域(71年]。在间作情况下,C3作物通常发现更高的由于他们的高街高度略低于C4植物。在暴露在高光照强度使C4植物利用光合率高潜力,在C3植物亦然(69年]。在先前的研究中,花生的C3短街物种被发现后增加46%与C4套种高物种小米(72年]。据刘et al。39],街的间作与各种变量包括作物基因型、叶片光合能力,农艺实践、害虫和疾病的发病率、降水、土壤水分和营养。

3.4。树冠特征

树冠特征包括叶面积指数(LAI)是一个重要的元素在作物树冠结构的优化,可以提高光合效率的树冠,从而提高未来作物产量(73年]。据刘et al。63年)、植物树冠影响光合成有效辐射事件的分数(Fi)拦截了庄稼。马提尼(65年]说的林冠截留的光的数量依赖于赖和树冠特征。叶的角度决定了PAR的渗透到树冠的作物。作物生长和发育(74年和光合作用与产量的整体性能75年)被拦截到的光量影响作物树冠依赖叶厚度等特征,表面,大小,形状,和解剖的程度21]。

根据色相et al。76年和巴塔查里亚77年],叶面和叶面积增加光拦截增加作物树冠。光拦截之间的差异观察erectophilic(主要是建立)和planophilic(主要是水平)叶(78年,79年]。拦截的有效性光线宽高,大,和planophilic叶比窄,叶子小,erectophilic [77年,80年]。根据洛瑞和史密斯(81年),更多的水平或planophilic叶子会导致更多的光打叶的表面,提高光拦截的有效性。

例如,大豆等豆类作物水平和planophile-type叶子(82年]。这种类型的叶子小叶子的大小和降低叶面积(39)往往拦截更少的光(83年]。同时,谷类作物如玉米erectophile叶和更大的叶面积57倾向于拦截更多的辐射进行光合作用过程导致高收益(84年),从而导致更大的辐射利用效率(街)78年]。

3.5。辐射动态对作物生长的影响性能和产量间作系统中

作物生产力主要依赖于辐射截获的植物的数量,如果其他因素,比如水,营养,疾病,和杂草,不受限制85年]。杜et al。86年)强调,光有一个重要的角色在初级净生产力和可访问性的光与树冠结构和植物特点(87年]。此外,陶等。87年]声称截获的光合有效辐射(IPAR)和辐射利用效率(街)影响作物的生长和发育。根据Niinemets [88年),光拦截减少指数从上到下的树冠,和叶净光合速率(Pn)上升逐渐从底部到顶部的树冠。与此同时,小野田等。89年)声称,光由高植物拦截更有效的单位表面生物质相比,较短的植物。Kiseve[支持的声明38)说,在一个间作系统中,光拦截是由较高的植物在上层,而光传输到地面是利用较短的植物。

通常,PAR和拦截了街各间作作物不同配置(39]。混合不同的时空影响的使用方案,组件之间的辐射植物间作具有更高潜力辐射捕获和使用唯一种植相比[85年]。间作显示更高的拦截PAR和街比唯一的裁剪。高截获PAR导致套种作物的生产力([90年]、[91年])。根据云南省et al。92年),间作的增长率与票面截获的数量成正比。此外,根据陶等。87年),低生产率通常是由低街。

使用捕获太阳辐射在较小的和肮脏的豆类legume-based间作唯一作物(相比是更有效的16]。例如,在基于刘等进行的研究。39]和努尔Arina [21),他们的研究结果表明,较低的大豆叶片大小低赖,这反过来会导致减少光拦截和低生产率间作系统相比,唯一的裁剪。除此之外,他们先前的研究表明,短身材大豆间作系统给更高的价值比街唯一种植由于增加扩散系统中光和低饱和度。

此外,刘等人。57)认为,在谷物间作,谷类作物高更好的树冠结构有更好的太阳辐射拦截比唯一的作物。Mohsen Abadi和Jahansooz93年)和Karimian et al。94年)展示了辐射的效果使用的间作小麦和油菜是比树冠之间直接联系的唯一的种植,因为关闭速度和辐射系统中使用。林奎斯特et al。95年]提出的辐射损失与更好的土壤覆盖层间作可以减少,导致总辐射的吸收值的增加,而不是唯一的裁剪,将导致增加辐射利用效率和作物产量性能(94年]。此外,由于更大的光拦截在树冠内,植物与直立叶显示显著的产量效益在那些水平叶(63年,96年]。

4所示。结论

一般的结论,间作是全球练习,可能导致长期的食品的稳定性。为了养活不断增长的世界人口,间作是提高粮食生产的替代品之一。辐射动力学包括叶面积指数、树冠特征、光合有效辐射,辐射利用效率最大化收益的主要方面以及总生产力的作物。除此之外,尽管有更大的生产力间作,最好是供农民选择兼容的作物在不同作物间作系统辐射动态,习惯,增长和生产率。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这种材料是基于的工作是支持的年轻倡议格兰特(GP-IPM)(电话投票。从马来西亚Putra大学9422900)。

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