章 偉, 占 愛(ài), 李世清,2**

(1.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所/黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 楊凌 712100;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 楊凌 712100; 3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

西北黃土高原蘋(píng)果(Malus pumila)主產(chǎn)區(qū)建成已有三十多年, 老齡化果園逐漸增多[1-2]。隨著果園樹(shù)齡的更新, 發(fā)展幼齡果園間作大豆(Glycine max)生產(chǎn)模式, 是實(shí)現(xiàn)果園生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益共贏的重要路徑[3-4]。新植蘋(píng)果幼樹(shù)在5～6年內(nèi)不產(chǎn)生任何經(jīng)濟(jì)效益, 果樹(shù)間作的大豆既是幼齡果園生態(tài)效益產(chǎn)生的關(guān)鍵來(lái)源, 更是間作模式下產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的主體。高產(chǎn)大豆的形成需要建立合理的田間群體結(jié)構(gòu),使個(gè)體與群體協(xié)調(diào)發(fā)展, 最大限度地提高對(duì)環(huán)境資源的利用率和轉(zhuǎn)換率[5-6]。西北黃土高原地區(qū)大豆種植受春旱與低溫影響, 產(chǎn)量低而不穩(wěn)[7-8]?！案材ぁ弊鳛楹祬^(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最實(shí)用技術(shù), 從集雨、保墑、增溫等方面促苗作用非常明顯, 增產(chǎn)增效顯著。蘋(píng)果果園土壤微環(huán)境顯著不同于農(nóng)田, 在蘋(píng)果幼樹(shù)果園開(kāi)展大豆密度群體與覆膜調(diào)控大豆生產(chǎn)力的研究對(duì)促進(jìn)實(shí)現(xiàn)幼齡果園間作大豆模式可持續(xù)集約化生產(chǎn)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

諸多研究表明, 單位面積獲得最多粒數(shù)的群體密度是高產(chǎn)的關(guān)鍵[7,9-11], 合理密植是提高大豆群體生產(chǎn)水平的重要措施[6-7]。群體密度增加的同時(shí), 個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制[6,9], 而群體生產(chǎn)性能, 依賴于個(gè)體分枝能力的調(diào)節(jié)補(bǔ)償效應(yīng)[9]。大豆合理增密增產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)群體和個(gè)體生產(chǎn)的權(quán)衡點(diǎn)傾向于當(dāng)因密度增加而增加的產(chǎn)量與因密度增加而個(gè)體受抑導(dǎo)致減少的產(chǎn)量之間的比值最大時(shí)[9]。也就是說(shuō), 大豆增密時(shí)盡可能地減弱個(gè)體生產(chǎn)力的下降程度很關(guān)鍵。許多旱地試驗(yàn)研究表明[7-8,12], 地膜覆蓋能促進(jìn)大豆植株?duì)I養(yǎng)體生長(zhǎng)發(fā)育, 其個(gè)體生產(chǎn)能力顯著增強(qiáng), 單株性狀中主莖節(jié)數(shù)、有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)及單株籽粒質(zhì)量等明顯優(yōu)于露地栽培。前人研究關(guān)于旱地地膜覆蓋下大豆適宜密度群體大小的定性說(shuō)法不一致[7,12], 主要受區(qū)域水熱狀況、土壤類型、品種等具體環(huán)境條件影響。所以地膜覆蓋下大豆最佳群體生產(chǎn)力的群體密度能否增密、適宜增密多少等這些信息仍然較缺乏。另外, 關(guān)于覆膜與密度群體調(diào)控果園土壤下大豆生產(chǎn)力的研究目前鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)研究設(shè)置低、中、高3種差異明顯的大豆群體密度, 探討不同群體密度與個(gè)體生產(chǎn)力的關(guān)系, 并查明較高密度下大豆覆膜能否平衡以及如何平衡密度群體與個(gè)體關(guān)系從而達(dá)到較佳的群體生產(chǎn)力。此外, 大豆籽粒產(chǎn)量?jī)H是經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效益的表現(xiàn), 在當(dāng)前集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中化肥消耗增加、生產(chǎn)效率低下、農(nóng)田生態(tài)環(huán)境逐漸惡化的趨勢(shì)下, 大豆生物固氮作用所帶來(lái)的生態(tài)效益是不容忽視與不可估量的[13-14]。生物固氮既是大豆植株良好生長(zhǎng)發(fā)育、較高籽粒產(chǎn)量與蛋白品質(zhì)方面形成的氮素重要來(lái)源, 又是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中降低環(huán)境負(fù)面影響的可持續(xù)、無(wú)污染、廉價(jià)且更高效的氮源[15-18]。為此, 本研究從籽粒產(chǎn)量兼顧蛋白品質(zhì)、生物固氮與氮素副產(chǎn)物(秸稈和秸稈氮)方面綜合評(píng)估密度與地膜覆蓋及其配合對(duì)大豆在黃土旱塬幼樹(shù)蘋(píng)果園中生產(chǎn)力的影響, 旨在確定大豆種植最佳綜合生產(chǎn)力下合適的種植密度和地膜覆蓋的綜合管理措施, 為發(fā)展幼齡果園間作大豆模式中大豆高效生產(chǎn)提供適宜方案與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)地位于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)武試驗(yàn)站(35.28°N,107.88°E, 海拔1200 m), 地處黃土高原南部, 屬半干旱大陸性氣候, 典型旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。該區(qū)年均降雨量571 mm, 年降雨50%～60%集中在作物生長(zhǎng)期間(6—9月), 潛在年蒸發(fā)量1560 mm; 年均氣溫9.1 ℃,年均日照2230 h, 無(wú)霜期171 d; 土壤類型為黑壚土,質(zhì)地為壤土。供試果園為3年生蘋(píng)果幼樹(shù)果園, 試驗(yàn)前0～20 cm土層土壤pH為8.45, 有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量分別為 11.61 g·kg-1、0.89 g·kg-1和0.71 g·kg-1, 速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為60.25 mg·kg-1、11.03 mg·kg-1和246.58 mg·kg-1。供試大豆品種為‘隴黃3號(hào)’, 由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所培育。該品種生育期122～137 d, 屬中晚熟品種, 株高63.1～100.0 cm, 紫花、棕毛、圓葉、有限結(jié)莢習(xí)性。

本試驗(yàn)分別于2018年和2019年的4月底至9月底進(jìn)行, 大豆播種前, 4月份降水量?jī)H為30.1 mm(2018年)和45.5 mm (2019年), 晚上低溫, 白天溫度回升過(guò)快, 大氣蒸發(fā)旺盛, 農(nóng)作時(shí)春旱與低溫并存;苗期至花期(5月、6月)降水量為126.1 mm (2018年)和216.2 mm (2019年), 花期至成熟期(7—9月)降水量為409.2 mm (2018年)和286.7 mm (2019年), 大豆生長(zhǎng)期間平均溫度為18.94 ℃(2018年)和18.28 ℃(2019年), 月降雨量與月均溫變化如圖1所示, 數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心資源共享服務(wù)平臺(tái),由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)武試驗(yàn)站氣象站觀測(cè)(http://www.cnern.org.cn/data/initDRsearch)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與布置

試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用3種種植密度(高密度: 24×104株·hm-2; 中密度: 16×104株·hm-2; 低密度: 10×104株·hm-2)與兩種覆蓋方式(覆膜與不覆膜)的完全組合處理方案, 分別為: 覆膜高密度(H-FM)、覆膜中密度(M-FM)、覆膜低密度(L-FM)、不覆膜高密度(H-NM)、不覆膜中密度(M-NM)、不覆膜低密度(L-NM)。其中, 低密度為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植密度, 基于常規(guī)種植密度與前人研究[6-7,9-10,12]綜合考慮, 設(shè)定中密度和高密度的增密程度。每處理3個(gè)重復(fù), 在果園隨機(jī)區(qū)組排列, 每小區(qū)占地80 m2。果園幼樹(shù)株行距為3 m×4 m, 大豆在幼樹(shù)(高2.0～2.2 m, 冠直徑0.8～1.2 m)行中條帶種植8行, 邊行距離幼樹(shù)數(shù)干中心的距離為 95 cm, 高密度下大豆株行距為14 cm×30 cm, 中密度下株行距為21 cm×30 cm, 低密度下株行距為33 cm×30 cm。按照以上密度采用點(diǎn)播機(jī)穴播2～3粒, 出苗后每穴留苗1株。在大豆種植區(qū), 播種前按照 P2O5120 kg·hm-2、 K2O 75 kg·hm-2施肥, 磷肥為過(guò)磷酸鈣(含P2O518%), 鉀肥為硫酸鉀(含K2O 51%), 不施氮肥。覆膜處理采用寬度60 cm農(nóng)用白色塑料薄膜進(jìn)行半膜覆蓋, 每?jī)闪写蠖褂靡桓蹦? 相鄰兩副膜膜間留有間縫。2018年、2019年播種日期分別為4月28日和4月30日,收獲日期分別為9月20日和9月22日。

應(yīng)用15N自然豐度法測(cè)算大豆生物固氮率, 需知大豆和非固氮參照植物的δ15N值, 以及以空氣氮為唯一氮源的大豆δ15N值(簡(jiǎn)稱B值)[19-20]。固氮貢獻(xiàn)研究中, 參比植物的選取極其關(guān)鍵, 一般最優(yōu)為非結(jié)瘤突變材料, 其次為氮素吸收和利用率相似的非豆科C3作物。在本研究中, 以禾本科C3植物一年生黑麥草(Lolium multiflorum)為非固氮參照植物[20-21]。在我國(guó), 一年生黑麥草廣泛分布于陜西(黃土高原南部)、東北、河北、湖南、貴州、云南、四川、江西等暖濕地區(qū)。在本試驗(yàn)果園內(nèi)未種植大豆的空閑區(qū)域有該牧草(非人工播種)生長(zhǎng), 并與大豆生長(zhǎng)于同一季節(jié)。B值采用大豆砂培盆栽的方法獲取: 于2018年5月1日在試驗(yàn)站網(wǎng)室進(jìn)行大豆砂培盆栽種植,大豆種子經(jīng)表面滅菌后, 播種在裝有石英砂的花盆中, 每盆種植4顆, 每顆接種菌數(shù)為109cfu·mL-1的根瘤菌菌液1 mL, 在大豆生長(zhǎng)期間, 不時(shí)添加無(wú)氮營(yíng)養(yǎng)液以保證大豆正常生長(zhǎng)。

1.3 樣品采集與處理

1)大豆花期, 每小區(qū)隨機(jī)取10株根系樣品, 自來(lái)水沖洗干凈, 將根系中的根瘤取下并統(tǒng)計(jì)單株根瘤數(shù)量, 根瘤鮮樣在105 ℃下殺青10 min, 85 ℃烘干至恒重, 稱重。

2)大豆成熟期(葉片變黃未脫落時(shí)), 在每小區(qū)中隨機(jī)選某一位置, 采用間作大豆整幅帶取樣的方法, 共8列, 每列連續(xù)取13株。首先, 每列取連續(xù)的2株, 共連續(xù)16株, 將地上植株體從大豆子葉痕處剪下, 裝入尼龍網(wǎng)袋, 帶回試驗(yàn)站, 自然風(fēng)干后用于測(cè)量株高、有效莢數(shù)、有效分枝數(shù)、莢粒數(shù)、粒重、莢皮和莖葉質(zhì)量(風(fēng)干基)等單株性狀; 然后,每列取1株大豆完整植株體(包括根系和植株地上部), 橫向連續(xù)共8株, 將根系土輕輕抖落, 完整植株體裝入尼龍網(wǎng)袋, 帶回試驗(yàn)站自來(lái)水清洗干凈,在105 ℃下殺青10 min, 85 ℃烘干至恒重粉碎備用,用于植株體自然豐度δ15N測(cè)定。最后, 剩下每列連續(xù)10株, 共80株, 用于收獲地上部和地下根系, 具體處理過(guò)程為: 將地上植株體從大豆子葉痕處剪下裝入尼龍網(wǎng)袋, 然后鐵鏟掘取土壤至30～40 cm, 撿出大豆根系, 根系樣品裝入尼龍網(wǎng)袋, 帶回試驗(yàn)站沖洗干凈, 根系鮮樣先晾曬至風(fēng)干狀態(tài)稱重, 然后隨機(jī)取小樣烘干測(cè)定風(fēng)干含水率, 根系干小樣粉碎備用; 將地上植株樣品的莖、葉、莢、莢皮和籽粒分離, 4部分分裝(莖、葉、莢皮、籽粒), 每部分先晾曬至風(fēng)干狀態(tài)稱重, 然后隨機(jī)取小樣烘干測(cè)定每部分風(fēng)干含水率, 干小樣粉碎備用; 籽粒產(chǎn)量用13%的標(biāo)準(zhǔn)水進(jìn)行校準(zhǔn)。非固氮參照植物成熟植株體和砂培盆栽大豆植株體也統(tǒng)一收獲。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

將粉碎好的不同部位干樣, 稱取合適的量, 用H2SO4-H2O2消煮至澄清, 用凱氏定氮法測(cè)定全氮。從初步粉碎的預(yù)測(cè)δ15N的樣品中各取2 g, 陶瓷研缽充分研碎, 用穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀(Thermo-Finnigan MAT 253)測(cè)定δ15N值。所有樣品測(cè)定完成后, 計(jì)算以下指標(biāo):

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Excel 2013和SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析, Sigma Plot 12.0軟件作圖。2018年和2019年試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)指標(biāo)在一般線性模型中進(jìn)行二因素方差分析(Two-Way ANOVA), 最小顯著性差異法(LSD)進(jìn)行因素水平間或處理間多重比較, 顯著性水平在P＜0.05, 數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度與覆膜對(duì)大豆群體籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

由表1可知, 種植密度對(duì)大豆籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素(單株粒數(shù)、有效莢數(shù)、粒重、單株分枝數(shù)、莢/莖葉質(zhì)量比)產(chǎn)生顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01,P＜0.001)影響。密度因子比較結(jié)果兩年均顯示, 隨種植密度的增加, 籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì),高密度籽粒產(chǎn)量最低, 中密度籽粒產(chǎn)量最高但與低密度之間無(wú)顯著性差異。高密度與中密度和低密度的年平均產(chǎn)量相比, 分別減產(chǎn)20.14%、18.50%。從表中兩年產(chǎn)量構(gòu)成要素表現(xiàn)來(lái)看, 相對(duì)于中密度和低密度, 高密度盡管株數(shù)上占優(yōu)勢(shì), 但密度過(guò)高使得其單株生產(chǎn)能力受限, 如高密度下單株有效莢數(shù)、籽粒數(shù)、單株粒重、分枝數(shù)以及莢/莖葉質(zhì)量比在所有密度中均最低。相對(duì)于低密度和高密度處理,中密度處理通過(guò)合理增加單位面積大豆基本苗數(shù)并維持較高的植株個(gè)體生殖生長(zhǎng)能力(莢/莖葉質(zhì)量比)而獲得最高群體籽粒產(chǎn)量; 然而, 低密度以突出優(yōu)勢(shì)的單株生產(chǎn)能力支撐較高群體籽粒產(chǎn)量, 如單株粒數(shù)、有效莢數(shù)、粒重以及分枝數(shù)均居3種密度處理中最高。

表1 種植密度與地膜覆蓋對(duì)大豆群體籽粒產(chǎn)量及單株生產(chǎn)力性狀的影響Table 1 Effects of planting density and film mulching on grain yield and traits of productivity of soybeans

地膜覆蓋對(duì)群體籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著影響, 而對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成要素如: 單株粒數(shù)、莢數(shù)、粒重、分枝數(shù)以及莢/莖葉質(zhì)量比等有顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01,P＜0.001)影響。兩年中, 高密度和中密度下, 與各自不覆膜處理相比, 覆膜處理籽粒產(chǎn)量均有一定程度下降但并不顯著, 年均分別降低5.7%和4.5%。從表中產(chǎn)量構(gòu)成要素發(fā)現(xiàn), 同不覆膜相比, 高密度下覆膜主要減少單株籽粒數(shù)而并未顯著降低單株粒重;中密度下覆膜則減少了單株籽粒數(shù)、有效莢數(shù)且顯著降低莢/莖葉比值, 但同樣也未顯著降低單株粒重。說(shuō)明果園環(huán)境下, 大豆覆膜會(huì)影響單株籽粒數(shù)量形成, 但同時(shí)會(huì)增加單粒重或百粒重(單粒重=單株粒重/單株粒數(shù))進(jìn)而削弱籽粒和結(jié)莢等數(shù)量上的劣勢(shì), 最終使得覆膜不會(huì)導(dǎo)致顯著減產(chǎn)。此外, 中密度和低密度下覆膜相對(duì)于不覆膜, 均顯著增加了單株分枝數(shù), 降低了莢/莖葉質(zhì)量比值, 說(shuō)明合理密度群體的覆膜會(huì)促進(jìn)大豆植株個(gè)體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。

種植密度與地膜覆蓋交互作用僅對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成要素中的單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、單株分枝數(shù)以及莢/莖葉質(zhì)量比值產(chǎn)生顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01,P＜0.001)的影響, 而對(duì)群體籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著影響;地膜覆蓋對(duì)群體籽粒產(chǎn)量也無(wú)顯著影響。說(shuō)明本試驗(yàn)果園環(huán)境下, 群體密度是主控大豆籽粒產(chǎn)量的因子, 地膜覆蓋可單獨(dú)或配合群體密度調(diào)控大豆單株性狀。兩年中, 中密度覆膜與不覆膜、低密度覆膜與不覆膜4個(gè)處理的平均籽粒產(chǎn)量達(dá)到或近年均3.50 t·hm-2, 高于高密度覆膜與不覆膜條件處理。受密度和地膜覆蓋影響, 支撐群體籽粒產(chǎn)量的構(gòu)成要素表現(xiàn)形式不一, 例如, 低密度不覆膜處理有最多的單株粒數(shù)、單株莢數(shù)和最高的單株粒重、莢/莖葉質(zhì)量, 中密度不覆膜處理有最高的籽粒產(chǎn)量, 中密度覆膜處理有較多的分枝數(shù)且能維持較高的百粒重或單粒重。

2.2 種植密度與地膜覆蓋對(duì)大豆籽粒蛋白與秸稈氮的影響

豆類蛋白是人們?nèi)粘Ｉ畹鞍踪|(zhì)補(bǔ)充的重要來(lái)源之一, 大豆籽粒蛋白(含量和數(shù)量)是大豆生產(chǎn)力的重要表現(xiàn)。相比于非豆科作物, 大豆成熟時(shí), 秸稈氮含量仍然會(huì)非常高, 普遍在16.3 g·kg-1及以上[22],鉀次之, 同時(shí)秸稈數(shù)量較多, 秸稈為大豆生物量產(chǎn)出的主要部分。在可持續(xù)集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中,大豆秸稈若采用合適的還田方式[23-24], 可作為補(bǔ)充農(nóng)田氮素及其他重要養(yǎng)分的一種來(lái)源[22]。因此, 大豆秸稈產(chǎn)出中尤其秸稈氮數(shù)量是大豆生產(chǎn)力的一種重要表現(xiàn)。大豆籽粒蛋白及秸稈氮數(shù)量受植株氮素含量和器官干物質(zhì)量分配的直接影響。表2分析了2018年和2019年種植密度與地膜覆蓋對(duì)成熟大豆群體干物質(zhì)量與吸氮量及器官分配的影響。

2.2.1 對(duì)成熟大豆群體干物質(zhì)量與吸氮量的影響

表2中兩年的干物質(zhì)量結(jié)果顯示, 成熟大豆的秸稈(莖葉+莢皮)、籽粒、根系干物質(zhì)量分別占干物質(zhì)總量52%～64%、25%～36%、8%～18%?？梢?jiàn), 秸稈干物質(zhì)量所占比重最大, 其值為4.58～6.86 t·hm-2。密度、地膜覆蓋及其交互作用對(duì)成熟大豆植株干物質(zhì)總量和秸稈干物質(zhì)量有顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01,P＜0.001)影響, 僅密度對(duì)大豆籽粒干物質(zhì)量產(chǎn)生極顯著(P＜0.001)影響。對(duì)于干物質(zhì)總量, 中密度下略高于低密度但不顯著, 且中、低密度均高于高密度。這一方面由中密度、低密度覆膜條件下的秸稈干物質(zhì)量的顯著增長(zhǎng)所貢獻(xiàn), 另一方面均由中密度、低密度下籽粒干物質(zhì)量的顯著增加所貢獻(xiàn)。覆膜顯著增加了中密度和低密度下植株群體干物質(zhì)總量, 分別年均增加19.1%和19.8%, 均由秸稈干物質(zhì)貢獻(xiàn), 其秸稈干物質(zhì)量相對(duì)各自不覆膜分別年均增加35.2%和37.3%, 對(duì)干物質(zhì)總量的增加年均貢獻(xiàn)分別為98%和102%。相比高密度, 中密度和低密度下均有較高的籽粒干物質(zhì)量, 分別年均增加25.1%和22.5%。在密度和地膜覆蓋綜合作用下, 中密度覆膜和低密度覆膜處理均具有最高的植株干物質(zhì)總量,年均各達(dá)到11.26 t·hm-2和10.78 t·hm-2, 其中秸稈干物質(zhì)量的增加所作貢獻(xiàn)最大。

表2中兩年的吸氮量結(jié)果顯示, 在成熟大豆植株中, 籽粒氮和秸稈氮共占94%～98%的大豆吸氮總量, 其中籽粒氮占54%～66%, 秸稈氮占30%～41%。種植密度與地膜覆蓋及其交互作用極顯著(P＜0.01,P＜0.001)影響大豆吸氮總量。覆膜與二因素交互作用顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01,P＜0.001)影響秸稈氮; 種植密度極顯著(P＜0.001)、覆膜顯著(P＜0.05)影響籽粒氮。對(duì)于大豆吸氮總量, 中密度下略高于低密度但不顯著, 便二者均高于高密度。主要是由中密度、低密度下覆膜處理中秸稈吸氮量的顯著增加和中密度、低密度下覆膜和不覆膜處理籽粒吸氮量的顯著增加所致。覆膜顯著增加了中密度和低密度下大豆吸氮總量, 年均分別增加16.5%和20.1%,均主要由秸稈吸氮量的增加所貢獻(xiàn), 相對(duì)各自不覆膜處理的秸稈吸氮量, 中密度和低密度下覆膜處理分別年均增加42.0%和36.1%, 對(duì)大豆吸氮總量增加的貢獻(xiàn)率分別為79%和58%。與高密度比較, 中密度和低密度下有相對(duì)較高的大豆籽粒吸氮量, 年均分別增加28.5%和23.4%。在密度和地膜覆蓋綜合作用下, 中密度覆膜和低密度覆膜處理均具有較高的大豆吸氮總量, 年均分別達(dá) 353.25 kg·hm-2和346.30 kg·hm-2, 其中, 秸稈、籽粒和根系吸氮量在中密度下年均分別占38.2%、57.7%和4.1%, 在低密度下年均分別占36.6%、60.7%和2.7%。由以上結(jié)果分析可見(jiàn), 種植密度與地膜覆蓋對(duì)大豆群體干物質(zhì)量、吸氮量及器官分配的影響規(guī)律趨于一致: 在中密度和低密度下大豆群體有同樣且較高水平的干物質(zhì)量和吸氮量, 覆膜顯著促進(jìn)中密度和低密度下秸稈干物質(zhì)量和秸稈吸氮量提高, 這2指標(biāo)的提高是同步的并對(duì)大豆干物質(zhì)量和吸氮總量增加發(fā)揮主要貢獻(xiàn)作用。

表2 種植密度與地膜覆蓋對(duì)成熟期大豆干物質(zhì)量和吸氮量及其器官分配的影響Table 2 Effects of planting density and film mulching on dry matter and N uptake and its allocation in soybean

2.2.2 對(duì)大豆籽粒蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的影響

兩年結(jié)果均表明, 地膜覆蓋及其與密度交互作用對(duì)大豆籽粒蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生極顯著(P＜0.001)影響(圖2a, b)。相比不覆膜處理, 覆膜下3種密度的平均蛋白質(zhì)含量年均增加9.6%, 對(duì)中密度和低密度的增加達(dá)顯著性水平(P＜0.05); 在不同種植密度之間, 大豆籽粒蛋白質(zhì)含量無(wú)顯著差異。種植密度對(duì)籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量產(chǎn)生極顯著(P＜0.001)影響(圖2c, d), 兩年結(jié)果均表明, 中密度和低密度下的籽粒蛋白產(chǎn)量無(wú)顯著差異, 二者平均達(dá)1.24 t·hm-2, 均顯著高于高密度處理, 平均增加24.5%。

2.3 種植密度與地膜覆蓋作用下大豆生物固氮及其對(duì)大豆產(chǎn)出的貢獻(xiàn)

2.3.1 種植密度與地膜覆蓋對(duì)大豆生物固氮率與固氮量的影響

種植密度及其與地膜覆蓋的交互作用分別對(duì)大豆生物固氮率產(chǎn)生顯著(P＜0.005)或極顯著(P＜0.01,P＜0.001)影響(圖3a, b)。大豆生物固氮率的變化范圍在52%～76%。密度主導(dǎo)性地影響生物固氮效率, 中

密度和低密度下處于同一水平且均優(yōu)于高密下(中、低密度下分別達(dá)年均71%、70%, 較高密度增幅平均為21.8%)。密度、地膜覆蓋及其二者的交互作用分別對(duì)大豆生物固氮量產(chǎn)生顯著(P＜0.005)或極顯著(P＜0.01,P＜0.001)的影響(圖3c, d)。大豆生物固氮量變化范圍在139～258 kg·hm-2。兩年生物固氮量均表現(xiàn)為中密度下略高于低密度但無(wú)顯著差異, 兩者均顯著高于高密度, 且覆膜顯著增加了中密度與低密度的生物固氮量, 分別增加23.6%和21.2%。中密度覆膜和低密度覆膜處理的固氮量處于同一水平且優(yōu)于其他處理, 2018年和2019年中密度覆膜處理分別達(dá)268.07 kg·hm-2和245.52 kg·hm-2, 低密度覆膜處理分別達(dá)259.31 kg·hm-2和226.92 kg·hm-2。

2.3.2 種植密度與地膜覆蓋組合處理下花期大豆的根瘤數(shù)量和根瘤干重

圖4結(jié)果顯示, 在大豆開(kāi)花期, 與高密度處理相比, 中密度和低密度處理的單株根瘤數(shù)量和根瘤干重均顯著提高(P＜0.05); 且2018年均以中密度和低密度覆膜高于其他處理, 2019年以中密度覆蓋處理最高。與大豆生物固氮率(圖3)趨勢(shì)基本一致。說(shuō)明高密度處理單株大豆固氮率下降可能與其根系結(jié)瘤數(shù)量等減少密切相關(guān)。綜合表2、圖3與圖4的結(jié)果, 適宜密度大豆群體(中密度)進(jìn)行覆膜, 顯著促進(jìn)地上部生長(zhǎng)發(fā)育的同時(shí), 其地下部根瘤固氮性能也最佳, 而高密度下地下單株結(jié)瘤固氮性能和固氮率較低時(shí), 單株地上部生長(zhǎng)發(fā)育也較差, 說(shuō)明地上部生長(zhǎng)和地下根瘤固氮可能存在一定的協(xié)同互作關(guān)系。

2.3.3 生物固氮對(duì)大豆籽粒和秸稈相關(guān)產(chǎn)出的貢獻(xiàn)量

表3結(jié)果表明, 中密度覆膜(M-FM)處理的生物固氮在所有處理中不僅貢獻(xiàn)了最高的籽粒氮(年均貢獻(xiàn) 148.20 kg·hm-2)、籽粒產(chǎn)量(年均貢獻(xiàn)2.57 t·hm-2)、籽粒蛋白含量(年均貢獻(xiàn)301.64 g·kg-1)和產(chǎn)量(年均貢獻(xiàn)0.93 t·hm-2), 并且貢獻(xiàn)了最高的秸稈干物質(zhì)量(年均貢獻(xiàn)4.97 t·hm-2, 占秸稈干物質(zhì)量的73%)和秸稈氮(年均貢獻(xiàn)98.07 kg·hm-2)。與低密度覆膜處理(L-FM)相比, 中密度覆膜處理生物固氮對(duì)秸稈和秸稈氮的貢獻(xiàn)分別年均增加3.6%和9.0%。與不覆膜處理相比, 覆膜處理來(lái)源于秸稈的生物固氮量, 在中密度下年均增加49.4%, 在低密度下年均增加39.4%, 對(duì)大豆生物固氮量提高的貢獻(xiàn)率分別為67%、59%。

表3 不同種植密度與地膜覆蓋處理生物固氮對(duì)大豆籽粒和秸稈產(chǎn)出的貢獻(xiàn)量Table 3 Contributions of biological nitrogen fixation (BNF) to N production of grain and straw of soybean under different treatments of planting density and film mulching

綜合表1至表3、圖2至圖4的結(jié)果與分析, 本研究認(rèn)為M-FM(中密度覆膜)為大豆最優(yōu)綜合生產(chǎn)力處理, 同時(shí)兼有較優(yōu)的籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量、生物固氮量、秸稈量和秸稈氮累積量, 且其生物固氮對(duì)籽粒產(chǎn)量、蛋白含量及產(chǎn)量、秸稈和秸稈氮的產(chǎn)出貢獻(xiàn)量最高。

3 討論

3.1 種植密度與地膜覆蓋對(duì)大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

本研究籽粒產(chǎn)量結(jié)果表明, 無(wú)論覆膜與否, 與高密度處理相比, 中密度與低密度處理均可獲得相對(duì)較高的單位面積籽粒產(chǎn)量。其中, 中密度16萬(wàn)株·hm-2下可獲得最高的籽粒產(chǎn)量(表1), 這與王立明等[26]在甘肅東部旱作區(qū)關(guān)于‘隴黃3號(hào)’密度篩選試驗(yàn)得出的籽粒產(chǎn)量最佳密度結(jié)果基本接近。大豆籽粒產(chǎn)量的高低取決于密度、單株有效莢數(shù)、莢粒數(shù)和百粒重[6]。大豆植株體可通過(guò)單株分枝數(shù)、籽粒數(shù)、結(jié)莢數(shù)、粒重的明顯增加對(duì)因單位面積株數(shù)減少而導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量降低的影響部分進(jìn)行補(bǔ)償[9]。這種補(bǔ)償效應(yīng)的存在是由于隨著單位面積株數(shù)的減少, 個(gè)體的生態(tài)場(chǎng)擴(kuò)大[27], 對(duì)環(huán)境資源的攝取量增加, 個(gè)體生長(zhǎng)潛力得到充分表達(dá)。本研究發(fā)現(xiàn), 低密度下大豆植株明顯通過(guò)增加單株籽粒數(shù)和莢數(shù)來(lái)補(bǔ)償群體密度上的劣勢(shì)而獲得較高籽粒產(chǎn)量, 中密度下大豆植株則依賴于單位面積基本苗數(shù)增加并能維持較高單株生殖生產(chǎn)能力而獲得較高籽粒產(chǎn)量, 高密度則嚴(yán)重限制了單株地上部生長(zhǎng), 單株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)降低,進(jìn)而限制生殖生長(zhǎng), 降低群體籽粒產(chǎn)量(表1)。當(dāng)因密度降低而減少的籽粒產(chǎn)量與因密度降低而個(gè)體生產(chǎn)力增加的籽粒產(chǎn)量相抵時(shí), 群體籽粒產(chǎn)量最高[6]。也就是說(shuō), 理論上若個(gè)體生產(chǎn)能力增加, 相適應(yīng)的密度可得到增加, 此時(shí)可能獲得更高籽粒產(chǎn)量。本試驗(yàn)研究中大豆覆膜的主要目的是, 利用地膜覆蓋增溫、增濕的促生作用而使大豆植株個(gè)體生產(chǎn)能力得到提高, 當(dāng)匹配更高密度群體時(shí)進(jìn)而獲得更高籽粒產(chǎn)量。陳光榮等[7]與郭志利等[12]試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為, 地膜穴播由于能促進(jìn)大豆?fàn)I養(yǎng)體的生長(zhǎng), 個(gè)體生產(chǎn)能力顯著增強(qiáng), 其單株性狀明顯優(yōu)于露地溝播與露地條播, 水分利用效率顯著增加, 進(jìn)而提升大豆籽粒產(chǎn)量水平。然而, 本試驗(yàn)結(jié)果表明, 高、中、低密度下, 相對(duì)于各自不覆膜, 覆膜的大豆籽粒產(chǎn)量并沒(méi)有顯著增加(表1), 反而有所下降, 但不顯著, 說(shuō)明覆膜對(duì)大豆籽粒產(chǎn)量的促進(jìn)作用會(huì)因地、因時(shí)而異。本研究中造成這種現(xiàn)象的根本原因可能由以下3個(gè)方面綜合作用: 1)果園中原有較高的土壤速效氮(試驗(yàn)前果園表土速效氮含量為60.25 mg·kg-1, 來(lái)源于果園往年施氮累積與殘留[28-29]), 已完全能夠滿足大豆植株體早期建成, 覆膜會(huì)加速大豆生育期間土壤有機(jī)氮礦化[30], 在大豆生育中后期, 覆膜土壤中有效氮累積過(guò)多, 在促進(jìn)地上部營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的同時(shí)易形成花后大豆植株體營(yíng)養(yǎng)器官與生殖器官的不均衡生長(zhǎng)關(guān)系, 表1中覆膜下單株莢/莖葉的風(fēng)干重比值、單株粒數(shù)與莢數(shù)的顯著下降, 表2中中密度、低密度覆膜處理秸稈量顯著高于不覆膜處理均說(shuō)明了存在這一關(guān)系。2)受當(dāng)前全球氣候變化影響, 西北黃土高原地區(qū)氣候趨于暖濕化, 2018年和2019年兩個(gè)連續(xù)的生長(zhǎng)季, 大豆出苗后降水豐富(圖1), 覆膜增水促生的正效應(yīng)被相對(duì)弱化, 隨著大豆生育進(jìn)程推進(jìn),氣溫逐漸上升, 覆膜下易形成高溫高濕土壤環(huán)境,土壤有機(jī)氮更易加速礦化, 加劇大豆植株?duì)I養(yǎng)器官與生殖器官的不均衡生長(zhǎng)。3)但是, 覆膜有利于大豆植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng), 能夠增加單粒重或百粒重(單粒重=單株粒重/單株粒數(shù), 表1), 彌補(bǔ)了單株籽粒和結(jié)莢數(shù)量上的劣勢(shì), 能夠削弱或者抵消減產(chǎn)的傾向?？梢?jiàn), 本研究中密度是大豆籽粒產(chǎn)量的主控因子。

3.2 適宜密度與地膜覆蓋配合促成較優(yōu)大豆綜合生產(chǎn)力

大豆籽粒蛋白品質(zhì)方面、生物固氮和秸稈及秸稈氮是本研究評(píng)估大豆綜合生產(chǎn)力的重要組成部分。覆膜在農(nóng)田環(huán)境下對(duì)大豆促產(chǎn)的正效應(yīng)在本研究果園土壤環(huán)境中被置換為對(duì)籽粒蛋白品質(zhì)、生物固氮量、秸稈及秸稈氮量的顯著提升優(yōu)勢(shì)。適宜種植密度與覆膜配合后在達(dá)到大豆籽粒產(chǎn)量較高(表1)、較優(yōu)地產(chǎn)出的同時(shí)(圖2), 可實(shí)現(xiàn)較多秸稈和秸稈氮的產(chǎn)出(表2)。優(yōu)越的大豆根瘤固氮性能和貢獻(xiàn)率是得到這一結(jié)果的最重要來(lái)源和前提。本研究采用15N自然豐度法, 測(cè)算了密度與覆膜影響下的大豆固氮率(單株)和群體固氮量。固氮率結(jié)果表明, 中密度和低密度之間無(wú)顯著差異, 高密度下顯著低于前二者, 覆膜與種植密度之間有顯著的交互效應(yīng),而覆膜單獨(dú)作用下無(wú)顯著影響(圖3), 說(shuō)明果園土壤大豆群體密度過(guò)高會(huì)降低固氮率, 覆膜依賴于群體密度的大小而影響固氮率。在大豆花期, 密度過(guò)高顯著減少單株結(jié)瘤數(shù)量和干重(圖4), 這可能是高密度大豆固氮率下降的主要原因但并非根本原因。經(jīng)過(guò)對(duì)生物固氮主要影響因素篩選與分析, 本研究認(rèn)為高密度下大豆固氮率下降的根本原因極可能是大豆生育期間, 尤其是中后期, 土壤可利用氮累積增加而降低大豆固氮酶活。大量研究表明, 作物生長(zhǎng)期間, 土壤速效氮含量的持續(xù)增加將可能對(duì)根瘤菌分化與生長(zhǎng)、根瘤菌侵染產(chǎn)生顯著抑制作用[31-35],影響固氮酶活、根瘤結(jié)構(gòu)及其形成, 固氮作用降低。與中密度和低密度相比, 高密度大豆群體根系生物量顯著增加(表2), 這意味著, 在大豆生育期間, 高密度下可增加大豆根系分泌物輸入土壤中, 也可擴(kuò)大根系分泌物與土壤體積接觸范圍, 這可為土壤微生物提供更多可利用碳和產(chǎn)生更高的碳利用效率,從而使得土壤微生物加速對(duì)土壤有機(jī)氮的礦化[36],所以高密度群體大豆根圈土壤中可利用氮含量可能會(huì)持續(xù)增加, 進(jìn)而抑制根系固氮酶活。固氮量結(jié)果表明, 中密度覆膜和低密度覆膜處理的固氮量處于同一水平且優(yōu)于其他處理, 二者平均達(dá)249.96 kg·hm-2, 這一結(jié)果在正常范圍內(nèi)[13], 相對(duì)農(nóng)田中可能偏低。此外, 本研究發(fā)現(xiàn), 覆膜顯著增加籽粒蛋白含量, 其中, 低密度、中密度處理增加顯著(圖2), 這與賴振光等[37]在甘蔗(Saccharum officinarum)/大豆間作體系中大豆地膜覆蓋的結(jié)果相似。覆膜可能會(huì)增加大豆植株體吸氮量并促進(jìn)氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。在本研究中, 低密度和中密度處理覆膜大豆蛋白質(zhì)含量的顯著增加, 可能更傾向于由覆膜后大豆植株體吸氮能力的提高和籽粒產(chǎn)量下降后的濃縮效應(yīng)這二者綜合作用所致(表1、表2)。

盡管覆膜配合較高密度下(中密度 16×104株·hm-2)未能達(dá)到本研究提出的籽粒產(chǎn)量目標(biāo), 即在果園土壤下大豆覆膜匹配較高密度時(shí), 進(jìn)一步提升該密度下籽粒產(chǎn)量水平; 但是, 在黃土旱塬地區(qū)幼齡果園中, 大豆適宜密度下大豆采用覆膜種植,仍然是有益處的: 首先, 能夠降低4月份受春旱與低溫影響, 保證高出苗率, 降低勞動(dòng)強(qiáng)度和減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn); 其次, 在黃土旱塬地區(qū)季節(jié)性干旱頻繁且年際多變的降雨模式下(圖1), 從長(zhǎng)遠(yuǎn)看, 覆膜可確保大豆籽粒在關(guān)鍵生育期間(開(kāi)花和灌漿期)的穩(wěn)定形成;最重要的是, 果園環(huán)境中, 覆膜顯著促進(jìn)大豆植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng), 雖未轉(zhuǎn)化為有效生殖生產(chǎn)能力, 但在適宜密度下有利于大豆植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)與根瘤固氮協(xié)同互作,有較高生物固氮率和固氮量, 進(jìn)而提高對(duì)籽粒和秸稈產(chǎn)出的貢獻(xiàn)量, 在形成更多秸稈和秸稈氮時(shí)也不影響較多的籽粒和籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)出。在中密度覆膜處理下具有這些方面最佳的綜合生產(chǎn)力, 符合當(dāng)前發(fā)展可持續(xù)集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的目標(biāo)需要[38]。

值得注意的是, 本研究結(jié)果基于果園環(huán)境下,與前人農(nóng)田研究結(jié)果的最大差異之處在于覆膜對(duì)大豆植株體營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律的影響,即前人研究在旱地農(nóng)田條件下, 覆膜顯著促進(jìn)大豆植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)并轉(zhuǎn)化為有效生殖生產(chǎn)能力[7,12], 然而本研究在幼樹(shù)果園旱地條件下, 覆膜顯著促進(jìn)大豆植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)并未轉(zhuǎn)化為有效生殖生產(chǎn)能力(表1)。造成這樣差異的原因是多方面綜合作用的。在查閱許多文獻(xiàn)資料后[28], 我們認(rèn)為差異的根源在于果園土壤速效氮含量過(guò)高, 主要來(lái)源于以往果園施氮肥。旱地果園土壤和旱地農(nóng)田土壤速效氮含量的差異, 可能會(huì)引發(fā)一系列生態(tài)因子響應(yīng)差異并影響大豆根瘤固氮和植株生長(zhǎng)發(fā)育。如, 土壤速效氮含量,尤其是硝態(tài)氮, 在大豆結(jié)瘤期過(guò)高硝態(tài)氮含量會(huì)極大地抑制根瘤固氮潛力, 根瘤固氮又是影響大豆植株生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子; 土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量比直接影響土壤微生物活性和多樣性, 土壤可利用氮的變化, 勢(shì)必影響微生物對(duì)土壤碳磷的利用, 土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量變化會(huì)對(duì)固氮微生物固氮產(chǎn)生一定影響等。然而, 本研究主要關(guān)注了旱地幼齡果園間作大豆的植株體部分, 而未真正涉及果園土壤環(huán)境對(duì)大豆根瘤固氮的問(wèn)題, 在今后的研究中可結(jié)合土壤因素, 以農(nóng)田土壤為對(duì)照, 多點(diǎn)多區(qū)域深入探討果園土壤下, 覆膜對(duì)大豆根瘤固氮和大豆生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律過(guò)程的影響, 以揭示土壤生態(tài)系統(tǒng)因子和農(nóng)藝措施對(duì)大豆根瘤固氮和生長(zhǎng)發(fā)育的耦合過(guò)程, 進(jìn)而為果園土壤下大豆覆膜種植提供更為完善的理論基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

幼齡蘋(píng)果園環(huán)境下, 密度是大豆籽粒產(chǎn)量的主控因子, 在低密度(10×104株·hm-2)與中密度(16×104株·hm-2)下均可獲得較高的大豆籽粒產(chǎn)量(年均可達(dá)3.58 t·hm-2), 但二者貢獻(xiàn)的個(gè)體補(bǔ)償方式有明顯差異, 低密度由單株籽粒數(shù)和莢數(shù)的增加而貢獻(xiàn), 中密度由單位面積基本苗數(shù)和單粒重(或百粒重)的增加而貢獻(xiàn)。密度同時(shí)也是籽粒蛋白產(chǎn)量的主控因子, 中密度和低密度處理無(wú)顯著差異, 平均達(dá)1.24 t·hm-2, 并顯著高于高密度處理, 平均增加24.5%。覆膜有利于提高大豆籽粒蛋白質(zhì)含量, 3種密度處理平均提高9.6%, 中密度和低密度處理增加達(dá)顯著性水平。覆膜顯著促進(jìn)了地上營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng), 但并未轉(zhuǎn)化為有效生殖生產(chǎn)能力而使籽粒產(chǎn)量增加, 在與適宜密度(中密度、低密度)配合下, 有利于大豆根瘤固氮與地上協(xié)同互作, 極大地增加了群體秸稈干物質(zhì)量和秸稈吸氮量且不顯著降低籽粒產(chǎn)量, 進(jìn)而貢獻(xiàn)其覆膜下大豆干物質(zhì)量、吸氮量和生物固氮量提高。與不覆膜處理相比, 中密度、低密度下覆膜處理的秸稈干物質(zhì)量分別增加1.76 t·hm-2、1.81 t·hm-2, 對(duì)大豆干物質(zhì)量提高的貢獻(xiàn)率為98%、102%; 中密度、低密度下覆膜處理的秸稈吸氮量增加39.50 kg·hm-2、33.70 kg·hm-2, 對(duì)大豆吸氮量提高的貢獻(xiàn)率為79%、58%; 中密度、低密度下覆膜處理秸稈中生物固氮量增加32.42 kg·hm-2、25.41 kg·hm-2, 對(duì)大豆生物固氮量提高的貢獻(xiàn)率為67%、59%。

中密度覆膜處理可實(shí)現(xiàn)籽粒產(chǎn)量(3.55 t·hm-2)、籽粒蛋白質(zhì)含量(415.09 g·kg-1)及蛋白產(chǎn)量(1.27 t·hm-2)、生物固氮率(73%)及固氮量(256.80 kg·hm-2)、秸稈氮量(134.87 kg·hm-2)和秸稈干產(chǎn)量(6.84 t·hm-2)均較優(yōu)的最佳綜合生產(chǎn)力。這意味著, 較高密度(中密度)與覆膜配合下能夠在獲得較多、較優(yōu)的大豆籽粒產(chǎn)出時(shí), 還可獲得更多的秸稈氮和秸稈, 這可為以節(jié)肥減排、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)為目的的可持續(xù)集約化農(nóng)田生產(chǎn)補(bǔ)充豐富的緩效氮和富含其他養(yǎng)分的高質(zhì)量秸稈。本研究結(jié)果可為黃土旱塬蘋(píng)果幼齡果園間作大豆模式中提升大豆綜合生產(chǎn)力提供可行方案與理論依據(jù)。