我所张立祯2007年11月7日顺利通过了世界著名大学 Wageningen University的博士论文答辩，并获得博士学位证书，正式出版了题目为“Productivity and resource use in cotton and wheat relay intercropping”一书，并在农学领域世界著名的SCI学术期刊Field Crops Research和Plant and Soil上发表论文4篇。使我国麦棉两熟资源高效利用研究达到世界领先水平。

　　棉花是关系中国国计民生的主要经济作物。中国人多地少，人口占世界总人口的22%，可耕地却只占世界的7%。因此，中国的可耕地利用集约程度很高。自1980年以来，中国黄河流域棉区逐步实行了麦棉两熟种植方式。目前60%以上的棉田都是冬小麦跟棉花套种两熟。研究分析了麦棉两熟小麦和棉花的生产力和资源利用效率。通过与单作小麦和棉花对照相比较的大田试验，研究两种套种作物的生长、发育、资源截获量、利用效率、产量和品质等。同时，还研究建立了一个基于生理生态学的棉花生长发育模拟模型 SUCROS-Cotton，在系统水平上分析和优化麦棉两熟的配置。

　　研究表明，麦棉两熟的皮棉产量较单作棉花低，主要是由套种后棉花生育期延迟和共生期小麦对棉苗遮荫造成的生长缓慢所导致的。与普遍认同的观点不同，麦棉套种不影响棉花的纤维品质。套种和单作棉花的干物质生长可以用指数-线性生长模型（expolinear model）来定量。

　　在麦棉两熟种植条件下，棉花的生育期延迟是限制生产潜力提高的生理生态学瓶颈。用生理发育时间表示，套种棉花生育延迟4.7个生理发育日数（生理发育日数指棉花在最适温度条件下所需要的发育天数）。套种棉田覆盖地膜能提高土壤温度2.7℃。是一项解决套种棉花迟发晚熟的关键农艺措施。应用SUCROS-Cotton对地膜覆盖效应的分析表明，地膜覆盖可弥补套种引起的生育期延缓。

　　研究表明小麦和棉花的光能利用率(LUE)不受套种影响。光能利用率（某一种作物干物质产量与该作物截获总光合有效辐射（PAR）的比值）小麦在生殖生长阶段为1.9-2.3 g DM MJ-1(PAR),棉花在整个生育期为1.3-1.4 g DM MJ-1(PAR)。

　　3:1式、3:2式、4:2式和6:2式小麦的PAR截获量分别为单作小麦的83%、71%、73%和75%。在空间层面上，带状套种小麦比单作小麦平均每天在相同RLD条件下多截获20%的PAR。3:1式、3:2式、4:2式和6:2式棉花的PAR截获量分别为单作棉花的73%、93%、86%和67%。周年全田麦棉套种比单作小麦和棉花的光截获量显著增多。

　　麦棉套种条件下，N肥内在生理利用效率IE（每吸收1 kg纯氮生产的kg小麦籽粒或皮棉产量）小麦为24-31 kg kg-1，棉花为4.5-10 kg kg-1。套种小麦的IE与单作小麦（26-28 kg kg-1）相当。但套种棉花的IE却低于单作棉花（9-10 kg kg-1）。麦棉套种的氮素利用率比土地利用率低。常规的氮肥管理导致了大量的氮素过剩，增加了环境负荷。

　　建立的棉花生长发育的模拟模型SUCROS-Cotton，误差只相当于观察值的3.4%。因此，SUCROS-Cotton模型能较好地模拟环境因子对套种和单作棉花生育期的影响，可作为一个有效的研究工具用于优化麦棉套种配置和管理。

　　研究发现，考虑环境因子的时空特征及与田间管理的互作效应，能够改良和提高麦棉两熟种植制度。地膜覆盖和垅作种植可缓解麦棉套种的迟发晚熟，精细氮肥管理能够有效提高麦棉两熟的资源利用效率和可持续发展。结果还有助于棉花遗传改良和确定将来的研究重点。

答辩开始

答辩中

颁发证书

祝贺酒会

论文封面