不同带型及施氮条件下玉米间作豌豆的产量表现和氮肥利用率

通过大田试验,研究了施氮水平和带型配置对玉米间作豌豆产量及氮肥利用率的影响。结果表明:玉米间作豌豆具有显著的间作优势,3:4间作模式的产量显著高于2:4间作,施氮能够显著提高作物的产量,而中、高施氮处理差异不显著;间作显著提高作物吸氮量,3:4间作模式在中施氮处理的吸氮量显著高于2:4间作模式;间作显著提高了氮肥利用率,3:4间作模式的氮肥利用率显著高于2:4间作模式,而中、高施氮处理差异不显著,2:4间作模式中玉米对复合群体的贡献大,3:4间作模式中豌豆对复合群体的贡献大。     

蚕豆/玉米间作系统经济生态施氮量及对氮素环境承受力(简报)

通过河西走廊灌区田问试验,对不同施氮水平下蚕豆/玉米间作系统的生产力、氮素吸收利用率及土壤无机氮累积量进行了研究,并利用线性加平台模型探讨了间作系统的经济生态施氮量.结果表明间作系统的生产力与施氮量的线性加平台模型的相关性达到极显著水平(P＜0.001), 0～160 cm土壤无机氮累积量与施氮量间以二次曲线模型相关性最高;种间互作显著提高系统生产力和氮素吸收,增幅分别为23%和33%;间作系统生产力、养分吸收量及土壤无机氮量随着施氮量的增加而增加;高氮肥量和种间互作使作物发生氮素"奢侈吸收".如果充分考虑到生产、生态和经济效益,则间作系统适宜施氮量为186 kg/hm2,对应生产力为10.6×103kg/hm2,增产14%,节约38%氮,减少75%土壤无机氮残留.     

禾豆间距对间作豌豆“氮阻遏”减缓效应的影响

针对禾豆间作协同利用化学氮肥和豆科固氮潜力调控依据薄弱问题,以河西走廊区主导间作模式玉米/豌豆间作系统为研究对象,研究了禾豆间作间距为15 cm、30 cm和45 cm空间结构对间作豌豆氮阻遏减缓效应的影响,以期为禾豆间作种植模式优化空间结构、减缓氮阻遏、提高氮素利用效率提供理论依据。2013和2014两年研究结果表明,与单作相比,间作豌豆有效根瘤个数和根瘤重均有显著提高,根瘤数提高幅度达0~500%,其中间距为30 cm时,豌豆的根瘤数和瘤重达最大。以根瘤数和根瘤重计算的氮阻遏消减效应(Ca)均为正值,施氮条件下,玉米与豌豆间距为30 cm处理的氮阻遏消减效应显著高于15 cm和45 cm间距处理,2013年和2014年以根瘤数计算的Ca值分别达78.70%和161.21%,说明间作相对于单作都具有减缓氮阻遏的作用。而在此期豌豆的营养竞争比率(CRpm)大于1,豌豆相对于玉米具有较强的种间竞争能力。禾豆间作可显著提高氮素利用效率,以间距为30 cm的间作处理最高,2013年和2014年两年平均较间距为15 cm和45 cm空间结构的间作模式分别提高21.90%和21.88%。说明优化空间结构可有效增加间作豌豆的结瘤数和瘤重,增强氮阻遏减缓效应,调控禾豆间作系统氮素吸收利用,提高氮素利用效率。     

大麦/豌豆间作系统种间竞争力及产量对地下 作用和密度互作的响应

种间关系是间作高产和资源高效利用的重要生物学基础,揭示种间关系对间作产量的影响,对优化间作技术具有重要理论指导意义。本研究通过盆栽试验,设计根系完全分隔(地上互作)与不分隔(地上地下互作)2种种间作用关系,及2个大麦种植密度(15株·盆~(-1)、25株·盆~(-1)),探讨了根系相互作用与密植对大麦间作豌豆种间竞争互补关系及产量的影响,以期为建立基于优化种间关系提高间作产量的管理技术提供理论依据。结果表明:1)与单作相比,间作可提高群体干物质积累量3.6%~11.3%,其中地下作用的贡献率为53.9%~63.5%;增加大麦种植密度,使根系不分隔间作处理的群体干物质量提高12.5%~14.4%,根系完全分隔间作处理提高3.3%~6.7%。同样,与单作相比,间作群体籽粒产量提高8.6%~38.8%,地下作用的贡献率为2.4%~16.2%;增加大麦种植密度,不分隔与分隔间作处理的籽粒产量分别提高7.0%~10.9%与1.2%~2.6%,说明地下根系相互作用是间作密植的重要基础。2)间作可提高大麦、豌豆的收获指数,大麦提高8.7%~21.0%、豌豆提高3.3%~31.7%;间作大麦收获指数随着大麦种植密度的增加而增大,而间作豌豆收获指数随着大麦种植密度的增加而降低,根系完全分隔处理降低作用更明显。3)根系不分隔地下作用可提高间作群体土地当量比(LER),增加大麦种植密度降低了LER,说明地下根系相互作用是产生间作优势的主要原因。4)地下作用明显增大了大麦相对于豌豆全生育期的平均竞争力,增长率达40.1%~89.1%;增加大麦种植密度,平均竞争力提高11.0%~49.9%。5)间作群体籽粒产量与大麦相对于豌豆全生育期的平均竞争力呈二次相关关系,当该竞争力在0.35、0.13时利于间作大麦、豌豆获得高产。本研究表明,通过增加大麦种植密度(如本研究的25株×盆~(-1))来适度提高大麦的竞争优势,特别是大麦灌浆期的竞争优势有利于间作群体整体产量的提高。     

氮肥施用和地膜覆盖对旱作春玉米氮素吸收及分配的影响

【目的】通过田间试验探究黄土旱塬氮肥施用和地膜覆盖对春玉米干物质累积、产量和氮素吸收利用的影响。【方法】田间试验于2016年和2017年在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站进行。该站位于陕西省咸阳市长武县洪家镇,地貌为高原沟壑区,地带性土壤为黑垆土,供试作物为春玉米。试验采用裂区设计,主区为地膜覆盖和不覆盖,副区为4个施氮水平(0、100、250和400 kg/hm^2)。在玉米六叶期(V6)、十叶期(V10)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6) 5个时期采集植株样品,测定生物量并按照需要分为不同部位测定植株全氮含量。【结果】1)氮肥施用和地膜覆盖显著提高春玉米籽粒产量,地膜覆盖条件下氮肥提高春玉米籽粒产量效果更显著。地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理春玉米籽粒获得高产,产量达12.8～16.4 t/hm^2,两个施氮量间春玉米籽粒产量差异不显著;不覆盖条件下,施氮量400kg/hm^2处理春玉米籽粒产量显著低于250 kg/hm^2处理。2)氮肥施用和地膜覆盖及二因素互作显著提高春玉米花前和花后氮素累积量,二因素互作对春玉米花后氮素和干物质累积作用较花前更大,地膜覆盖条件下施氮处理花后氮素和干物质累积量比例分别为51.5%～54.9%和51.1%～59.9%,为春玉米籽粒产量提高奠定物质基础,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得高的花前和花后氮素和干物质累积量,但施氮量400 kg/hm^2处理的氮素和干物质累积量与施氮量250 kg/hm^2处理的均差异不显著。3)由于氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高花前氮素累积和促进花后的生长发育,二因素协同促进春玉米营养器官氮素转移量,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理均能有效促进花前储存更多的氮素向籽粒转运,提高花后期氮同化量,促进籽粒产量的提高。相同覆盖条件下,施氮量400 kg/hm^2处理营养器官氮素转移量与施氮量250 kg/hm^2差异不显著。4)地膜覆盖显著提高相同施氮量下氮肥农学效率和氮肥偏生产力;地膜覆盖和氮肥用量及二因素互作显著提高氮收获指数,地膜覆盖条件下,施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得较高的氮收获指数,氮收获指数达65.1%～75.4%,但施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理氮收获指数差异不显著。【结论】在该试验条件下,氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高春玉米花前和花后的氮素吸收和干物质累积,但二因素互作对春玉米花后氮素吸收和干物质累积影响更大,从而促进了营养器官氮素转移,提高了春玉米产量和氮收获指数。     

不同竞争强度间作体系氮素利用和土壤剖面无机氮分布差异

田间小区试验,研究大麦/玉米间作、小麦/玉米间作和蚕豆/玉米间作及其对应单作体系,在不施氮和施氮225 kg/hm2情况下,对氮素吸收利用效率和土壤剖面无机氮变化的影响。结果表明,作物对养分的竞争能力与其根区土壤无机氮浓度和累积量密切相关。两作物共生期不施氮肥时,0—100 cm土层,土壤剖面无机氮残留量是间作大麦和间作小麦根区分别比间作蚕豆根区减少2032~82和10717~1 kg/hm2;与大麦和小麦间作的玉米根区分别比与蚕豆间作的玉米根区减少931~20和5687~kg/hm2。土壤无机氮累积量受作物类型、种间相互作用强度及实时土壤环境条件影响。种间相互作用提高了间作大麦和小麦的氮素当季回收率,但使与其间作的玉米氮素当季回收率降低。大麦/玉米和小麦/玉米竞争体系在不施氮肥时氮素利用效率最高。施用氮肥使大麦、小麦氮素收获指数降低,玉米氮素收获指数升高,对蚕豆无影响。在选择配对作物时,为获得间作优势要充分考虑作物竞争能力、土壤基础肥力条件、施肥水平及配套栽培措施等。低肥力土壤宜选择豆科/禾本科互惠体系,高肥力土壤宜选择禾本科/禾本科竞争体系。     

氮肥运筹对麦后直播棉产量与氮素利用的影响

研究氮肥运筹对麦后直播棉产量和氮素利用效率的影响,以期制定适宜的氮肥运筹策略。以早熟棉品种‘中棉所50’为试验材料,采用裂区设计,研究施氮量[0 kg(N)·hm-2、75 kg(N)·hm-2、150 kg(N)·hm-2、225 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]和施用次数(1次和2次)对麦后直播棉生物量、产量及氮素利用率的影响。结果表明:施氮量为0~150 kg(N)·hm-2时,皮棉产量随施氮量增加而显著增加;施氮量150 kg(N)·hm-2以上时,皮棉产量增加不显著;两次施肥皮棉产量显著高于一次施肥。施氮量与施用次数互作显著,施氮量150 kg(N)·hm-2、分两次施用时,皮棉产量达到较高水平。生物量、氮素累积量随施氮量、施用次数增加呈增加趋势,但生殖器官氮素分配系数呈相反变化。氮素表观利用率(NARE)、氮素农学利用率(NAE)及氮素生产效率(NPE)在施氮量75 kg(N)·hm-2以上时随施氮量增加而降低;NARE和NAE随施用次数增加而增加,NPE则反之。施氮量和施氮次数互作分析显示,NARE和NAE以氮肥2次施用而NPE以1次施用、施氮量为75~150 kg(N)·hm-2时较高。相关性分析表明,生物量、皮棉产量与氮素累积量呈显著正相关,与氮素分配系数相关性不显著;皮棉产量与氮素利用率相关性均不显著。综上,本试验条件下,麦后直播棉施氮量为150 kg(N)·hm-2且分两次施用,可以获得较高的产量并有利于提高氮素利用率。     

土壤高残留氮条件下施氮对夏玉米氮素平衡、利用及产量的影响

土壤残留氮是不容忽视的土壤氮素资源.通过田间小区试验研究了土壤高残留氮下不同施氮量(0、80、160、240和320 kg/hm2)对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡、氮素利用及产量的影响,分析了夏玉米的经济效益.结果表明,土壤剖面硝态氮积累量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理;各施氮处理土壤硝态氮在0-60 cm土层含量最高,在0--180 cm剖面呈先减少后增加的变化趋势.不施氮处理夏玉米收获后土壤无机氮残留量高达378 kg/hm2,随施氮量的增加,无机氮残留和氮表观损失显著增加.作物吸氮量、氮表观损失量与总氮输入量呈显著正相关,总氮输入量每增加l kg作物吸氮量增加0.156 kg,而表观损失量增加0.369 kg,是作物吸氮量的2.4倍.高残留氮土壤应严格控制氮肥用量,以免造成氮素资源的大量浪费.夏玉米籽粒吸氮量随施氮量的增加呈增加的趋势,氮收获指数呈降低的趋势.氮肥农学效率、氮肥生理利用率、氮肥利用率和氮素利用率在施氮量80 kg/hm2时最高,随施氮量的增加降低;增施氮肥能降低高残留氮土壤中氮肥的增产效果和利用率.综合考虑产量、氮素利用和环境效应,N 80 kg/hm2是氮素高残留土壤上玉米的合理施氮量.     

新型氮肥对潮土冬小麦产量及氮肥利用率的影响

通过研究不同施氮量下,新型氮肥与普通氮肥对潮土大田冬小麦产量、产量构成因素、地上部吸氮量、氮肥利用率和土壤全氮含量的影响,用以探明华北潮土区小麦玉米轮作体系下科学合理施氮及适宜氮肥品种。从2016年6月开始在河南省现代农业研究开发基地-轻壤质潮土上设置了3种氮肥(控失尿素、腐植酸尿素和普通尿素)和6个施氮水平(0、100、150、200、250、300 kg·hm~(-2))的长期试验,以不施氮为对照,共16个处理。小麦收获期测产,并统计产量构成因素。结果表明:氮肥类型和施氮量及两者交互作用对小麦产量构成因素、地上部吸氮量和氮肥利用率都有显著影响。3种氮肥,冬小麦产量均随着施氮量的增加而增加。各施氮处理与不施氮相比,分别增产29.0%～66.2%、27.7%～79.7%、13.9%～59.4%。其中,控失尿素的增产效果显著,与腐植酸尿素和普通尿素相比,在施氮量为300 kg·hm~(-2)时,达到最大产量7 970 kg·hm~(-2),比普通尿素和腐植酸尿素分别提高了8.1%和12.7%。3种氮肥和施氮量对小麦产量构成因素也有显著或极显著影响。小麦每公顷穗数随着施氮量增加而增加,并且控失尿素和腐植酸尿素小麦平均每公顷穗数分别比普通尿素提高了12.8%和17.3%。其中,腐植酸尿素处理小麦穗粒数随着施氮量的增加而增加,在施氮量为300 kg·hm~(-2)时,最大穗粒数达到34.6粒·穗~(-1),比普通尿素增加了23.1%。对于3种施氮肥处理,小麦地上部吸氮量均随着施氮量的增加而增加,与小麦产量表现一致的趋势。其中以控失尿素的小麦地上部平均吸氮量最大,为161.3 kg·hm~(-2);其次是腐植酸尿素,为154.7kg·hm~(-2),分别比普通尿素提高了9.6%和5.1%。与普通尿素相比,控失尿素平均氮肥利用率提高了9.6个百分点,施用控失尿素能够提高小麦氮肥利用率、偏生产力和农学效率。其中腐植酸尿素处理,小麦氮肥利用率随施氮量的增加而增加。新型氮肥(控失尿素和腐植酸尿素)通过提高小麦产量构成因素、小麦产量、小麦氮素吸收量,从而提高小麦氮肥利用率。本试验条件下,从提高产量和氮肥利用率方面考虑,控失尿素的增产效果优于腐植酸尿素,在施氮量为300 kg·hm~(-2)时,达到最大产量。     

氮肥和栽植密度对水稻产量及氮肥利用率的影响

针对部分地区水稻生产中氮肥用量过高及水稻移植密度越来越低的状况,选择2个早稻和2个晚稻品种为试验材料,设置施氮水平和移植密度互作试验,分析两因素及其互作对水稻产量和氮素利用率的影响。结果表明,氮水平和移植密度对水稻产量有显著影响,但其互作效应不显著;氮水平、移植密度及其互作对氮素利用率的影响均达显著水平。其中,低氮水平处理平均氮素利用率比高氮水平增加2.1%5~.6%;高密度的氮素利用率比低密度增加10.1%4~5.7%。说明提高移植密度,减少氮肥用量,既可通过大幅度增加有效穗来实现高产,又能显著提高氮素利用率。在资源日益短缺、生产成本渐高及面源污染越来越严重的形势下,密植少氮应是值得推广的水稻栽培技术。在本试验条件下,早稻移植密度在29.33~6.0万穴/hm2的基础上施N 153.11~69.4 kg/hm2、晚稻移植密度在23.13~0.0万穴/hm2的基础上施N 161.51~90.1 kg/hm2氮素是高产高效节氮的合理组合。     

Assessment of nitrogen fertilization in cotton/soybean intercropping using the 15N isotope dilution method

Intercropping of cotton and legume plants offers long-term crop productivity while saving agricultural resources and improving soil health. However, the use of nitrogen (N) in cotton/legume intercropping systems requires further evaluation. In this study, three N fertilization rates (cotton/soybean: 160/20, 320/40 and 480/80 kg N ha⁻¹) incorporating three root barrier systems (complete, semi and no root barrier between the crops) under cotton/soybean intercropping systems were conducted to assess interactions between N supply and N transfer, recovery and residue using the ¹⁵N isotope dilution method. The results show that cotton was a stronger competitor for N than soybean plants. The 320/40 kg N ha⁻¹ treatment with no root barrier system inhibited the growth of soybean, while the growth, productivity and N uptake for cotton were maximized. The N fixation rate (%NDFA) in soybean and N transfer rate (%NTFS) from soybean to cotton decreased with the increasing N fertilizer application rate, whereas the intercropping system with no root barrier increased %NDFA and %NTFS. The higher N fertilization rate increased the N residue on the side of cotton, whereas the intercropping with no root barrier increased N utilization rate (%NUR) and reduced N residue rate (%NRR). The N transfer amount (NTA) was positively correlated with cotton yield, dry matter (DM) and N uptake, while NTA was negatively correlated with these indicators for soybean. Overall, cotton/soybean intercropping adapted to the 320/40 kg N ha⁻¹ condition and intercropping with no root barrier system by balancing growth, changing N uptake and regulating N fixation transfer, mitigating the issue of N residue.     

种植方式对玉米大豆套作体系中作物产量、养分吸收和种间竞争的影响

为探寻玉米-大豆套作体系下作物间的资源竞争关系,揭示玉米-大豆套作系统的增产机理,本研究以玉米-大豆套作系统(简称玉豆套作)为对象,通过2 a大田定位试验,研究了玉豆套作带状连作(A1)、玉豆套作带状轮作(A2)、玉豆套作等行距种植(A3)、玉米单作(A4)、大豆单作(A5)5种种植方式对玉米、大豆的产量、养分吸收及种间竞争能力的影响。结果表明,与单作和等行距种植相比,带状种植的玉米产量降低、大豆产量显著增加,A2的大豆产量分别比A5和A3高25.5%和89.2%。与带状连作相比,带状轮作促进玉米增产和对N、P、K的吸收,玉米籽粒产量及植株N、P、K的吸收总量分别提高7.5%、18.5%、9.1%、14.1%。与大豆单作相比,带状套作显著增加了大豆的经济系数和养分收获指数,A2的经济系数和植株N、P、K收获指数分别增加40.9%、11.9%、20.6%、39.9%。带状种植方式下,玉米对N、P、K的竞争力弱于大豆(Ams0,CRms1),但带状轮作提高了玉米的种间竞争力和营养竞争比率。玉米-大豆套作体系下,相对带状连作和等行距种植,带状轮作种植有利于玉米与大豆间的和谐共生,促进了玉米、大豆对养分的吸收,提高了系统的产量和土地当量比率(LER)。     

土著AMF与氮形态对辣椒||菜豆间作系统植株氮利用及其影响因素研究

近年来设施辣椒连作障碍日益突出,其中氮肥的大量不合理施用和高残留是限制辣椒高产、优质栽培的主要因素之一。研究土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)与间作体系强化蔬菜对不同形态氮(N)的利用并结合土壤菌丝密度、N形态及酶活性的反馈作用,可为设施土壤N素的高效利用和降低土壤N残留提供依据。本研究采用盆栽试验,设置辣椒||菜豆间作和各自单作种植模式,不同AMF处理[不接种(NM)、接种土著AMF]和不同形态N处理[不施N(N0)、无机氮(碳酸氢铵120mg·kg~(-1),ION)和有机氮(谷氨酰胺120 mg·kg~(-1),ON)],探讨了设施条件下接种土著AMF、施用不同形态N与间作对辣椒、菜豆根围土壤菌根建成、酶活性及N利用的影响。结果表明,与NM相比,接种土著AMF使设施辣椒、菜豆植株生物量及N吸收量显著增加(除菜豆单作-ON处理),显著降低土壤NH_4~+-N、NO_3~--N含量。无论施用何种形态N,均显著增加辣椒、菜豆植株生物量(除菜豆单作-AMF处理)及N吸收量,表现为ONION。与单作-ON-AMF处理相比,间作-ON-AMF处理下的辣椒N吸收量显著增加39.9%、菜豆N吸收量显著增加93.0%。对N利用影响因子的分析结果表明,间作协同接种土著AMF较大程度上增加了土壤有机质含量及蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶活性。相关性分析显示,辣椒、菜豆植株N吸收量与AMF侵染率呈极显著正相关关系,而土壤NH_4~+-N和NO_3~--N含量则与AMF侵染率呈现一定的负相关关系。此外,土壤蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性与辣椒、菜豆植株N吸收量呈正相关关系。可见,所有复合处理中,以间作体系接种土著AMF与施用适量有机氮的组合明显促进了设施辣椒、菜豆生长和N素利用。     

根系互作对苹果生长及15N-尿素吸收、利用和土壤残留的影响

在苹果/白三叶(M1)和苹果/黑麦草(M2)复合系统中,设置根系分隔(完全分隔N1、尼龙网分隔N2、不分隔N3),采用~(15) N同位素示踪技术,研究了根系互作对苹果生长及~(15) N吸收、利用,损失和土壤残留的影响。结果表明:苹果新梢旺长期,在M1中苹果各生长指标均为N3N2N1,在M2中趋势相反。与N1处理相比,M1中N2和N3处理苹果~(15) N利用率分别增加了11.91%和18.96%,M2中分别降低了5.76%和8.99%,苹果全氮量和~(15) N吸收量趋势相同。苹果根区土壤~(15) N丰度、总氮含量和~(15) N残留率均以N1处理最高,N3处理最低;苹果落叶期,两种复合体系中均以N3处理的苹果各生长指标最大,N1处理最低。在M1中N2和N3处理苹果根区土壤~(15) N丰度分别比N1处理增加了22.33%和34.15%,在M2中增幅分别为13.73%和21.44%,土壤总氮含量呈相同趋势。M1和M2中苹果全氮量、~(15) N吸收量和各器官Ndff值差异显著,均为N3N2N1。与N1处理相比,M1中N2和N3处理下苹果~(15) N利用率分别增加了19.11%和42.66%,而~(15) N损失率分别降低了13.55%和27.12%,在M2中趋势相同。苹果生长前期,黑麦草和苹果以负相竞争为主,白三叶对其促进效果亦不显著。而至苹果生长后期,两种牧草和苹果根系互作降低了苹果根区氮素损失,促进了苹果的氮素吸收利用和营养生长,且以间作白三叶效果最好。     

Nitrogen fixation efficiency,interspecies N transfer,and root growth in barley-field pea intercrop on a Black Chernozemic soil

Summary Barley-field pea intercrops have been shown to increase N yield when grown under cryoboreal subhumid conditions. In this study, we extended previous research by testing the hypotheses that (1) the intercropped field pea fixes a greater proportion of its shoot and root N than does sole-cropped field pea; (2) N is transferred from the annual legume to the cereal during the growing season; and (3) root production is greater under intercropped than sole-cropped conditions. Unconfined microplots seeded to barley, field peas, or a barley-field pea intercrop were fertilized with N at 10 kg ha^-1 as (NH₄)₂SO₄ (5.21 atom % ¹⁵N excess). Both the intercropped and sole-cropped barley derived more than 93% of their N from the soil. In contrast, 40% of N in the intercropped field pea was derived from soil. This study provided no evidence for transfer of N from the legume to the cereal. On average, the proportion of N derived from air by both pea intercrops was 39% higher than that derived by the sole-cropped pea. Root length determined by a grid intersection method following digitization using an image analyzer tended to be higher under intercropping than in sole crops. We conclude that even on fertile soils benefits may accrue from annual intercropping that includes a legume. The benefits arise from (1) increased N production, (2) greater N-fixation efficiency, and/or (3) more shoot and root residue-N mineralization for subsequent crops.     

玉米/大豆、玉米/花生间作对作物氮素吸收及结瘤固氮的影响

禾本科与豆科作物间作具有显著的增氮作用。为探明玉米/大豆、玉米/花生间作模式的氮素吸收、氮营养竞争能力及豆科结瘤特性的变化,解释玉米与豆科间作体系的增氮效应,通过田间试验,设置玉米单作（MM）、大豆单作（SS）、玉米/大豆间作（MS）、花生单作（PP）、玉米/花生间作（MP）等5种种植模式,研究不同种植模式对作物氮素积累、氮营养竞争强弱及豆科结瘤固氮特性的调控作用。结果表明,与单作相比,间作显著降低玉米和大豆的氮素积累量,对花生的氮素积累量影响不显著。5种模式系统氮素积累总量表现为MS > SS > MP,PP和MM处理最低且差异不显著,MS处理比MP处理显著高21.8%。与MM处理相比,MS和MP处理的玉米氮素积累量分别降低20.5%和11.7%,其中MP处理籽粒、叶片和茎秆氮素积累量比MS处理高8.9%、21.2%和14.3%。与SS处理相比,MS处理的大豆氮素积累量降低28.5%,其中,中行、边行分别降低10.1%、15.4%。玉米相对大豆氮营养竞争比率表现为强（CR_ms>1）,相对花生则表现为弱（CR_mp<1）。与SS处理相比,五叶期MS处理的大豆根瘤数量显著增加,根瘤鲜重无显著差异,盛花期后根瘤数量和鲜重均显著降低;MS处理的大豆根瘤固氮酶活性均降低,且中行降低幅度更大。与PP处理相比,开花期MP处理的花生根瘤数量和鲜重均显著增加,下针期后均显著降低;MP处理的花生根瘤固氮酶活性均降低,且边行降低幅度更大。各间作模式作物的氮素积累量虽然降低,但间作模式的系统氮素积累量却显著高于各单作模式,两种间作模式中MS处理的氮素积累总量最高。     

玉米-大豆和玉米-甘薯套作对玉米生长及氮素吸收的影响

【目的】利用根系分隔技术, 研究不同需氮特性的旋花科、 豆科作物与玉米套作后,玉米的生长特性与养分吸收差异及其增产机理。【方法】采用石英砂培盆栽试验,二因素完全随机试验设计。以玉米-大豆、 玉米-甘薯两种套作模式为研究对象,设计不分隔、 部分分隔、 完全分隔三种隔根方式。分析不同套作模式下不同隔根方式对玉米地下根系活力、 根系生物量及地上植株叶片光合特性、 籽粒产量和吸氮量的影响。【结果】1)不同种植模式对玉米生长有显著影响,不分隔处理时,与大豆套作的玉米根系活力、 籽粒重及地上植株总吸氮显著高于与甘薯套作的玉米,分别高6.25%、 8.69%和18.89%; 部分分隔或完全分隔时,两套作处理间差异不显著(P0.05)。 2)隔根方式影响玉米的物质积累及籽粒产量,表现为不分隔部分分隔完全分隔。3)不分隔有助于促进共生玉米生长,但不同套作模式的影响效果不一致;玉米-大豆套作处理下,不分隔处理的玉米根系活力、 净光合速率、 籽粒产量和总吸氮量均高于隔根处理,比完全分隔处理的分别高25.65%、 27.31%、 64.69%和71.65%;玉米-甘薯套作下增加幅度为17.59%、 19.83%、 52.38%和46.21%,分别比玉米-大豆套作处理低31.44%、 27.39%、 19.03%和35.51%。 4)相关分析表明,两种套作处理玉米地下根系干重与地上植株干物质重、 叶片光合速率及籽粒重显著正相关,相关系数分别为0.984、 0.927和0.986(P0.01);且地下根系活力与地上植株叶片净光合速率显著正相关,相关系数达0.929(P0.01)。【结论】种植模式和隔根方式显著影响了玉米的物质积累及氮素吸收。根系不分隔时,玉米－大豆套作处理下玉米的根系活力、 净光合速率、 生物量、 籽粒产量及总吸氮量显著高于玉米－甘薯套作;隔根处理导致的生物量和吸氮量下降主要是由根系活力降低引起的。与玉米-甘薯套作相比,大豆促进了玉米根系活力的提高,有效调节了玉米地上部植株光合作用及干物质积累,实现产量和氮素吸收的增加。     

施磷水平对玉米大豆间作系统氮素吸收与分配的影响

  【目的】  研究施磷对玉米大豆间作系统氮素吸收、分配和间作优势的影响,为优化玉米与大豆间作系统氮、磷养分管理提供参考。  【方法】  两年盆栽试验设置3种种植方式:玉米单作、大豆单作、玉米与大豆间作;4个P₂O₅施用水平:0、50、100、150 mg/kg,分别以P0、P50、P100和P150表示。在玉米小喇叭口期、大喇叭口期、孕穗期、成熟期及大豆分枝期、开花期、结荚期、成熟期进行采样,分析玉米、大豆各器官氮素吸收、分配以及氮吸收间作优势对施磷的响应。  【结果】  与单作相比,在P0、P50、P100和P150水平下,2019年间作玉米和大豆籽粒生物量分别显著提高了38.2%～111.8%和22.2%～31.4%,2020年分别显著提高了38.2%～121.1%和13.0%～31.1%。在4个磷水平下,玉米大豆间作土地当量比 (LER) 为1.31～1.72。与P100水平下单作处理相比,在磷肥减施1/2 (P50水平) 条件下,玉米大豆间作并未降低玉米和大豆的籽粒生物量。间作种植提高了玉米与大豆叶、茎、根与籽粒等各器官氮素吸收量,显著提高了间作体系氮素吸收量,并促进了氮素向玉米籽粒的分配,却降低了氮素向大豆籽粒的分配。与P0水平相比,施磷进一步提高了间作体系玉米与大豆各器官的氮素吸收量,提高了间作体系氮吸收量与氮吸收间作优势,并促进了氮素向玉米籽粒的分配。与P100水平的单作相比,间作P50水平不会降低玉米与大豆植株的氮素吸收量与利用率。  【结论】  玉米与大豆间作具有明显的产量优势,土地当量比介于1.31～1.72之间。施磷可显著提高间作玉米和大豆的氮吸收量,并促进氮素向玉米籽粒的分配,具有明显的氮吸收间作优势。施磷水平调节玉米和大豆对养分的竞争能力,适宜的磷肥水平可缓解二者之间对氮素营养的竞争,获得更高的氮肥利用率。