马铃薯、蚕豆间作对二者根系的影响

对马铃薯蚕豆间作与单作下两种作物的根系进行研究。结果表明,马铃薯与蚕豆间作可以增加马铃薯和蚕豆的根干重和根系活力,但对根含水量影响不大。马铃薯与蚕豆间作、单作的根干重和根系活力随着生育进程的进行不断增加,到蚕豆结荚期达到最大。在0~80 cm土层中,土层越深、根系干重越小,在40~60 cm土层中根含水率最高、根系活力最强。     

低磷条件下玉米‖蚕豆间作作物根系间距对玉米磷吸收的影响

为探究不同根系间距下禾本科作物玉米(生长和磷吸收)受相邻作物玉米或蚕豆的影响，本研究以玉米为目标作物，通过圆柱形根箱培养试验，设置单株玉米、单作玉米、玉米‖蚕豆间作并改变相邻作物根系间距，探究低磷条件下，不同根系间距的相邻作物对目标玉米的生长、磷吸收和根际过程的影响。结果表明:1)与单株玉米相比，目标作物玉米与相邻作物玉米和蚕豆之间均以竞争为主，当作物根系间距较近时，单作玉米的生物量、磷含量分别下降21%、33%，间作玉米分别下降34%、31%；当作物根系间距较远时，单作玉米的生物量、磷含量分别下降10%、15%，间作玉米分别下降29%、29%。2)当根系间距较近时，蚕豆的根际pH低于玉米，且间作玉米和蚕豆之间的根际pH存在显著差异，而在根系间距较远的处理中两作物的根际pH无差异；相邻作物根系间距较远时，间作玉米的根际有机酸浓度显著高于单作玉米，间作玉米与单作玉米的根际有机酸浓度在根系间距较近时无差异。3)不同处理中单作和间作玉米的总根长、总根表面积无差异。综上所述，在低磷条件下，单作玉米的种内竞争强度随根系间距的增大而降低；而在不同根系间距下，间作玉米与蚕豆的种间竞争强度相似且无种间磷吸收促进作用。因此，种间根际互作形成的磷吸收竞争作用或促进作用依赖于适度的土壤磷供应。     

间作小麦的边行效应及其与根系空间分布的关系

采用隔根试验,研究了间作与单作小麦边行效应的差异及其与根系空间分布的关系.结果表明:单作、不隔根间作、塑料薄膜隔根间作、尼龙网隔根间作小麦边1行产量较边2行分别高13.7%、18.2%、29.0%、33.7%,较边3行分别高22.5%、33.9%、19.4%、29.8%,除塑料布隔根处理外,间作小麦的边行优势明显高于单作小麦.0～100cm土层中的小麦根质量密度在处理间的大小关系为:不隔根间作尼龙网隔根塑料布隔根单作小麦;根系分布深度大小关系为:塑料布隔根尼龙网隔根不隔根间作单作小麦;小麦产量与20～40cm土层中的根质量密度呈显著正相关关系.     

间作小麦根际和土体磷养分的动态变化

 通过田间试验,研究比较了小麦与蚕豆间作和小麦单作环境条件下,小麦根际和土体速效磷养分的动态变化,探讨了小麦单作和小麦与蚕豆间作对小麦根际磷养分的影响。结果表明,单作小麦和间作小麦根际速效磷含量在各生育期呈先升高后降低的变化趋势,土体速效磷含量单作小麦在灌浆期最高,间作小麦在抽穗期最高。小麦蚕豆间作提高了拔节至灌浆期小麦根际速效磷含量,显著降低了成熟期根际速效磷含量和土体磷含量。拔节期、抽穗期、灌浆期小麦根际速效磷含量分别提高了6.81%,8.71%,12.95%,成熟期根际速效磷含量降低了21.11%     

根系分隔和施氮对蚕豆/玉米间作体系根系分布和形态的影响

为西北1熟制灌区豆科/禾本科间作体系高产高效提供科学依据,于2007年在甘肃省农业科学院武威绿洲农业试验站设计了蚕豆/玉米间作体系的田间根系分隔试验,研究蚕豆/玉米2种作物间根系分隔和施氮对作物根系空间分布、根系形态的影响.采用根系行分隔法进行田间作物间根系分隔,并用根钻法采集根系.蚕豆和玉米根系主要分布分别在0～40 cm浅土层和0～60 cm土层,且间作玉米根系在60～120 cm比根系分隔的多,较深根系分布有利于玉米的后期竞争恢复生长.玉米根系可以占据蚕豆地下部空间,而蚕豆的根却较少到间作玉米的地下部空间.种间互作和施氮增加了玉米和蚕豆在纵向和横向2个尺度上的根重密度、根长密度、根表面积、根系体积.蚕豆玉米间作和施氮扩展了2种作物根系纵向和横向的空间生态位,改变了作物根系形态,从而增加了作物水分和养分吸收的有效空间.     

南疆核桃间作冬麦复合系统根系分布特征研究

研究核桃-小麦复合系统中根系分布特征,为南疆核桃小麦间作系统土壤资源利用效率提供合理设计依据。以核桃、小麦单作为对照,采用根钻法取样,用Win-RHIZO根系分析系统对根系形态进行分析,比较核桃-小麦复合系统与单作系统中植物根的空间分布,通过土地当量法对复合系统评估。结果表明,复合系统中核桃和小麦的根表面积密度、根干质量密度比相应土层的核桃单作、小麦单作小;复合系统中20~40cm土层中1a生核桃、2a生核桃的根表面积密度,比1a生核桃单作、2a生核桃单作降低了30.36%、26.18%;复合系统中与1a生核桃间作、与2a生核桃间作20~40cm土层的小麦根表面密度,比小麦单作降低了23.7%、59.2%;复合系统、单作中0~40cm土层的1a生核桃、2a生核桃的根干质量密度为0~100cm土层内根总生物量的75.31%、82.84%、76.76%、83.23%;0~40cm土层为核桃与小麦根系的重叠生态位,促使复合系统中的根系分布不均匀;复合系统的地上部生物量土地当量比(1.620和1.617)均大于1,比相应单作模式提高了土地利用效率。     

供水及丁香酚对间作小麦蚕豆生长速率及籽粒产量的影响

为了寻求人工调控存在化感物质间作群体的理论依据,通过盆栽试验,探讨不同供水水平下(田间持水量的75%、60%和45%),小麦根系分泌物丁香酚对单作和间作蚕豆、小麦生长速率(Crop Growth Rate,CGR)及籽粒产量的影响。结果表明:在蚕豆苗期-始花期、结荚-成熟期2个生育阶段,丁香酚对蚕豆生长速率整体表现为抑制作用,但结荚-成熟期75%供水水平下的单作、60%供水水平下的间作除外,增加供水缓解了单作蚕豆的抑制作用、加剧了间作蚕豆的抑制作用,间作模式可缓解抑制;自苗期以后,丁香酚对小麦生长速率表现为抑制作用,且增加供水亦不能缓解抑制,但在开花-成熟期间作模式可以缓解抑制。在同等供水水平下,间作籽粒产量与单作籽粒产量的加权平均相比增加了24.92%-52.74%。丁香酚除对45%供水水平下小麦籽粒产量有化感促进作用以外,对两种作物的其他处理均呈现化感抑制作用。间作可弱化丁香酚对小麦、蚕豆籽粒产量的化感作用。     

南疆枣麦间作系统中根长密度、根表面积密度分布特征

在和田地区的冬小麦成熟期和枣树扬花期采用根钻法采集单作小麦、单作5a生枣树、枣麦间作系统根样,利用Win-SURFER v.8.0软件进行根系根长密度、根表面积密度分析,并在小麦和枣树成熟阶段进行经济产量和地上部生物量测定,通过土地当量比进行间作系统评估。结果表明,枣麦间作系统枣树和小麦的产量和地上部生物量均显著下降。枣麦间作系统产量和地上部生物量土地当量比(1.383和1.322)均大于1,相比相应单作模式,有较高的总产量和土地利用效率。间作条件下的小麦和枣树根长密度、根表面积密度比单作相应土层根长密度、根表面积密度小。间作小麦20~60cm土层根长密度值比单作小麦相应土层根长密度值减少46.2%;间作红枣20~60cm土层根长密度值、根表面积密度值比单作红枣相应土层根长密度值、根表面积密度值减少34.5%和31.2%。5a生枣树与小麦根系在20~60cm土层生态位重叠,促使间作小麦和间作枣树根长密度、根表面积密度分布不均匀。     

木薯间作玉米共生期间的作物生长及根系互作

【目的】探究不同间作模式对木薯和玉米共生期间的农艺性状、根系分布、土壤理化性状和根系养分含量的影响,为优化木薯间作玉米高产高效栽培技术提供理论依据。【方法】以华南9号食用木薯和特早熟糯玉808鲜食玉米为试验材料,设等行距、宽窄行单作木薯及木薯等行距间作1行玉米、宽窄行间作2行玉米共4个处理,对比分析二者共生期间的农艺性状、三维立体根系分布以及不同土层的土壤理化性状和根系养分含量。【结果】宽窄行的木薯和玉米地上部长势均优于等行距。宽窄行间作比等行距增产玉米21.1%。单株的玉米、木薯根系均以植株为中心水平对称,由里向外呈由密至疏分布;单株玉米根系呈上密下疏、上窄下宽分布,68.7%~77.3%根重、46.2%~49.4%根长、52.7%~59.3%根表面积聚集在玉米行两侧各宽10 cm、深10 cm土带内;单株木薯根系呈上密下疏、上宽下窄分布,细根的50.8%~61.4%根长、47.7%~57.2%根表面积聚集在木薯种茎基端线两侧各宽20 cm、深10 cm土带内,而粗根的35.7%~42.0%根长、39.3%~48.8%根表面积和35.9%~46.3%总根重聚集在木薯种茎基端线两侧各宽20 cm、种茎中线两侧各宽30 cm、深10 cm土块内。土壤碱解氮、速效磷钾及作物根系磷钾含量基本呈表层（0~10 cm） > 中层（10~20 cm） > 深层（20~30 cm）的分布规律,而作物根系氮含量则表现相反规律;土壤和木薯、玉米根系的氮磷钾含量基本呈间作 > 单作,其中,宽窄行间作玉米的绝大部分养分指标为最高。【结论】玉米和木薯根系虽穿插生长,但其密集生长带（块）互不重叠,为弱竞争关系,以宽窄行为优,且宽窄行木薯间作玉米有利于提高两者的根系养分、土壤养分含量和玉米产量,故生产中推荐宽窄行木薯间作玉米模式。     

间作对玉米马铃薯根系生长与分布的影响

【目的】旨在研究玉米马铃薯间作条件下作物根系生长与分布特征。【方法】以玉米马铃薯间作、玉米单作、马铃薯单作为研究对象,采用空间坐标取样法对根系取样。【结果】(1)玉米马铃薯的根系质量密度分布随土层深度增加而降低,在10~20 cm的土层中降低趋势最快,最大值都出现在0~10 cm的土层中。(2)2013年和2014年马铃薯初花期玉米根系质量密度在不同土层都是边二行大于单作和边一行,边一行最小,说明马铃薯初花期间作抑制玉米边一行根系生长,成熟期玉米边一行的根系质量密度反而最大,说明成熟期促进了边一行的根系生长,导致最终了间作玉米的根系质量密度大于单作玉米。(3)无论是马铃薯初花期还是成熟期,马铃薯根系质量密度在0~10 cm土层中边一行明显大于边二行,而到20~30 cm时边一行小于边二行,说明间作有利于马铃薯边一行根系生长的同时促进马铃薯边二行根系向更深土层扩展,使得间作马铃薯的根系质量密度也大于单作马铃薯。(4)间作系统中玉米根系无论在马铃薯初花期还是成熟期都有向马铃薯生长的趋势,而马铃薯根系在成熟期有向玉米生长的趋势。【结论】因此,玉米间作马铃薯根系分布较为合理,使得间作的根系质量密度大于单作,这为玉米马铃薯间作产量优势的形成具有重要的意义。     

核麦间作条件下小麦光合特性及核桃果实品质的变化

[目的]研究6a生核桃树与冬小麦间作巷道的光环境特性以及对比单间作核桃之间果实品质差异,为核桃与小麦的提升光合作用及品质提供理论支撑.[方法]使用LAI-2200C冠层分析仪和LI-6400便携式光合仪,分别测定2种模式下核桃各时期叶面积指数以及冬小麦各时期的光合生理数据;对比分析间作园与单作园核桃果实品质差异.[结果...     

种间距离对玉米-大豆带状套作土壤理化性状及根系空间分布的影响

【目的】探究玉米-大豆套作种间距离对土壤环境及根系空间分布的影响,以期为作物根系调控养分高效吸收提供理论依据。【方法】采用单因素随机区组试验设计,设置5种根系互作方式,其中玉米-大豆套作种间距分别为30 cm（MS30）、45 cm（MS45）、60 cm（MS60）,单作玉米行间距100 cm（MM100）,单作大豆行间距100 cm（SS100）,研究玉米-大豆套作下土壤理化性状及根系空间分布的变化规律。【结果】玉米蜡熟期（R4）至成熟期（R6）、大豆始粒期（R5）至成熟期（R8）,套作处理日平均土壤氧气含量、土壤呼吸速率随种间距离增加呈先增后减趋势;其中玉米土壤氧气含量MS45处理最高,MS30处理最低,而套作后的土壤呼吸速率均显著低于单作;大豆土壤呼吸速率以MS45处理最高,较SS100处理高130.00%,而套作后的土壤氧气含量均低于单作。与单作相比,套作玉米土壤中>5 mm水稳性团聚体含量、套作大豆土壤中5—2 mm水稳性团聚体含量、土壤NO- 3-N显著增加,其中均以MS45处理最高,较单作分别显著增加19.26%、4.49%、18.07%。共生期间,与单作相比,套作各处理玉米、大豆根系空间分布呈非对称性,套作玉米根系横向能延伸到大豆行的空间下方,纵向能下扎生长更深,套作大豆根系明显偏向大豆带生长,套作玉米和大豆根长、根表面积、根体积、根干重低于单作;玉米收获后,套作大豆根系恢复生长,在水平和垂直方向上进一步延伸,其中MS45处理的根体积高于单作。通过PCA分析,土壤养分含量和水稳性团聚体指标与根系形态参数呈正相关关系【结论】玉米-大豆带状套作合理的种间距离会促进土壤大团聚体的形成,增加土壤氧气含量,改善土壤通气环境及土壤养分状况,优化作物根系空间分布,促进根系生长发育。     

灌溉与供磷对复合群体作物根系的调控及其产量效应

利用大田和管栽试验结合的方法,选择小麦/玉米/马铃薯和小麦/玉米两种间作模式,对灌溉与供磷条件下间作群体中作物根系时空分布的特征进行了研究。结果表明,适当的干旱有利于根系的下扎和产量的提高,严重干旱大大地降低了带田小麦和玉米的根量和产量;供磷促进根系的下扎,增加根重。供磷与不供磷相比,在小麦拔节期(玉米三叶期)小麦总根量平均高出94.66%,玉米高出67.67%;小麦灌浆期(玉米大喇叭口期)小麦高出42.08%,玉米高出124.13%;小麦收获后(玉米灌浆期)小麦高出82.58%,玉米高出61.61%。大田试验结果表明,经济产量以中灌(1050m3/hm2·次)和高磷(150kg纯P2O5/hm2)处理最高。     

小麦蚕豆间作对作物根系活力、蚕豆根瘤生长的影响*

 通过田间试验研究了小麦、蚕豆间作条件下不同施氮水平对小麦、蚕豆根系活力和蚕豆根瘤生长状况的影响，结果表明：氮肥施用对作物根系活力、蚕豆根瘤生长及作物产量均有显著影响，在同样氮素水平下间作小麦的根系活力均比单作小麦高，如孕穗期在N₀,N₉₀,N₁₈₀,N₂₇₀分别增加了0.91%，3.5%，3.0%，2.4%；而间作蚕豆的根系活力均低于单作蚕豆：如开花期在N₀,N₉₀,N₁₈₀,N₂₇₀分别降低了1.3%，28.1%，13.7%，5.7%；间作蚕豆根瘤数均高于单作蚕豆，如结荚期在N₀,N₉₀,N₁₈₀,N₂₇₀分别提高了13.6%，31.4%，5.4%，30.6%，随施氮量的增加，根瘤数均呈减少的趋势。间作蚕豆产量结果是N₁₈₀>N₉₀>N₀>N₂₇₀ ，间作小麦产量结果是N₁₈₀>N₂₇₀>N₉₀>N₀。     

玉米大豆间作降低小麦玉米轮作体系 土壤氮残留的效应与机制

【目的】阐明夏播玉米大豆间作对小麦玉米轮作体系产量、吸氮量、土壤含水量和硝态氮残留的影响,明确间作地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献率,为优化资源配置、提高土地生产力提供科学依据。【方法】2011年6月至2012年10月,在河北省徐水县代表性农田设置玉米单作（T1）、大豆单作（T2）、玉米与大豆间作根部不分隔（T3）、玉米与大豆间作根部分隔（T4）4个处理,并对关键生育时期的作物生长、土壤水分和硝态氮含量进行实时观测。【结果】相对作物单作种植模式,间作产量优势明显,玉米大豆间作种植的土地当量比（LER）大于1,间作模式总吸氮量（256.1 kg·hm^-2）显著高于玉米单作种植（159.7 kg·hm^-2）。玉米大豆间作主要通过促进玉米生长和氮素吸收来提高间作系统生产能力,其中地上部因素对间作玉米生物量、产量和吸氮量提高的贡献率分别为81.6%、83.4%和75.7%,而地下部因素的贡献率仅为18.4%、16.6%和24.3%。间作玉米条带土壤含水量显著低于单作玉米,隔根间作玉米土壤含水量显著低于不隔根间作玉米,单作大豆与间作大豆土壤含水量无显著差异,隔根对间作大豆土壤含水量无显著影响。相对单作种植,间作系统降低了玉米收获后各层土壤硝态氮含量,而提高了大豆条带土壤硝态氮含量;相对不隔根处理,间作隔根对玉米土壤硝态氮含量影响不大,但降低了间作大豆土壤硝态氮含量。夏季无论是单作种植还是间作种植,其后茬小麦产量和吸氮量均无显著差异,但间作可以显著降低小麦收获后土壤硝态氮残留量（P＜0.05）,相对玉米单作,间作种植的后茬小麦收获后0-100 cm土层硝态氮残留量降低了87.2 kg·hm^-2,其中地上部因素贡献率为77.5%,地下部因素对此贡献仅为22.5%。【结论】夏播间作种植产量优势明显,间作模式整体吸氮量高于玉米单作,其中地上部因素对间作优势的贡献大于地下部因素,并且夏播间作种植对后茬小麦产量和吸氮量均无显著影响。相对单作种植,间作种植降低了玉米条带土壤含水量而对大豆条带无显著影响,间作玉米条带土壤硝态氮含量显著降低而大豆条带土壤硝态氮含量显著提高,但间作系统当季及后茬作物收获后的整体土壤硝态氮残留显著降低。     

扁桃-冬小麦间作模式下不同树形对冬小麦产量和叶片光合能力的影响

【目的】研究果粮间作模式下,扁桃遮阴程度对间作冬小麦籽粒产量和叶片光合能力的影响,为新疆南疆果粮间作模式的选择和优化提供科学依据。【方法】以扁桃-冬小麦(新冬20号)间作模式为研究对象,设置主干分层形(DC)、开心形(OC)、高干形(HS)和小冠半圆形(SC)等树体结构指标存在较大差异的4个树形为处理,以大田为对照。于冬小麦抽穗期、花旗、灌浆期和乳熟期4个关键生育时期对不同处理不同间作区域小麦旗叶叶绿素、可溶性蛋白含量、光响应参数等指标进行测定,分析产量构成指标与光合指标的相关性。【结果】扁桃-冬小麦间作系统中,小麦籽粒产量、千粒重、穗粒数、单位面积有效穗数等指标受树形和间作区域的共同影响,产量由高至低依次为小冠半圆形(SC)、高干形(HS)、开心形(OC)和主干分层形(DC),与单作相比降幅分别达到18.24%、33.00%、35.43%和63.68%;灌浆期不同树形处理叶绿素a/b比值均降低,扬花期和灌浆期4个树形对应间作区域小麦旗叶光合能力均显著降低,与单作相比扬花期和灌浆期降幅分别在18.24%~48.88% 和15.55%~56.38%;抽穗期、扬花期、灌浆期小麦旗叶最大净光合速率与小麦产量、千粒重、穗粒数和单位面积有效穗数的相关性均达到显著水平。【结论】扁桃-冬小麦间作模式下,小麦籽粒产量降低与间作导致旗叶光合能力的下降密切相关。     

土壤耕作技术对小麦出苗质量、根系功能及粒重的影响

【目的】 针对黄淮平原农作区一年两熟条件下玉米秸秆还田严重影响麦苗质量的突出问题,探索适宜的土壤耕作技术以提高小麦幼苗质量,最终提高产量。【方法】 2016—2018年连续2年,在河南省新郑市辛店镇黄岗村开展田间试验。采用随机区组设计,将翻耕、耙、镇压3个因素组合配套实施8个处理,分别为深翻耕+旋耕（DT+RT;DT：30 cm,RT：15 cm）、深翻耕+耙（DT+H）、深翻耕+旋耕+镇压（DT+RT+C）、深翻耕+耙+镇压（DT+H+C）、旋耕（RT）、旋耕+耙（RT+H）、旋耕+镇压（RT+C）、旋耕+耙+镇压（RT+H+C）。对小麦出苗率及幼苗质量进行调查,并在越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期、蜡熟期对根系进行调查分析,分别在灌浆期对小麦籽粒性状、收获后对小麦产量及其构成因素进行调查分析。【结果】 小麦播种后20 d,不同土壤耕作处理间幼苗质量差异显著。旋耕后出苗整齐度高于深翻耕,而深翻耕后出苗率、基本苗数和株高高于旋耕。相同耕、镇压因素处理下,耙后出苗率增幅为1.0%—5.7%,相同耕、耙因素处理下,镇压后出苗率增幅为0.06%—8.3%;同时深翻耕后,极少出现缺苗、断垄,RT处理缺苗、断垄的累计长度最高,两年平均为55 cm。从越冬期到蜡熟期,不同土壤耕作处理的根系活力均呈现“高-低-高-低”的变化趋势,DT+H+C处理最高;在越冬期和拔节期,镇压和耙处理后,与无镇压、耙处理相比,根系活力均提高。单株次生根数目在抽穗期达到最大,DT+H+C处理最高,两年最高值分别为45.2条与40.2条;与无耙处理相比,耙处理后,单株次生根数目最高增加14.8%,与无镇压处理相比,镇压处理后,单株次生根数目最高增加12.2%。花后5—10 d,DT+H+C和RT+H+C处理的籽粒灌浆速率增长幅度显著高于其他处理,开花后20 d达到峰值,其中DT+H+C处理籽粒灌浆速率比其他处理高1.0%—19.4%,达显著水平。灌浆期籽粒千粒重,在花后0—15 d,DT+H+C处理增长最快,DT+RT处理增长最慢,花后25—30 d,DT+H+C处理千粒重最高,较RT处理提高20.8%。从不同土壤耕作技术对籽粒产量及其构成因素的影响来看,DT+H+C处理的籽粒产量最高;耙和镇压处理的单位面积穗数、穗粒数和千粒重的变化并不规律,籽粒产量均有明显提升,幅度为1.4%—12.2%。经济效益方面,与当地以往耕作方式RT相比,RT+H、RT+H+C、RT+C、DT+H+C、DT+H处理所得效益均高于RT处理,其中DT+H+C处理产生经济效益最高,两年平均比RT处理高12.3%。【结论】 黄淮平原农作区当前一年两熟制条件下,不同土壤耕作技术影响幼苗质量,旋耕有利于出苗的整齐度提高,而深翻耕则有利于出苗率及幼苗均匀度提高,株高增高,为冬前形成壮苗奠定基础;深翻耕将耕层加深,利于根系下扎,促进次生根数目的增加以及耕层根系活力的提高,间接影响籽粒产量。综合考虑植株根系生长发育、生育后期籽粒灌浆速率、粒重形成和产量表现等,研究认为黄淮农作区DT+H+C处理土壤耕作技术是当前的最佳选择。     

河西走廊5种作物种植模式的产量潜力估算

采用联合国粮农组织(FAO)推荐的方法,通过光温系数的修正,计算了甘肃河西走廊单作小麦、单作玉米、单作豌豆、小麦间作玉米、豌豆间作玉米等5种作物种植模式的光温潜力.结果表明,大多数单作种植模式不能充分利用光热资源,间套作种植可以衍生作物覆盖时间,当前主要的作物间套作种植模式(小麦间作玉米、豌豆间作玉米)更有利于热量资源的充分发挥     

甘蔗套种马铃薯机械化栽培对土壤微生物多样性及甘蔗养分吸收的影响

【目的】研究甘蔗套种马铃薯机械化栽培对土壤微生物多样性和甘蔗养分吸收的影响,为该套种模式的推广应用提供理论依据。【方法】采用大田随机区组试验,设甘蔗单作（对照）和甘蔗套种马铃薯2种栽培模式,每种种植模式分为根际区和非根际区进行土壤采集,即甘蔗单作区的根际土、非根际土及甘蔗套种区的根际土、非根际土。利用传统测定方法和Illumina高通量测序技术分析2种栽培模式下的土壤理化性质、甘蔗养分吸收和微生物多样性的差异。【结果】与甘蔗单作相比,套种区甘蔗根际土的有机质、水解性氮、有效磷和速效钾含量分别显著提高4.93%、12.32%、6.40%和8.92%（P< 0.05,下同）;非根际土的有机质、水解性氮、有效磷和速效钾含量分别显著提高10.50%、56.01%、48.31%和51.52%;套种区显著降低了土壤容重,提高了土壤含水量。套种区土壤的真菌Shannon、ACE和Chao1指数显著高于单作区,Simpson指数显著低于单作区;土壤细菌Shannon、Simpson、ACE和Chao1指数则与单作区无显著差异（P> 0.05,下同）。套种提高了土壤细菌酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和浮霉菌门（Planctomycetes）及真菌担子菌门（Basidiomycota）、毛霉菌门（Mucoromycota）和其他未知真菌类群的比例,降低了细菌变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和杆菌属门（Patescibacteria）及真菌子囊菌门（Ascomycota）的比例。相关分析结果显示,土壤pH、速效钾、土壤容重和土壤含水量对土壤细菌及真菌群落的影响较大,其中土壤细菌群落中的拟杆菌门和厚壁菌门分别与土壤容重和土壤有效磷呈显著正相关,绿弯菌门和芽单胞菌门分别与土壤容重和土壤速效钾呈显著负相关;土壤真菌群落中的子囊菌门与土壤容重呈显著正相关,担子菌门与土壤容重呈显著负相关。套种显著降低了苗期甘蔗对磷和钾的吸收量,对生长后期甘蔗的养分吸收无显著影响。【结论】甘蔗套种马铃薯机械化栽培可有效改善土壤理化性质,改变土壤微生物群落结构,提高甘蔗产量和含糖量,增加经济效益,实现土地的用养结合,是较合理的套种模式。