3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响

为提高氮肥利用效率,减少过量施用氮肥对环境造成的污染,本文以甘肃省河西灌区为试验地点,在0和225kg（N）·hm^-2氮水平下,探讨了蚕豆、豌豆、大豆3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响。研究表明：蚕宜收获后,间作的蚕豆、大豆、豌豆和玉米土壤硝态氮累积量在两个氮水平下均低于相应的单作,蚕豆、大豆、豌豆的间作土壤剖面硝态氮含量也低于相应的单作,但表现的土层深度各异。玉米收获后,蚕豆和豌豆的间作土壤硝态氮累积量低于单作;不施氮条件下,大豆间作土壤硝态氮累积量低于单作,与蚕豆、豌豆和大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量均高于单作玉米;在225kg（N）·hm^-2氮水平下,与蚕豆和豌豆阔作的玉米土壤硝态氮累积量低于单作玉米,间作大豆和与大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量高于相应的单作。玉米收获期,不施氮条件下3种豆科作物间作0～60cm土壤硝态氮含量均低于单作;225kg（N）·hm^-2氮水平下,蚕豆、豌豆间作0～60cm土壤硝态氮含量低于单作,而间作大豆0～100cm土壤硝态氮含量高于单作。对不同深度土壤硝态氮相对累积量分析表明,蚕豆收获期间作0～60cm土层相对累积量高于单作,而100～180cm土层则低于单作。     

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。     

小麦蚕豆间作体系氮素吸收累积动态及其种间氮素竞争关系

  【目的】  通过研究小麦//蚕豆间作地上部的氮含量和吸收量，明确不同氮水平下小麦//蚕豆间作的氮吸收累积特征，解析间作小麦和蚕豆种间氮素竞争关系。  【方法】  田间试验采用两因素随机区组试验设计，设置3个种植模式 (单作小麦，单作蚕豆及小麦//蚕豆间作) 及4个氮水平 (N0，N1，N2，N3)，其中小麦的4个施氮量依次为0、90、180、270 kg/hm2，蚕豆的4个施氮量依次为0、45、90、135 kg/hm2。测定了单间作小麦和蚕豆的产量、地上部氮累积含量，利用Logistic模型模拟小麦蚕豆的氮吸收关键参数及氮吸收动态，分析了间作小麦和蚕豆的氮素竞争关系。  【结果】  小麦//蚕豆间作整体平均提高小麦产量33.4% (除N3外)、降低蚕豆产量20.7%，N0和N1水平下，间作具有显著产量优势。通过Logistic模型分析发现，间作条件下小麦的氮吸收高峰比蚕豆晚12～19天。4个氮水平下，间作主要提高了小麦最大氮累积量 (A)、最大氮吸收速率 (R_max) 和初始氮吸收速率 (r)，却降低了蚕豆的A、达到最大氮吸收速率所需的时间 (T_max) 和R_max。在营养生长阶段，小麦的氮素竞争力低于蚕豆，施氮可提高小麦的氮素吸收量。从施氮水平和种植模式共同作用角度分析，N0、N1和N2水平下，间作分别提高小麦的R_max 34.1%、44.6%和21.0%。因此，当小麦达到氮吸收高峰后，间作分别提高小麦氮吸收速率和氮素累积量15.1%～48.4%和9.2%～28.9%，却降低蚕豆氮吸收速率和氮素累积量7.3%～28.4%和7.9%～14.0%。此时，间作小麦氮素竞争力大于蚕豆，在N1水平下小麦的氮素竞争力最强。  【结论】  小麦//蚕豆间作提高了小麦的初始及最大氮素吸收速率 (r和R_max)，提高了小麦生殖生长阶段的氮素吸收和累积，是间作小麦产量优势的基础。优化氮肥投入量，可调控小麦和蚕豆的种间竞争及互补关系，是小麦//蚕豆间作体系产量优势形成、氮素高效吸收利用的关键。     

施用乙烯利和磷肥对玉米//花生间作氮吸收分配及间作优势的影响

【目的】在玉米//花生间作体系中,喷施乙烯利明显降低玉米株高,提高花生和间作体系的产量,研究施用乙烯利和磷肥对玉米花生间作氮吸收分配和间作优势的影响,明确其调控机理,对实现玉米、花生间作高产高效具有重要指导意义。【方法】本试验于2012~2013年在河南科技大学农场进行,设玉米单作、花生单作、玉米//花生间作和玉米//花生间作+喷施乙烯利4种种植方式,分别施磷和不施磷,共8个处理,分析了不同处理玉米、花生不同器官氮含量及氮积累量,讨论了喷施乙烯利和施磷对间作体系氮吸收间作优势的影响。【结果】与单作相比,玉米花生间作显著提高了玉米茎、叶、籽粒的氮含量和氮积累量,促进了氮向籽粒的分配;提高了花生茎、叶、果仁的氮含量,但明显降低了花生氮积累量,不利于氮向果仁分配;与单作体系相比,间作体系的氮吸收间作优势为N 26.88~42.21 kg/hm2。喷施乙烯利减少了玉米对花生的氮竞争比率,降低了间作玉米茎、叶、籽粒的氮含量和氮积累量,促进氮向籽粒的分配,并且还提高了间作花生茎、叶、果仁的氮含量和氮积累量,促进氮向果仁的分配,间作花生的氮吸收量提高23.67%~49.54%（P < 0.05）,间作体系氮吸收间作优势提高4.95%~54.65%。与不施磷相比,施磷提高了喷施乙烯利间作体系中玉米和花生吸氮量,分别提高19.49%~27.71%和34.26%~43.24%（P < 0.05）,氮吸收间作优势提高69.97%~162.57%（P < 0.05）。【结论】施用磷肥可进一步提升喷施乙烯利在降低玉米对花生的氮竞争比率,促进玉米花生间作体系氮吸收及氮向籽粒中分配,提高氮吸收间作优势的作用,促进氮素的高效利用。     

施氮与间作对玉米和马铃薯钾吸收与分配的影响

【目的】探讨不同氮水平下间作对作物钾吸收、分配与利用的影响,为高效施肥提供依据。【方法】采用两年田间小区试验,以常规玉米施氮量N 250 kg/hm2为基础,设:不施氮（N0）、1/2常规量（N1）、常规量（N2）、3/2常规量（N3）四个处理,调查了间作玉米和马铃薯对钾素的吸收、分配及利用效率。【结果】随施氮量增加,单作玉米、间作玉米和单作马铃薯产量逐渐增加,以N2、N3产量最高,而间作马铃薯产量在N1水平达到最高,氮肥用量增加到N2反而下降;玉米马铃薯有间作增产优势,土地当量比（LER）随着施氮水平增加逐渐降低。单作和间作玉米吸钾量随着施氮水平提高先增加后减少,在N1或N2水平钾吸收达到最大,单作马铃薯吸钾量随施氮量增加逐渐增加,间作马铃薯则先增加后减少,分别在N3和N1水平达到最大。不同施氮水平下,间作玉米较单作玉米提高钾吸收量15.7~20.0 kg/hm2（2013年）和22.6~78.3 kg/hm2（2014年）,在低氮（N0、N1）水平下增加显著;玉米钾吸收量主要集中在秸秆,占钾吸收总量的64.5%~75%（2013年）和61.6%~74.5%（2014年）,间作增加的钾主要分配到了籽粒中,钾吸收量的分配在马铃薯中没有明显差异。间作提高了玉米钾利用效率,对马铃薯没有显著影响,随着施氮量增加,钾吸收土地当量比逐渐降低。【结论】施氮水平和种植模式对玉米马铃薯钾吸收有极显著交互作用;在施氮肥为常规水平的一半,即N 62.5 kg/hm2时,间作增产和促进钾吸收潜力达最大,随着施氮量的增加,交互作用对钾的吸收优势逐渐减弱。因此,适当施氮可充分发挥间作促进钾吸收的优势。     

种间相互作用对作物生长及养分吸收的影响

田间试验采用裂区设计,研究了蚕豆、大豆和小麦在两个施氮水平下与玉米间作对作物生长和养分吸收的影响。结果表明,与单作相比,间作对蚕豆生长和养分吸收无明显影响;间作促进大豆前期生长,但在玉米旺盛生长期其生长和养分吸收受到抑制;间作对小麦生长和养分吸收有明显的促进作用。与蚕豆间作,玉米能够获得更高的产量和养分吸收量;与大豆间作,对玉米前期生长有抑制作用,但玉米旺盛生长后其生长和养分吸收有明显增加;与小麦间作,在共处期玉米生长受到强烈抑制,小麦收获后玉米生长开始逐渐恢复。蚕豆/玉米间作具有产量优势,大豆/玉米间作为产量劣势;小麦/玉米间作在低氮条件下为产量劣势,提高氮肥用量会恢复以至达到单作水平。分析认为,蚕豆和大豆生物固氮和根系分泌物活化土壤磷的特点促进了玉米的生长,小麦强的根系竞争能力抑制了玉米生长;在共处期玉米的遮荫作用会抑制大豆的生长,而小麦收获后受抑制的玉米产量有向单作水平恢复的能力。表明选择合理的作物配置能够充分利用各种资源,促进种间有益作用,提高作物产量。     

施钼对大豆与间作玉米增加氮素及产量的效果

钼是豆科作物固氮酶复合体组成的必需元素。我国有较多土壤的有效钼含量低，不少研究已证明施用钼肥可使豆科作物明显增产。国外近期的研究指出，豆科作物固定的氮可被间作的高梁、玉米等作物吸收。本文介绍了对大豆与玉米间作体系中施钼肥的研究结果，证明施钼不仅增加了大豆的固氮量及产量，而且还增加了玉米对氮的吸收量与产量。因此，推广应用该措施对粮食增产具有重要意义。     

向日葵和马铃薯间作条件下氮素的吸收和利用

间套作不但能提高作物产量和资源利用效率,也是有效降低土壤风蚀的重要措施。明确间套作体系中氮素竞争与互补机理,提高氮素利用效率对区域农业可持续发展有着重要意义。该研究于2010年和2011年在内蒙古武川进行了大田试验,利用半微量凯氏定氮方法测定植株各器官氮素含量和氮吸收量,探讨间作中作物对氮素吸收和利用的特征。结果表明,从系统角度出发,向日葵和马铃薯间作系统的氮吸收当量比(NER)为0.95～1.02,差异不显著,这种间作模式对作物氮的吸收效率没有影响。从作物角度出发,间作没有显著提高向日葵的氮素吸收和利用效率,却降低了系统中马铃薯的氮素吸收和利用效率。间作中,向日葵氮偏吸收当量比为0.53～0.74,大于其种植比例(50%),说明间作向日葵具有显著的氮素竞争和吸收优势;而马铃薯氮偏吸收当量比为0.28～0.42,低于其在间作中所占的比例(50%),处于显著劣势。间作马铃薯产量(鲜薯质量,80%含水率)的氮素生理利用效率(NPE)为249.2g/g,略低于单作(269.8g/g),其中4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)间作马铃薯的NPE为238.2g/g,显著低于单作。4P:4S间作向日葵产量(籽粒质量,12%含水率)的NPE为30.1g/g,高于单作(25.9g/g)和2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)间作的NPE(22.8g/g)。在4P:4S间作模式中,向日葵的NPE有所提高,作为代价,降低了马铃薯的NPE。间作中马铃薯的收获指数HI(0.83)低于单作(0.87),间作向日葵的HI(0.40)高于单作的HI(0.33)。间作作物NPE的变化主要受作物收获指数HI的影响。     

减量施氮与间作模式对甜玉米AMF侵染和大豆结瘤及作物氮磷吸收的影响

通过4季(2014年秋季,2015年春、秋,2016年春季)大田定位试验,对比研究了两种施氮水平[300 kg·hm~(-2)(N1:减量施氮)和360 kg·hm~(-2)(N2:常规施氮)]和4种种植模式[甜玉米|菜用大豆2∶3(S2B3)、2∶4(S2B4)间作、甜玉米单作(SS)和菜用大豆单作(SB)]对华南地区甜玉米和大豆产量、甜玉米AMF侵染率、大豆根瘤菌等的影响。结果表明,减量施氮间作处理的甜玉米产量显著高于单作。2016年春季S2B3-N1处理大豆的根瘤数显著高于S2B3-N2处理;4季减量施氮和间作处理对大豆根瘤干重均没有显著影响。2015年春秋两季两种施氮水平间作处理的甜玉米生物量和氮含量均显著高于相应的单作处理;且减量施氮间作模式甜玉米AMF侵染率显著高于常规施氮处理。2015年秋季减量施氮间作模式处理甜玉米的磷含量显著高于单作处理。减量施氮与间作菜用大豆显著提高了甜玉米氮和磷含量、AMF侵染率、生物量及产量,是华南地区甜玉米资源高效利用的可持续生产模式。     

氮肥用量对油菜//蚕豆间作系统作物产量及养分吸收的影响

油菜间作蚕豆方式中的养分吸收利用特征少见报道,本研究通过田间小区试验探讨了不同施氮水平下间作对作物产量及氮、钾养分吸收利用的影响。通过研究表明,油菜间作蚕豆具有显著的间作产量优势,间作方式中油菜的竞争能力强于蚕豆。间作平均提高油菜产量15.6%～44.5%,提高蚕豆产量12.1%～26%。不同施氮条件下,间作土地当量比（LER）=1.14～1.67,N112.5条件下LER最大,N225条件下,作物产量最高。间作提高了油菜地上部氮吸收量,其中间作第一行间作第三行单作,在农民习惯施肥水平（N337.5）条件下间作养分吸收优势消失。随着氮肥施用量的增加,单、间作油菜氮吸收量随之增加。间作油菜子粒氮吸收量、钾吸收量在推荐施氮（N225）条件下达到最大值。不同施氮条件下,单、间作油菜地上部钾吸收量没有差异。间作促进氮素营养由营养器官向生殖器官转移,但对钾素营养的分配没有影响。     

Effects of Nitrogen and Phosphorus Fertilizers and Intercropping on Uptake of Nitrogen and Phosphorus by Wheat,Maize, and Faba Bean

Abstract

One‐third of all the cultivated land area is used for multiple cropping and half of the total grain yield is produced with multiple cropping in China. There have been numerous studies on nutrient acquisition by crops in legume/non‐legume intercropping systems, but few on nutrient uptake in cereal/cereal intercropping. This paper describes a field experiment in which integrated wheat/maize and maize/faba bean systems were compared with sole wheat and sole faba bean cropping to assess the effects of intercropping on nutrient uptake by wheat, maize, and faba bean under various application rates of nitrogen (N) and phosphorous (P) fertilizers. Results show that both N and P fertilizers and intercropping enhanced N uptake by wheat, while only P fertilizer and intercropping increased P acquisition by wheat. The advantage of N uptake by border rows of wheat intercropped with maize declined with increasing N fertilizer application rate, but that of P acquisition was not affected by P fertilizer. The amounts of both N and P taken up by maize intercropped with faba bean were much higher than those by maize intercropped with wheat throughout the period of intercropping. Both fertilization and intercropping did not influence the N and P uptake by faba bean.     

不同磷水平下小麦蚕豆间作对根际有效磷及磷吸收的影响

【目的】探明不同磷水平下小麦–蚕豆间作对根际有效磷含量及作物磷吸收量的影响,提高磷肥利用率。【方法】2015—2016和2016—2017两季田间试验在云南农业大学试验基地耕作红壤上进行,供试小麦品种为云麦-52,蚕豆品种为玉溪大粒豆。设施P2O5 0 (P0)、45 (P45)和90 kg/hm^2 (P90)三个水平,和单作(M,包括小麦单作MW和蚕豆单作MF)和间作(I)两种种植模式。每季在小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期,蚕豆分枝期、开花期、结荚期、籽粒膨大期、收获期采取根际土样测定有效磷含量。在小麦蚕豆收获期测定单、间作小麦、蚕豆产量,并测定作物地上部磷含量。计算土地当量比(LER)来衡量间作优势,并用磷肥农学利用率来反映磷肥的吸收效率。【结果】与单作相比,在P0、P45、P90水平下,2016年间作种植显著提高了小麦籽粒产量12.5%、21.7%和17.3%,2017年间作蚕豆产量较单作分别降低了16.8%、11.7%和8.2%。三个磷水平下,小麦–蚕豆间作具有产量优势,土地当量比(LER)为0.95~1.18。与常规施磷水平(P90)下的单作相比,小麦–蚕豆间作条件下,磷肥减施1/2 (P45)并未降低小麦和蚕豆产量。间作种植对小麦根际有效磷含量无显著影响(除2016年成熟期外),但2017年,在蚕豆分枝期、开花期、结荚期,间作则分别降低蚕豆根际有效磷含量20.8%、44.5%和18%。与P90单作相比,间作P45处理几乎不会降低小麦、蚕豆根际有效磷含量。小麦、蚕豆磷吸收量主要受磷水平的调控,种植模式对小麦和蚕豆磷的吸收量及磷肥农学利用率均没有影响。【结论】在本试验条件下,小麦–蚕豆间作提高了小麦籽粒产量,降低了蚕豆产量;间作种植主要是改变了蚕豆生育前期根际有效磷含量,但对作物的磷吸收量没有影响。小麦–蚕豆间作具有减施磷肥、维持作物产量和根际土壤有效磷的潜力。     

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。     

Phosphorus uptake and rhizosphere properties of intercropped and monocropped maize, faba bean, and white lupin in acidic soil

Little information is available on phosphorus (P) uptake and rhizosphere processes in maize (Zea mays L.), faba bean (Vicia faba L.), and white lupin (Lupinus albus L.) when intercropped or grown alone in acidic soil. We studied P uptake and soil pH, carboxylate concentration, and microbial community structure in the rhizosphere of maize, faba bean, and white lupin in an acidic soil with 0–250 mg P (kg⁻¹ soil) as KH₂PO₄ (KP) or FePO₄ (FeP) with species grown alone or intercropped. All plant species increased the pH compared to unplanted control, particularly faba bean. High KP supply (>100 mg P kg⁻¹) significantly increased carboxylate concentration in the rhizosphere of maize. The carboxylate composition of the rhizosphere soil of maize and white lupin was significantly affected by P form (KP or FeP), whereas, this was not the case for faba bean. In maize, the carboxylate composition of the rhizosphere soil differed significantly between intercropping and monocropping. Yield and P uptake were similar in monocropping and intercropping. Monocropped faba bean had a greater concentration of phospholipid fatty acids in the rhizosphere than that in intercropping. Intercropping changed the microbial community structure in faba bean but not in the other corps. The results show that P supply and P form, as well as intercropping can affect carboxylate concentration and microbial community composition in the rhizosphere, but that the effect is plant species-specific. In contrast to previous studies in alkaline soils, intercropping of maize with legumes did not result in increased maize growth suggesting that the legumes did not increase P availability to maize in this acidic soil.     

接种根瘤菌对蚕豆/玉米间作系统产量及结瘤作用的影响

通过田间试验,研究了不同施氮水平下蚕豆接种根瘤菌GS374对蚕豆/玉米间作系统产量及蚕豆结瘤作用的影响。结果表明,不施氮处理接种根瘤菌所获得的单作或间作系统产量与不接种但施N225kghm-2的相应系统产量相当,且施N225kghm-2处理接种仍能促进蚕豆的结瘤作用。统计分析表明,与不接种根瘤菌、蚕豆单作、不施氮相比,接种、蚕豆/玉米间作、施氮均极显著地提高了蚕豆生物学产量,但只有间作能显著增加其籽粒产量;施氮显著增加玉米生物量和籽粒产量。施N225kghm-2后,蚕豆接种、间作对玉米生物量无显著影响;但不施氮时蚕豆接种显著提高了与之间作的玉米籽粒和生物学产量,增幅分别为34.3%和25.6%。接种根瘤菌显著提高了不同氮处理以籽粒产量为基础计算的土地当量比和不施氮处理以生物学产量为基础计算的土地当量比。蚕豆接种根瘤菌与不接种相比,其单株根瘤数和根瘤干重均显著增加;间作与蚕豆单作相比对根瘤数的影响较小,但显著促进了蚕豆单株根瘤干重的增加。因此,本研究认为豆科作物接种合适的根瘤菌,是进一步提高豆科/禾本科作物间作系统间作优势的又一重要途径。     

田间玉米和蚕豆对低磷胁迫响应的差异比较

【目的】植物在长期进化过程中形成了一系列适应机制,以应对低磷胁迫。本文提出玉米主要通过根系形态变化适应低磷胁迫的假设,并通过与蚕豆植株在根系形态与生理方面对低磷胁迫反应的比较试验加以验证。【方法】在中国农业大学上庄长期定位试验田进行两年田间实验,玉米和蚕豆分别单作,重复3次。在玉米抽雄前的拔节至大喇叭口期和蚕豆的初花至盛花期两次取样(两年的两次取样时间间隔10~12天),比较研究了不供磷和供磷100 kg/hm2下玉米和蚕豆生长和磷素吸收、根系在0—40 cm土层中分布、以及根际p H值和酸性磷酸酶活性的差异。【结果】1)玉米植株的生物量和含磷量远远高于蚕豆;第一次取样时蚕豆的根冠比高于玉米,而且两种植物低磷下的根冠比高于供磷充足处理。两次取样时玉米的总根长大于蚕豆,两种植物的大部分根系分布在0—20 cm表层土壤,玉米根系在0—10 cm土层的分布更多。2)蚕豆根系的比根长明显大于玉米,但单位根长吸磷量低于玉米,两种植物间的上述差异不受取样时间和供磷水平的影响。3)两次取样时,蚕豆根表的酸性磷酸酶活性均明显高于玉米。玉米根表的酸性磷酸酶活性在两个供磷水平下没有差异。第一次取样时,缺磷蚕豆根表的酸性磷酸酶活性高于供磷充足的蚕豆植株。4)缺磷蚕豆的根际土壤p H值明显低于供磷充足蚕豆;但玉米根际土壤p H值在缺磷和供磷充足条件下无显著差异。【结论】低磷条件下两种植物的根冠比均明显增加。玉米根系单位根长的吸磷量高于蚕豆,并且在含磷量丰富的表层土壤分布有更多根系,但缺磷条件下玉米没有增加根系的质子和酸性磷酸酶的分泌,主要以根系形态变化来适应低磷胁迫。结果支持本文提出的玉米主要通过根系形态变化适应低磷胁迫的假设。但蚕豆在低磷条件下除了增加根系生长外,还具有通过增加质子分泌和根表酸性磷酸酶活性提高根际土壤有效磷浓度的潜力。     

间作和施氮对小麦和蚕豆籽粒淀粉及蛋白质含量的影响

  【目的】  探明小麦/蚕豆间作下作物籽粒淀粉和蛋白质含量的变化特征及其对氮肥施用的响应。  【方法】  小麦/蚕豆间作田间试验于2019和2020年在云南昆明进行,供试小麦品种为云麦52 (Triticum aestivum L.),蚕豆品种为玉溪大粒豆(Vicia faba L.)。种植模式包括小麦单作、蚕豆单作、小麦蚕豆间作。每个种植模式均设4个施氮水平,小麦分别为N 0、90、180、270 kg/hm2,蚕豆分别为N 0、45、90、135 kg/hm2。成熟期测定了小麦和蚕豆籽粒淀粉和蛋白质含量。  【结果】  随着氮肥施用量的增加,单作、间作小麦籽粒的淀粉含量均显著降低。在4个施氮水平下,2019和2020年间作小麦较单作小麦籽粒总淀粉含量分别提高了10%和22%,支链淀粉含量分别提高了5%和18%,直链淀粉含量分别提高了18%和28%。间作蚕豆相较于单作蚕豆显著降低了籽粒支链、直链和总淀粉含量,且年际间变异较大。2019和2020年间作小麦籽粒总蛋白含量较单作小麦分别提高了5%和6%,醇溶蛋白含量分别提高了9%和15%;蚕豆间作也较单作提高了两年的蚕豆籽粒球蛋白含量和2019年的醇溶蛋白含量,但对蚕豆籽粒总蛋白及其它蛋白组分含量无明显影响。  【结论】  小麦蚕豆间作有利于提高小麦籽粒蛋白质和淀粉含量,而对蚕豆籽粒蛋白质含量几乎无影响,因此,间作是一种具有品质优势的种植模式。