玉米—花生混作体系中不同施氮水平对花生铁营养及固氮的影响

盆栽试验结果表明,不同氮水平条件下玉米—花生混作可明显改善花生铁营养。与单作相比,混作花生新叶叶绿素SPAD值明显提高,新叶活性铁浓度提高12.4%～27.1%,同时花生根瘤数和固氮酶活性显著增加。在本试验种植密度下,施氮水平和种植方式对单株花生生物量无显著影响,而施氮对玉米根际土壤活性铁浓度的提高有一定的促进作用,并且花生根瘤数和固氮酶活性受施氮水平影响较大。说明石灰性土壤上玉米—花生混作对花生铁营养改善及提高花生的固氮能力具有重要作用;施氮水平对花生铁营养影响不大,但随施氮量增加对花生共生固氮有抑制作用。     

玉米花生间作对花生铁营养的影响

采用根箱隔网盆栽方法模拟研究了玉米／花生间作对花生吸收利用铁营养的影响。用30m尼龙网将聚氯乙烯制作的根箱分为根室和外室，模拟了玉米单作、花生单作、玉米／花生间作三种情况。结果表明，间作对花生的铁营养状况有很大的影响。当花生与玉米间作时，花生地上部不表现缺铁现象；而花生单作则表现出严重的新叶缺铁黄化现象。间作花生新叶的全铁含量是单作的1．8倍，单作新叶活性铁含量仅是间作的47．2％，叶绿素含量是间作的25．3％。间作显著促进了花生对铁的吸收，使花生不同的部位的含铁量高于单作，从而提高了花生的光合速率；同时间作花生对铁的利用效率明显增加，花生子粒中铁的吸收量是单作的两倍多。     

铁营养对花生根瘤生长发育和功能的影响

通过营养液培养试验研究了铁对花生根瘤生长发育和功能的影响。结果表明,铁营养能够明显地提高花生地上部含氮量和总吸氮量。与对照相比,介质中供铁浓度为80mol/L时地上部含氮量和总吸氮量分别提高了2.0%和11.7%,表明铁直接参与了固氮过程;当铁浓度在0～80mol/L范围时,铁对根瘤起始点数量没有影响,而对可见根瘤数、根瘤重量和固氮酶活性影响较大。与对照相比,铁浓度为80mol/L时可见根瘤数和根瘤重量分别提高了194%和87%,都达到极显著水平。单株花生固氮酶活性和单位根瘤固氮酶活性分别提高了126%和10%。这表明铁营养主要是影响花生根瘤的生长发育,进而影响其根瘤的固氮功能。     

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。     

燕麦花生间作系统作物氮素累积与转移规律

【目的】 研究燕麦‖花生间作系统中燕麦和花生的地上部干物质和氮素积累、花生根瘤固氮酶活性、固氮量及花生向燕麦的氮素转移量,明确间作花生固氮特性及花生向燕麦的氮素转移规律,进一步探索间作体系下氮素的循环机理。 【方法】 本研究在大田不施用氮肥的试验条件下,通过采用随机区组试验设计的方法,设置不同种植模式 (燕麦单作、花生单作、燕麦‖花生间作),采用传统挖根法和15N同位素标记法探索燕麦与花生的干物质积累量和氮素积累量,花生根瘤的生物固氮效率以及花生体内氮素向燕麦的转移规律。 【结果】 与单作燕麦相比,燕麦‖花生间作体系下,燕麦的地上部干物质量和氮素积累量均显著增加 (P < 0.05)。随着生育时期的推移,燕麦的地上部干物质量和氮素积累量在单作和间作模式下均呈现逐渐增加的趋势,成熟期达到最大值。成熟期,间作燕麦地上部干物质积累量比单作两年平均增加了40.6%,地上部氮素积累量平均增加了49.0%。间作花生的地上部干物质积累量与单作相比呈下降趋势,生育前期差异不显著,到成熟期,间作花生的干物质积累量两年平均比单作下降了20.6% ( P < 0.05)。开花结荚期间作花生的根瘤数和根瘤重比单作两年分别降低了21.3%和16.8%,单位质量的固氮酶活性平均降低了26.2% ( P < 0.05)。2011年和2012年,虽然在生理成熟期间作花生的固氮效率与单作相比分别提高了10.3%和37.1%,但花生生物固氮量分别降低了52.3%和26.3% ( P < 0.05)。2012年间作花生向燕麦的氮素转移率达到21.4%,转移氮量为15.3 mg/株。 【结论】 燕麦‖花生间作显著降低了开花结荚期花生单位质量的根瘤固氮酶活性,但提高了成熟期花生的固氮效率,促进了花生固氮能力的发挥,且在燕麦和花生共生期内,花生体内氮素可以转移到燕麦,从而增加了燕麦对氮素的吸收利用,实现地上与地下的相互调节和促进作用,因而,燕麦‖花生间作是东北农区农田生态系统优化氮素管理的重要途径之一。      

辽西半干旱区不同施氮水平下玉米 ‖花生系统对花生结瘤特性的影响

以农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站为研究平台,采用微区试验,设置不同种植模式(玉米单作、花生单作和玉米‖花生间作)及不同施氮量(0、100和200 kg/hm2),研究不同供氮水平下玉米‖花生系统对花生根瘤特性的影响,结果表明,辽西风沙半干旱区玉米‖花生系统可显著增加各个生育时期的花生根瘤数,与单作花生相比,间作花生在不施氮条件下的根瘤增幅为1.79倍,施氮条件下平均增幅为4.81倍,即间作可明显促进花生根瘤形成,且在施氮条件下促进作用更加显著;研究还发现,玉米‖花生体系对花生根瘤形成的影响存在边行效应,靠近玉米的花生行根瘤增幅大于远离玉米的花生行。此外,单作及间作花生都存在"氮阻遏"现象,即随着施氮量的增加,花生根瘤形成受到抑制,玉米‖花生系统作物相互作用可对花生"氮阻遏"起到减缓作用。     

玉米-花生混作对系统内氮营养的影响研究

试验研究玉米-花生混作对系统内N营养的影响结果表明,种植密度花生∶玉米=5∶3混作对玉米、花生单株生物量、植株全N及单株吸N量均无明显影响,但显著降低混作花生根际土壤NO3--N浓度,同时显著增加混作花生根瘤数,提高单株根瘤固N酶活性。     

花生主要碳代谢指标与根瘤固氮能力的关系

  【目的】  比较花生叶片碳代谢指标与根瘤固氮的关系,以寻找与根瘤固氮能力关系最为密切的叶片碳代谢指标,为花生育种提供可靠的判定方法。  【方法】  盆栽试验在山东省花生研究所莱西试验站进行,试验以19个花生品种 (系) 为材料,包括山东、河南、河北、四川等省份近年来审定或育成的品种 (系),辅助利用15N示踪技术,测定了花生叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性及根瘤固氮量,分析了碳代谢各指标品种间的差异性及其与根瘤固氮能力的关系。  【结果】  1) 不同品种叶绿素含量、净光合速率、可溶性糖含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性及根瘤固氮量均存在显著差异,其中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量变异系数均达12.0%以上,叶绿素a变异系数最大;净光合速率变幅为14.5～29.7 μmol/(m2·s),变异系数为21.5%,净光合速率最大值较平均值高36.9%;可溶性糖含量以日本千叶半蔓最高,较平均值高34.4%,约是可溶性糖含量最低品种日花1号的1.9倍;蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性变异系数分别为18.4%和24.3%,日本千叶半蔓蔗糖合成酶活性最高,豫花9326蔗糖磷酸合成酶活性最高;根瘤固氮量变异系数达20.0%以上,最大根瘤固氮量是最小根瘤固氮量的2.6倍。2) 根瘤固氮量与碳代谢各指标均呈极显著正相关关系,相关系数达0.793～0.950,相关性大小依次为蔗糖合成酶活性 > 可溶性糖含量 ≈ 类胡萝卜素含量 > 蔗糖磷酸合成酶活性 > 总叶绿素含量 ≈ 叶绿素b含量 > 净光合速率 > 叶绿素a含量。  【结论】  花生叶片碳代谢特性和根瘤固氮能力不仅具有显著的遗传变异性,而且碳代谢与根瘤固氮呈密切正相关,碳代谢为根瘤固氮提供能量,而根瘤固氮为花生叶片提供氮素营养,二者共同调节花生碳氮代谢及营养平衡。叶片可溶性糖含量及蔗糖合成酶活性不仅遗传变异性较大,而且与根瘤固氮量呈正相关,相关系数均达0.9以上,因此,可以选择叶片可溶性糖水平和蔗糖合成酶活性作为培育高根瘤固氮能力花生品种的依据。     

玉米花生混作对花生根系还原力和花生铁营养的影响

采用自行设计的立培一营养液联合体系培养装置．研究了混作对花生根系还原力和铁营养状况的影响。向营养液中供给难溶性的氢氧化铁后,在不同的时间内测定花生根系的还原力及新叶中铁的含量。结果表明,在3～9天中单作花生还原力明显高于混作花生,12～15天期间单作花生还原力迅速下降并低于相应的混作花生;而混作花生在6～15无中缓慢上升,并在较长时间内维持了较高的还原力。花生新叶活性铁含量测定结果表明,在加入难溶性氢氧化铁后第3天,单作、混作花生新叶活性铁含量无明显的差异,而至第9天、第15天时,单作花生活性铁含量低于混作花生。玉米与花生混作对改善花生营养状况具有重要的作用。     

施磷对玉米-大豆间作结瘤固氮及氮素吸收的影响

通过盆栽模拟试验,探讨不同供磷水平对玉米-大豆间作作物生物量、根瘤生长与固氮特性以及植株氮素吸收量的影响,并初步分析间作植株氮素吸收与生物固氮之间的关系。结果表明:不同磷水平下,玉米-大豆间作具有显著的氮吸收优势,氮吸收当量比(LERN)介于1.25～1.41之间。与单作相比,在3个磷水平上间作玉米的平均氮素吸收量在小喇叭口期、大喇叭口期和孕穗期分别提高30.95%、30.50%和25.59%;间作大豆的平均氮素吸收量在分枝期、开花期和结荚期分别提高42.18%、32.25%和32.01%。与常规施磷水平下的单作处理相比,玉米-大豆间作条件下,磷肥减少50%并未降低玉米和大豆植株的氮素吸收量。在3个生育期,间作及施磷均显著提高了大豆根瘤数、根瘤重以及根瘤固氮酶活性,且磷肥减少50%供应时并不影响间作大豆根瘤的生长与固氮。本试验条件下,玉米-大豆间作具有氮磷养分协同高效的优势,可以减少磷肥施用。