氮肥和接种根瘤菌对豌豆/玉米间作产量和水分利用效率的影响

豌豆/玉米间作是河西绿洲灌区面积最大的间作模式,也是当地重要的高产高效种植模式之一。针对目前氮肥过量施用和豆科作物生物固氮被忽视的实际,2011年和2012年在甘肃省武威市凉州区进行了豌豆/玉米间作大田试验,研究不同施氮量下,豌豆接种根瘤菌对豌豆/玉米间作体系作物籽粒产量和水分利用效率的影响,旨在为河西绿洲灌区豌豆/玉米间作体系节肥、高产的氮肥用量和接菌增产作用提供理论依据。结果表明:施用氮肥对豌豆产量影响不显著。接种根瘤菌后单作豌豆比不接菌处理两年平均增产12.7%,间作豌豆产量比单作两年平均增产61.1%,间作豌豆接种根瘤菌比不接菌两年平均增产4.8%。单作豌豆以施氮量75 kg(N)·hm-2接菌处理的产量最高,达到2 735 kg·hm-2;而且在此施氮量下接菌比不接菌两年平均增产达22.8%。施用氮肥对玉米的增产效果显著,施氮量在300 kg(N)·hm-2时单作玉米产量为14 394 kg·hm-2,间作比单作两年平均增产61.8%;间作豌豆带接菌较不接菌玉米两年平均增产3.3%。土地当量比在不同施氮量和接种根瘤菌的条件下都大于1。豌豆水分利用效率随施氮量增加而减小,最大值为不施氮的12.9 kg·mm-1·hm-2;玉米水分利用效率随施氮量增加先增大后减小,以施氮量300 kg(N)·hm-2处理为最高,达25.0 kg·mm-1·hm-2。综上所述,在豌豆/玉米间作体系中,玉米高产、高水分利用效率的施氮量为300 kg(N)·hm-2,豌豆高产高效的施氮量为75 kg(N)·hm-2。在大田生产中,接种根瘤菌对豌豆和玉米增产作用明显。     

不同施氮水平下小麦蚕豆间作对作物产量和蚕豆根际镰刀菌的影响

通过田间试验,研究了小麦蚕豆间作和蚕豆单作两种种植方式下,三种施氮水平(N0为0 kg hm-2,N为225 kg hm-2,N3/2为337.5 kg hm-2)对蚕豆产量和蚕豆枯萎病根际病原菌的影响,并初步探讨了间作蚕豆枯萎病根际病原菌与根际微生物区系间的关系。探讨合理的施肥及间作,使土壤微生物有利于作物的生长发育及病虫害控制。结果表明:小麦蚕豆间作显著提高了蚕豆生物量和籽粒产量,籽粒产量提高依次为:N(23.9%)>N3/(25.53%)>N(05.04%)。蚕豆根际真菌数量为间作显著高于单作,N(常规施氮水平)效果最优。间作显著抑制了镰刀菌数量,常规施氮水平镰刀菌数量最低,分别为43.0%,70.87%,76.80%。土壤中镰刀菌占真菌数量的百分比为单作明显高于间作,而且间作随着生育期变化,镰刀菌与真菌的比值逐渐降低,单作则逐渐增加。     

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。     

小麦蚕豆间作及氮肥调控对蚕豆赤斑病和锈病复合危害及产量损失的影响

【目的】研究不同施氮水平下蚕豆单作、小麦与蚕豆间作种植模式下蚕豆赤斑病和锈病复合危害及蚕豆产量损失的差异,量化赤斑病和锈病复合危害导致的产量损失,定量评估间作控病对产量优势的贡献。【方法】于2016年进行了田间试验,设置蚕豆单作和蚕豆小麦间作2种种植模式,防治病害和不防治病害2种处理,4个施氮水平(N 0、45、90、135 kg/hm^2,依次记为N0、N1、N2、N3)。调查蚕豆赤斑病和锈病复合危害程度的差异,测定蚕豆的百粒重和产量。【结果】施氮(N1、N2、N3)使单作蚕豆赤斑病和锈病病情进展曲线下面积(AUDPC)平均增加33.9%和39.6%,使间作蚕豆平均增加27.1%和69.3%,均以N3水平增加最高。所有施氮水平下,与单作相比,间作显著降低赤斑病AUDPC 49.1%~53.6%,降低锈病AUDPC 39.6%~56.8%。施氮(N1、N2、N3)加剧蚕豆赤斑病和锈病的危害,单作蚕豆百粒重损失28.1~32.4 g,间作损失16.3~16.8 g,单作籽粒产量损失1441~1770 kg/hm^2,间作籽粒产量损失815~1263 kg/hm^2,间作比单作平均减少百粒重46.8%和籽粒产量36.9%,减少效果表现为N3> N2> N1> N0。蚕豆病害复合危害与籽粒产量的回归分析表明,赤斑病和锈病的AUDPC每增加一个单位可导致1.7 kg/hm^2的蚕豆籽粒产量损失,赤斑病对蚕豆产量损失的影响大于锈病。【结论】施氮加重赤斑病和锈病的复合危害,加剧蚕豆产量损失。小麦与蚕豆间作能显著减轻赤斑病和锈病的复合危害程度,减少产量损失。合理施用氮肥能够充分发挥间作的控病增产效果,有利于间作的产量优势最大化。本试验条件下,兼顾间作的控制病害增产效果和间作产量优势其他效应,推荐蚕豆的适宜施氮量为45 kg/hm^2。     

红壤旱地玉米对间作大豆和花生边行效应影响的研究

为深入了解间作豆科作物的边行效应,研究了低施氮肥条件下(50 kg·hm-2)玉米对间作大豆和花生边行(叶绿素、叶面积指数、根干重、根瘤、农艺性状及产量)的影响。结果表明:无论在施氮肥和不施氮肥条件下间作大豆和花生边1行和边2行的叶绿素含量在不同生育时期均高于其单作,而边3行与单作相比变化不明显。间作同样可以增加大豆和花生不同生育时期边1行和边2行的叶面积指数,而对边3行无明显影响,且间作的效果小于该施氮水平。不施氮条件下,间作大豆边1行和边2行的单株根干重高于单作14.7%和2.8%,间作花生边1行和边2行高于单作16.5%和3.1%;施氮条件下,间作大豆边1行和边2行的单株根干重高于单作11.3%和1.3%,间作花生边1行和边2行高于单作13.5%和4.6%,而边3行与单作相比无明显变化,且该施氮肥的效果大于间作。间作同样可以增加大豆和花生边1行和边2行成熟期的单株根瘤数和根瘤重,而对边3行无明显影响,而该施氮水平对根瘤数和根瘤重具有一定的抑制作用。施氮肥和间作可以改善大豆和花生的农艺性状,以施氮肥条件下边1行优势最为明显。不施氮肥和施氮肥条件下间作大豆和花生边1行和边2行的单株经济产量和生物产量及行产量皆高于相应单作,并以边1行为最高,而边3行与单作相比变化不明显,且施氮肥在改善大豆和花生农艺性状提高产量方面的效果大于间作。因此本试验得出间作边行优势效应为边1行>边2行>边3行(单作),且施氮肥的效果大于间作边行效应。     

东北黑土区大豆生长、结瘤及产量对氮、磷的响应

氮肥和磷肥显著影响大豆的结瘤和产量。然而在土壤肥力较高、速效养分有效性差的东北地区,有关氮肥和磷肥施用量对大豆结瘤和产量影响的研究较少。本试验采用裂区田间试验,设置3个氮（N）水平（0、20 和 50 kg/hm2）和 3 个磷（P）水平（0、 20 和 40 kg/hm2）,研究氮、 磷及其交互作用对大豆生长发育、 结瘤特征及产量的影响。结果表明, 单施氮肥大豆生物量和产量随着施氮量的增加而增加,而根瘤数量、 干重、 大小和结瘤指数呈逐渐下降的趋势。单施磷肥促进大豆生物量、 产量、 根瘤数量、 干重、 大小和结瘤指数的增加,但其增幅低于施氮处理下的增幅。氮磷对大豆生长和产量促进作用高于单施氮和单施磷处理,但差异不显著;氮磷处理下的根瘤数量、 干重、 大小和结瘤指数低于单施磷处理;氮磷处理下N2（N 50 kg/hm2）处理下的大豆根瘤数量、 干重、 大小和结瘤指数高于N1处理（N 20 kg/hm2）下的,随着施磷量的增加大豆根瘤数量、 干重、 大小和结瘤指数增加,施磷能够抵消氮对大豆根瘤产生和形成的抑制。氮、 磷及其交互作用对大豆根瘤的影响都是直接的,并且不是通过促进大豆生长间接促进的。因此氮和磷均是限制东北地区大豆结瘤和产量的因素,但氮是主导因素。若要获得大豆高产,氮肥施用量需要控制在50 kg/hm2,磷肥在40 kg/hm2;但若想最大的发挥大豆的结瘤固氮功能,那么应该不施或者减少氮肥的施用量到20 kg/hm2,磷肥仍在40 kg/hm2。     

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。     

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。     

根瘤菌菌株NM353对小麦/蚕豆间作体系中作物生长及养分吸收的影响

采用不同根系分隔方式(小麦与蚕豆根系完全分隔、尼龙网分隔和不分隔)研究了间作蚕豆接种根瘤菌菌株NM353,在施氮和不施氮情况下,蚕豆和小麦的生长和养分吸收状况。结果表明,无论何种分隔方式和施氮与否,接种根瘤菌菌株NM353对蚕豆的生长都好于不接种;同时,间作小麦也通过根系的相互作用受益。在施氮情况下,接种与不接种处理相比,蚕豆生物量在三种分隔方式中依次增加了15%、16%和5%;吸氮量依次增加了17%、9%和12%;而根系不分隔并接种根瘤菌NM353还改善间作小麦的生长,其生物量、吸氮量比不接种时分别增加了13%和22%。因此,小麦/蚕豆间作中通过选择合适的菌株进行接种,并配合适当的氮肥施用,可以充分发挥豆科生物固氮作用,并改善与之间作的作物氮素营养。     

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。     

新开垦土壤上构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮模式

为了在新开垦土壤上构建高效种植模式,本文采用温室盆栽和大田试验相结合的方法,选用4种根瘤菌接种方式(保水剂拌种、清水拌种、三叶期灌根和种子丸衣化)接种4种不同蚕豆根瘤菌(NM353、CCBAU、G254和QH258),分析接菌后新开垦土壤上玉米/蚕豆间作体系的生产潜力、地上部氮素吸收和结瘤特性以及生物固氮等方面的优势,拟为该体系筛选出高效的根瘤菌及其接种技术。结果表明:接种NM353后,玉米/蚕豆间作体系中蚕豆籽粒产量比单作平均增加152.84%,而玉米保持相对稳产;以保水剂拌种的方式接种NM353的间作蚕豆地上部氮素积累量最高,蚕豆结瘤数、瘤重、固氮比例和固氮量均高于本试验中其他3种方式接种的根瘤菌。在盛花期和盛花鼓粒期,接种NM353蚕豆的固氮比例比接种CCBAU的分别高19.1%和11.1%,在各个生育时期两者固氮量之间差异均达显著水平;接种NM353与接种其他菌种间固氮量和固氮比例差异更显著。因此,在新开垦土壤上,用保水剂拌种的方式对间作蚕豆接种NM353根瘤菌,构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮体系,为新开垦土壤合理开发利用的可持续发展模式。     

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.     

Effect of intercropping on crop yield and chemical and microbiological properties in rhizosphere of wheat (Triticum aestivum L.), maize (Zea mays L.), and faba bean (Vicia faba L.)

In this study, we investigated crop yield and various chemical and microbiological properties in rhizosphere of wheat, maize, and faba bean grown in the field solely and intercropped (wheat/faba bean, wheat/maize, and maize/faba bean) in the second and third year after establishment of the cropping systems. In both years, intercropping increased crop yield, changed N and P availability, and affected the microbiological properties in rhizosphere of the three species compared to sole cropping. Generally, intercropping increased microbial biomass C, N, and P availability, whereas it reduced microbial biomass N in rhizosphere of wheat. The rhizosphere bacterial community composition was studied by denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rRNA. In the third year of different cropping systems, intercropping significantly changed bacterial community composition in rhizosphere compared with sole cropping, and the effects were most pronounced in the wheat/faba bean intercropping system. The effects were less pronounced in the second year. The results show that intercropping has significant effects on microbiological and chemical properties in the rhizosphere, which may contribute to the yield enhancement by intercropping.     

丛枝菌根真菌(AMF)对玉米/蚕豆和玉米/稗草互作体系植物生长的反馈调节

【目的】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,简称AMF)对农田生态系统中作物的生长起着重要作用。不同宿主植物和作物种植方式对土壤中菌根真菌具有一定的选择性,从而影响菌根真菌对后茬植物生长的反馈效应。间作体系是农业生产中增产增效的一种重要的种植模式,明确AMF在间作体系中对植物生长的反馈作用,对理解间作体系地上-地下相互作用具有重要的意义。【方法】本试验采用三种常见的AMF(Funneliformis mosseae、Rhizophagus intraradices和Claroideoglomus claroideum)混合接种剂,在单作(玉米,蚕豆,稗草)和间作(玉米/蚕豆和玉米/稗草)条件下,通过两个阶段(AMF驯化及反馈)的反馈试验,模拟研究了三种植物在单作和间作中的反馈强度及AMF的调节作用。【结果】在驯化阶段,玉米/稗草间作体系中,与单作相比,间作玉米地上部生物量减少了64.0%,间作稗草地上部生物量增加了47.8%。玉米/蚕豆间作体系中,与单作相比,两者作物地上部生物量增量分别达21.7%和38.3%。反馈阶段中,单作时,与灭菌处理相比接种AMF后玉米、稗草和蚕豆的地上部生物量分别增加602.3%、 80.6%和21.1%; 间作时,与灭菌处理相比接种AMF后玉米地上部生物量平均增加613.1%,稗草增加80.7%, 蚕豆增加21.4%。单作玉米存在负到零反馈作用,与灭菌处理相比,接种AMF后玉米负反馈作用减弱至零反馈作用。从单作到间作,玉米的反馈作用由负变为零到正反馈作用。【结论】玉米和稗草之间是竞争关系,玉米处于竞争弱势稗草处于竞争优势。玉米对AMF的响应最为强烈,其次是稗草,最后是蚕豆。接种AMF或与其它植物间作后均减弱玉米的负反馈作用,表明丛枝菌根真菌可通过减弱单作玉米的负反馈实现间作增产。     

小麦/蚕豆间作体系中的氮节约效应及产量优势

通过田间小区试验,研究了小麦/蚕豆间作条件下作物的产量优势及不同施氮水平和种植方式中土壤硝酸盐累积。研究表明,间作可以提高作物单位面积复合产量,增产幅度在6%3～3%之间,不施氮处理间作小麦产量比单作增加达84%;间作和施氮对蚕豆产量没有显著影响。不同种植方式下土壤剖面中硝酸盐累积量趋势表现为蚕豆单作>小麦、蚕豆间作>小麦单作。不施氮、施氮量为20、406、0.kg/hm2条件下,种蚕豆的土壤硝酸盐累积量分别比种小麦的土壤增加了25.4、63.5、50.9、93.4.kg/hm2,间作降低了土壤中硝酸盐累积。小麦、蚕豆间作体系中的产量优势主要是种间氮营养生态位发生了分化,蚕豆通过固定空气氮而减少对土壤有效氮的吸收,把土壤中的有效氮节约供给与之相伴的作物小麦利用。     

施氮量和蚕豆/玉米间作对土壤无机氮时空分布的影响

在田间条件下于2006—2007年研究了不同氮水平下（N 0、75、150、225、300 kg/hm2）蚕豆/玉米间作体系与其相应单作体系土壤无机氮的时空分布规律,旨在为河西走廊灌区蚕豆/玉米间作体系的氮素管理提供理论依据。用土钻法采集土壤剖面样品,CaCl2浸提,流动分析仪测定土壤无机氮的方法研究了施氮量和蚕豆/玉米种间相互作用对土壤无机氮时间和空间变化特点。结果表明:灌漠土无机氮以NO3--N为主。蚕豆和玉米无机氮含量在蚕豆收获前种植方式间均无显著性差异,蚕豆收获后至玉米收获,间作显著降低了两种作物各层无机氮含量;无机氮含量随着施氮量增加而显著增加。蚕豆收获后间作体系0—100 cm土层无机氮累积量略高于单作体系,且0—100 cm 土层无机氮累积量高于100—160 cm土层;玉米收获后,间作蚕豆和玉米土壤无机氮累积量在0—100 cm土层分别平均降低了51.7%和16.6%,在100—160 cm土层平均降低了42.1%和6.1%;与不施氮相比,施氮蚕豆和玉米无机氮累积量在0—100 cm土层分别平均增加了40.1%和81.5%,在100—160 cm土层分别增加了69.6%和40.6%;与单作体系相比,间作体系0—100 和100—160 cm土层土壤无机氮分别降低43.4%和34.1%。因此,施氮肥显著增加土壤无机氮的累积,而豆科/禾本科间作减少了土壤无机氮的残留。     

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。     

Effects of intercropping and Rhizobium inoculation on yield and rhizosphere bacterial community of faba bean (Vicia faba L.)

The effects of intercropping with maize and Rhizobium inoculation on the yield of faba bean and rhizosphere bacterial diversity were analyzed by terminal restriction fragment length polymorphism, amplified 16S rDNA restriction analysis (ARDRA), and 16S rDNA sequencing. The results showed that intercropping but not Rhizobium inoculation significantly increased the faba bean yield. Probably the relatively high level of native rhizobia in soil annulled the effect of rhizobia inoculation. ARDRA results showed that intercropping did not affect bacterial diversity whereas Rhizobium inoculation decreased bacterial diversity. The canonical correspondence analysis showed that the composition of bacterial community was changed apparently by intercropping, and there was a positive correlation (P = 0.724) between faba bean yields and intercropping and an apparent correlation (P = 0.648) between intercropping and total N. The available content of K and P had a lower effect on the bacterial community composition than did the total N content, Rhizobium inoculation, and microbial biomass C. Rhizobium inoculation negatively correlated with microbial biomass C (P = −0.827). These results revealed a complex interaction among the intercropped crops, inoculation with rhizobia, and indigenous bacteria and implied that the increase of faba bean production in intercropping might be related to the modification of rhizosphere bacterial community.     

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。