玉米与不同豆科作物间作对氮素的竞争与恢复效应

  【目的】  竞争和恢复是间作群体优势的重要机理。本研究分析比较玉米与不同豆科作物间作共生期对氮的竞争,单独生长期氮吸收的恢复效应,以及氮竞争和恢复效应对间作模式氮吸收间作优势的影响。  【方法】  田间试验于2018—2019年在甘肃省农业科学院张掖试验站进行。共设置玉米/豌豆间作 (maize/pea,M/P)、玉米/蚕豆间作 (maize/faba bean,M/F)、玉米/大豆间作 (maize/soybean,M/S) 3个间作体系和单作豌豆 (sole pea,SP)、单作蚕豆 (sole faba bean, SF)、单作大豆 (sole soybean,SS)、单作玉米 (sole maize,SM) 4个单作体系。测定豆科作物和玉米收获期作物的干物质量和氮浓度,计算间作体系作物的偏氮吸收当量比 (partial nitrogen uptake equivalent ratio,pNER) 和间作体系的氮吸收当量比 (nitrogen uptake equivalent ratio,NER),玉米相对于豆科的氮竞争比率(competitive ratio of maize to legume,CR_ml),豆科作物收获后玉米的氮素吸收量和吸收速率。  【结果】  M/P、M/F和M/S的NER均大于1,两年平均分别为1.33、1.26和1.38。3个间作体系中,豆科作物的pNER_l无显著差异,M/S中玉米的pNER_m显著高于M/P和M/F。间作豆科作物的氮浓度与其单作相比无显著差异,但氮吸收量显著低于单作。M/P、M/F和M/S体系中玉米植株的氮浓度无显著差异,而玉米氮吸收量分别相当于单作玉米的62.2%、51.0%和79.9%,M/S体系玉米氮吸收量较M/P和M/F分别提高了33.4%和62.6%。M/S体系CR_ml大于1,M/P和M/F的CR_ml值均小于1。各间作体系玉米恢复效应2019年高于2018年,但值均小于1。CR_ml与NER和pNER_m呈显著正相关,与pNER_l呈显著负相关。  【结论】  两年的试验结果表明,河西走廊灌区玉米/豌豆、玉米/蚕豆和玉米/大豆间作体系的氮吸收当量比均大于1,相对单作具有氮吸收间作优势。玉米/豌豆、玉米/蚕豆和玉米/大豆体系共生期存在氮竞争,豌豆和蚕豆对氮的竞争强于玉米,大豆的氮竞争弱于玉米。豆科作物收获后,各体系玉米单独生长期无氮吸收恢复效应。