玉米/豆科作物间作系统中不同互作因子对群体产量的影响

【目的】明确在间作条件下不同互作因子(地上部互作、根系竞争、土壤环境改良)对不同复合群体的生态效应。【方法】以玉米/大豆和玉米/花生间作组合为研究对象,设置了间作无隔、间作网隔、间作全隔和3种作物的单作处理,比较分析不同间作处理的种间竞争关系和互作因子的产量贡献率。【结果】玉米/大豆和玉米/花生间作均能提高群体产量,其中玉米增产起到主要作用,不同作物的竞争力排序为玉米大豆花生;地上部互作效应主要体现在提高了两种间作组合中玉米的产量,其产量贡献率分别为15.83%(玉米/大豆)和15.98%(玉米/花生),但却显著抑制了花生的产量(-11.42%);根系竞争对玉米/大豆间作组合的单一作物和群体产量均起到负效应(玉米-2.87%、大豆-5.35%、群体-4.52%),而对玉米/花生间作组合的玉米和群体产量起到正效应(5.88%和0.80%);土壤环境改良对两种间作组合中各作物产量均表现出正效应,可显著提高间作系统的产量和稳定性。【结论】不同间作组合之间,由于作物在形态和生理上的差异,各互作因子对间作群体产量的贡献率存在差异,其中土壤环境改良对玉米/豆科间作系统的增产及稳产起到主要作用。通过量化不同互作因子对间作作物产量形成的生态效应,可为优化间作的田间作物配置和管理提供依据。     

施氮对蚕豆/玉米间作系统蚕豆农艺性状及结瘤特性的影响

 【目的】旨在探明施氮对蚕豆/玉米间作体系蚕豆农艺性状和结瘤特性的影响,为河西走廊灌区豆科/禾本科间作体系氮素管理和高产高效提供科学依据。【方法】于2006-2007年在甘肃省农科院白云试验站分别采用裂区设计和原位根系行分隔法设计了蚕豆/玉米间作体系的氮梯度试验和根系分隔微区试验,研究不同氮水平下蚕豆/玉米种间互作对蚕豆农艺性状和结瘤特性的影响。【结果】施氮对蚕豆地上部生长和产量性状均无显著影响,但显著地抑制了蚕豆结瘤,产生了“氮阻遏”效应,且随着施氮量增加和蚕豆生长,“氮阻遏”效应愈加明显。随着蚕豆与玉米两种作物生长发育,作物根系相互促进作用逐渐增强,显著地促进了根瘤发育,且产生了“减缓效应”,平均为14.4%;根系互作相对于无根系互作处理蚕豆结瘤平均增加10.2%。【结论】蚕豆/玉米种间根系相互作用促进了蚕豆结瘤,减缓了”氮阻遏”效应,显著提高了蚕豆产量性状而实现了蚕豆增产。     

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.     

大豆-玉米间作种植模式效应分析

对大豆-玉米间作种植模式进行分析，结合前人试验研究结果，表明大豆-玉米间作种植具有地上空间结构互补优势，增加群体受光面积，提高光合效率，大豆根瘤菌根圈定殖固氮为玉米提供氮素，地下根系互作丰富土壤生物多样性，促进土壤中难溶性磷溶解及利用，增强作物的逆境适应性等良好的间作效应。因此，在合理的带行配比下，大豆-玉米间作种植，可以提高单位面积作物产量，改善作物籽粒品质，阻断或抑制病虫草害的发生及传播，提高植株抗逆性及保持较好的生态环境。     

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。     

根系互作对间作玉米大豆氮和磷吸收利用的影响

[目的]探明根系互作对玉米大豆氮、磷吸收利用的影响,为作物高产优质提供依据。[方法]通过水培试验,来实现根系互作效应,共设3个处理:单作玉米、单作大豆、间作玉米大豆。处理13、31、45、57 d时采样分析植株各部位的氮、磷含量。[结果]根系互作提高了玉米各器官与地上部氮、磷累积量,而大豆各器官及地上部氮、磷累积量则表现出了根系互作劣势。与单作相比,间作玉米地上部氮累积量在处理13和31 d分别提高了224.6%和24.0%(P0.05),但是在后期,与单作相比有所降低。在处理13和45 d时,与单作相比,间作玉米地上部磷累积量提高了145.8%和46.4%(P0.05)。与单作相比,处理13、45、57 d时,间作大豆地上部氮累积量分别降低了47.5%、34.9%、46.0%(P0.05),处理13、31、45、57 d时,间作大豆地上部磷累积量分别降低了17.5%、24.9%、14.5%、40.1%(P0.05)。[结论]根系互作提高了玉米各器官及地上部氮、磷累积量,因此,玉米大豆间作体系具有明显的氮、磷吸收利用优势。     

不同禾豆间作复合群体根系的时空分布特征

通过土柱栽培试验,研究了小麦间作菜豆、小麦间作蚕豆及不同单作作物根系的时空分布特征。结果表明,小麦间作菜豆的总根干重在小麦苗期、开花期、灌浆期、成熟期与对照相比增减了50.80%、2.42%、31.94%、-4.83%,小麦间作蚕豆根干重的增减幅度分别为-6.82%、7.26%、14.66%和-7.25%。小麦间作菜豆和小麦间作蚕豆全生育期根干重按生育进程呈明显分移特性。两作生长前期,间作作物根系空间分布范围大于单作;生长后期,间作作物根系分布在0~50 cm的土层中,单作主要分布在0~70 cm的范围内。小麦间作蚕豆的总根重在全生育期呈小-大-小-大的双峰变动趋势;小麦间作菜豆根重变化趋势与单作相同,呈以生长盛期为峰值的单峰型。间作作物成熟期深层根系含水量高于单作。     

AMF与隔根对紫色土上玉米||大豆种间氮竞争的影响

【目的】旨在探究紫色土上接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)和不同间作模式对玉米(Zea mays L.)和大豆(Glycine max L.)作物种间相对竞争能力及氮(N)营养竞争比率的影响,为AMF调控菌根作物间的养分资源利用和竞争作用提供科学依据。【方法】论文通过温室内盆栽试验,设置3种不同间作模式(不分隔、尼龙网分隔、塑料布分隔)和不同AMF处理(不接种(NM)、接种Glomus etunicatum(G.e)),分析比较了玉米和大豆植株生长和氮营养状况,量化AMF和间作模式对玉米和大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率的影响。【结果】相同间作条件下,玉米始终具有较强的竞争优势,大豆处于竞争劣势,其中G.e不分隔处理下,玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率最大。无论接种与否,玉米植物氮含量、氮吸收量和根系生物量在3种间作模式下均表现为不分隔模式尼龙网分隔模式塑料布分隔模式,大豆恰恰表现出相反的趋势。与NM处理相比,接种AMF显著提高玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率,其中,不分隔模式下,玉米地上部和根系生物量分别增加20.48%和23.50%,玉米地上部和根系氮吸收量分别提高64.20%和37.60%。对于根际土壤碱解氮而言,G.e-不分隔处理显著提高了玉米和大豆植物对土壤有效氮的吸收,而显著降低了其根际土壤碱解氮含量,减少了土壤碱解氮残留。【结论】不同间作模式下的玉米和大豆竞争能力有所不同,但玉米对氮的竞争能力始终大于大豆,且外源AMF也显著提高了玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率。表明AMF在调控间作植物间的资源利用和维持农田作物多样性方面具有重要的生态学意义。     

小麦/燕麦根系不同分隔方式及施锰对小麦锰营养的影响

通过根系分隔的根盒试验,研究了小麦/燕麦间作体系中根系不同分隔方式及土壤施锰对小麦锰营养的影响.结果表明:与不施锰肥处理相比,施用锰肥显著提高了小麦的地上部干重和吸锰量,小麦/燕麦根系不同分隔方式对小麦的地上部干重、锰浓度和吸锰量均无显著影响.不同作物品种吸收活化土壤锰的能力不同,表现为燕麦＞小麦;9023＞川麦28;坝莜4号＞坝莜3号.与燕麦间作没能改善小麦的锰营养,可能是作物种植密度大,而根系生长空间较小造成的,其具体原因还有待于进一步研究.     

不同间作组合和间作方式对花生铁营养状况的影响

 在田间条件下 ,通过分泌麦根酸能力不同的 5种禾本科作物 (大麦 >燕麦 >小麦 >玉米 >高粱 )分别与花生间作对花生铁营养影响的比较结果表明 ,5种禾本科作物与花生间作都能够改善花生的铁营养状况。尽管玉米、高粱分泌植物铁载体的能力低于麦类作物 ,但它们在改善花生铁营养的效应方面具有同样的作用 ,对于玉米而言 ,即使根分泌植物铁载体相对较少也足以改善花生的铁营养。在每一种间作种植中 ,间作方式II(禾本科作物∶花生∶禾本科作物间作的行数比为 2∶3∶2 )改善花生铁营养的效果明显地好于间作方式I(禾本科作物∶花生∶禾本科作物间作的行数比为 2∶6∶2 ) ,这主要是由于在间作方式II中 ,禾本科作物的根际作用对花生的影响远远大于间作方式I所致     

科研简讯

“间套作根系相互作用及其养分资源高效利用的机理研究”成果通过鉴定该项目由我校李隆教授和张福锁教授完成,2005年3月11日通过北京市科委鉴定,认为该成果在同类研究中处于国际领先水平。该项目针对我国间套作复合种植体系,进行了根系相互作用及养分资源高效利用机理的系统研究。取得的创新成果有:1)豆与玉米间作产量优势主要取决于地下部根系的良好分布及营养高效利用的共同作用;2)套作系统中豆科作物较强的根际酸化能力及其酸性磷酸酶活性促进了非豆科作物对磷的吸收,两作物在根系空间分布上有互补作用,这是间套作作物群体磷高效的主要机…     

玉米/豆科间作种植模式对作物干物质积累、分配及产量的影响

【目的】为探明玉米/豆科间作种植模式中作物的干物质积累与分配规律及种间竞争关系,揭示玉米/豆科间作体系的增产效应。【方法】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,研究了作物的干物质积累分配和种间竞争强弱及其对作物产量的影响。【结果】间作降低作物各生育时期的干物质积累量。玉米干物质积累量为MS处理显著低于MP处理,物质分配比例为吐丝期之前茎秆分配比例增加,吐丝期后穗分配比例增加,且MS处理显著高于MP处理。间作大豆、花生的干物质分配比例,大豆鼓粒期或花生饱果期之前为茎、叶高,之后为荚果高。MS和MP处理的玉米显著减产10.4%、18.5%;大豆和花生显著减产8.4%和48.7%。MS和MP的土地当量比(LER)分别为1.81、1.33,且MS比MP的系统产量高13.6%。玉米对大豆的种间竞争力(Ams0)和产量的营养竞争比率(CRms1)较弱,而对花生则表现为竞争能力较强(Ams0,CRms1)。【结果】间作种植模式可通过影响作物干物质积累量和分配比例及种间竞争关系影响作物产量构成因子,从而影响作物产量。两种间作种植模式相比,玉米大豆间作比玉米花生间作的增产效应高。     

豆科禾本科作物间作的根际生物过程研究进展

间作作为一种可持续发展的种植模式不仅具有产量和养分获取的优势,而且能够保证粮食安全、降低作物减产风险。在众多间作组合中,豆科禾本科作物间作由于种间促进及生态位互补作用,而在世界范围内被广泛应用。根际是作物-土壤-微生物相互作用的界面,是养分、水分及有害物质从土壤进入作物系统参与食物链物质循环的必经门户,在根际中所发生的生物过程不仅决定着养分的供应量和有效性,而且也影响着作物的生产力和养分利用效率。因此,本文从豆科禾本科间作的根际生物过程角度出发,综述了豆科禾本科间作对根系形态、根际微生物、根系分泌物及其生态效应的研究进展,为豆科禾本科间作体系在修复重金属污染土壤、提高土壤中养分有效性以及植物遗传改良等方面的应用提供理论依据。     

玉米/蚕豆、小麦/蚕豆和大麦/蚕豆间作体系地上部、 地下部生物量及作物含氮量分析

该盆栽试验研究了在不同分隔方式下3种未本科作物与蚕豆间作对间作作物地上部、地下部生物量及吸氮量的影响。首先采用3种分隔方式（塑料膜分隔,尼龙网分隔和无分隔）建立了同一作物组合条件下种间根系相互作用的不同强度;其次选用竞争能力不同的三种未本科作物（大麦、小麦和玉米）与蚕豆间作,建立了未本科和豆科作物的竞争强度不同的作物组合。首先,与3种未本科作物间作,以及同一间作体系不同分隔方式,对蚕豆地上部、地下部生物量的影响不大;仅与小麦间作蚕豆地上部生物量无分隔显著高于尼绒网分隔。其次,禾本科作物地上部生物量,玉米和大麦显著高于小麦,分别高出15．3％和16．5％;三种未本科作物地下部生物量,玉米显著高于大麦,高出30．5%,大麦显著高于小麦,高出50．8％;同一间作体系不同分隔方式,对玉米、小麦和大麦地上部和地下部生物量影响显著。再次,大麦全氮含量显著高于玉米和小麦,分别高出16．5％和19．7％,与3种未本科作物对土壤氮素的竞争能力相一致,大麦大于小麦和玉米：同玉米间作蚕豆全氮含量显著高于同小麦和大麦间作蚕豆,分别高出11．2％和5．6％。最后,玉米,同小麦和大麦间作蚕豆无分隔处理全氮含量显著高于塑料膜分隔,表现出间作优势。蚕豆的生长受间作未本科作物的影响不显著;然而大麦／蚕豆间作体系利用氮素最充分;间作玉米在氮素营养上显著受益于同蚕豆的间作;并且在3种间作体系里,根系完全相互作用时有利于作物氮素的累积。     

空间布局对西北极端干旱区枣棉间作复合系统水分利用效率的影响

[目的]解析农林间作水分高效利用机制。[方法]以西北极端干旱区典型模式枣棉间作为研究对象,通过设置不同棉花种植行数和棉花株距研究空间布局对枣棉间作复合系统水分利用效率的影响。[结果]与单作相比,枣棉间作具有明显提高产量和土地利用率的优势,种植行数对间作产量的影响效应显著。间作条件下耗水量高于对应单作,但也能显著提高水分利用效率,种植行数与棉花株距互作作用对间作水分利用效率的产生效应,通过空间布局能够协调枣棉间作种间关系,提高水分高效性。[结论]枣棉间作群体较单作更能够显著提高水分利用效率,在农林复合群体中,林木根系一般较深,能充分利用土壤深层营养物质和水分,农作物则利用浅层土壤中的养分和水分,由于根系垂直生长呈多波顺次递推特点,使根系生长中心和吸收中心交错出现,提高了养分和水分的利用效率。     

幼龄苹果园间作马铃薯最佳栽培密度研究

[目的]研究幼龄果园间作马铃薯不同间作密度对马铃薯产量和果树根系的影响。[方法]设T_1、T_2、T_3 3种间作模式,果树营养带宽度分别为0.75、0.95、1.25 m,间作第1年果树为2年生,间作第2年测定果树根系生长状况。[结果]根据2年的产量表现,马铃薯单位面积产量表现为T_1>T_2>T_3,各处理间均存在显著差异。T_1处理由于营养带宽度小,马铃薯根系与果树根系养分竞争激烈,果树根系表现出明显的向深层土壤生长现象;T_1和T_2处理直径为5～10 mm的粗根和直径<2 mm的细根根系数量显著少于T_3处理和CK,果树营养带较窄时,可显著抑制果树新根发生和根系增粗生长;T_3处理果树营养带宽,与清耕相比,对果树根系生长无显著的抑制作用。[结论]T_3处理是幼龄果园间作马铃薯的最佳间作模式。     

对胶园间作木薯的思考及展望

综述了胶园间作的类型、优点、基本原则,以及对作物根系、土壤肥力、生态系统和病虫害等方面的影响;概述了胶园间作木薯模式的发展历史和现状,及其高产栽培技术,并展望了今后胶园间作木薯的发展应用前景和研究方向。     

对胶园间作木薯的思考及展望

综述了胶园间作的类型、优点、基本原则,以及对作物根系、土壤肥力、生态系统和病虫害等方面的影响;概述了胶园间作木薯模式的发展历史和现状,及其高产栽培技术,并展望了今后胶园间作木薯的发展应用前景和研究方向。     

农桐间作复合生态系统研究进展

该文对７０年代以来国内外涉及农桐间作复合生态系统的研究报告总结如下：①泡桐是强阳性树种．由于具有根系分布深、树冠稀疏等特性,较适宜与农作物复合经营;②间作后由于系统具有减低风速和最高温的作用,因此有助于提高系统抵御灾害天气的能力,但对光的截留对提高系统内作物的产量有副效应;③间作前６ａ和６ａ后,适宜的间作密度分别为５ｍ×２０ｍ和小于５ｍ×３０ｍ,但该结论仍有争议,尚待进一步研究验证;④幼龄间作林营养补给的效果仍存在争议,但接干修枝的研究成果已被生产单位普遍接受;⑤在提高研究手段,完善研究方法的前提下,不同桐种叶面积指数变化规律、树冠对光的截留、光质、光量的时空变化规律、系统内农作物光能结合及系统效应评价方法等领域将是今后农桐复合经营系统研究的重点．     

玉米花生间作效应研究进展

玉米花生间作种植方式具有提高作物群体光、热、水和养分等资源利用效率,能够保护农田生态环境和增加单位面积土地生产能力的特点。本文从玉米花生间作系统的间作效应评价、土地生产力与产量、作物生长发育特征、光能利用、养分效应、水分利用和酶活性等方面,系统地介绍了前人的研究进展。通过分析,认为玉米花生间作中的复合群体研究、提高资源利用效率机理及群体模型构建等方面还有待于进一步深入研究。