不同抗性小麦品种与蚕豆间作条件下的养分吸收与白粉病发生特征

不同作物品种的养分吸收存在一定差异,与其它作物间作也会对作物养分吸收以及作物病害产生影响。本文通过盆栽试验,选用6种对白粉病不同抗性的小麦品种(高抗:云麦47、云麦53;中抗:云麦42、云麦51;感病:云选11-12、93-124)与蚕豆间作,研究了间作和单作条件下小麦的氮、磷、钾养分吸收特点及小麦白粉病的发生特征。结果表明:高抗小麦品种间作生物量显著高于单作,云麦47、云麦53间作比单作生物量分别提高11.9%和6.6%;间作显著增加小麦叶片内的氮含量,以高抗品种云麦47、云麦53和感病品种云选11-12增加最为显著,平均氮含量为单作的1.20～1.25倍;间作有增加小麦灌浆和成熟期叶片磷含量的趋势,并显著增加拔节期小麦叶片内的钾含量,增幅为9.1%～22.3%;间作降低了各抗性小麦品种白粉病的发生程度,相对防效为0.76%～81.49%;灌浆期以云麦42、云麦53和93-124 3个品种的间作处理控病效果显著。     

小麦蚕豆间作对红壤有效磷的影响及其与根际pH值的关系

在云南红壤上采用田间小区试验,通过测定分蘖～拔节期、孕穗～抽穗期、灌浆～乳熟期不同土层深度小麦根际土壤有效磷(available phosphorus)含量和根际pH值,比较研究了小麦蚕豆间作对小麦根际土壤有效磷含量和pH值的影响,探讨了间作小麦根际pH与根际土壤有效磷之间的相互作用.结果表明,与小麦单作相比,小麦蚕豆间作显著地促进了小麦产量的提高.同时,小麦蚕豆间作促进了小麦根际土壤有效磷含量的提高,分蘖～拔节期、孕穗～抽穗期0-10 cm、10-20 cm土层单、间作差异显著;间作显著降低了分蘖～拔节期10-20 cm土层、孕穗～抽穗期0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm土层小麦根际土壤pH.分蘖～拔节期、灌浆～乳熟期,单、间作小麦根际土壤有效磷含量与根际pH呈负相关关系.试验表明,在红壤上间作小麦根际土壤有效磷含量的提高与间作降低根际pH有密切关系.     

不同品种小麦与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发生、根系分泌物和根际微生物群落功能多样性的影响

通过田间小区试验和盆栽试验,研究了3个不同品种小麦［云麦42（YM42）,云麦47（YM47）和绵阳29（MY29）］与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发生、 根系分泌物和根际微生物群落功能多样性的影响。结果表明,云麦42与蚕豆间作处理（YM42//B）和云麦47与蚕豆间作处理（YM47//B）使蚕豆枯萎病病情指数分别降低47.6%和33.3%,而绵阳29与蚕豆间作处理（MY29//B）对蚕豆枯萎病病情指数无显著影响。与蚕豆单作相比,YM42//B和YM47//B处理显著增加了根系分泌物中有机酸的含量,显著降低了根系分泌物中可溶性总糖和游离氨基酸含量; 显著提高了蚕豆根际微生物对碳源的利用强度,明显改变了蚕豆根际微生物群落结构,并且YM42//B处理的影响大于YM47//B; 而MY29//B处理对碳源利用强度、 根际微生物群落结构和根系分泌物中有机酸、 可溶性总糖和游离氨基酸含量均无显著影响。 YM42//B处理根际微生物利用碳源的种类比YM47//B处理多,同时YM42//B和YM47//B处理利用的糖类、 氨基酸类和羧酸类碳源种类完全不同。表明云麦42和云麦47与蚕豆间作通过增加有机酸含量,从而提高根际微生物活性和多样性,促进了根际微生物利用更多的碳源,同时云麦42和云麦47与蚕豆间作抑制了氨基酸和总糖的分泌,而最终控制了蚕豆枯萎病的发生。表明不同品种小麦与蚕豆间作系统根系分泌物-根际微生物的互作是影响蚕豆枯萎病抗性的重要原因。小麦与蚕豆间作控病效果受小麦品种的影响,以云麦42与蚕豆间作效果最好,其次为云麦47与蚕豆间作,而绵阳29与蚕豆间作无显著控病效果。     

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。     

小麦与蚕豆间作对根际真菌代谢功能多样性的影响

通过田间小区试验,采用Biolog FF微平板培养方法,研究小麦与蚕豆间作对小麦和蚕豆根际真菌代谢功能多样性的影响。结果表明:与单作相比,间作明显提高了小麦和蚕豆根际真菌的碳源平均利用率(AWCD),且间作提高蚕豆根际真菌活性的幅度大于小麦。与单作相比,间作显著提高了蚕豆和小麦根际真菌对Biolog FF板中聚合物、糖类、羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用;同时间作使小麦和蚕豆根际真菌对碳源的总利用强度比单作分别显著提高63.30%和52.02%,小麦和蚕豆根际真菌对Biolog FF板中6类碳源的利用强度百分比以糖类、羧酸类和氨基酸最高,分别为36.66%~45.99%、25.65%~27.70%和16.37%~20.67%。小麦与蚕豆间作显著提高了小麦和蚕豆根际真菌的香农多样性指数(H)和丰富度指数(S)。主成分分析表明,间作明显改变了小麦和蚕豆根际真菌的群落结构。小麦与间作蚕豆明显促进了小麦和蚕豆根际土壤真菌的碳源代谢强度,显著提高了根际真菌的多样性和丰富度,改变了根际真菌的群落结构,因而是一种有利于改善蚕豆连作栽培根际微生态环境的有效措施。     

小麦蚕豆间作施氮对小麦氮素吸收、累积的影响

田间试验研究了小麦蚕豆间作及4种施氮水平(0、90 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2和270 kg·hm^-2)对小麦植株体内氮含量、小麦地上部氮素累积及氮素养分吸收速率的影响。结果表明: 间作显著增加了小麦地上部植株的氮含量, 与单作相比, 分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期不同施氮处理间作小麦植株的氮含量平均比单作提高20.0%、21.9%、21.4%和17.1%; 抽穗期和成熟期间作小麦叶、茎和穗中的氮含量均高于单作; 间作显著提高了小麦植株的氮素累积量和氮素吸收速率, 与单作相比整个生育期间作小麦氮素累积量增幅为15.5%~30.4%。无论单作还是间作, 小麦植株氮含量和氮素累积量随氮肥用量的增加而增加, 施氮对单作小麦植株氮含量、氮素累积量和氮素吸收速率的影响大于间作, 随着氮肥用量的增加, 间作优势逐渐减弱; 单作小麦植株的氮素吸收速率随氮肥用量的增加而增加, 间作小麦植株的氮素吸收速率随氮肥用量的增加呈先增后降的趋势。本研究表明, 间作和施氮促进了小麦对氮素的吸收利用, 间作优势与施氮水平密切相关, 间作体系中氮素养分的合理投入是发挥间作优势的关键。     

间作对分蘖洋葱与番茄根际土壤磷转化强度及磷细菌群落结构的影响

【目的】间作分蘖洋葱能缓解番茄连作障碍,提高番茄养分吸收。本试验主要研究间作后分蘖洋葱和番茄根际土壤中磷细菌群落结构及活性的变化,以揭示该间作体系磷细菌改善作物磷营养的生物学机制。【方法】盆栽试验选用茄科连作8年的设施土壤,番茄品种为‘东农708’,分蘖洋葱品种为‘五常红旗社’。设番茄单作、分蘖洋葱单作、分蘖洋葱与番茄间作及无苗对照等4个处理。在定植23 d、30 d和37 d取样,测定植株干重及磷浓度。同时用抖根法取番茄和分蘖洋葱根际土,测定土壤中磷细菌数量及磷细菌的转化强度。采用PCRDGGE方法测定磷细菌的群落结构。【结果】1)间作后,番茄地上和地下干重增加,分蘖洋葱地上和地下干重减少,在37 d差异达到显著水平。2)间作后,番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的数量增加,在23 d和37d差异达到显著水平;分蘖洋葱根际土壤中无机磷细菌数量在23 d时显著降低,有机磷细菌数量在间作37 d时显著升高。间作期间分蘖洋葱和番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的数量均显著高于无苗对照。间作23d时,番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著升高,分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著降低;而间作37 d时,分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著升高,且间作期间番茄和分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著高于无苗对照。3)间作37 d番茄和分蘖洋葱根际土壤pH显著升高,EC值显著降低,且各处理土壤pH均高于无苗对照,土壤EC值均低于无苗对照。间作30 d时番茄根际土壤中速效磷含量显著升高,间作37 d时显著低于单作。间作期间分蘖洋葱根际土壤速效磷含量变化不显著,番茄根际土壤速效磷含量均低于无苗对照,而分蘖洋葱均高于无苗对照。间作后番茄植株磷浓度和磷吸收量显著高于单作处理,分蘖洋葱植株磷浓度显著高于单作处理,而磷吸收量显著低于单作处理。4)间作后番茄根际土壤中无机磷细菌的条带数、香农多样性指数和均匀度指数显著高于其单作处理,而间作分蘖洋葱显著低于其单作处理。间作后番茄根际土壤中有机磷细菌的条带数、香农多样性指数和均匀度指数前期显著高于单作番茄,后期显著低于单作。而间作分蘖洋葱与对应单作比较差异不显著。【结论】间作分蘖洋葱通过改变番茄根际土壤中磷细菌数量和群落结构,提高了磷细菌的转化强度,增加了番茄根际土壤中速效磷含量,促进植株磷浓度和磷吸收量增加,改善了番茄磷营养。     

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。     

小麦/蚕豆间作条件下小麦的氮、钾营养对小麦白粉病的影响

通过小麦/蚕豆间作盆栽试验,研究比较了单作和间作条件下不同氮、钾营养水平对小麦氮、钾养分吸收和小麦白粉病发生的影响。结果表明:小麦蚕豆间作提高小麦子粒产量74.7%～133.9%,低氮条件下,间作提高小麦氮吸收量14.7%～169%;在高氮条件下,间作提高氮吸收量的优势降低;间作提高小麦钾吸收量32%～69%,增施钾肥提高小麦钾吸收量25.5%～57.3%。小麦间作蚕豆能明显减轻小麦白粉病的发生,间作平均防效达42.1%～83.1%;小麦白粉病的发生与小麦茎叶的氮吸收量呈显著正相关关系,r=0.623*～0.702*.*。     

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。     

Community composition of ammonia-oxidizing bacteria in the rhizosphere of intercropped wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.), maize (<Emphasis Type="Italic">Zea mays</Emphasis> L.), and faba bean (<Emphasis Type="Italic">Vicia faba</Emphasis> L.)

Cereal/cereal and cereal/legume intercropping systems are popular in the north, northwest, and southwest of China and often result in yield increases compared to monocropping. Rhizosphere interactions may play a significant role in the yield increases, particularly with respect to nutrient availability. The aim of this study was to investigate the effects of intercropping on N availability and community composition of ammonia-oxidizing bacteria in the rhizosphere of wheat, maize, and faba bean at different growth stages. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) based on 16S rRNA genes was used to analyze the community composition of bacterial ammonia oxidizers belonging to β-proteobacteria. The results showed that intercropping with faba bean significantly increased nitrate concentrations in the rhizosphere of wheat and maize at the second sampling time (20 June) compared to monocropping or intercropping between maize and wheat. Intercropping significantly affected the community composition of ammonia-oxidizing bacteria in the rhizosphere compared to monocropping, and the effects were most pronounced in the maize/faba bean and wheat/maize intercropping systems when faba bean and wheat were at anthesis and maize was in seedling stage. In wheat/faba bean intercropping, the effects of intercropping on community composition of ammonia-oxidizing bacteria were less pronounced at the seedling stage of the two species but were significant at anthesis.     

间作系统氮调控对小麦氮钾营养及条锈病发生的影响

通过探讨间作和施氮对小麦植株氮钾养分吸收、分配及条锈病发生的影响,明确氮钾养分吸收和分配与小麦条锈病发生的关系,以期为合理施肥实现控病增产提供理论依据。在云南安宁和峨山两地布置田间小区试验,研究3种施氮水平(0 kg×hm~(–2)、90 kg×hm~(–2)和180 kg×hm~(–2))和2种种植模式(小麦单作、小麦||蚕豆间作)对小麦植株氮钾含量与分配以及小麦条锈病发病率及病情指数的影响。结果表明,施氮增加了小麦产量,且间作增产效应显著;与单作相比,间作小麦平均显著增产31.9%(安宁)和18.0%(峨山);小麦||蚕豆间作产量优势明显,土地当量比为1.20～1.37(安宁)和1.16～1.27(峨山),但间作增产优势随施氮量增加而降低。施氮在提高产量的同时也加重了小麦条锈病危害,随施氮量增加,单、间作小麦条锈病的发病率和病情指数均呈增加趋势。间作有较好的控病效果,与单作相比,间作小麦发病率、病情指数分别显著降低9.6%～22.0%、23.7%～33.7%(安宁)和29.5%～36.5%、29.3%～39.6%(峨山)。施氮增加了小麦植株氮含量,且主要累积在叶片,叶片氮含量占氮吸收总量的41.3%～47.4%(安宁)和35.9%～44.1%(峨山);但间作显著降低小麦植株氮含量,并显著提高钾含量,因而显著降低了叶片氮/钾比。相关性分析表明,小麦条锈病发病率和病情指数与植株氮含量、叶片氮/钾比呈显著正相关,与钾含量呈极显著负相关。施氮增加了小麦植株氮含量,提高了叶片氮/钾比,进而加剧小麦条锈病发生;而间作则通过增加钾含量,降低小麦植株氮含量及叶片氮/钾比,平衡小麦植株内氮钾养分而增强小麦对条锈病的抗性。     

施氮水平对间作蚕豆锰营养及叶赤斑病发生的影响

通过田间小区试验,研究了蚕豆/小麦间作条件下4 种施氮水平（N 0、45、90、135 kg/hm2）对蚕豆锰营养和叶赤斑病的影响。结果表明: 在4种施氮水平下,间作蚕豆与单作相比,蚕豆产量、根际土壤交换锰含量及分枝期蚕豆叶中锰浓度均有显著增加,其中产量提高 49.16%～87.77%,根际土壤交换锰含量提高16.27%～35.25%,分枝期蚕豆叶中锰浓度分别提高 4.98%～27.75%。间作条件下,施氮也能显著提高蚕豆产量、开花期蚕豆根际土壤交换锰含量和分枝期、成熟期蚕豆叶中锰的浓度,其中施氮 90 kg/hm2 时最佳。在发病盛期,间作蚕豆叶赤斑病发病率和病情指数分别比单作降低了15.75%和1.5%,而且与蚕豆叶中锰浓度均有极显著的负相关性,相关系数分别为 -0.9399 和 -0.8751; 同时高氮（N 135 kg/hm2）和常规施氮（N 90 kg/hm2）处理蚕豆叶发病率和病情指数均高于低氮（N 45 kg/hm2）和不施氮（N 0 kg/hm2）处理。     

苯甲酸胁迫下间作对蚕豆自毒效应的缓解机制

苯甲酸是引起蚕豆连作障碍的主要自毒物质之一。本文采用水培试验,研究了不同浓度苯甲酸[C0(0 mg?L-1)、C1(50 mg?L-1)、C2(100 mg?L-1)和C3(200 mg?L-1)]处理对与小麦间作的蚕豆幼苗生长和枯萎病发生的影响,从生理抗性角度探讨小麦与蚕豆间作对缓解苯甲酸自毒效应的机制,为合理利用间作缓解连作障碍,实现农业可持续发展提供科学依据。结果表明:与C0处理相比,不同浓度苯甲酸处理均显著抑制了蚕豆幼苗的生长,并且随处理浓度升高,抑制效应增强;同时显著提高了蚕豆枯萎病发病率和病情指数;蚕豆根系和叶片的MDA含量显著提高,但抗氧化酶(POD和CAT)活性和病程相关蛋白(β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶)活性均随苯甲酸处理浓度升高而降低。表明不同浓度苯甲酸处理均显著抑制了蚕豆的生长,降低蚕豆的生理抗性而促进枯萎病发生。与单作蚕豆相比,蚕豆与小麦间作显著提高了苯甲酸胁迫下蚕豆的地上部干重(17.0%~47.1%),降低了发病率(11.1%~25.0%)和病情指数(20.0%~42.1%);蚕豆根系和叶片中POD活性分别提高12.9%~16.9%和9.3%~24.9%,CAT活性分别提高10.3%~54.0%和6.6%~20.5%,蚕豆根系的β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性分别提高4.7%~13.1%和6.7%~15.8%,MDA含量分别降低19.5%~25.4%和20.5%~29.9%。C2处理下间作提高抗氧化酶和病程相关蛋白活性的效果最好,抗病效果最佳。表明小麦与蚕豆间作通过提高蚕豆的生理抗性而减轻苯甲酸引起的枯萎病危害,促进蚕豆生长,是缓解苯甲酸自毒效应的有效措施。