减氮对华南地区甜玉米大豆间作系统产量稳定性的影响

在广东省广州市华南农业大学试验中心,通过大田定位试验（2013年秋-2017年秋5年9季）对比了两种施氮水平[减量施氮（300 kg·hm^-2,N1）和常规施氮（360 kg·hm^-2,N2）]、4种种植模式[甜玉米单作（SS）、甜玉米//大豆2：3间作（S2B3）、甜玉米//大豆2：4间作（S2B4）、大豆单作（SB）]的甜玉米、大豆及系统产量的动态变化,采用W²（Wricke''s ecovalence,生态价值指数）、变异系数（CV）和可持续指数（SYI）评价了产量的时间稳定性,旨在为华南地区一年2熟制甜玉米产区地力保育和绿色生产提供科学依据。结果表明：1）各处理甜玉米、大豆和系统总产量呈现明显的生产季节动态变化,不同年季、种植模式对甜玉米、大豆和系统总产量均有极显著影响,施氮水平仅显著影响甜玉米的产量。2）所有间作处理甜玉米的相对产量均高于单作,间作系统的实际产量损失指数（AYLs）均大于零,表明甜玉米//大豆间作能稳定地保持间作优势且显著提高了土地利用效率。3）不同处理甜玉米产量的W²、CV和SYI均没有显著差异,但单作大豆的W²值显著高于间作,单作大豆的产量稳定性低于间作大豆。种植模式对系统总产量稳定性有显著影响,且间作大豆提高了其稳定性。4）间作大豆显著提高了土壤地力贡献率,S2B3和S2B4的平均地力贡献率分别为75.07%和74.27%,比SS分别高30.29和29.47个百分点。5）与单作甜玉米相比,9季甜玉米//大豆间作显著提高了土壤pH,缓解了长期大量施氮导致的土壤酸化对地力的影响。连续减量施氮没有影响甜玉米//大豆间作系统土壤有机质和全量养分含量,300 kg·hm^-2的施氮量能够满足甜玉米和大豆对氮素的需要。减量施氮与间作大豆是华南甜玉米产区资源高效利用、系统产量稳定的可持续绿色生产模式。     

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。     

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。     

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。     

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||蚕豆间作提高间作产量的优势及其氮肥响应

为探明小麦||蚕豆间作体系种间互补和竞争与产量优势的关系及其氮肥响应,为豆科禾本科间作最佳氮素管理提供指导,本研究通过为期2年（2015—2017年）的田间定位试验,在不施氮（N0）、低氮（N1,90 kg·hm^-2）、常规施氮（N2,180 kg·hm^-2）和高氮（N3,270 kg·hm^-2）4个施氮水平下,研究小麦||蚕豆间作的产量优势及其相关种间关系。结果表明,与单作相比,两年的间作小麦产量平均显著增加23.50%,单、间作蚕豆的产量均维持在4 000 kg·hm^-2左右,土地当量比均表现为N0 > N1 > N2 > N3 > 1的趋势,系统生产力平均达5 023 kg·hm^-2。与单作相比,间作小麦和蚕豆的花后干物质累积比例、干物质转移率和贡献率均不同程度增加,增幅随着施氮量增加而降低。不同施氮水平下,小麦的种间相对关系指数均表现出明显的互利效应,相对种间竞争强度在低氮水平为种内竞争,常规氮和高氮水平为种间竞争;蚕豆的种间相对关系指数则表现出竞争效应,相对种间竞争强度表现为种内竞争。较蚕豆而言,小麦的相对种间竞争力表现出不同程度的竞争优势,在种间竞争力为0.629 2时可获得最大的间作体系混合干物质量16 093 kg·hm^-2。综上,小麦||蚕豆间作降低了低氮水平下的种间竞争强度,扩大了小麦的互利效应和竞争优势,增加了间作作物的花后干物质累积比例以及干物质贡献率,表现出明显的间作产量优势。     

不同供水水平下间甲酚和间作对小麦、蚕豆耗水特性及产量的影响

通过盆栽试验,研究了3个供水水平(田间持水量的45%、60%和75%)和间甲酚对小麦间作蚕豆耗水量及产量的影响。结果表明:间作总耗水量较相应单作总耗水量的加权平均低12.87%～31.56%,间甲酚对不同作物全生育期总耗水量的作用不显著,但供水和种植模式与作物总耗水量间的相关性极显著。间甲酚对小麦、蚕豆的产量均具有负效应,提高供水量可弱化间甲酚对小麦产量的负效应,但不同供水水平下间甲酚对蚕豆经济产量的化感作用差异不显著。间作生物产量和经济产量较相应单作的加权平均分别高15.3%～37.41%和5.98%～31.27%,间作同时具有弱化间甲酚对蚕豆化感负效应的作用。     

小麦/蚕豆间作系统中施氮对小麦氮营养及条锈病发生的影响

小麦/蚕豆间作在云南较普遍,而条锈病是小麦的主要病害.为研究小麦氮营养及条锈病发生,在云南玉溪和陆良两地同时布置田间试验,在小麦单作(Wm)、小麦/蚕豆间作(Wi)和小麦/蚕豆间作且覆膜隔根(Wp)3种植方式中对小麦设0、150、300kg· hm-2(分别N0、N150、N300)3个氮水平处理,测定了小麦叶片氮含量和条锈病病情指数,结果表明:(1)不论是单作小麦(Wm)还是间作小麦(Wp或Wi),施氮(N150和N300)比不施氮(N0)都显著提高了小麦叶片氮含量,但N150与N300间小麦叶片氮含量差异不显著;综合Wm、Wp、Wi不同种植方式,两地小麦叶片氮含量都随施氮量增大而显著提高(P＜0.0001),N150、N300分别比N0提高了52.7％、74.1％,N300比N150提高了14.0％.(2)在相同氮用量下,Wm、Wp、Wi间的小麦叶片氮含量只在玉溪点N0条件下Wp和Wi比Wm有显著提高(增加52.3％),而玉溪点N150、N300以及陆良点N0、N150、N300下都没明显差异.(3)施氮对小麦条锈病的影响在玉溪和陆良两地表现不同,在玉溪,施氮对小麦条锈病病情指数有增加作用,小麦条锈病病指与叶片氮含量间呈显著正相关;而在陆良,不同种植方式下N150和N300的小麦条锈病病指比No都有显著降低,N150与N300间差异不显著,小麦条锈病病指与叶片氮含量间的最优回归曲线显示小麦条锈病病指先随叶片氮含量升高而显著降低,达最低点后,又随叶片氮含量升高而呈增加趋势.(4)Wp和Wi发病中期的小麦条锈病病指相比Wm降低了10.9％,但发病盛期时降低微弱.总的结果表明,在本田间试验条件下,小麦蚕豆间作只在缺氮时对小麦氮营养有改善作用,小麦蚕豆间作相对单作对小麦条锈病有一定的控制效果,但小麦蚕豆根系相互作用对小麦氮营养及小麦条锈病病指无明显影响;氮肥施用显著改善了小麦氮营养,小麦条锈病发生既受氮营养的影响,又可能与品种特性、种植方式、环境条件等多因素有关.     

不同施氮量对小麦蚕豆间作体系中产量和根系特征的影响

通过盆栽试验,以小麦(Tricum aestivum)和蚕豆(Vicia faba)为研究对象,分别设置根系分隔[尼龙分隔(MB)、塑料分隔(PB)、无分隔(NB)]3种种植方式,系统探讨间作条件下,不同施氮量小麦、蚕豆根系形态变化特征,为进一步探明间作体系作物的增产机制提供依据。结果表明:随施氮量增加,小麦产量增加;蚕豆根系直径、表面积增加。低氮量条件(N/2)下,与塑料分隔(PB)和尼龙分隔(MB)相比,无分隔(NB)小麦根长分别增加0.66%和2.61%,根系表面积分别增加56.14%和52.75%,比根长分别增加18.55%和64.92%,比表面积分别增加64.04%和82.98%;无分隔(NB)蚕豆产量分别增加26.29%和34.84%,根系干重分别增加35.1%和45.4%,根系表面积分别增加72.66%和29.12%,根系直径分别增加66.67%和14.82%,根系体积分别增加9.55%和5.91%,比表面积分别增加165.62%和134.76%。小麦产量与根长和根系表面积呈正相关,而蚕豆产量与根长呈负相关,与根系比表面积呈正相关。不同间作体系,作物之间根系形态变化是影响产量变化的表面驱动因子,低氮量环境下,根系间作程度越高,效果越明显。     

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。     

Effects of wheat/faba bean intercropping on soil nitrogen transformation processes

Journal of Soils and Sediments - Intercropping can increase crop production and maintain soil organic matter levels in soil. The underlying mechanisms are associated with above- and below-ground...     

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。     

基于根系形态对磷吸收的贡献解析小麦||蚕豆间作促进磷吸收的作用

间作模式是充分挖掘作物自身生物学潜力,促进磷资源高效利用的有效手段。为进一步探明间作诱导的根系形态适应性变化对磷吸收的相对贡献,理解小麦||蚕豆间作系统促进磷吸收的作用机制,本研究采用水培法,研究了常规磷(Hoagland营养液磷水平)和低磷(1/2-Hoagland营养液磷水平)条件下,小麦||蚕豆间作对小麦和蚕豆磷吸收、生长性状和根系形态变化的影响,并结合集成推进树算法(ABT)分析小麦和蚕豆根系形态对小麦和蚕豆磷吸收的相对贡献。结果表明,在低磷水平下,与单作小麦相比,小麦||蚕豆间作可以显著促进小麦对磷的吸收;而在正常磷水平下,间作小麦的磷吸收量显著低于单作小麦。在常规磷和低磷水平下,间作均能够显著促进蚕豆对磷的吸收。正常磷水平,间作系统的磷吸收量是小麦和蚕豆单作系统平均磷吸收量的1.04倍;低磷水平,间作系统的磷吸收量是小麦和蚕豆单作系统磷吸收量的1.28倍。种植模式和供磷水平能够显著影响小麦的株高,且有显著的交互作用;间作显著降低蚕豆的株高。ABT分析结果表明,小麦根长、根平均直径主导了小麦根系对磷的吸收,其解释量分别为74.7%和25.3%;蚕豆根长、根平均直径和根表面积共同解释了根系对磷的吸收,其解释量分别为48.0%、35.2%和16.9%。因此,低磷条件下,小麦||蚕豆间作主要通过增加小麦的根长,显著降低小麦根系平均直径,促进小麦对磷的吸收;而间作系统中的蚕豆则通过增加根长促进其对磷的吸收。     

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*.*。     

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.     

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。     

施氮量对间作小麦蚕豆根系分泌大豆异黄酮的影响

通过盆栽和水培试验,采用小麦蚕豆间作、蚕豆单作、小麦单作3种种植方式,研究了不同生育期不同氮水平(低氮、常规氮和高氮)处理下,单、间作小麦和蚕豆根系大豆异黄酮分泌量的变化,为进一步探明间作增产和控病机制提供依据。结果表明,随作物生育期推移,小麦根系分泌大豆异黄酮数量明显减少,蚕豆根系大豆异黄酮的分泌量先增加后减少。随施氮量增加,小麦蚕豆根系大豆异黄酮分泌量均减少,且多达显著水平。与低氮处理相比,常规氮和高氮处理下,单、间作小麦大豆异黄酮分泌量分别显著减少,且多达显著水平。间作可以显著提高作物大豆异黄酮的分泌量,但间作优势仅在低氮和常规氮处理下明显,高氮处理下,单、间作小麦和蚕豆根系分泌大豆异黄酮数量差异不显著,并且这种间作效应会随生育期的推移逐渐消失。总之,间作种植和施氮量均影响作物根系大豆异黄酮分泌量,且低施氮量的影响更明显。