覆盖和粮草间作对作物氮素吸收利用和土壤硝态氮累积的影响

为了减少普通地膜和氮肥的投入,实现该地区农业生态良性循环和土壤的可持续利用,在甘肃武威试验站采用完全随机裂区设计,研究了不同种植模式（玉米单作、玉米//毛苕子和玉米//箭筈豌豆）和覆盖方式（普通地膜覆盖、生物可降解地膜覆盖、秸秆覆盖和无覆盖）对玉米和绿肥作物氮素吸收以及土壤硝态氮累积的影响。结果表明：覆盖和间作对作物的氮素吸收利用具有显著促进作用。玉米收获期,与无覆盖相比,普通地膜覆盖、生物可降解地膜覆盖和秸秆覆盖的玉米植株吸氮量分别增加21.46%,11.22%和34.63%,与玉米单作相比,玉米//毛苕子和玉米//箭筈豌豆的玉米吸氮量分别增加6.94%和6.26%。玉米收获期,秸秆覆盖的牧草植株吸氮量较普通地膜覆盖、生物可降解地膜覆盖和无覆盖分别增加46.75%,72.31%和21.76%,间作毛苕子的吸氮量较间作箭筈豌豆增加25.26%。玉米收获期,各处理玉米带、牧草（裸露）带0～140cm土壤硝态氮累积量均低于牧草收获期,无论牧草收获期还是玉米收获期,单作玉米的玉米带、裸露带土壤硝态氮累积量均低于间作玉米。玉米收获期,普通地膜覆盖和生物可降解地膜覆盖的玉米带0~140cm土壤硝态氮累积量较无覆盖分别显著增加32.87%和27.82%,普通地膜覆盖的牧草（裸露）带0～140cm土壤硝态氮累积量较生物可降解地膜覆盖、秸秆覆盖和无覆盖分别增加9.17%、6.07%和35.45%。     

根瘤菌接种对豌豆/玉米间作系统作物生长及氮素营养的影响

采用盆栽模拟试验,通过豌豆与玉米间作,并对单作和间作豌豆进行根瘤菌接种,研究了接种对豌豆结瘤固氮特性、豌豆及间作玉米的氮素吸收量、作物生长状况的影响。结果表明,间作及接种提高了固氮酶的活性;相对于间作不接种,间作接种根瘤菌ACCC16101(R₁)和XC3.1(R₂)后,根瘤重量增加了19.0%~120.4%;ACCC16101对间作作物的氮素吸收量及干物质积累量影响较小;间作接种XC3.1后, 豌豆、玉米的氮素吸收量及干物质积累量显著增加,籽粒产量比间作不接种提高16.9%和19.1%,土地当量比也高于接种ACCC16101和不接种;XC3.1适宜在豌豆/玉米间作系统中接种。     

施氮制度及间作对燕麦氮素吸收和土壤氮素的影响

【目的】研究不同的施氮制度对燕麦/豌豆间作体系中燕麦的吸收情况以及对土壤氮素的影响。【方法】采用随机区组试验设计,设N0(不施氮)、N1(基肥20%+分蘖期追肥20%+开花期追肥60%)、N2(基肥20%+分蘖期追肥30%+开花期追肥50%)和N3(基肥20%+分蘖期追肥40%+开花期追肥40%)4个施氮制度;3种种植模式(燕麦/豌豆间作、燕麦单作和豌豆单作),研究施氮制度对间作燕麦氮素吸收和土壤氮素的影响。【结果】施氮制度和间作对燕麦籽粒产量、氮素吸收和土壤氮素影响显著。间作燕麦籽粒产量在N2处理下最大,较N3增产22.48%。随着生育期的推进,在拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期间作燕麦的吸氮量较单作燕麦分别提高了26.5%、15.8%、7.3%和17.1%;间作燕麦在N2处理下吸氮量最大,为71.2 kg/hm²,较N0增加了49.9%。在0～20 cm土层间作燕麦的土壤全氮含量在N0、N1、N2和N3处理下分别较单作提高12.9%、11.2%、15.4%和6.9%;间作燕麦在拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期的土壤硝态氮含量和铵态氮均高于单作燕麦。【结论】在20～...     

施氮及间作对燕麦干物质积累、分配和氮素吸收利用的影响

2019年在甘肃省通渭县开展田间试验,采用随机区组试验设计,设N0(不施氮)、N1(基肥20%+分蘖期追肥20%+开花期追肥60%)、N2(基肥20%+分蘖期追肥30%+开花期追肥50%)和N3(基肥20%+分蘖期追肥40%+开花期追肥40%)4个施氮制度;3种种植模式(燕麦间作豌豆、燕麦和豌豆分别单作)。结果表明：施氮制度和种植模式对燕麦干物质积累和氮素吸收利用影响显著;随着燕麦生育期的不断推进,其干物质积累量在不同处理条件下均呈现出直线上升的变化趋势,燕麦拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期间作燕麦地上部干物质积累量比单作分别提高了28.50%、15.00%、10.10%和19.10%。燕麦间作和单作模式下干物质积累量都以N2制度下最高,灌浆期间作燕麦茎、叶和穗在N2制度下干物质积累量较单作分别提高了14.80%、29.10%和14.90%。间作系统的氮肥利用率显著高于单作,间作燕麦较单作高47.33%～140.98%,间作优势明显。不同施氮处理下燕麦相对于豌豆的氮素营养竞争比率随生育期的延长呈先增后减再增的变化规律,抽穗期在N2制度下最大,竞争优势明显。总体而言,在N2施氮制度下燕麦/...     

干旱绿洲灌区玉米氮素吸收利用对绿肥还田利用方式的响应

针对干旱绿洲灌区小麦与玉米长期连作、麦后休闲期长、氮肥利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米氮素吸收利用的影响具有重要意义。在石羊河流域,通过田间试验研究麦后复种绿肥不同还田利用方式(全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥并采用传统翻耕)对后茬玉米氮素利用特征的影响。结果表明,与不复种绿肥相比,绿肥全量翻压和地表覆盖免耕还田处理下玉米播前030 cm土层矿质氮含量显著增加11.7%、10.0%,微生物量氮含量增加14.3%、16.2%;抽雄吐丝期,030 cm土层土壤矿质氮含量增加17.0%、13.7%,微生物量氮含量增加8.7%、10.7%,为玉米氮素高效利用奠定了基础。绿肥全量翻压和地表覆盖免耕还田处理的玉米地上部植株吸氮量和籽粒吸氮量较不复种绿肥翻耕处理明显增加,其氮素利用率和氮肥偏生产力较不复种绿肥翻耕处理平均提高20.1%、25.8%和17.3%、22.2%,且该条件下玉米氮素利用率和氮肥利用率显著高于绿肥根茬还田处理。因此,在干旱绿洲灌区,麦后复种绿肥全量翻压或地表覆盖免耕在提高土壤氮素含量的同时,实现了玉米氮素的高效利用。     

三种豆科作物与玉米间作对玉米生产力和种间竞争的影响

合理的种间配置是间作系统中作物获取高产,种间相互作用发挥优势的关键。本研究设置蚕豆/玉米(M/F)、大豆/玉米(M/S)和豌豆/玉米(M/P) 3种豆科作物与玉米间作模式,以及相应单作种植,通过测定单间作条件下作物产量、生物量,明确3种豆科作物与玉米间作对间作玉米生产力和间作作物种间资源竞争力的影响。结果表明,3种间作模式均具有间作优势,土地当量比(LER)均大于1,两年平均土地当量比分别为1.38 (M/F)、1.19 (M/S)、1.26 (M/P);两年结果均是M/S中玉米产量最高,至收获期,与大豆间作的玉米产量可达单作玉米产量的93.6% (2017)和71.2% (2018);M/S中玉米的穗粒数显著高于M/F和M/P中;地上部生物量及采样期平均生长速率均表现为M/S>M/P>M/F;共生期内大豆相对于玉米的资源竞争力(A_sm)随共生期推进逐渐降低,而蚕豆相对于玉米的竞争力(A_fm)和豌豆相对于玉米的竞争力(A_pm)逐渐升高;玉米单独生长时期3种间作模式玉米的补偿效应(CE)无显著差异,各间作模式两年平均CE值均小于1;因此,在本试验条件下,甘肃河西走廊灌区玉米与大豆间作是保证间作玉米稳产的有效措施。     

干旱绿洲灌区玉米氮素吸收利用对绿肥还田利用方式的响应

针对干旱绿洲灌区小麦与玉米长期连作、麦后休闲期长、氮肥利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米氮素吸收利用的影响具有重要意义。在石羊河流域,通过田间试验研究麦后复种绿肥不同还田利用方式(全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥并采用传统翻耕)对后茬玉米氮素利用特征的影响。结果表明,与不复种绿肥相比,绿肥全量翻压和地表覆盖免耕还田处理下玉米播前0～30 cm土层矿质氮含量显著增加11.7%、10.0%,微生物量氮含量增加14.3%、16.2%;抽雄吐丝期,0～30 cm土层土壤矿质氮含量增加17.0%、13.7%,微生物量氮含量增加8.7%、10.7%,为玉米氮素高效利用奠定了基础。绿肥全量翻压和地表覆盖免耕还田处理的玉米地上部植株吸氮量和籽粒吸氮量较不复种绿肥翻耕处理明显增加,其氮素利用率和氮肥偏生产力较不复种绿肥翻耕处理平均提高20.1%、25.8%和17.3%、22.2%,且该条件下玉米氮素利用率和氮肥利用率显著高于绿肥根茬还田处理。因此,在干旱绿洲灌区,麦后复种绿肥全量翻压或地表覆盖免耕在提高土壤氮素含量的同时,实现了玉米氮素的高效利用。     

三种豆科作物与玉米间作对玉米生产力和种间竞争的影响

合理的种间配置是间作系统中作物获取高产,种间相互作用发挥优势的关键。本研究设置蚕豆/玉米(M/F)、大豆/玉米(M/S)和豌豆/玉米(M/P) 3种豆科作物与玉米间作模式,以及相应单作种植,通过测定单间作条件下作物产量、生物量,明确3种豆科作物与玉米间作对间作玉米生产力和间作作物种间资源竞争力的影响。结果表明,3种间作模式均具有间作优势,土地当量比(LER)均大于1,两年平均土地当量比分别为1.38 (M/F)、1.19 (M/S)、1.26 (M/P);两年结果均是M/S中玉米产量最高,至收获期,与大豆间作的玉米产量可达单作玉米产量的93.6%(2017)和71.2%(2018);M/S中玉米的穗粒数显著高于M/F和M/P中;地上部生物量及采样期平均生长速率均表现为M/SM/PM/F;共生期内大豆相对于玉米的资源竞争力(A_(sm))随共生期推进逐渐降低,而蚕豆相对于玉米的竞争力(A_(fm))和豌豆相对于玉米的竞争力(A_(pm))逐渐升高;玉米单独生长时期3种间作模式玉米的补偿效应(CE)无显著差异,各间作模式两年平均CE值均小于1;因此,在本试验条件下,甘肃河西走廊灌区玉米与大豆间作是保证间作玉米稳产的有效措施。     

生物炭对紫花苜蓿/玉米间作系统氮吸收的影响

施加生物炭有利于提高土壤氮素吸收利用效率。本研究通过田间试验,明确施加生物炭对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)/玉米(Zea mays L.)间作系统氮吸收的影响。试验共有6个处理：玉米单作(M),苜蓿单作(A),玉米/苜蓿间作(MA),间作均施生物炭(McAc),间作仅玉米施生物炭(McA),间作仅苜蓿施生物炭(MAc)。结果表明：不同间作处理土地当量比(Land equivalent ratio, LER)均大于1,McAc的LER最高;与MA相比,施加生物炭可显著提高紫花苜蓿及玉米单株地上部氮含量,且McAc的土壤碱解氮含量提高24.95%,根表面积密度增加34.23%～275.72%,进而提高了根系吸收氮素的能力。综上,施加生物炭可以提高土壤碱解氮含量和增加植物根表面积密度,提高紫花苜蓿/玉米间作氮吸收,进而提高作物产量。相比于玉米,施加生物炭对紫花苜蓿效果良好,紫花苜蓿和玉米都施加生物炭效果最好。     

紫花苜蓿/豆科牧草间作的生态效益分析

为探究我国半干旱区紫花苜蓿(Medicago sativa)/豆科牧草适宜间作模式，本研究采用完全随机设计，以紫花苜蓿单作为对照，研究紫花苜蓿/3种豆科牧草(毛苕子(Vicia villosa)、箭筈豌豆(Vicia sativa)和豌豆(Pisum sativum))间作对土壤水分、杂草、捕食性节肢动物、饲草产量、水分利用效率和食物当量的影响。与紫花苜蓿单作相比，紫花苜蓿/毛苕子、紫花苜蓿/箭筈豌豆和紫花苜蓿/豌豆间作的紫花苜蓿全生育期干草产量分别提高30.2%,45.2%和61.3%;水分利用效率分别提高6.1,8.8和12.1 kg·hm^-2·mm^-1,食物当量分别提高26.74%,19.96%和53.28%。紫花苜蓿/豆科牧草间作显著降低土壤贮水量(P<0.05)、杂草密度和生物量，显著提高田间捕食性节肢动物密度、饲草产量、水分利用效率和食物当量，尤其紫花苜蓿/豌豆间作。紫花苜蓿/豌豆间作更有益于维持农田生态系统多样性和保持作物产量，可作为我国半干旱区可持续农业1种可行有效间作模式。