不同分根条件下氮对间作小麦生长和白粉病发生的影响

以小麦蚕豆间作方式为研究对象，通过根系分隔技术，主要研究了在小麦蚕豆根系不分隔（I）、尼龙网分隔（M）和塑料膜分隔（P）3种根系分隔条件下，供氮水平（N0，N0.05，N0.1和N0.2）对小麦生长和白粉病病害发生的影响。结果表明，施氮显著提高了间作小麦的生物量。在3种不同的根系分隔方式下（I，P和M），N0.05水平小麦地上部的生物量分别比N0水平增加了59．9％，62．6％和58．6％。随着供氮水平的提高，小麦自粉病的发病率和病情指数均明显增加，在3种根系分隔方式下，分别增加337．1％～1213．6％，766．3％～1750．1％和130．7％～1061．0％。但根系不分隔处理（I）的间作小麦对白粉病的抗病能力较强，在高氮水平下（N0.2）病情指数和发病率均低于根系完全分隔处理（P）。     

不同施氮水平及根系分隔方式对间作小麦蚕豆氮吸收的影响

通过盆栽试验设置了3种根系分隔方式(无分隔、尼龙分隔、塑料分隔)和3个氮(N/2、N、3N/2)水平,分析了间作小麦蚕豆的干物质量、氮素累积吸收量和养分竞争比率,研究不同种植模式及不同施氮水平对小麦蚕豆氮素营养累积吸收特征和养分竞争规律的影响。结果表明:不同氮水平和根系分隔方式改变了间作小麦和蚕豆的干物质量,小麦拔节期,低氮、常规施氮和高氮水平下,尼龙分隔方式下小麦干物质累积量分别高于不分隔和塑料分隔60.8%、61.46%,71.19%、73.42%,63.02%、61.54%。低氮水平下,无分隔方式蚕豆干物质平均累积量分别低于尼龙和塑料分隔15.46%和20.68%;推荐施氮水平下,抽穗期和成熟期,尼龙分隔蚕豆干物质累积分别低于无分隔和塑料分隔24.53%、23.11%和26.66%、26.96%;高氮条件下,3种根系分隔方式间差异不明显。不同氮水平和根系分隔方式也改变了间作小麦和蚕豆的氮素累积吸收量。其中低氮条件下,无分隔小麦氮素累积吸收量明显高于尼龙和塑料分隔,随施氮量增加,这种优势逐渐不明显;低氮和高氮条件下,3种根系分隔(PB、MB、NB)蚕豆氮素累积吸收量差异不显著,推荐施氮条件下,塑料分隔方式下蚕豆氮素吸收量急剧增加,尤其籽粒膨大期,与尼龙分隔和不分隔相比分别增加29.03%、26.48%。低氮和常规施氮条件下,拔节期、孕穗期和灌浆期,尼龙和无分隔体系小麦相对于塑料分隔体系养分竞争比率(NCRcs)高于蚕豆。     

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。     

施氮量对间作小麦蚕豆根系分泌槲皮素和橙皮素的影响

【目的】系统探讨间作条件下,不同施氮水平不同生育期小麦和蚕豆根系分泌槲皮素和橙皮素的动态变化及累积特征,为进一步探明间作增产控病机制提供依据。【方法】通过盆栽试验,采用小麦与蚕豆根系尼龙分隔(MB)和塑料分隔(PB)两种间作种植模式,测定间作小麦蚕豆不同氮水平(低氮1/2N:常规施氮量的一半;常规施氮N;高氮3/2N:常规施氮量的1.5倍)条件下,不同生育期根系分泌槲皮素和橙皮素数量。【结果】施氮水平和间作体系根系不同分隔方式影响作物生物量和根冠比。随着施氮量增加,小麦和蚕豆生物量增加45%—62.5%和3.2%—18.9%,根冠比降低33.8%—47.3%和11.8%—26.9%;与塑料分隔相比,相同施氮水平条件下,作物生长60 d时,尼龙分隔小麦和蚕豆生物量分别提高4.2%—25%、19%—38.6%,随生长天数增加差异逐渐不显著。间作根系不同分隔方式和施氮量均能影响小麦蚕豆根系槲皮素和橙皮素的分泌量。随施氮量增加,小麦蚕豆槲皮素和橙皮素分泌量减少,与低氮条件相比,常规施氮和高氮条件下,小麦槲皮素分泌量减少了23.4%和62.3%,橙皮素分泌量减少了32.2%和64.5%;蚕豆槲皮素分泌量减少了35.4%和44.1%,橙皮素减少了11.9%和23.9%。相同氮水平条件下,尼龙分隔小麦蚕豆槲皮素和橙皮素分泌量高于塑料分隔,低氮和常规施氮条件下,尼龙分隔小麦槲皮素的分泌量分别高于塑料分隔15.3%和27.1%,橙皮素的分泌量分别高于塑料分隔21%和13.7%;蚕豆根系尼龙分隔槲皮素分泌量高于塑料分隔34.6%和56.6%,橙皮素高于塑料分隔16.9%和5.1%;高氮条件下两种根系分隔方式之间差异不显著。【结论】间作根系不同分隔方式影响小麦和蚕豆根系槲皮素和橙皮素的分泌,但这种影响受施氮水平的调控,低氮和常规施氮条件下,尼龙分隔小麦和蚕豆根系槲皮素和橙皮素分泌量高于塑料分隔,高氮条件下差异不显著。     

不同根系分隔方式对间作蚕豆养分吸收和斑潜蝇发生的影响

通过根系分隔的盆栽试验,研究了地下部分隔对小麦//蚕豆间作系统中蚕豆的养分吸收和斑潜蝇发生的影响。结果表明:根系完全分隔处理蚕豆的生物量和N、P、K吸收量均高于其余2种分隔方式,在各个生育期,根系完全分隔处理与不分隔处理间差异均显著。根系分隔方式还影响了蚕豆斑潜蝇的发生,蚕豆斑潜蝇的发生均表现为根系不分隔(I)<尼龙网分隔(M)<完全分隔(P)。说明根系的相互作用,对蚕豆斑潜蝇的发生有一定的减轻作用。     

两种三熟套作体系中的氮素转移及吸收利用

 【目的】探讨“小麦/玉米/大豆”(以下简称麦/玉/豆)和“小麦/玉米/甘薯”(以下简称麦/玉/薯)两种三熟套作体系的氮素种间竞争促进作用和高效吸收利用特性。【方法】采用根系分隔盆栽试验和15N土壤稀释标记法,研究两种三熟套作体系的氮素转移及吸收利用情况。【结果】不分隔与分隔相比,两种体系中小麦的15N总吸收量和15N作物回收率提高,土壤残留15N%丰度及总N含量降低。“麦/玉/豆”中玉米的15N总吸收量、籽粒15N吸收量、15N作物回收率、土壤残留15N%丰度及总N含量提高17.62%、24.52%、17.63%、13.9%和10.1%,“麦/玉/薯”则降低50.19%、42.58%、33.42%、29.6%和5.2%;降低了大豆的15N总吸收量、籽粒15N吸收量和15N作物回收率,但土壤总N含量提高6.06%;提高了甘薯的15N总吸收量和15N作物回收率,但土壤残留15N%丰度和总N含量降低0.9%和4.95%。【结论】两种体系均存在氮素种间竞争促进作用和氮素转移,“麦/玉/豆”较“麦/玉/薯”更有利于肥料氮的吸收、土壤肥力的保持和周年作物的可持续生产。     

不同分根条件下氮对间作小麦生长和白粉病发生的影响*

 以小麦蚕豆间作方式为研究对象,通过根系分隔技术,主要研究了在小麦蚕豆根系不分隔(I)、尼龙网分隔(M)和塑料膜分隔(P)3种根系分隔条件下,供氮水平(N₀,N_0.05,N_0.1和N_0.2)对小麦生长和白粉病病害发生的影响。结果表明,施氮显著提高了间作小麦的生物量。在3种不同的根系分隔方式下(I,P和M),N_0.05水平小麦地上部的生物量分别比N₀水平增加了59.9%,62.6%和58.6%。随着供氮水平的提高,小麦白粉病的发病率和病情指数均明显增加,在3种根系分隔方式下,分别增加337.1%~1213.6%,766.3%~1750.1%和130.7%~1061.0%。但根系不分隔处理(Ⅰ)的间作小麦对白粉病的抗病能力较强,在高氮水平下(N_0.2)病情指数和发病率均低于根系完全分隔处理(P)。     

施氮对小麦蚕豆间作根际土壤脲酶活性的影响

脲酶活性影响施入土壤中尿素的转化和植物吸收利用。通过田间试验研究了施氮对小麦蚕豆间作根际土壤脲酶活性的影响,其中,小麦施氮量为0(N0)、112.5(N1)、225.0(N2)、337.5(N3)kg/hm2,蚕豆施氮量为小麦的1/2。结果表明:施氮提高了间作作物的产量,N0,N1,N2,N3施氮水平的LER分别为1.15,1.10,1.05,1.02,具有间作优势。与单作相比,4个供氮水平分蘖期间作小麦根际土壤脲酶活性平均增加4.66%,增加量依次为N0N2N1N3,间作蚕豆根际土壤脲酶的活性平均增加6.60%,增加量依次为N2N1N0N3;拔节期间作小麦根际脲酶的活性平均增加14.08%,增加量依次为N2N1N3N0,间作蚕豆根际土壤脲酶的活性平均增加8.24%,增加量依次为N0N2N1N3;成熟期间作小麦根际脲酶的活性平均增加7.03%,增加量依次为N2N3N1N0,间作蚕豆际脲酶的活性平均增加5.25%,增加量依次为N0N1N2N3。可见,施氮影响间作小麦、蚕豆根际土壤的脲酶活性,且施氮量对小麦蚕豆间作根际土壤脲酶活性的影响规律不同。     

接种不同根瘤菌对间作蚕豆和小麦生长的促进作用研究

本文通过在不同根系分隔方式中对间作蚕豆接种不同根瘤菌株的盆栽试验,研究了问作蚕豆和小麦生长状况。结果表明：在根系完全分隔中接种根瘤对蚕豆的生长都好于不接种;3种菌株中以接种NM353菌株的效果最好,在根系不分隔中蚕豆和小麦生长同时得到改善,其生物量、吸氮量都高于其它两种菌株和不接种处理;虽然根系完全分隔中接种LN566改善了蚕豆生长,但在根系不分隔中蚕豆的生长被抑制,其生物量和含氮量最低。因此,不同根瘤菌菌株在间作中的表现不同。间作中通过选择合适的菌株进行接种,可以充分发挥生物固氮作用,改善作物氮索营养。     

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.     

两种三熟套作体系中的氮素吸收利用及种间相互作用

通过根系分隔盆栽试验,研究小麦/玉米/大豆与小麦/玉米/甘薯两种三熟套作体系的氮素吸收利用及种间相互作用。结果表明:小麦表现为套作优势,两种体系下不分隔的生物产量与吸氮量均高于完全分隔。玉米在"麦/玉/薯"中表现出竞争劣势(Awc>0,NCRwc>0),不分隔的生物产量与吸氮量显著低于完全分隔;在"麦/玉/豆"中表现出竞争优势(Awc<0,NCRwc<0),不分隔的籽粒产量、籽粒吸氮量和总生物产量、总吸氮量均高于完全分隔,且比"麦/玉/薯"高5.62%、59.09%、5.97%、41.18%。大豆虽表现出竞争劣势,但生物产量与吸氮量降低不明显;甘薯具有微弱的竞争优势,但生物产量与吸氮量显著降低,总吸氮量比大豆低53.11%。不分隔时,"麦/玉/薯"中的玉米与甘薯土壤总氮含量比"麦/玉/豆"中的玉米与大豆低3.95%和8.57%。     

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。     

间作环境中小麦氮钾养分吸收利用与干物质累积的动态变化特征*

 采用田间试验研究了小麦蚕豆间作环境对小麦氮钾养分吸收利用及小麦产量的影响。研究表明：小麦蚕豆间作在小麦干物质累积和产量上较单作具有明显优势。在常规施氮水平下，间作小麦生物量较单作小麦高30.6%，产量较单作增加了12.8%。在抽穗期至乳熟期，小麦茎、叶、穗氮含量和小麦穗钾含量均表现出间作第1行＞间作第3行＞单作，但收获时间作小麦茎叶钾含量呈低于单作趋势。小麦氮、钾养分累积量为间作第1行＞单作＞间作第3行。     

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。     

小麦蚕豆间作系统中的氮钾营养对小麦锈病发生的影响*

 田间小区试验表明：小麦/蚕豆间作系统中，间作有提高小麦氮吸收量的趋势。在低氮水平条件下间作优势和边行优势突出，间作平均提高小麦氮的吸收量2.33%～44.88%，边行优势平均为3.49%～66.66%；高肥料投入水平条件下，间作优势和边行优势减弱。随着氮肥投入水平的提高，小麦氮的吸收量也随之提高，而增施钾肥不能明显提高小麦氮的吸收量。间作和不同的施氮水平均不能明显提高小麦钾的吸收量，但增施钾肥有提高小麦钾吸收量的趋势。小麦/蚕豆间作可以明显降低小麦锈病的发生，间作相对防效达22.2%～100%,增施钾肥平均降低小麦锈病46.15%～59.1%。锈病的发生与小麦体内的氮素营养呈极显著的正相关关系，相关系数为r=0.747^** ～0.7822^**，与钾素营养没有明显的相关关系。     

玉米大豆间作降低小麦玉米轮作体系 土壤氮残留的效应与机制

【目的】阐明夏播玉米大豆间作对小麦玉米轮作体系产量、吸氮量、土壤含水量和硝态氮残留的影响,明确间作地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献率,为优化资源配置、提高土地生产力提供科学依据。【方法】2011年6月至2012年10月,在河北省徐水县代表性农田设置玉米单作（T1）、大豆单作（T2）、玉米与大豆间作根部不分隔（T3）、玉米与大豆间作根部分隔（T4）4个处理,并对关键生育时期的作物生长、土壤水分和硝态氮含量进行实时观测。【结果】相对作物单作种植模式,间作产量优势明显,玉米大豆间作种植的土地当量比（LER）大于1,间作模式总吸氮量（256.1 kg·hm^-2）显著高于玉米单作种植（159.7 kg·hm^-2）。玉米大豆间作主要通过促进玉米生长和氮素吸收来提高间作系统生产能力,其中地上部因素对间作玉米生物量、产量和吸氮量提高的贡献率分别为81.6%、83.4%和75.7%,而地下部因素的贡献率仅为18.4%、16.6%和24.3%。间作玉米条带土壤含水量显著低于单作玉米,隔根间作玉米土壤含水量显著低于不隔根间作玉米,单作大豆与间作大豆土壤含水量无显著差异,隔根对间作大豆土壤含水量无显著影响。相对单作种植,间作系统降低了玉米收获后各层土壤硝态氮含量,而提高了大豆条带土壤硝态氮含量;相对不隔根处理,间作隔根对玉米土壤硝态氮含量影响不大,但降低了间作大豆土壤硝态氮含量。夏季无论是单作种植还是间作种植,其后茬小麦产量和吸氮量均无显著差异,但间作可以显著降低小麦收获后土壤硝态氮残留量（P＜0.05）,相对玉米单作,间作种植的后茬小麦收获后0-100 cm土层硝态氮残留量降低了87.2 kg·hm^-2,其中地上部因素贡献率为77.5%,地下部因素对此贡献仅为22.5%。【结论】夏播间作种植产量优势明显,间作模式整体吸氮量高于玉米单作,其中地上部因素对间作优势的贡献大于地下部因素,并且夏播间作种植对后茬小麦产量和吸氮量均无显著影响。相对单作种植,间作种植降低了玉米条带土壤含水量而对大豆条带无显著影响,间作玉米条带土壤硝态氮含量显著降低而大豆条带土壤硝态氮含量显著提高,但间作系统当季及后茬作物收获后的整体土壤硝态氮残留显著降低。