小麦蚕豆间作对作物根系活力、蚕豆根瘤生长的影响*

 通过田间试验研究了小麦、蚕豆间作条件下不同施氮水平对小麦、蚕豆根系活力和蚕豆根瘤生长状况的影响，结果表明：氮肥施用对作物根系活力、蚕豆根瘤生长及作物产量均有显著影响，在同样氮素水平下间作小麦的根系活力均比单作小麦高，如孕穗期在N₀,N₉₀,N₁₈₀,N₂₇₀分别增加了0.91%，3.5%，3.0%，2.4%；而间作蚕豆的根系活力均低于单作蚕豆：如开花期在N₀,N₉₀,N₁₈₀,N₂₇₀分别降低了1.3%，28.1%，13.7%，5.7%；间作蚕豆根瘤数均高于单作蚕豆，如结荚期在N₀,N₉₀,N₁₈₀,N₂₇₀分别提高了13.6%，31.4%，5.4%，30.6%，随施氮量的增加，根瘤数均呈减少的趋势。间作蚕豆产量结果是N₁₈₀>N₉₀>N₀>N₂₇₀ ，间作小麦产量结果是N₁₈₀>N₂₇₀>N₉₀>N₀。     

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）。     

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。     

小麦蚕豆间作条件下不同施氮量对作物根际微生物数量的影响*

 通过盆栽试验和室内平板培养技术研究了小麦蚕豆间作条件下不同施氮量对作物根际微生物的影响。结果表明：小麦蚕豆根际微生物数量在总体上以细菌为主,放线菌次之,真菌最少。在作物各生育期,随着施氮量的增加,小麦、蚕豆根际微生物数量增加,在施氮量为325 mg/kg（N）时达到数量最高,高氮（N_3/2, 487.5 mg/kg）时下降。在小麦孕穗（蚕豆开花）期施氮量为325 mg/kg 时,间作小麦根际细菌、真菌和放线菌分别比对照（N₀）增加了71%,152%,4%;间作蚕豆根际细菌、真菌和放线菌分别比对照（N₀）增加了214%,65%,17%。小麦与蚕豆间作对小麦根际微生物数量表现为增加作用,但对蚕豆根际微生物的影响相反;间作小麦根际细菌、真菌数量在分蘖期、收获期显著高于单作小麦,间作蚕豆根际微生物数量在施氮量为325 mg/kg（N）时均低于单作蚕豆。施氮量与种植模式的互作效应在蚕豆分枝、开花和鼓粒期对蚕豆根际细菌、真菌有显著影响,对小麦根际细菌仅在分蘖期有显著影响,对小麦根际真菌仅在孕穗期有显著影响。     

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。     

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。     

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。     

小麦/蚕豆间作体系中的种间相互作用及氮转移研究

 在小麦/蚕豆间作体系中通过根系分隔和标记15N的盆栽试验研究表明，小麦相对于蚕豆对土壤氮和肥料氮的依赖更强，蚕豆则更多依赖于空气中的氮。在根系完全分隔、尼龙网分隔和根系不分隔处理中小麦对15N的回收率分别为58%、73%和52%，而蚕豆则分别为30%、20%和3%。小麦对肥料氮的竞争促进了蚕豆的固氮作用，在根系完全分隔、尼龙网分隔和根系不分隔时，蚕豆来源于固氮的百分数（%Ndfa）分别为58%、80%和91%。因此，小麦/蚕豆中存在对氮的互补利用，该体系中氮营养竞争和促进作用同时存在。在小麦/蚕豆间作体系中应用土壤标记同位素稀释法表明蚕豆固氮向间作小麦发生了转移，转移的量相当于蚕豆吸氮总量的5%。     

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。     

不同施氮水平对间作小麦、蚕豆磷吸收的影响

【目的】为了揭示在不同施氮水平下,间作小麦蚕豆各生育期磷养分吸收累积规律。【方法】通过盆栽试验,研究不同氮水平(N/2、N、3N/2)对间作小麦、蚕豆的磷养分动态累积吸收变化和养分竞争规律的影响。【结果】推荐施氮水平下(N),小麦、蚕豆生物量最高;相同施氮水平下,与单作相比,间作提高了小麦、蚕豆生物量。随施氮量增加,小麦、蚕豆磷养分吸收量增加。与单作相比,间作小麦提高了磷养分吸收量,间作小麦灌浆期至成熟期磷养分吸收量分别提高了20%～72.8%和20%～28.12%,蚕豆差异不明显。同时,随施氮量增加,小麦磷养分吸收速率增加,蚕豆磷吸收速率减少。与单作相比,间作提高了小麦磷吸收速率,3个施氮水平下,间作小麦抽穗至成熟期磷养分吸收速率分别提高了0.1～5.3倍、21.9%～90%和2%～242%;常规施氮和高氮水平下,间作蚕豆分枝期至鼓粒期磷养分吸收速率分别增加了38.4%～89.8%和8.7%～48.6%。【结论】氮肥施用量和间作种植方式同时改变了小麦、蚕豆生物量和磷素吸收累积。     

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。     

施氮量及间作对燕麦、向日葵生产力及土壤硝态氮累积的影响

为研究不同施氮量及间作对燕麦、向日葵生产力以及燕麦收获后土壤硝态氮累积量的影响,在吉林西部半干旱地区开展大田试验,设置不同施氮量处理(0、50和100kg/hm2),测定燕麦、向日葵产量、吸氮量及土壤硝态氮含量。结果表明:燕麦‖向日葵带状间作具有产量优势及较高的氮吸收效率,土地当量比及氮素吸收当量比范围分别为1.20~1.37和1.20~1.30。施氮量为100kg/hm2时,间作燕麦、向日葵籽粒产量、地上部生物量以及地上部吸氮量均为最高,分别为4.40和6.65t/hm2,12.81和12.40t/hm2以及182.78和192.12kg/hm2,其中间作燕麦地上部生物量、吸氮量较单作燕麦显著提高17.20%~35.39%;间作向日葵籽粒产量及地上部吸氮量较单作向日葵显著提高22.78%~46.15%。间作显著降低燕麦收获后间作燕麦边行0~60cm土壤硝态氮累积量,显著增加间作向日葵边行土壤硝态氮累积量。因此,100kg/hm2是该地区燕麦‖向日葵带状间作的较优施氮量。     

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。     

Nitrogen acquisition,fixation and transfer in maize/alfalfa intercrops are increased through root contact and morphological responses to interspecies competition

Nitrogen(N) fixation by legumes and nitrogen transfer to cereals have been considered as important pathways for overyielding and higher N use efficiency in cereal/legume intercropping systems. However, the extent to which root morphology contributes to N fixation and transfer is unclear. A two-factorial greenhouse experiment was conducted to quantify the N fixation, transfer and root morphology characteristics of the maize/alfalfa intercropping system in two consecutive years using the 15 N-urea leaf labeling method, and combining two N levels with three root separation techniques. N application could inhibit N fixation and transfer in a maize/alfalfa intercropping system. Irrespective of the N application level, compared with plastic sheet separation(PSS), no separation(NS) and nylon mesh separation(NNS) significantly increased the total biomass(36%) and total N content(28%), while the N fixation rate also sharply increased by 75 to 134%, and the amount of N transferred with no root barrier was 1.24–1.42 times greater than that with a mesh barrier. Redundancy analysis(RDA) showed that the crown root dry weight(CRDW) of maize and lateral root number(LRN) of alfalfa showed the strongest associations with N fixation and transfer. Our results highlight the importance of root contact for the enhancement of N fixation and transfer via changes in root morphology in maize/alfalfa intercropping systems, and the overyielding system was achieved via increases in maize growth, at the cost of smaller decreases in alfalfa biomass production.     

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%。     

南疆枣麦复合系统中冬小麦根长密度、根表面积密度分布特征研究

在冬小麦成熟期采用根钻法采集单作冬小麦及与3、5年生枣树间作的冬小麦根样,利用Win-SURFER V.8.0软件进行根系根长密度、根表面积密度的分析,同时进行冬小麦经济产量和地上部生物量的测定。结果表明,相比单作冬小麦,间作冬小麦的产量（P=0.0003）和地上部生物量（P=0.001）均显著下降。间作和单作冬小麦根长密度、根表面积密度随土层深度的增加而逐渐减少。与3、5年生红枣间作的冬小麦20~60 cm土层的根长密度值比单作冬小麦20~60 cm土层的根长密度值分别减少了30.1%~46.2%;与3、5年生红枣间作的冬小麦20~40 cm土层的根表面积密度值比单作冬小麦20~40 cm土层的根表面积密度值分别减少了18.7%~31.3%。间作冬小麦根系与枣树的根系在20~60cm土层中生态位重叠,导致物种间根系竞争。5年生枣树较3年生枣树对间作冬小麦根长密度值、根表面积密度值的变化和分布影响较大。