根系分隔方式下紫花苜蓿/燕麦间作氮素利用及种间互馈特征研究

为探明紫花苜蓿/燕麦间作下种间氮营养竞争和互馈，试验采用桶栽土培法对紫花苜蓿和燕麦进行模拟间作，通过不同生育期、不同氮素水平及不同根系分隔方式对紫花苜蓿和燕麦的氮代谢特性、根系特性及紫花苜蓿结瘤特性进行研究。结果表明：燕麦氮代谢特性、根系特性及紫花苜蓿结瘤特性在各生育期和氮素水平下表现为不分隔>尼龙网分隔>塑料分隔≥单作，且差异显著。紫花苜蓿的氮代谢酶活性、氮含量、氮积累量在现蕾期和初花期时均表现为单作显著大于不分隔和尼龙网分隔（P<0.05），根系平均直径和根系体积在各生育期和氮素水平下表现为单作>塑料分隔>尼龙网分隔>不分隔，且单作显著大于不分隔。在两个氮素水平下，各生育期的紫花苜蓿和燕麦的氮代谢酶活性、干物质重、氮含量、氮积累量、根表面积、根平均直径、根体积、根系活力均表现为N₂₁₀（施氮水平）>N₂₁（不施氮水平），而紫花苜蓿总根瘤重、总根瘤数、有效根瘤数、有效/根瘤数均表现为N₂₁₀21，且在初花期时不同根系分隔方式间的差距最大。因此，在紫花苜蓿/燕麦间作体系中，种间根系互作越紧密，越有利于燕麦根系的生长和根系活力的提高，增强燕麦氮同化能力，促进紫花苜蓿结瘤固氮并将由此产生的氮素部分继续转移给燕麦，增强间作系统中种间氮营养的互补利用，以达到紫花苜蓿/燕麦间作体系内的种间氮营养高效回馈，从而有效提高了间作体系中氮素的利用效率；且适宜氮素的添加和生育期的推进，使得种间根系互作不断加强，加强了种间氮素的互补利用，促进其间作体系内氮素的高效利用。     

紫花苜蓿/燕麦间作的光合特征及其对产量的调控效应

为探究紫花苜蓿(Medicago sativa L.)/燕麦(Hordeum vulgare L.)间作下光能利用特征对其产量的影响，本研究对其进行3年田间试验，并于紫花苜蓿初花期(第二茬)和燕麦抽穗期对2者产量和光合指标进行测定。结果表明，紫花苜蓿二茬产量在单作中显著高于间作，燕麦则表现为间作极显著高于单作。紫花苜蓿总叶绿素含量、叶绿素a含量、蒸腾速率和净光合速率均表现为单作显著高于间作；而燕麦株高、净光合速率、碳水化合物、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性均表现为间作显著高于单作。紫花苜蓿和燕麦的RuBP羧化酶活性表现为单作显著大于间作。紫花苜蓿二茬产量与总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b、气孔导度和RuBP羧化酶呈极显著相关性；燕麦的产量与株高、碳水化合物和胞间CO₂浓度呈极显著相关性。综上，间作中影响紫花苜蓿产量的主要因素是光合色素、气孔导度和RuBP羧化酶；影响燕麦产量的主要因素是株高、碳水化合物和胞间CO₂浓度。     

燕麦间作箭筈豌豆效应对后作产量的影响

2006-2007年,对燕麦(Avena sativa L.)与箭筈豌豆(Vicia sativa L.)不同间作比例下的产量和氮素营养特点进行研究。结果表明:间作对燕麦产量的影响极显著(P<0.01),对箭筈豌豆产草量影响较小:燕麦与箭筈豌豆按3:1间作土地当量比大于1,具有明显产量优势(P<0.05),2006和2007年间作燕麦产量分别比单作提高12.2%和16.8%;燕麦植株的含量氮提高了1.6%~6.8%;间作后茬复种燕麦产量极显著高于连作(P<0.01),其产量是连作燕麦的1.1~1.5倍,但处理间差异不显著。说明燕麦与箭筈豌豆间作,可改善土壤肥力,为后茬作物生产提供养分基础。     

4种间作模式下牧草根系特性及其碳、氮代谢特征研究

为探究间作对牧草根系生长特性和碳、氮代谢特征的影响,通过田间试验,以紫花苜蓿、小黑麦、燕麦、玉米、甜高粱5种单作模式为参照,对紫花苜蓿/小黑麦、紫花苜蓿/燕麦、紫花苜蓿/玉米和紫花苜蓿/甜高粱4种间作模式进行了研究,采用目前先进的微根管观测系统并结合计算机成像技术对紫花苜蓿和4种禾本科牧草单作及间作下根系的生长状况进行了原位观测,并且对4种间作模式下碳、氮代谢关键酶及产物进行了研究。结果表明,无论单作还是间作,根系参数与碳、氮代谢各指标均呈正相关关系,其中根长、根表面积均与核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)和硝酸还原酶(NR)活性呈极显著正相关(P<0.01),与蔗糖磷酸合成酶(SPS)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性呈显著正相关(P<0.05),表明根系特性与碳、氮代谢具有一致性;4种间作模式下禾本科牧草的根长、根表面积等根系参数明显优化,而紫花苜蓿根系特性与单作相比表现不一,与玉米和甜高粱间作的紫花苜蓿其根系特性受到了明显地抑制(显著低于单作),表现为竞争弱势,而与小黑麦和燕麦间作的紫花苜蓿则未受影响;4种间作模式下禾本科牧草功能叶RuBPCase和NR活性与单作比均显著性增加,而紫花苜蓿功能叶RuBPCase和NR活性与单作相比趋势不尽相同,与玉米和甜高粱间作的紫花苜蓿其RuBPCase和NR活性显著低于单作,而与小黑麦和燕麦间作的紫花苜蓿则差异不显著。由此可见,供试牧草根系特性和碳、氮代谢特征表现趋势一致;在4种间作模式下根系特性和碳、氮代谢特征均表现为禾本科牧草优于豆科牧草;紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/燕麦这2种间作模式下综合表现最佳。     

紫花苜蓿‖玉米间作对玉米氮代谢相关酶活性的影响

通过营养液砂培模拟试验,对紫花苜蓿‖玉米间作在不同氮素水平、不同种植方式下玉米氮代谢相关酶活性和氮代谢产物进行研究。结果表明:玉米在不同氮素水平下地上部和地下部的NR、NiR、GS和GOGAT活性、干物质重和氮积累量均随生育时期的推进而不断增加。玉米氮代谢酶活性和氮代谢产物的各指标在N210下均高于N21,并且不同种植方式下其均表现为不分隔>尼龙网分隔>塑料分隔>玉米单作。NR、NiR、GS和GOGAT活性以及氮含量在各生育期均表现为不分隔时显著大于塑料分隔与玉米单作(P<0.05)。干物质重及氮积累量在拔节期和孕穗期表现为不分隔显著大于塑料分隔和玉米单作(P<0.05)。紫花苜蓿‖玉米间作可以提高玉米氮代谢相关酶活性以及氮代谢产物的积累。紫花苜蓿‖玉米中根系互作越紧密、氮素浓度越高,越有利于玉米的氮代谢相关酶活性的提高以及氮代谢产物的积累;氮代谢相关酶活性可以直接反应其氮代谢的能力。     

不同海拔的燕麦青贮饲料发酵品质和细菌群落特征

为了探究海拔高度对燕麦（Avena sativa L.）青贮饲料发酵品质和细菌群落特征的影响,本研究以不同海拔地区种植的燕麦为原料,制作青贮饲料,分别贮存在低海拔地区（成都）和高海拔地区（红原）,测定发酵指标和细菌群落特征。结果表明,随着海拔升高,燕麦青贮饲料中细菌群落组成和结构均发生变化（P<0.01）：乳酸菌属相对丰富度呈上升趋势,而不良菌（如梭状芽孢杆菌）属相对丰富度呈下降趋势。不同海拔地区种植的燕麦在同一地区青贮后可溶性碳水化合物、粗蛋白、丁酸和氨态氮含量以及微生物数量均存在差异（P<0.05）。综上,海拔高度影响燕麦青贮饲料发酵品质和细菌群落特征。     

末茬紫花苜蓿套作饲用燕麦的种植模式研究

以末茬紫花苜蓿（Medicago sativa L.）套种饲用燕麦（Avena sativa L.）的牧草种植模式为对象,试验采用裂区设计,测定紫花苜蓿行距为30 cm和40 cm、燕麦播种日期为苜蓿第二茬刈割后7天和11天、燕麦播种品种为早熟品种（领袖）和晚熟品种（贝勒）的生长特性和产量,分析0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm土壤的常规理化性质和有机碳含量,研究紫花苜蓿套种饲用燕麦的种植模式对植物生长、生产、土壤养分的影响,为选择合理的套作模式提供理论依据。结果表明：以苜蓿行距40 cm、苜蓿二茬刈割后第7天播种早熟品种燕麦的种植模式,与其他模式相比,能够极显著地降低0~10 cm,10~20 cm土层的pH值（P<0.01）,极显著地增加各土层土壤全氮、全磷、速效磷、速效钾、有机碳的含量（P<0.01）,而株高、生长速率、存活率、返青率与单作相比差异不显著（P>0.05）;合理的间套作模式（包括时间和密度）,将有利于土壤养分和饲草产量的增加,且有机碳可以作为评价套作系统土壤肥力的指标。     

半干旱区燕麦品种茎秆理化特性及其与抗倒性的关系研究

本研究以抗倒性不同的4个燕麦（Avena sativa L.）品种为材料,分析了乳熟期茎秆基部理化物质含量差异,探讨了茎秆理化特性与燕麦抗倒伏的关系。结果表明：4个燕麦品种田间倒伏分级和实际倒伏率差异显著（P<0.05）,抗倒伏品种与易倒伏品种在茎秆理化物质含量上差异显著（P<0.05）。抗倒伏品种茎秆基部第1节、第2节氮和镁低于易倒伏品种,而茎秆基部第1节、第2节钾、钙和硅高于易倒伏品种。另外,抗倒伏品种茎秆基部第1节、第2节木质素、纤维素和可溶性糖及C/N显著（P<0.05）高于易倒伏品种。4个燕麦品种茎秆基部理化物质与倒伏指数及其构成要素、茎秆基部形态特征间均存在显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）相关关系,茎秆基部第1节与第2节钾、钙和硅,可溶性糖、木质素及纤维素含量的高低与燕麦抗倒伏关系密切。     

膨润土对典型有机砷胁迫紫花苜蓿种子萌发与砷积累的影响

为探讨有机砷对紫花苜蓿（Medicago sativa）种子萌发、砷积累的影响及膨润土的钝化修复作用,试验以洁净土样为对照,设置两个砷暴露水平,并在砷暴露组添加不同水平的钠基膨润土和钙基膨润土。结果表明,与对照组相比,150 mg·kg^-1阿散酸暴露显著降低紫花苜蓿种子发芽率（P<0.05）,75 mg·kg^-1和150 mg·kg^-1阿散酸暴露显著降低紫花苜蓿种子发芽指数、活力指数、根长和芽长（P<0.05）,同时,显著促进了砷在根部和地上部的积累（P<0.05）。添加膨润土能够显著促进紫花苜蓿种子发芽指数、活力指数、根长和芽长（P<0.05）,降低根部和地上部砷积累量（P<0.05）,以添加量1.0%时紫花苜蓿砷积累量趋于稳定;钠基膨润土对砷污染的修复效果好于钙基膨润土。总之,有机砷暴露水平75mg·kg^-1以上时对紫花苜蓿种子萌发有显著抑制作用,膨润土能够减少土壤砷向紫花苜蓿的迁移,降低其生物毒性。     

多花黑麦草+燕麦混播草地地上生物量和营养品质动态研究

为探讨添加不同播量的燕麦（Avena sativa L.）进行混播以及刈割茬次对多花黑麦草（Lolium multiflorum Lam.）草地地上生物量和营养品质的影响,本研究设100%多花黑麦草（H₀）、100%多花黑麦草+25%燕麦（HY₁）、100%多花黑麦草+50%燕麦（HY₂）、100%多花黑麦草+75%燕麦（HY₃）与100%燕麦（Y₀）5个处理,通过测定株高、分蘖、茎叶比、鲜干草产量、粗蛋白含量、体外消化率、纤维素及水溶性碳水化合物含量来研究各处理地上生物量和营养品质动态变化。结果表明,不同混播比例对分蘖数、可消化干物质含量、中性洗涤纤维含量和累计粗蛋白产量有显著性影响（P<0.05）,而对株高、茎叶比、水溶性碳水化合物含量等其他田间生产性状和营养品质指标无显著性影响（P<0.05）;刈割茬次对除株高和粗蛋白含量以外的其他指标均具有显著性影响（P<0.05）;不同混播比例与刈割茬次对株高、分蘖数、茎叶比、粗蛋白含量、酸性洗涤纤维含量、单茬干物质产量、单茬粗蛋白产量、可消化干物质含量和单茬可消化干物质产量具有交互效应（P<0.05）。处理HY₁（25%燕麦添加量）的资源互补利用性较好,多花黑麦草竞争优势稳定,饲草饲喂价值及生产性能均较高,累计干物质产量达19 445.30 kg·hm^-2、累计粗蛋白产量达2 814.04 kg·hm^-2、累计可消化干物质产量达13 135.30 kg·hm^-2,为四川农区多花黑麦草人工草地最佳燕麦混播组合。     

高寒地区燕麦与蚕豆间作对作物生长发育及产量的影响

为探究高寒地区燕麦与蚕豆间作对作物生长发育和产量的影响,本研究设置燕麦单作、蚕豆单作、燕麦与蚕豆间作3种种植模式,对不同种植模式下燕麦和蚕豆的生长指标、光合特性及产量进行研究。结果表明：开花期和乳熟期,间作燕麦的株高、分蘖数、叶长、蒸腾速率和胞间CO₂浓度显著高于单作;间作蚕豆的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著高于单作。乳熟期,间作燕麦的地上生物量与单作相比增加了6.03%,间作蚕豆的地上生物量与单作相比增加了6.87%。相关性分析表明,不同种植模式与乳熟期燕麦的地上生物量呈显著正相关,相关性系数达0.93。综上,燕麦与蚕豆间作是一种在高寒地区可行的,能够促进燕麦的生长发育改善燕麦蚕豆的光合特性并提高产量的种植模式。     

不同根系交互强度下紫花苜蓿/甜高粱体内氮营养动态特征研究

为探明豆/禾间作在不同生长阶段及种间互作的氮营养动态特征,本试验采用营养液砂培法进行了盆栽根系分隔模拟间作试验,通过根系分隔方式对紫花苜蓿(Medicago sativa)和甜高粱(Sorghum dochna)不同生育时期的氮代谢特性及紫花苜蓿结瘤固氮特性进行研究.结果表明:紫花苜蓿结瘤固氮特性在各生育时期下均表现为...     

不同氮肥施用量对阴山北麓饲用燕麦抗氧化酶活性的影响

[目的] 探讨内蒙古阴山北麓饲用燕麦抗氧化酶活性对氮肥的生理响应及差异变化,研究适宜的施氮量。[方法] 以饲用燕麦（Avena sativa）“三星”为材料,设置0、150、200、250、300、350 kg/hm²施氮水平,在苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期分别追施氮肥用量的15%、35%、30%和20%,于孕穗期、抽穗期、灌浆期测定分析饲用燕麦叶片中3种抗氧化酶活性及丙二醛（MDA）含量。[结果] 随着施氮量的增加,孕穗期、抽穗期和灌浆期饲用燕麦叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性呈现先增加后降低的趋势,MDA的含量逐渐降低。3个时期的饲用燕麦叶片POD活性均在施氮水平为250 kg/hm²时最高;孕穗期和灌浆期的饲用燕麦叶片SOD活性在施氮水平为250 kg/hm²时最高;孕穗期和抽穗期饲用燕麦叶片CAT活性在施氮水平为300 kg/hm²时最高,灌浆期CAT活性在施氮水平为250 kg/hm²时最高。[结论] 内蒙古阴山北麓施氮肥对饲用燕麦抗氧化酶活性的影响为低氮促进、高氮抑制,适宜施氮量为250 kg/hm²。     

氮素水平对沙地燕麦叶片非结构性碳氮代谢的影响

为分析追施氮肥对沙地燕麦叶片非结构性碳氮代谢的影响,在内蒙古通辽市科左中旗珠日河牧场的沙化草地,于苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期4个生育时期,按照15%、40%、25%、20%比例,对燕麦追施70、140、210、280 kg·hm^-2氮肥(纯N),分别用N₇₀、N₁₄₀、N₂₁₀、N₂₈₀表示,以不施氮肥为对照,用N₀表示;检测孕穗期、抽穗期、灌浆期沙地燕麦不同部位叶片的可溶性糖、淀粉、氨基酸、可溶性蛋白含量及硝酸还原酶活性(nitrate reductase,以下简称NR),检测灌浆期沙地燕麦不同部位叶片的蔗糖含量及蔗糖合成酶活性(sucrose synthase,以下简称SS)。结果表明:追施氮肥极显著(P<0.01)降低沙地燕麦叶片的可溶性糖、淀粉、蔗糖等糖类物质含量,且随着氮肥施用水平的增加,沙地燕麦叶片的蔗糖、可溶性糖、淀粉含量呈逐渐降低趋势;追施氮肥沙地燕麦叶片的游离氨基酸含量均较对照增加,在孕穗期和抽穗期N₂₈₀ 氮素处理的沙地燕麦叶片游离氨基酸含量最高,在灌浆期N₂₁₀氮素处理的游离氨基酸含量最高;可溶性蛋白含量在不同生育时期均极显著高于对照(P<0.01),在孕穗期N₂₁₀ 氮素处理的可溶性蛋白含量最高,在抽穗期则以N₂₈₀ 氮素处理含量最高,在灌浆期上部叶以N₂₁₀ 氮素处理含量最高,中部叶和下部叶以N₂₈₀ 氮素处理含量最高;沙地燕麦叶片在灌浆期上、中、下部叶片的蔗糖合成酶活性(3.61、6.50、13.44 μg·g^-1FW·h^-1)和硝酸还原酶活性(81.6、84.8、76.2 μg·g^-1FW·h^-1)均在N₇₀氮素处理最强,极显著(P<0.01)高于对照和其他氮素水平处理,且随着氮肥施用水平的增加蔗糖合成酶和硝酸还原酶活性降低极显著(P<0.01)或显著(P<0.05);追施氮肥对沙地燕麦叶片的硝态氮含量没有明显的影响;孕穗期对照(N₀)燕麦上、中、下部叶片的C/N均最大,分别是9.00、5.70、1.48,进入抽穗期和灌浆期,则以N₂₁₀氮肥处理的上部叶和N₂₈₀氮肥处理的中部叶及下部叶C/N最大。综合考虑沙地燕麦叶片碳氮含量、碳氮代谢关键酶活性及产量特性,本试验条件下,追施N₂₁₀氮素处理,有利于碳氮代谢的协调进行。     

桑树/苜蓿间作对根际土壤酶活性和微生物群落多样性的影响

以桑树(Morus alba)/苜蓿(Medicago sativa)间作系统为研究对象,探讨间作种植模式对根际土壤酶活性及土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:间作苜蓿的蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别比单作苜蓿提高了30.0%和21.4%,达显著差异水平;而间作桑树则相反,分别比单作桑树降低了23.8%和2.6%,达显著差异水平;间作桑树和间作苜蓿的根际土壤酸性磷酸酶活性分别比单作提高了23.0%和28.9%,而脲酶活性则分别降低了52.4%和44.3%,二者差异显著.在桑树/苜蓿间作体系下,间作桑树的表征土壤微生物代谢活性强弱平均颜色变化率、多样性指数、均匀度指数和优势度指数均显著高于单作桑树,而间作苜蓿均低于单作苜蓿,达显著差异水平.主成分分析表明,间作种植模式改变了作物根际土壤微生物群落的主要碳源类型,使苜蓿的主要碳源变为氨基酸、聚合物和其他化合物,与单作之间具有显著差异.表明桑树/苜蓿间作提高了桑树根际土壤微生物群落的多样性,改变了苜蓿根际土壤微生物群落利用主要碳源的类型.     

套作对大豆苗期碳氮物质代谢的影响及其与抗倒伏性的关系

为从植株光形态建成的角度,阐明玉米-大豆套作模式下,大豆苗期倒伏发生的原因。在大豆单作和玉米-大豆套作两种种植模式下,以强耐阴大豆南豆12和弱耐阴大豆南032-4为试验材料,对大豆倒伏率、茎秆形态、叶片光合特性,茎秆和叶片碳氮代谢物质含量等进行调查、测定和分析。结果表明,由于套作受共生期内玉米的遮阴,大豆处于弱光环境,导致植株形态发生改变,光合速率降低,并发生倒伏,但两种大豆品种受荫蔽影响的程度不同。南豆12受荫蔽的影响较小,倒伏率显著低于南032-4,茎秆长粗比增加幅度和光合速率降低幅度也显著低于南032-4,相关分析表明,倒伏率与茎秆长粗比呈极显著正相关(r=0.946;P<0.01);与叶片光合速率呈显著负相关(r=-0.886;P<0.05);叶片光合速率与光合有效辐射呈极显著正相关(r=0.900;P<0.01),说明套作荫蔽降低了大豆冠层的光合有效辐射而导致大豆叶片光合速率降低是引起套作大豆形态改变,发生倒伏的重要原因;分析大豆叶片光合速率、茎秆碳氮比、叶片碳氮比和倒伏率发现,套作显著降低了茎秆和叶片碳氮比,降低幅度表现为南032-4显著高于南豆12,相关分析表明,叶片光合速率与茎秆和叶片碳氮比呈显著或极显著负相关(r=-0.871,-0.930;P<0.05),茎秆和叶片碳氮比与倒伏率呈极显著正相关(r=0.985,0.968;P<0.01),说明较高的碳氮比是南豆12具有较强抗倒伏能力的生理基础,使其能够在套作环境下维持较优的光形态特性,更适合于套作种植;分析大豆碳氮物质代谢可知,套作显著降低了大豆茎秆和叶片的碳氮代谢物质含量,不同品种间表现为南豆12显著高于南032-4。说明较高的碳氮代谢活性和光合产物运输能力是增强套作大豆抗倒伏能力的物质基础和代谢基础。以玉米-大豆带状套作种植为对象,探明了套作大豆植株倒伏与茎叶碳氮代谢物质转运的关系,为培育套作专用的耐阴抗倒伏大豆品种提供理论支持。