菌根真菌、根瘤菌对大豆／玉米氮素吸收作用的研究

本试验采用盆栽方法,研究在不同的供氮水平下,接种菌根真菌和根瘤菌对大豆／玉米混作体系氮素吸收的影响。研究表明,双接种SH212和菌根G．m显著提高了大豆和玉米的生物量,在不施氮的情况下,双接种SH212和菌根G．m使大豆和玉米的总生物量比对照增加了37．3％;且就平均而言,双接种真菌和根瘤菌显著提高了大豆的根瘤数;在施氮和不施氮的情况下,双接种SH212和菌根G．m的大豆和玉米混作体系中总的吸氮量分别比不接种处理高65．4％和41．5％。因此,表明在合理的施氮水平下,双接种菌根真菌和根瘤菌对大豆／玉米生长具有显著的促进作用,而本次试验为通过微生物作用提高混作体系生产力和资源利用效率,减少环境污染,进一步发挥间套作在可持续农业中的作用提供新的科学恩路。     

丛枝菌根真菌和根瘤菌对蚕豆吸收磷和氮的促进作用

以有机磷为磷源 ,采用盆栽试验研究了接种根瘤菌、AM真菌和双接种对蚕豆 (ViciafabaL .)吸收磷和氮的影响。双接种和单接AM真菌蚕豆株高、叶绿素含量、根瘤数和根瘤质量显著增加 ,生物量比对照增加 2 1 5 %和 2 0 7% ;双接种比单接AM真菌蚕豆菌根侵染率提高 12 0 % ;相对于对照 ,双接种使根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性分别由 0 6 9和 0 39增加到 1 30和 0 5 4 μmol·g-1·h-1,磷和氮吸收速率提高 5 0 9%和 2 2 0 % ,吸收有机磷和氮分别增加 6 3 9%和 4 4 8% ,高于单接AM真菌。菌根真菌和固氮微生物双接种对改善作物生长有重要意义。     

玉米单作及与大豆混作中氮来源的研究

用~¹⁵N同位素示踪稀释法研究了玉米单作及与大豆混作的氮来源,结果表明,单作玉米来自土壤氮占87.20%～92.88%,来自肥料氮仅占7.2%～12.8%;与大豆混作时,玉米来自土壤和肥料氮分别比单作降低了13.14%～21.77%和14.04%～26.96%;玉米从大豆固氮产物中获得氮13.72%～22.14%.     

根瘤菌和丛枝菌根真菌单双接种对不同品系大豆生长的影响

为探索丛枝菌根真菌（abuscular mycorrhiza fungi, AMF）和大豆根瘤菌单双接种效果及其与不同品系大豆的匹配性,采用蛭石混土作为基质在光照培养室（26 ℃,16 h光照/8 h暗期,相对湿度75%）进行盆栽试验,探究根瘤菌与AMF单接种和双接种对我国大部分区域种植的10种不同品系大豆生长的影响。结果显示,根瘤菌Bradyrhizobium japonicum USDA110和菌根真菌Rhizophagus irregularis均能侵染10种品系大豆植株,形成共生结构。单接种根瘤菌和菌根真菌均能显著提高大豆地上部鲜质量,其中单接种根瘤菌能使品系大豆119、851、921植株地上部鲜质量增加102%~429%,单接种菌根真菌也能使大部分品系大豆地上部鲜质量增加39%~255%。根瘤菌和菌根真菌双接种条件下,菌根真菌的侵染共生表现出共生定殖延迟的现象;菌根真菌存在时,品系大豆985、851、115根系的单个根瘤体积增大,固氮酶活性增强。因此,相同接种方式对不同品系大豆影响不同,相同品系大豆经过不同接种方式处理,长势存在差异;985、115品系大豆采用双接种方式最佳,167、509、921、187品系大豆采用单接种根瘤菌方式效果最佳,119、909、045则可采用单接种根瘤菌或菌根真菌来提升产量。     

VA菌根真菌和根瘤菌对翼豆生长、固氮的影响

在盆栽和田间条件下测定了泡囊丛枝菌根真菌Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅａｅ和根瘤菌双接种对翼豆生长的亲和力和有效性。与对照相比,接种ＶＡ菌根真菌可增加结瘤数、鲜瘤重和固氮酸活性。植株生物量和根部含磷量也显著增加。结果证明开展菌根真菌和固氮微生物双接种研究对改善作物生长有重要意义。     

大豆对氮素吸收规律的研究

以北丰-14为供试品种,采用五因素三水平实施方案,系统研究了大豆在不同密度、施肥量处理下,对氮素吸收的规律。结果表明:随着大豆生长发育进程的推进,大豆各器官N素浓度的变化,除籽粒呈上升趋势外,其它各器官均呈下降趋势,且叶片的氮素含量始终高于茎杆和叶柄;最高吸收速率出现在结荚至鼓粒期,其数值为15.17mg/(株·d)。     

施氮水平对大豆吸收利用氮素及产量的影响

本试验采用框栽方法,利用15N示踪,以(15NH4)2SO4作为标记氮肥,研究了施氮水平对大豆吸收利用氮素及产量的影响。结果表明,不同施氮水平对大豆的氮素积累和来源有明显影响,不同生育时期不同施氮水平的氮素积累量不同。高氮促进肥料氮的吸收,抑制根瘤固氮,肥料氮积累大小顺序为高氮>中氮>低氮(P<0.01),根瘤固氮大小顺序为低氮>中氮>高氮(P<0.01)。不同施氮水平对大豆产量有明显影响。低氮和中氮处理的产量明显高于高氮处理(P<0.01),而低氮和中氮处理无显著差异。     

玉米、大豆间、混作对产量的影响

淳安县地处浙西山区，玉米和大豆是主要的作物之一。为探索玉米和大豆之间的最佳复合种植模式，为此我们进行了试验。 1 材料与方法 试验设在梓桐镇叶家庄村，试验田为泥砂土，前作为早稻，供试玉米品种为掖单13，大豆为本地农家品种小青豆。 试验设4个处理：(1)每穴1粒玉米混播1粒大豆，简称混1；(2)每穴1粒玉米混播2粒大豆，简称混2；(3)每穴1粒玉米混播3粒大豆，简称混3；(4)1粒玉米间作2粒大豆，简称间作；以不间作播1粒玉米和播大豆分别为对照1和2。随机区组排列，3次重复，小区面积16.8 m2。玉米种植规格为行距60 cm，株距28 cm，各处理玉米种植规格一致，每小区101株；处理(4)玉米大豆间距28 cm，大豆行株距与玉米相同；对照2大豆行距30 cm，株距14 cm，每穴2粒。     

玉米/大豆间作的镉累积规律初探

为探索镉污染农田高效种植结构调整模式,通过在镉污染严格管控区农田(土壤全镉含量1.98 mg·kg~(-1))开展不同镉积累特性的玉米和大豆间作试验,系统研究了单作和间作下玉米和大豆的镉吸收积累规律。结果表明,随着生育进程推进,玉米秸秆镉含量呈总体降低的变化趋势,大豆秸秆镉含量呈逐渐升高再降低的趋势,玉米苗期秸秆镉含量最高,而大豆鼓粒期秸秆镉含量最高;大豆成熟期籽粒镉含量高于鼓粒期,玉米灌浆期籽粒镉含量高于成熟期;间作降低了成熟期镉低积累玉米籽粒镉含量,提高了镉高积累玉米籽粒镉含量,间作模式下镉高积累和低积累玉米品种籽粒镉含量平均值分别为0.139 mg·kg~(-1)和0.003 mg·kg~(-1),分别较单作降低了-14.88%和88.46%;秸秆和籽粒的富集系数大豆分别为2.567～3.329和0.667～0.764,玉米分别为0.729～3.339和0.001～0.079,间作玉米秸秆富集系数较单作增加0.15%～46.22%,低镉积累玉米籽粒富集系数较单作降低84.62%～92.31%;间作处理土地当量比为1.46～1.77。因此,间作大豆可以保证低镉积累玉米籽粒在镉污染土壤的安全生产,为土地合理利用提供有效的参考途径。     

Suitability of the DNDC model to simulate yield production and nitrogen uptake for maize and soybean intercropping in the North China Plain

Intercropping is an important agronomic practice. However, assessment of intercropping systems using field experiments is often limited by time and cost. In this study, the suitability of using the DeNitrification DeComposition(DNDC) model to simulate intercropping of maize(Zea mays L.) and soybean(Glycine max L.) and its aftereffect on the succeeding wheat(Triticum aestivum L.) crop was tested in the North China Plain. First, the model was calibrated and corroborated to simulate crop yield and nitrogen(N) uptake based on a field experiment with a typical double cropping system. With a wheat crop in winter, the experiment included five treatments in summer: maize monoculture, soybean monoculture, intercropping of maize and soybean with no N topdressing to maize(N0), intercropping of maize and soybean with 75 kg N ha~(–1) topdressing to maize(N75), and intercropping of maize and soybean with 180 kg N ha~(–1) topdressing to maize(N180). All treatments had 45 kg N ha~(–1) as basal fertilizer. After calibration and corroboration, DNDC was used to simulate long-term(1955 to 2012) treatment effects on yield. Results showed that DNDC could stringently capture the yield and N uptake of the intercropping system under all N management scenarios, though it tended to underestimate wheat yield and N uptake under N0 and N75. Long-term simulation results showed that N75 led to the highest maize and soybean yields per unit planting area among all treatments, increasing maize yield by 59% and soybean yield by 24%, resulting in a land utilization rate 42% higher than monoculture. The results suggest a high potential to promote soybean production by intercropping soybean with maize in the North China Plain, which will help to meet the large national demand for soybean.     

玉米/大豆间作条件下养分的高效利用机理

通过盆栽模拟试验,研究了玉米／大豆间作条件下作物根系形态特征、根系活力、根际土壤有效养分含量和养分高效利用机理。结果表明,间作体系中的玉米地上生物学产量和经济产量较单作玉米增加38．73％和23．4％,增产显著。玉米／大豆间作条件下玉米根系形态特征、根系活力、根际土壤有效养分含量都显著高于单作作物,间作作物根际中土壤细菌、真菌数量、土壤脲酶和磷酸酶活性较单作分别增加2．3倍、94．58％、53．38％、22．45％。有利于土壤中复杂态氮磷化合物转化为可给态的无机化合物,加速氮磷的分解和转移,提高根际土壤的有效养分含量。整个间作系统有明显的地上生物产量和经济产量优势。     

钼肥与玉米大豆间作体系中大豆根瘤数的互作效应

采用三元二次回归正交旋转组合设计,进行钼肥对玉米大豆间作体系中大豆根瘤数影响的研究.结果表明,施钼量与玉米密度及带型配置都有一定的互作效应,当玉米密度、带型配置适当时,施入钼肥能增加大豆根瘤数.无论玉米在高密度48000株·hm-2或低密度36000株·hm-2条件下,施钼肥均能提高间作体系大豆根瘤数;无论在低带型2∶4或高带型3∶2条件下,施钼肥均能增加大豆根瘤数.在本试验条件下,当玉米密度为42 000株·hm-2、玉米与大豆带型配置指数为2∶2、大豆钼酸铵施用量为4 182.736g·hm-2时,间作体系中大豆根瘤数可达36个·株-1,为全处理最高水平,间作效果最好.     

双接种对大豆利用不同有机磷源的影响

以有机磷为磷源,采用盆栽试验研究了接种根瘤菌、丛枝菌根真菌(AMF)和双接种对大豆吸收磷的影响。结果表明,不同磷肥处理植株干物重分别比对照增加了9.40%、7.28%和5.84%;双接种和单接种AMF真菌,大豆单个根瘤鲜重和单个根瘤干重显著增加;双接种比单接种真菌,大豆菌根侵染率显著提高。与相应的不接种对照相比,植酸钠和卵磷脂双接种处理植株吸磷量分别比对照增加了34.96%和33.78%,表明有机磷源双接种可显著提高植株有机磷的利用能力。菌根真菌和固氮微生物双接种对促进作物生长有重要意义。     

低磷条件下接种丛枝菌根真菌对大豆生长和磷吸收的影响

目的 阐明不同磷(P)高效基因型大豆在不同生育期对接种丛枝菌根真菌的反应及其与P效率的关系,为接种丛枝菌根真菌提高作物P效率的研究提供理论依据。方法 以3个基因型大豆‘威廉姆斯82’‘粤春04-5’和‘巴西10号’为试验材料,设置接种和不接种丛枝菌根真菌2个处理,在开花期和结荚期采样,分析接种丛枝菌根真菌对大豆植株干质量、菌根侵染率、P营养状况、根系性状以及菌根诱导的P转运蛋白基因表达的影响。结果 不同基因型大豆在不同生育期对接种丛枝菌根真菌的菌根反应存在显著差异。与不接菌相比,接菌在开花期显著提高了3个菌根诱导表达的P转运蛋白基因GmPT8、GmPT9和GmPT10在3个基因型大豆根系中的表达,从而显著提高了3个基因型大豆根部的P浓度;接菌在结荚期显著提高了3个基因型大豆的根部干质量,以及‘巴西10号’的地上部干质量、P浓度和总P吸收量;此外,在开花期,不接菌的‘威廉姆斯82’和‘粤春04-5’的地上部干质量、总P吸收量、总根长和根表面积均显著高于‘巴西10号’,而接菌的‘巴西10号’的菌根生长反应和菌根P反应显著高于‘威廉姆斯82’和‘粤春04-5’。结论 ‘威廉姆斯82’和‘粤春04-5’具有更高的P效率,而‘巴西10号’具有更高的菌根依赖性;大豆生育期的延长有利于菌根植物吸收的P转化为生物量,促进大豆与菌根真菌的有益共生。     

带型配置及施氮量对玉米间作豌豆产量和水分利用效率的影响

通过大田试验,研究了施氮水平和带型配置对玉米间作豌豆产量及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:玉米间作豌豆具有显著的间作优势,土地当量比介于1.08～1.55之间,3:4间作模式的产量显著高于2:4间作模式,施氮能够显著提高作物的产量,而中、高施氮处理差异不显著;间作的耗水量比单作高13.66%～18.93%,3:4间作模式在中施氮处理的耗水量显著高于2:4间作模式,玉米对间作复合群体的影响大与豌豆;施氮条件下玉米间作豌豆显著提高了WUE,3:4间作模式在高施氮水平的WUE显著高于2:4间作模式,而中、高施氮处理差异不显著,2:4间作模式中玉米对复合群体的贡献大,3:4间作模式中豌豆对复合群体的贡献大.     

枣麦间作条件下菌丝网络对间作小麦生长的影响

在灭菌条件下,利用人工接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的方法,探讨不同AMF对枣树幼苗生长的影响以及在枣树和小麦之间所形成的菌丝网络(Common mycorrhizal networks,CMNs)对间作小麦的生物量、氮和磷浓度及含量的影响,揭示枣麦间作系统中CMNs的形成对间作小麦生长及养分吸收利用的调节机理。结果表明:1)不同AMF对枣树生长具有很大的差异性,接种Funneliformis intraradices和F.mosseae处理的枣苗的生物量分别是不接种处理的1.06和1.31倍;2)在枣麦间作系统中CMNs的形成可显著促进相邻小麦对磷元素的吸收,当接种AMF时,30.00μm网膜处理小麦磷含量分别是Seal和0.45μm处理的1.49和1.38倍。综上所述,不同AMF对枣苗的生长及氮、磷养分吸收具有明显的差异;在枣树和小麦之间所形成的CMNs可以改善小麦对磷养分的吸收利用,促进间作小麦的生长。     

Optimized nitrogen application methods to improve nitrogen use efficiency and nodule nitrogen fixation in a maize-soybean relay intercropping system

In China, the abuse of chemical nitrogen(N) fertilizer results in decreasing N use efficiency(NUE), wasting resources and causing serious environmental problems. Cereal-legume intercropping is widely used to enhance crop yield and improve resource use efficiency, especially in Southwest China. To optimize N utilization and increase grain yield, we conducted a two-year field experiment with single-factor randomized block designs of a maize-soybean intercropping system(IMS). Three N rates, NN(no nitrogen application), LN(lower N application: 270 kg N ha–1), and CN(conventional N application: 330 kg N ha–1), and three topdressing distances of LN(LND), e.g., 15 cm(LND1), 30 cm(LND2) and 45 cm(LND3) from maize rows were evaluated. At the beginning seed stage(R5), the leghemoglobin content and nitrogenase activity of LND3 were 1.86 mg plant–1 and 0.14 m L h–1 plant–1, and those of LND1 and LND2 were increased by 31.4 and 24.5%, 6.4 and 32.9% compared with LND3, respectively. The ureide content and N accumulation of soybean organs in LND1 and LND2 were higher than those of LND3. The N uptake, NUE and N agronomy efficiency(NAE) of IMS under CN were 308.3 kg ha–1, 28.5%, and 5.7 kg grain kg–1 N, respectively; however, those of LN were significantly increased by 12.4, 72.5, and 51.6% compared with CN, respectively. The total yield in LND1 and LND2 was increased by 12.3 and 8.3% compared with CN, respectively. Those results suggested that LN with distances of 15–30 cm from the topdressing strip to the maize row was optimal in maize-soybean intercropping. Lower N input with an optimized fertilization location for IMS increased N fixation and N use efficiency without decreasing grain yield.