根际微生态系统理论在我国农业高产高效中的作用——间套种作物种间的根际微生态效应的发现及应用前景

近年来我们通过田间、盆栽、根箱试验对间作套种种间根际相互作用进行了系列研究,并对根际微生态理论在间套作中的应用进行了初步探讨.结果表明,根际效应对间作作物产量优势具有重要贡献,边行增产的84.4%(小麦-玉米)和53.6%(小麦-大豆)中,根际交换作用的贡献分别为37.8和23.2个百分点.     

应用DGGE技术研究间、轮作对根际氨氧化细菌和固氮菌群落结构的影响

利用DGGE技术研究了不同间作和轮作种植体系对作物根际氨氧化细菌和固氮菌群落结构的影响。运用属于β-朊细菌的氨氧化细菌的16S rDNA和nifH基因的特异引物对,将土壤中提取的总DNA进行PCR扩增后,通过DGGE技术对PCR产物进行分析,结果表明:小麦/蚕豆间作明显改变小麦根际氨氧化细菌群落结构组成,与小麦轮作或间作和与蚕豆间作都改变了玉米根际氨氧化细菌群落结构组成。不同间、轮作种植体系对作物根际固氮菌群落结构没有明显影响,但蚕豆根际固氮菌群落结构组成与小麦和玉米差异较大。     

改变玉米行距种植对豌豆/玉米间作体系产量的影响

间作体系中改变作物的种植行距可改变体系作物的种间互作效应,影响作物产量。本研究通过设置豌豆/玉米间作种植体系中玉米的5种种植行距(0 cm、20 cm、40 cm、60 cm和80 cm),以期揭示间作体系中作物种植行距变化对体系作物产量的影响。结果表明:豌豆/玉米间作体系产量优势明显,各处理的土地当量比均大于1。玉米种植行距在0~80 cm区间改变时对体系产量的影响总体表现为随玉米行距增大,产量先增后降,且玉米种植行距与体系混合产量和间作玉米产量均呈现二次曲线相关关系,产量峰值出现在玉米种植行距为40 cm时,间作玉米产量达10 118 kg.hm 2。玉米行距变化对豌豆产量的影响不明显,间作体系产量主要受间作玉米产量影响。改变玉米行距种植明显改变了玉米的产量性状,主要表现在穗粒数上,行距为60 cm时,穗粒数最大,达549粒。种间相对竞争力总体表现为随玉米行距的增大玉米相对于豌豆在产量形成方面的竞争力逐渐增强;在玉米行距0~60 cm之间,豌豆相对于玉米的种间相对竞争力均<0,表明竞争力玉米强于豌豆,而当玉米行距为80 cm时,种间竞争力为0.14,表明此时豌豆竞争力强于玉米。因此,通过合理调整玉米种植行距从而提高间作玉米产量有利于提高豌豆/玉米间作体系的整体产量。     

棉花间作模式中作物养分竞争吸收和积累动态的研究

本研究通过田间试验研究了棉花和豆科作物、蔬菜作物间作后种间相互作用对氮磷钾等养分积累动态的影响,旨在为新疆棉花为主的间作体系的发展提供科学依据.试验设置花生、大豆、鹰嘴豆、洋葱、萝卜、线辣椒与棉花间作及相应各个作物单作的田间试验,分析了间作作物氮磷钾养分吸收的积累动态相对于单作作物的变化.结果表明,棉花和大豆以及棉花和萝卜共生期间,棉花对养分的竞争能力(CRcc1)弱于大豆和萝卜(CRcc1 ＜1),表现为大豆和萝卜生长及养分吸收积累处于优势地位,棉花处于不利地位;棉花和辣椒、花生、洋葱共生期间,棉花对养分的竞争能力强于辣椒(CRcc1＞1),表现为棉花生长和养分吸收积累处于优势地位,辣椒、花生、洋葱处于不利地位;棉花和鹰嘴豆共生的前一阶段,棉花对的养分竞争能力弱于鹰嘴豆(CRcc1＜1),但到鹰嘴豆收获前,棉花对养分的竞争能力则强于鹰嘴豆(CRcc1＞1),表现为棉花生长处于优势地位,鹰嘴豆处于不利地位.棉花/花生、棉花/洋葱、棉花/辣椒和棉花/萝卜间作体系具有明显的间作优势,并且对棉花产量没有不利影响,适合当地生产应用.     

小麦/蚕豆间作系统中施氮对小麦氮营养及条锈病发生的影响

小麦/蚕豆间作在云南较普遍,而条锈病是小麦的主要病害.为研究小麦氮营养及条锈病发生,在云南玉溪和陆良两地同时布置田间试验,在小麦单作(Wm)、小麦/蚕豆间作(Wi)和小麦/蚕豆间作且覆膜隔根(Wp)3种植方式中对小麦设0、150、300kg· hm-2(分别N0、N150、N300)3个氮水平处理,测定了小麦叶片氮含量和条锈病病情指数,结果表明:(1)不论是单作小麦(Wm)还是间作小麦(Wp或Wi),施氮(N150和N300)比不施氮(N0)都显著提高了小麦叶片氮含量,但N150与N300间小麦叶片氮含量差异不显著;综合Wm、Wp、Wi不同种植方式,两地小麦叶片氮含量都随施氮量增大而显著提高(P＜0.0001),N150、N300分别比N0提高了52.7％、74.1％,N300比N150提高了14.0％.(2)在相同氮用量下,Wm、Wp、Wi间的小麦叶片氮含量只在玉溪点N0条件下Wp和Wi比Wm有显著提高(增加52.3％),而玉溪点N150、N300以及陆良点N0、N150、N300下都没明显差异.(3)施氮对小麦条锈病的影响在玉溪和陆良两地表现不同,在玉溪,施氮对小麦条锈病病情指数有增加作用,小麦条锈病病指与叶片氮含量间呈显著正相关;而在陆良,不同种植方式下N150和N300的小麦条锈病病指比No都有显著降低,N150与N300间差异不显著,小麦条锈病病指与叶片氮含量间的最优回归曲线显示小麦条锈病病指先随叶片氮含量升高而显著降低,达最低点后,又随叶片氮含量升高而呈增加趋势.(4)Wp和Wi发病中期的小麦条锈病病指相比Wm降低了10.9％,但发病盛期时降低微弱.总的结果表明,在本田间试验条件下,小麦蚕豆间作只在缺氮时对小麦氮营养有改善作用,小麦蚕豆间作相对单作对小麦条锈病有一定的控制效果,但小麦蚕豆根系相互作用对小麦氮营养及小麦条锈病病指无明显影响;氮肥施用显著改善了小麦氮营养,小麦条锈病发生既受氮营养的影响,又可能与品种特性、种植方式、环境条件等多因素有关.     

小麦／玉米带田中光捕获、利用及干物质积累特点

通过间作与相应单作的比较证实了小麦玉米间作具有明显的间作产量优势，施肥对这种间作优势有促使作用。间作优势在光资源的捕获利用方面的表现主要是其提高了ＰＡＲ的捕获效率而非利用效率。小麦相对于玉米的竞争力更强，施肥有缓解这种强烈竞争的作用     

水氮量对小麦/玉米间作土壤硝态氮累积和水氮利用效率的影响

为了提高氮肥和水分利用效率,该文在甘肃河西灌区试验地点,采用田间小区试验,研究了不同氮水平（0、225、450 kg/hm²）和灌水量（750、1125、1500 m ³/hm²）对小麦/玉米间作土壤硝态氮累积和水氮利用效率的影响。结果表明,不同氮肥和灌水量对小麦带土壤硝态氮含量和累积量影响较小,对玉米带影响显著。随氮肥用量增加,玉米带土壤硝态氮含量和累积量增加,随灌水量和氮肥用量增加,0～60 cm土壤硝态氮相对累积量增加,60～140 cm土层降低。氮肥当季利用率、氮肥生产率、氮肥产投比都是以225 kg/hm²氮水平较高,但不同灌水量差别不大。WUE（水分利用效率）以W₇₅₀N₂₂₅最高,W₁₅₀₀N₀最低,随灌水量增加WUE降低。     

间套作体系土壤磷素吸收优势和机理研究进展

利用间套作农业生态工程种植技术可以充分挖掘土壤累积态磷素,减少农田磷肥投入,对于维持磷素资源和土壤肥力的可持续性,防控农田面源污染,具有重要的现实意义。系统总结了间套作体系对土壤磷素的挖掘利用优势,从间套作体系的根系形态、分布特征、根系分泌物、根系活性和根间菌丝桥角度并结合生态位互补和种间促进作用的原理分析了磷素吸收优势的机理。指出了此项研究存在的问题,对今后的研究方向和发展趋势进行了展望。     

玉米-花生混作对系统内氮营养的影响研究

试验研究玉米-花生混作对系统内N营养的影响结果表明,种植密度花生∶玉米=5∶3混作对玉米、花生单株生物量、植株全N及单株吸N量均无明显影响,但显著降低混作花生根际土壤NO3--N浓度,同时显著增加混作花生根瘤数,提高单株根瘤固N酶活性。     

小麦大豆间作条件下作物养分吸收利用对间作优势的贡献

采用田间小区试验和田间微区根系分隔试验 ,通过间作与相应单作成熟期氮磷钾养分吸收量和利用效率 (单位养分吸收量所能生产的干物质量 )的比较研究了小麦大豆间作中养分吸收和利用效率的变化。结果表明 ,间作作物氮、磷、钾养分吸收总量分别高出相应单作 24%～39% ,6%～27%和24%～64% ;而间作氮、磷和钾的利用效率分别比单作低5%～20%、5%～7%和 6%～32%。间作优势主要表现在养分吸收量的增加。间作大豆养分收获指数的提高使间作子粒产量优势比生物学产量优势更明显。种间根系分隔微区试验表明 ,间作作物养分利用效率的降低与两作物根系相互作用有关