冀西北高原还林地林带间水分动态与资源适度利用研究

针对冀西北坝上还林地间作的4种模式,对林带间水分进行监测研究。结果表明:4龄榆树与林带间荒草地耗水量差异不显著;林带间作大豆、苜蓿、小南瓜使得远林带点耗水量分别高于林带间荒草地5.2、11.6、20.0 mm,近林带点差异不显著;间种作物未影响幼林的生长,且能获得较好的经济产值;还林地间作小南瓜,不仅可通过瓜蔓郁蔽效应改善林带土壤水分,而且可获得当地主栽作物1.85倍的经济产值,是一生态-经济效益兼顾的幼林地资源适度利用范式。     

Relay-intercropping soybean with maize maintains soil fertility and increases nitrogen recovery efficiency by reducing nitrogen input

Optimized nitrogen(N)management can increase N-use efficiency in intercropping systems.Legume-nonlegume intercropping systems can reduce N input by exploiting biological N fixation by legumes.Measurement of N utilization can help in dissecting the mechanisms underlying N uptake and utilization in legume-nonlegume intercropping systems.An experiment was performed with three planting patterns:monoculture maize(MM),monoculture soybean(SS),and maize-soybean relay intercropping(IMS),and three N application levels:zero N(NN),reduced N(RN),and conventional N(CN)to investigate crop N uptake and utilization characteristics.N recovery efficiency and 15N recovery rate of crops were higher under RN than under CN,and those under RN were higher under intercropping than under the corresponding monocultures.Compared with MM,IMS showed a lower soil N-dependent rate(SNDR)in 2012.However,the SNDR of MM rapidly declined from 86.8%in 2012 to 49.4%in 2014,whereas that of IMS declined slowly from 75.4%in 2012 to 69.4%in 2014.The interspecific N competition rate(NCRms)was higher under RN than under CN,and increased yearly.Soybean nodule dry weight and nitrogenase activities were respectively 34.2%and 12.5%higher under intercropping than in monoculture at the beginning seed stage.The amount(Ndfa)and ratio(%Ndfa)of soybean N2 fixation were significantly greater under IS than under SS.In conclusion,N fertilizer was more efficiently used under RN than under CN;in particular,the relay intercropping system promoted N fertilizer utilization in comparison with the corresponding monocultures.An intercropping system helps to maintain soil fertility because interspecific N competition promotes biological N fixation by soybean by reducing N input.Thus,a maize-soybean relay intercropping system with reduced N application is sustainable and environmentally friendly.     

肥料减施下玉米-大豆间作对作物产量和昆虫群落组成及多样性的影响

为探究肥料减施下玉米-大豆间作对作物产量和昆虫群落组成及多样性的影响,在玉米、大豆单作及二者间作下施以标准肥料750 kg/hm~2和减半肥料375 kg/hm~2,于作物生长期调查田间昆虫群落组成及多样性,并在收获期对玉米和大豆进行测产。结果表明:与单作玉米相比,间作玉米在施用标准肥料下的百株生物量、百株籽粒重和千粒重分别显著增加78.33%、85.35%和38.71%,而在施用减半肥料下则分别显著增加90.91%、135.73%和33.33%;相同种植模式下,与施用标准肥料相比,减半肥料使单作玉米百株籽粒重显著降低22.45%。与单作大豆相比,在施用标准肥料下,间作大豆的百株籽粒重和千粒重分别显著降低49.47%和11.54%,在施用减半肥料下,间作大豆的百株生物量、百株籽粒重和千粒重分别显著降低73.94%、50.51%和17.39%;相同种植模式下,与施用标准肥料相比,减半肥料使大豆在单作和间作下的百株籽粒重分别显著降低65.02%和65.73%,使间作下大豆的百株生物量和千粒重分别显著降低73.14%和17.39%。与单作相比,间作均显著降低了标准肥料和减半肥料处理下玉米和大豆害虫群落的物种数、多样性指数和均匀度指数,还显著降低了标准肥料和减半肥料处理下玉米天敌昆虫群落的物种数和优势度指数以及大豆天敌昆虫群落的物种数和均匀度指数。表明玉米-大豆间作能有效提高玉米产量,降低虫害发生,但对大豆生产不利,而间作条件下减施肥料对玉米产量的影响更小。建议在田间生产中可将夏玉米和大豆间作种植,更有利于通过生态学方法控制田间害虫发生和增加作物总体产量。     

间作模式下玉米/大豆的根系特征及其与团聚体稳定性的关系

通过玉米单作、大豆单作和玉米大豆间作种植,利用WINRHIZ软件分析不同种植模式下0-10 cm,10-20 cm,20-30 cm不同深度土层的作物根系的根系密度、根长、根表面积等根系特征指标,并采用湿筛法对各个土层团聚体稳定性进行分析,研究根系特征对团聚体稳定性的影响。结果表明:单间作条件下,玉米和大豆的根系密度、根长、根表面积、根长密度、根体积等随着土层深度的增加而减少,间作模式下根系密度、根体积在0-10 cm土层分别比单作增加了14.79%和11.74%。间作模式下各土层团聚体平均重量直径和平均几何直径显著高于单作模式,团聚体破坏率、可蚀性因子K值、分形维数（D）显著小于单作模式,0-10 cm土层差异表现为极显著,充分说明间作模式下团聚稳定性优于单作模式。且以上指标在0-10 cm土层内差异最显著,随土层深度增加差异呈减小趋势;通过相关性分析,团聚体破坏率与根体积,根尖数呈显著负相关,与根长,根表面积,根长密度,根杈数极显著相关,说明根长、根长密度、根表面积和根杈对提高团聚体稳定性具有一定作用。因此,间作模式可通过增大根表面积、根长等改变根系特征,从而提高土壤团聚体稳定性。     

带状套作复光后不同大豆品种干物质积累模型与特征分析

为了研究套作下高产类型大豆复光后的干物质积累特征,本研究共采用14个高、中、低产量水平的大豆为材料,比较了不同大豆产量类型品种与玉米套作,复光后的干物质积累特征差异。结果表明:1)高产类型大豆复光后干物质积累量为32.99 g·plant?1,较中、低产类型分别高26.82%和91.51%(两年均值)。2)不同产量类型大豆复光后干物质积累速率均呈先增加后下降的趋势,复光后最大干物质积累速率和平均干物质积累速率呈高产类型中产类型低产类型,高产类型大豆最大干物重积累速率的时间大致在复光后41~42 d,中低产类型则在复光后33~37 d;高产类型大豆复光后干物质渐增期天数、积累速率和干物质积累量以及快增期和缓增期的积累速率和积累量均显著高于中、低产类型。3)产量与最大干物质积累速率、最大干物质积累速率时间、平均干物质积累速率、渐增期的持续时间及干物质增量、快增期平均积累速率及干物质增量、缓增期平均积累速率及干物质增量呈显著正相关。本研究表明,套作下高产类型大豆复光后较强的干物质积累优势主要表现在复光后渐增期,而复光后渐增期较强的干物质积累能力主要在于其较长的渐增期持续天数。     

小麦蚕豆间作对红壤有效磷的影响及其与根际pH值的关系

在云南红壤上采用田间小区试验,通过测定分蘖～拔节期、孕穗～抽穗期、灌浆～乳熟期不同土层深度小麦根际土壤有效磷(available phosphorus)含量和根际pH值,比较研究了小麦蚕豆间作对小麦根际土壤有效磷含量和pH值的影响,探讨了间作小麦根际pH与根际土壤有效磷之间的相互作用.结果表明,与小麦单作相比,小麦蚕豆间作显著地促进了小麦产量的提高.同时,小麦蚕豆间作促进了小麦根际土壤有效磷含量的提高,分蘖～拔节期、孕穗～抽穗期0-10 cm、10-20 cm土层单、间作差异显著;间作显著降低了分蘖～拔节期10-20 cm土层、孕穗～抽穗期0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm土层小麦根际土壤pH.分蘖～拔节期、灌浆～乳熟期,单、间作小麦根际土壤有效磷含量与根际pH呈负相关关系.试验表明,在红壤上间作小麦根际土壤有效磷含量的提高与间作降低根际pH有密切关系.     

紫色土丘陵林农间种模式种间适应及作物种类选择试验

1997~1998年在试验区进行了林农间适应及作物种类选择试验,结果如下;适度的林木郁闭对作物生长有利,郁闭度为0.35时,其生物产量和经济产量均优于0.125;郁闭度为0.67以上,不宜进行间种。适宜于试区土地条件的冬春作物有满园花、油菜;夏季作物有西瓜、甘薯、凉茹、辣椒、大豆、花生、豌豆等,但从防侵蚀角度考虑,甘薯、凉茹等收获地下块根的作物不宜选用。     

植物篱种植模式及其在我国的研究和应用

植物篱种植模式作为一种坡地保护性耕作和持续利用技术,自20世纪70年代以来在热带地区研究和应用较为广泛,本文概述了我国近10余年来的研究和应用进展。这一模式在20世纪80年代中期进行了短暂的试验,20世纪90年代以来在金沙江干旱河谷地区和三峡地区结合当地实际需求和植物篱种植模式的特点,对植物篱种植模式进行了研究,使之适合我国山区和坡耕地的应用;对植物篱的生态效益、社会效益和经济效益均进行了较深入细致的试验、研究,并进行较大面积的示范和推广应用,同时引起了国内很多研究机构和应用部门的关注,尽管在1997年以后其它区域也随之进行了一些类似的试验和研究,但国内目前只有金沙江干旱河谷地区和三峡地区在研究和应用方面较系统和深入。最后还对国内在植物篱认识上的一些问题,以及需要进一步深入开展的工作进行了讨论。     

间作系统根-土互作与连作障碍缓解

现代农业大面积单一作物连作种植和农药化肥的大量施用问题较为严重,造成农田生态系统日趋简单和脆弱,使作物病害发生频繁,病害流行周期越来越短,连作障碍严重发生。间作作为中国传统农业的精髓,具有增产、提高养分资源利用效率的优势。文章旨在明确间作缓解连作障碍的机制,以期为寻求缓解连作障碍的措施奠定基础。从寄主营养及生理变化、诱导寄主抗性、养分高效利用、改善土壤理化性状、抑制病原菌及土壤微生物多样性等方面对间作缓解连作障碍机制的最新进展进行了总结,明确了间作缓解连作障碍的机理,同时展望了间作缓解连作障碍的未来重点研究方向,以期为指导中国农业生产,实现农业的可持续发展提供理论和技术支持。