不同禾本科作物与花生混作对花生根系质外体铁的累积和还原力的影响

采用土培盆栽方法模拟玉米／花生、大麦／花生、燕麦／花生、小麦／花生、高粱／花生5种种植方式,研究混作对花生根系质外体铁的累积和还原力的影响．结果表明,当花生与5种分泌植物铁载体能力不同的禾本科作物混作时,花生新叶叶色正常,而单作花生则表现出严重的缺铁黄化症状,混作花生各部位的含铁量明显增加．与麦类作物(大麦、燕麦、小麦)混作的花生其各部位铁含量高于与玉米、高粱混作的花生,说明麦类作物改善花生铁营养的能力强于玉米、高粱,而两个玉米品种之间的能力差异不大。这主要是由于麦类作物分泌植物铁载体能力高于玉米、高粱．在花生生长至第50、60和70d时,混作花生根系质外体铁含量也随着逐渐增加,并始终高于单作花生．同时,混作明显地提高了花生根际土壤有效铁的含量,花生根系还原力也逐步提高．混作花生逐渐提高的还原力和介质中不断供给的易被花生还原吸收的铁。在改善花生的铁营养方面起了重要的作用．     

玉米、小麦与花生间作改善花生铁营养机制的探讨

采用土培盆栽方法模拟研究了玉米／花生、小麦／花生间作对花生铁营养状况的影响及其作用机制。结果表明,禾本科作物与花生间作对花生的铁营养状况有显著影响：当花生与玉米或小麦分别间作时,花生新叶叶色正常,而花生单作则表现出严重的缺铁黄化现象,间作花生新叶活性铁、叶绿素含量明显高于单作,两种间作花生各部位铁含量和吸收量明显高于单作,间作明显地促进了铁向花生地上部的转移;在单作花生表现缺铁症状１４ｄ的时间范围内,其根系质外体铁含量仅是间作花生的５２％～８０％;而根系还原力则是单作花生在表现缺铁症状后迅速提高,至缺铁第６ｄ时还原力达到最大值,随后花生根系还原力迅速下降,而间作花生在０～１４ｄ内还原力增加速度缓慢,在１０～１４ｄ中其根系还原力明显地高于单作花生根系还原力。其主要原因可能是禾本科作物玉米、小麦根系分泌物（如：麦根酸类植物铁载体）螯合土壤中难溶性铁并被花生吸收利用。     

不同种植模式对作物根系生长、产量及根际土壤微生物数量的影响

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4)和小麦/玉米/甘薯(A5)5种种植模式的根际环境变化特征和根系生长特性.结果表明:与A1、A2、A3和A5相比,A4提高了小麦、玉米、大豆在开花期和成熟期的生物量、根系活力和根干质量,提高了各作物根际土壤细菌、真菌和放线菌数量.各种植模式之间,植株生物量和根际微生物数量的变化规律为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、边行＞中行.小麦/玉米/大豆(A4)套作模式通过改善3种作物的根际环境,促进了作物地下部根系生长和地上部生物量的增加,从而实现作物增产.     

不同种植模式对土壤氮素转化及酶活性的影响

采用两年大田试验,研究了小麦-大豆（A₁）、小麦-甘薯（A₂）、玉米（A₃）、小麦/玉米/大豆（A₄）和小麦/玉米/甘薯（A₅）5种种植模式下,小麦/玉米/大豆套作体系的土壤酶活性变化特征及其对土壤氮素转化的影响.结果表明：与A₁、A₂、A₃和A₅相比,A₄提高了各作物在开花期（或吐丝期）和成熟期的土壤总氮含量及脲酶和蛋白酶活性,处理间表现为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、边行＞中行;降低了小麦、玉米土壤的NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及小麦土壤的硝酸还原酶活性.玉米土壤的硝酸还原酶活性在玉米、大豆共生前的拔节期为单作＞套作,在玉米、大豆共生后的吐丝期和成熟期为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口;大豆土壤的NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及硝酸还原酶活性在分枝期为单作＞套作,在开花期和成熟期为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、中行＞边行.     

减量施氮对玉米-大豆套作体系中作物产量及养分吸收利用的影响

通过田间试验研究了种植方式(玉米单作、大豆单作、玉米-大豆套作)和施氮水平(0、180、240 N kg·hm-2)对玉米和大豆产量、养分吸收及氮肥利用的影响.结果表明:与单作相比,玉米-大豆套作体系中玉米籽粒产量、地上部植株N、P、K吸收量及收获指数略有降低,而大豆籽粒产量、地上部植株N、P、K吸收量及收获指数显著提高.玉米-大豆套作系统的套作优势随施氮量的增加而降低,与当地农民常规施氮量(240 kg·hm-2)相比,减量施氮(180kg·hm-2)处理下玉米和大豆产量、经济系数,以及N、P、K吸收量和收获指数、氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率显著提高,土壤氮贡献率降低;与不施氮相比,减量施氮降低了玉米带土壤的全N、全P含量,提高了大豆带土壤的全N、全P、全K含量和玉米带土壤的全K含量.减量施氮水平下,玉米-大豆套作系统的周年籽粒总产量、地上部植株N、P、K总吸收量均高于玉米和大豆单作,土地当量比(LER)达2.28;玉米-大豆套作系统的氮肥吸收利用率比玉米单作高20.2%,比大豆单作低30.5%,土壤氮贡献率比玉米和大豆单作分别低20.0%和8.8%.玉米-大豆套作减量一体化施肥有利于提高系统周年作物产量和氮肥利用率.     

接种AMF与间作对红壤上玉米和大豆种间氮素竞争的影响

盆栽条件下对间作、尼龙网分隔和单作的玉米和大豆接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)Funneliformis mosseae(FM)和Funneliformis etunicatum(FE),以试验AMF和种植方式对玉米和大豆作物种间氮素竞争的影响。结果表明,接种FM和FE的玉米和大豆植株无论何种种植方式均有一定比例的侵染,侵染率为37%–56%。不管AMF接种与否,玉米的生物量大小依次为间作>尼龙网分隔>单作,大豆生物量大小依次为单作>尼龙网分隔>间作,说明间作促进了玉米的生长,却抑制了大豆的生长。无论何种种植方式,AMF处理均不同程度提高了玉米和大豆植株的氮含量和吸收量,降低了玉米和大豆根际土壤碱解氮的含量。在同一AMF处理3种种植方式内,间作种植对玉米植株氮含量和吸收量的促进作用最为明显,而单作对大豆植株氮含量和吸收量的促进作用最为明显。所有处理中,玉米对营养的竞争力和对氮的竞争比率均优于大豆,无论何种AMF处理,间作处理下的玉米相对于大豆的营养竞争能力均优于尼龙网分隔处理,无论何种种植方式,AMF处理下的玉米相对大豆对氮的竞争比率高于NM处理,可见,玉米始终处于竞争优势地位,而大豆则始终处于劣势。接种AMF均显著地促进了玉米和大豆的生长,并显著提高了玉米相对于大豆的竞争能力,在FM接种及间作模式下,玉米和大豆对土壤碱解氮的吸收利用较多,但玉米相对大豆对营养的竞争力和氮竞争比率最高,表明AMF影响了寄主植物的种间竞争力,并且在AMF和间作协同作用下的影响最为明显。     

不同禾本科作物与花生混作对花生根系质外体铁的累积和还原力的影响

采用土培盆栽方法模拟玉米/花生、大麦/花生、燕麦/花生、小麦/花生、高粱/花生5种种植方式,研究混作对花生根系质外体铁的累积和还原力的影响.结果表明,当花生与5种分泌植物铁载体能力不同的禾本科作物混作时,花生新叶叶色正常,而单作花生则表现出严重的缺铁黄化症状,混作花生各部位的含铁量明显增加.与麦类作物(大麦、燕麦、小麦)混作的花生其各部位铁含量高于与玉米、高粱混作的花生,说明麦类作物改善花生铁营养的能力强于玉米、高粱,而两个玉米品种之间的能力差异不大,这主要是由于麦类作物分泌植物铁载体能力高于玉米、高粱.在花生生长至第50、60和70d时,混作花生根系质外体铁含量也随着逐渐增加,并始终高于单作花生.同时,混作明显地提高了花生根际土壤有效铁的含量,花生根系还原力也逐步提高.混作花生逐渐提高的还原力和介质中不断供给的易被花生还原吸收的铁,在改善花生的铁营养方面起了重要的作用.     

土著从枝菌根真菌(AMF)与不同形态氮对紫色土间作大豆生长及氮利用的影响

在紫色土上,探究接种土著AMF(indigenous arbuscular mycorrhizal fungi)及不同形态氮肥施用对间作大豆Glycine max生长及氮利用的影响,为提高间作大豆对土壤不同形态氮素的吸收与利用,减少土壤无机氮残留提供理论依据。采用盆栽试验,设2种种植方式(大豆单作和玉米/大豆间作),不同丛枝菌根真菌处理[不接种(NM)、接种土著AMF]和3个氮处理[不施氮(N0)、施无机氮(ION120)、施有机氮(ON120)],以期揭示土著AMF和不同形态氮施用对间作大豆生长及氮素吸收利用的影响。结果表明:与N0相比,施ION120和ON120处理显著增加了土壤无机氮的累积量。NM条件下,无论何种施氮处理的间作土壤NH_4~+-N、NO_3~--N含量均低于单作,其中当接种土著AMF时,与单作相比,间作对减少土壤无机氮的积累能力得到进一步加强。无论单作或是间作,相同菌根处理下,ION120和ON120处理的大豆地上部和根系生物量,大豆地上部和根系氮含量及大豆地上部和根系氮吸收量均不同程度地高于N0处理,其中间作-土著AMF条件下,ION120处理的根系生物量、根系氮含量及氮吸收量均显著高于ON120处理。间作-ION120条件下,土著AMF处理的大豆地上部氮含量、吸收量及根系氮含量、氮吸收量较NM处理分别提高了9.8%、69.8%和8.1%、54.8%,四者差异均达到显著水平。除根系氮吸收量外,地上部氮含量、氮吸收量及根系氮含量均在间作-土著AMF-ION120处理下显著提高,间作与土著AMF互作优势明显。间作-土著AMF条件下,ION120和ON120处理的大豆根系氮吸收效率高于N0处理,分别提高了2%和6%。总体来看,土著AMF与ION120氮肥施用对促进间作大豆生长与提高氮素利用率尤为明显,可望减少土壤氮素残留而减轻氮素流失的风险。     

间套种植复合群体根系时空分布特征

选择小麦／大豆和玉米／甘蓝2种典型间套种植模式,探讨了复合群体根系营养竞争与补偿的生态学机制．结果表明,小麦／大豆复合群体根系生长在年生长期内显示出双峰交错性,小麦总根重峰值出现在6月初,而大豆峰值出现在8月上、中旬．根重与根长密度的生长还表现出异步性,根重峰值的出现早于根长．复合群体各配对作物根系的垂直分布呈层次递减性,玉米拔节前根重的85％以上都分布于0～20cm土层,且垂直生长呈多波顾次递推特点．间套作物根系的分布呈明显的“偏态”不均衡分布,套作玉米根系偏甘蓝行20．4～40．7cm,而甘蓝根系偏玉米行仅8．5～12．6cm．施肥使套作玉米与甘蓝根系的交叉幅宽由40．2cm下降到20．1cm,2种作物根系的交叉点位置由20．5cm上升到12．4cm．     

非寄主植物间套作对马铃薯甲虫种群及其天敌的影响

农田作物布局作为害虫生态调控的重要内容,一直是保护性生物防治的研究热点。为进一步明确马铃薯田块作物间套作种植模式对马铃薯甲虫种群动态的影响,探索马铃薯甲虫可持续防控的新思路与新方法,本研究在马铃薯甲虫发生期对马铃薯-玉米、马铃薯-向日葵、马铃薯单作3种作物间套作模式进行田间种群数量调查,分析比较不同种植模式下的马铃薯甲虫种群动态差异。结果表明：在马铃薯甲虫发生期,马铃薯单作第二代幼虫为害高峰期出现晚于两种间套作模式,第一代成虫为害高峰期早于两种间套作模式。第二代幼虫为害低峰期（8月26日-9月7日）时,马铃薯-玉米间套作幼虫量显著低于马铃薯单作（P<0.05）,马铃薯-玉米间套作幼虫量显著低于马铃薯-向日葵（P<0.05）,整个调查期间,马铃薯单作虫量要大于两种间套作。此外,天敌昆虫群落调查表明：间套作玉米异色瓢虫量显著高于马铃薯单作（P<0.05）,间套作向日葵的草蛉、食蚜蝇虫量高于马铃薯单作。间套作向日葵或玉米对越冬代马铃薯甲虫的扩散有影响,马铃薯播种初期间套作向日葵或玉米能在一定程度上阻隔马铃薯甲虫的定殖扩散。     

磷胁迫诱导大豆叶片酸性磷酸酶同工酶的表达

通过田间试验对两种磷处理的274个大豆基因型叶片酸性磷酸酶活性进行筛选,并将其中8个进行营养液栽培试验以研究磷胁迫对其叶片酸性磷酸酶同工酶表达的影响.结果表明,大豆叶片酸性磷酸酶活性存在着明显的基因型差异,不施磷处理提高了大部分(约60%)供试基因型叶片酸性磷酸酶的活性.营养液栽培试验表明,低磷处理普遍提高了所有8个供试大豆基因型叶片酸性磷酸酶的活性.等电聚焦电泳结果表明,供试大豆基因型的老叶和新叶中均有6条酸性磷酸酶的同工酶带.低磷处理显著增加了叶片酸性磷酸酶酶带的活性,但是没有诱导新的酸性磷酸酶酶带产生.研究发现叶片酸性磷酸酶活性可作为反映大豆磷胁迫的酶学指标;磷胁迫诱导大豆叶片酸性磷酸酶活性的增加是由于已有同工酶活性的提高而不是由于特异性酶带的产生.     

磷胁迫诱导大豆叶片酸性磷酸酶同工酶的表达

通过田间试验对两种磷处理的274个大豆基因型叶片酸性磷酸酶活性进行筛选,行将其中8个进行营养液栽培试验以研究磷胁迫对其叶片酸性磷酸酶同工酶表达的影响。结果表明,大豆叶片酸性磷酸酶活性存在着明显的基因型差异,不施磷处理提高了大部分(约60％)供试基因型叶片酸性磷酸酶的活性。营养液栽培试验表明,低磷处理普遍提高了所有8个供试大豆基因型叶片酸性磷酸酶的活性。等电聚焦电泳结果表明,供试大豆基因型的老叶和新叶中均有6条酸性磷酸酶的同工酶带。低磷处理显著增加了叶片酸性磷酸酶酶带的活性,但是没有诱导新的酸性磷酸酶酶带产生。研究发现叶片酸性磷酸酶活性可作为反映大豆磷肋迫的酶学指标;磷胁迫诱导大豆叶片酸性磷酸酶活性的增加是由于已有同工酶活性的提高而不是由于特异性酶带的产生。     

酸性磷酸酶参与大豆子叶磷转运和利用

本文以磷效率不同的两个大豆品种为材料,研究大豆幼苗期子叶酸性磷酸酶活性和同工酶谱对外源磷有效性的响应,及其参与子叶磷高效转运和利用的过程。结果表明：在幼苗生长前期,子叶酸性磷酸酶活性及其同工酶谱组成变化明显,而且不受外源磷有效性的调控;在幼苗生长的前8天,子叶全磷含量随着酸性磷酸酶的活性增加而显著降低,而且磷高效大豆品种比磷低效大豆品种具有较高的酸性磷酸酶活性和植株全磷含量。以上结果说明在大豆幼苗生长前期,由于大粒种子不仅具有较高的磷含量,而且具有较高子叶酸性磷酸酶活性,促进子叶有机磷的水解和转运是磷高效大豆品种适应低磷胁迫的生理机制之一。     

Using competitive and facilitative interactions in intercropping systems enhances crop productivity and nutrient-use efficiency

This paper reviews recent research on the processes involved in the yield advantage in wheat (Triticum aestivum L.)/maize (Zea mays L.), wheat/soybean [Glycine max (L.) Merr.], faba bean (Vicia faba L.)/maize, peanut (Arachis hypogaea L.)/maize and water convolvulus (Ipomoea aquatica Forsk.)/maize intercropping. In wheat/maize and wheat/soybean intercropping systems, a significant yield increase of intercropped wheat over sole wheat was observed, which resulted from positive effects of the border row and inner rows of intercropped wheat. The border row effect was due to interspecific competition for nutrients as wheat had a higher competitive ability than either maize or soybean had. There was also compensatory growth, or a recovery process, of subordinate species such as maize and soybean, offsetting the impairment of early growth of the subordinate species. Finally, both dominant and subordinate species in intercropping obtain higher yields than that in corresponding sole wheat, maize or soybean. We summarized these processes as the `competition-recovery production principle'. We observed interspecific facilitation, where maize improves iron nutrition in intercropped peanut, faba bean enhances nitrogen and phosphorus uptake by intercropped maize, and chickpea facilitates P uptake by associated wheat from phytate-P. Furthermore, intercropping reduced the nitrate content in the soil profile as intercropping uses soil nutrients more efficiently than sole cropping.     

The role of maize root size in phosphorus uptake and productivity of maize/faba bean and maize/wheat intercropping systems

Interspecific root/rhizosphere interactions affect phosphorus (P) uptake and the productivity of maize/faba bean and maize/wheat intercropping systems. The aim of these experiments was to determine whether manipulation of maize root growth could improve the productivity of the two intercropping systems. Two near isogenic maize hybrids (the larger-rooted T149 and smaller-rooted T222) were intercropped with faba bean and wheat, under conditions of high- and low-P availability. The larger-rooted T149 showed greater competitive ability than the smaller-rooted T222 in both maize/faba bean and maize/wheat intercropping systems. The higher competitive ability of T149 improved the productivity of the maize/faba bean intercropping system in P-sufficient conditions. In maize/wheat intercropping systems, root growth, shoot biomass, and P uptake of maize were inhibited by wheat, regardless of the P-supply. Compared with T222, the larger-rooted T149 suffered less in the intercropping systems. The total biomass of the maize/wheat intercropping system was higher for wheat/T149 than for wheat/T222 under low-P conditions. These data suggested that genetic improvement of maize root size could enhance maize growth and its ability to compete for P resources in maize/faba bean and maize/wheat intercropping systems. In addition, depending on the P availability, larger maize roots could increase the productivity of intercropping systems.     

套作玉米对草莓生长生理特性及其产量和品质的影响

该研究采用草莓玉米套作和草莓连作方式,对草莓的生长、生理及其产量和品质进行比较分析,为生产中克服草莓连作障碍提供理论依据。结果表明：（1）套作条件下草莓的株高、根长、茎粗和整株重量等营养生长指标均显著高于相应的连作模式。（2）与连作相比,套作可提高草莓植株的总超氧化物歧化酶（SOD）、乙醇脱氢酶（ADH）和过氧化物酶（POD）活性,同时可提高草莓植株根系和叶片的可溶性糖含量,使根系丙二醛含量维持在较低水平,保证草莓植株良好生长。（3）与草莓连作相比,套作玉米使秋季草莓苗的定植入田死苗率降低28.8%,加快缓苗速度,且单株保持良好长势和后期正常坐果。（4）套作玉米能够显著提高草莓果实的硬度、单果重及单株产量,但对果实可溶性固形物无显著影响。研究认为,草莓套作玉米能够克服草莓连作障碍,促进草莓植株的营养生长,增强草莓植株抵御逆境胁迫的能力,提高产量和品质。     

大豆柑桔间作系统中磷的分配和迁移规律研究

用微区试验和^32P同位素示踪技术,比较研究了大豆、柑桔间作和单作条件下,P在大豆和柑桔体中的分配、转移及其在土壤中的迁移规律．结果表明,间作大豆的吸P量和各部位累积P量显著地低于单作大豆;^32P肥料浅施,间作大豆吸收的^32P量显著低于单作大豆;^32P肥料深施,间作大豆吸收的^32P量显著高于单作大豆,但间作不影响P和^32P在各部位的转移和分配．间作柑桔吸收的^32P量显著低于单作柑桔．柑桔新吸收的^32P可快速向地上部分输送,并优先供应生长活跃部位．间作不影响^32P在柑桔各部位的转移和分配．但是P肥深施使柑桔吸收的^32P向地上部分和生长活跃部位的转移速率减慢．间作使土壤中P的生物移动性增强,可促进土壤深层P向土壤浅层迁移．试验结果表明,大豆柑桔间作磷肥的施用深度以保持在20cm以内为佳．     

果粮间作模式优化调控研究Ⅳ:系统养分管理及其优化对策探讨

我国农林复合经营(Ａｇｒｏｆｏｒｅｓｔｒｙ)历史悠久,有许多实践已证明的成功模式类型,果农间作就是分布面积最大的代表类型[1～3,8]。目前,已有的研究主要集中于类型划分[1,2,8]生态和经济效益定量观测和评价[1～10]、模式的建立[3,4,8]、资源的经营利用特点[1,2,5～10]等方面,基本上都是针对现状而进行,尚缺乏对进一步提高果农间作模式效益的优化调控研究。果粮间作条件下最大的矛盾是果与粮相互竞争可利用资源(光、热、水和土壤养分等)而导致粮食的减产和土壤的过渡利用[1,6,7]。如何优化调控,以进一步提高生态和经济效益,达到提高土地…     

In vitro induction of lipo-chitooligosaccharide production in Bradyrhizobium japonicum cultures by root extracts from non-leguminous plants

Bradyrhizobium japonicum can form a N2-fixing symbiosis with compatible leguminous plants. It can also act as a plant-growth promoting rhizobacterium (PGPR) for non-legume plants, possibly through production of lipo-chitooligosaccharides (LCOs), which should have the ability to induce disease resistance responses in plants. The objective of this work was to determine whether non-leguminous crop plants can induce LCO formation by B. japonicum cultures. Cultures treated with root extracts of soybean, corn, cotton or winter wheat were assayed for presence and level of LCO. Root extracts of soybean, corn and winter wheat all induced LCO production, with extracts of corn inducing the greatest amounts. Root washings of corn also induced LCO production, but less than the root extract. These results indicated that the stimulation of non-legume plant growth by B. japonicum could be through the production of LCOs, induced by materials excreted by the roots of non-legume plants.