减量施氮与大豆间作对蔗田氮平衡的影响

通过2010—2013年的大田试验,探讨了2个施氮水平(300和525 kg·hm-2)和3种种植模式(甘蔗、大豆单作及甘蔗-大豆1∶2间作)对蔗田大豆固氮、甘蔗和大豆氮素累积及氨挥发和氮淋溶的影响.结果表明:与大豆单作相比,甘蔗-大豆间作的大豆固氮效率下降,但不同施氮水平间作模式之间无显著差异.不同施氮水平和种植模式对甘蔗、大豆氮素累积无显著影响.减量施氮水平下氨挥发量低于常规施氮处理,不同施氮水平和种植模式对氮淋溶量无显著影响.除2011年甘蔗单作减量施氮水平下出现蔗田氮素亏缺(-66.22 kg·hm-2)外,其余不同年份不同种植模式下氮素都处于盈余状态(73.10~400.03 kg·hm-2),施氮水平显著影响了蔗田的氮素盈亏,且常规施氮水平下氮素盈余量显著高于减量施氮处理,过高的氮素盈余增加了氮素污染农田环境的风险.从培肥地力、降低氮素污染环境的风险和节约生产成本等方面考虑,减量施氮水平下甘蔗-大豆间作模式具有一定的生态合理性.     

间作不同作物对栀子根际土壤微生态的影响

【背景】栀子为多年生常绿灌木,经过连续多年种植会导致土壤微生态环境恶化、病虫害加剧、品质降低等问题。研究发现间作可以改善土壤微生物区系、土壤养分及酶活性,是生产中常用的有效栽培措施。【目的】通过对不同间作模式下栀子根际土壤微生物区系、酶活性及养分的动态变化进行研究,为揭示栽培措施改良土壤生态环境及提升栀子产量的土壤微生态学机理提供理论依据。【方法】为了解不同间作模式对栀子根际微生态的影响,本试验选择3年生栀子进行了大田试验,采用随机区组设计,设置栀子单作及栀子/白及、栀子/金钱草、栀子/射干3种间作处理,以栀子根际土壤为研究对象进行全生育期取样。采用Illumina高通量测序技术测定细菌16S rRNA基因V3-V4区序列及真菌rDNAITS1-ITS2区序列,并测定各时期土壤的理化性质,以明确栀子间作不同作物对其根际微生物群落及土壤理化性质随栀子生育期的动态变化。【结果】在栀子整个生育过程中,根际细菌群落中变形菌门和酸杆菌门的相对丰度分别为39%和18%,为细菌优势菌门。真菌群落中子囊菌门、担子菌门和被孢霉门相对丰度所占比例依次为51%、22%和19%,为主要真菌类群。在果实膨大期,与单作栀子相比,栀子/射干和栀子/白及可以显著增加土壤细菌群落Shannon指数,增幅分别为6.55%和3.45%(P0.05),其他时期差异不显著。盛花期,栀子/射干间作不会显著降低根际真菌的多样性,而与金钱草或白及间作则显著降低其多样性;果实膨大期,栀子/射干和栀子/白及间作均可以显著提高根际土壤真菌群落的Shannon指数,增幅分别为29.19%和9.12%。土壤养分方面,不同间作模式下根际土壤理化性质存在一定差异。单作栀子根际土壤仅有机质、全氮、速效磷的含量较高,而碱解氮、速效钾含量均低于3种间作处理。土壤酶方面,单作栀子除酸性蛋白酶外,其余几项土壤酶活性均处偏下水平。土壤理化性质与根际微生物多样性的相关性分析显示,细菌多样性指数Shannon与根际土壤有机质、速效磷含量呈显著正相关,与pH值呈极显著正相关(P0.01);真菌多样性指数Shannon与根际土壤全钾、脲酶、过氧化氢酶呈极显著负相关,与速效钾、蔗糖酶、酸性磷酸酶、酸性蛋白酶活性呈极显著正相关。【结论】合理间作可以改善根际微生物群落结构,同时提高土壤综合肥力。     

小麦与蚕豆间作体系根系形态与磷吸收的定量解析

豆科与禾本科作物间作能够改变作物根系生长,但不同施磷水平下间作-根系形态-磷吸收之间的关系尚未明确。本研究通过田间定位试验和根箱模拟试验,研究不同种植模式(小麦单作、蚕豆单作和小麦-蚕豆间作)和不同磷水平下小麦和蚕豆的产量、生物量、磷吸收及根系形态特征,分析探讨不同施磷条件下小麦-蚕豆间作对根系形态和磷吸收的影响。结果表明: 根箱试验中,与单作相比,间作小麦的根干重、根冠比分别增加21.2%、61.5%,地上部干重降低14.6%,根系磷含量和总吸磷量分别提高23.8%和12.1%;间作蚕豆的地上部干重、根干重、根冠比、总根长和根体积分别增加16.5%、47.3%、24.0%、3.5%和8.4%,间作蚕豆地上部磷含量、根系磷含量和总吸磷量分别提高14.7%、26.2%和21.5%。田间试验中,与单作相比,分蘖期间作小麦地上部磷吸收量降低8.7%,而在拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期分别提高40.6%、19.7%、7.8%和12.4%;但种间互作导致开花期、结荚期和成熟期间作蚕豆的地上部磷吸收量分别降低9.8%、9.0%和5.2%。偏最小二乘法(PLS)回归分析表明,小麦的根表面积和根体积、蚕豆的根表面积对作物磷吸收的贡献最大,在低磷胁迫条件下,间作同时提高了小麦和蚕豆的根体积和根表面积,促进了磷的吸收。总之,在缺磷或低磷条件下,种间互作扩大了小麦和蚕豆根土接触面积,促进了苗期磷的吸收,为后期间作优势的形成奠定了基础。     

间作牧草对茶园螨类群落多样性的影响

螨类是茶园生态系统中重要且复杂的类群之一.为了了解不同植物问作后对茶园螨类群落的组成结构和多样性的影响,2006年3月至2008年4月,在武夷山市星村镇大坪洲茶园通过间作百喜草(Paspalum notatum)或圆叶决明(Cassia rotundifolia)、留养杂草和除杂草4种不同处理,对茶园茶冠层(采用盆拍法及剪枝条法)和凋落层(采用捡取凋落物法)的螨类进行系统采样、标本鉴定和统计分析.结果表明:与留养杂草对照相比,间作百喜草或圆叶决明均显著增加了茶冠层和凋落层捕食螨的物种丰富度(S)、有效多样性指数(eH')、个体数(M和绝对丰度(-/n).与留养杂草和除杂草这两种对照相比,间作百喜草或圆叶决明均显著增加了茶冠层和凋落层优势种圆果大赤螨(Anystis baccarum)的个体数(N).荼冠层植食螨和腐食螨及凋落层腐食螨的所有群落指标在不同处理茶园间均无显著差异.茶冠层和凋落层螨类群落物种丰富度(S)和个体数(N)季节性变化明显,物种组成相似性高.间作茶园和留养杂草茶园茶冠层的螨类总个体数与其对应的凋落层螨类总个体数呈显著正相关.多样化茶园有利于保护和利用捕食螨,从而对茶园有害生物进行生态控制,促进有机茶叶可持续生产.     

间作对马铃薯种植土壤硝化作用和硝态氮供应的影响

土壤硝态氮供应对满足作物氮素需求至关重要,但间作如何影响土壤硝态氮供应及其作用机制尚不清楚。本研究基于4个氮水平(N₀, 0 kg·hm^-2; N₁, 62.5 kg·hm^-2; N₂, 125 kg·hm^-2; N₃, 187.5 kg·hm^-2)的马铃薯单作、马铃薯与玉米间作小区试验,分析土壤硝态氮含量与强度、硝化势和氨氧化功能基因丰度的差异,探讨间作影响土壤硝态氮供应和氮调控的机理。结果表明: 土壤硝态氮含量和强度随施氮量增加而升高,但同一施氮水平下间作均低于单作。施氮提高了土壤硝化势,且单作的响应高于间作。土壤中氨氧化细菌(AOB)的amoA基因丰度大于氨氧化古菌(AOA),二者在间作时均随施氮量增加呈现先增加后降低的趋势;相同施氮量下,间作的AOA和AOB基因丰度(除N₂外)均低于单作。相关分析、回归分析和主成分分析显示,马铃薯间作后,土壤AOB、AOA的amoA基因丰度下降,硝化势减弱,导致土壤硝态氮含量和强度降低。因此,间作导致土壤硝态氮供应降低与土壤氮转化的微生物过程有关,间作条件下的马铃薯种植应注意保障土壤氮素供应。     

种间互作和施氮对蚕豆/玉米间作生态系统地上部和地下部生长的影响

为河西走廊绿洲灌区豆科/禾本科间作体系的养分管理提供科学依据,于2007年在武威绿洲农业试验站应用田间原位根系行分隔技术研究了蚕豆/玉米种间互作和施氮对玉米抽雄期的根系空间分布、根系形态和作物地上部生长的影响。研究结果表明:种间互作和施氮均增加了玉米和蚕豆在纵向和横向两个尺度上的根重密度、根长密度、根表面积、根系体积。根长密度和根表面积与两种作物产量和氮素吸收均呈正相关,而与蚕豆的根瘤重呈负相关;抽雄期的土壤含水量与玉米产量和养分吸收呈显著的负相关。玉米根系可以占据蚕豆地下部空间,但蚕豆的根却较少到间作玉米的地下部空间,也就是间作后增加了玉米根系水平尺度的生态位。蚕豆和玉米根系主要分布分别在0-40 cm浅土层和0-60 cm 土层,且间作玉米根系在60-120 cm比单作和分隔的多。因此,种间互作和施氮扩大了两作物根系纵向和横向的空间生态位,改变了作物根系形态,即扩展了两者水分和养分吸收的生态位,增加了作物吸收养分的有效空间,从而提高了间作生态系统的生产力。     

不同施氮水平下杨树-苋菜间作系统对土壤氮素流失的影响

采用田间试验方法,研究了杨树 苋菜间作系统,即株行距2 m×5 m(L₁)和2 m×15 m(L₂)在0(N₀)、91(N₁)、137(N₂)和183(N₃) kg·hm^-2施氮水平下的土壤氮素流失特征.结果表明: 不同施氮水平对地表径流量、淋溶量和土壤侵蚀量的控制效果均为L₁＞L₂＞L₃ (单作苋菜);L₁、L₂地表径流量分别比L₃降低65.1%、55.9%;L₁、L₂距林带0.5 m处淋溶量比L₃降低30.0%、28.9%,距林带1.5 m处淋溶量比L₃降低25.6%、21.9%;L₁、L₂土壤侵蚀量分别比L₃降低65.0%、55.1%.对地表径流和淋溶损失中TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N流失量的控制效果均为L₁＞L₂＞L₃;常规施氮(91 kg·hm^-2)水平下,L₁地表径流中TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N流失量较L₃分别降低62.9%、45.1%、69.2%,L₂较L₃分别降低23.4%、6.9%、46.2%;杨树间作密度越大、距离林带越近,对土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N的淋溶损失削减作用越强.同一间作密度下,随着施氮量的增加,地表径流中NO₃^--N流失比例减少,NH₄⁺-N流失比例增加;淋溶流失中
NO₃^--N、NH₄⁺-N浓度变化趋势一致,均为 N₃＞N₂＞N₁＞N₀.     

间作大豆对甘蔗根际土壤细菌及固氮菌多样性的影响

为探讨间作大豆(Glycine max)对甘蔗(Saccharum officinarum)根际土壤细菌及固氮细菌多样性的影响, 收集和开发固氮菌资源, 筛选高效甘蔗联合固氮体系, 选用3个甘蔗栽培品种‘ROC22’、‘GT21’、‘B8’与大豆品种‘Guizao 2’进行间种栽培, 采用巢式PCR特异扩增细菌16S rRNA基因片段和固氮细菌nifH基因片段, 并结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术, 对间作大豆的甘蔗根际土壤细菌及固氮细菌进行系统演化和多样性分析。聚类分析结果显示, 间作大豆改变了甘蔗根际土壤细菌及固氮细菌原来的群落组成结构, 尤其对固氮菌群落组成的改变更大, 但对群落物种的优势度影响较小。Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数分析结果表明, 甘蔗-大豆间作显著影响甘蔗根际土壤中细菌和固氮菌的多样性, 其中对固氮细菌多样性的影响较大。不同甘蔗品种的根际土壤细菌和固氮菌在间作大豆条件下表现出不同的多样性, ‘ROC22’和‘GT21’间作处理甘蔗根际土壤固氮细菌的Shannon-Wiener多样性指数显著高于单作处理, 而‘ROC22’与大豆间作处理的甘蔗根际土壤固氮菌多样性最为丰富。在大豆生长盛期, 间作处理的甘蔗根际土壤细菌多样性最为丰富, 不同处理间的差异也最大, 随后下降。总体来看, 甘蔗-大豆间作显著地影响根际土壤细菌和固氮菌的群落结构和群落多样性, 有助于对甘蔗合理间作栽培模式的认识和筛选高效甘蔗联合固氮体系。     

不同间作模式对辣椒养分利用、主要病虫害及产量的影响

在云南省丘北辣椒示范区对辣椒-花生、辣椒-大豆和辣椒-玉米间作模式进行调查研究.结果表明,总体上,间作系统中辣椒叶片N、P和 K含量均显著高于辣椒单作,其中辣椒-玉米(10 ∶2)间作系统中辣椒叶片N、P和K含量分别比单作增加12.93%、 5.17%和22.64%.与辣椒单作相比,辣椒间作显著提高了盛果期辣椒的株高和单株结果数,提高幅度分别为1.57%～20.89%和3.06%～307.52%;有效控制了辣椒病毒病、疫病和烟青虫的发生,控制效果分别达24.01%、6.87%～23.80%和4.31%～36.40%;辣椒间作显著提高了辣椒的生物量和产量,辣椒产量的增幅为9.73%～53.52%,起到了明显的增产、增值效果.初步筛选出的辣椒-花生(15∶5)、辣椒-大豆(8∶2)和辣椒-玉米(10 ∶2)三种辣椒间作模式供进一步生产示范.     

烟粉虱对四种蔬菜寄主的选择性

为探讨利用趋避作用防治烟粉虱的可能性,进行了3方面试验：1）烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius) 对黄瓜、花椰菜、油菜和莴苣等4种蔬菜的寄主选择性; 2）互喷烟粉虱不同嗜好的寄主植物汁液对其寄主选择性的影响; 3）不同间作方式对黄瓜叶上烟粉虱成虫密度的影响。结果表明,烟粉虱对供试植物有明显的选择性,其嗜好程度为花椰菜>黄瓜>油菜>莴苣。喷施莴苣和花椰菜汁液对烟粉虱的寄主选择性均有显著影响,喷施莴苣原液后,花椰菜和黄瓜上的成虫数分别减少79.6%和87.4%,花椰菜上的着卵量减少84.3%;喷施花椰菜原液后,莴苣上的成虫数和着卵量分别增加82.4%和79.2%,表明不同蔬菜中的内含物是引起烟粉虱对寄主选择性的重要原因。在黄瓜中间作莴苣可使黄瓜叶上烟粉虱成虫数平均减少76.5%;间作花椰菜时,通过诱集作用,也可使黄瓜叶上的成虫数平均降低69.7%。这些结果为利用喷施蔬菜汁液和间作方式控制烟粉虱危害提供了理论依据。