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。     

基于有机肥和菌肥的玉米减肥增效研究

有机肥和菌肥配施可改善土壤供肥能力, 有望在玉米化肥减量和增效中发挥重要作用。通过田间小区试验, 在常规施肥和氮磷钾同时减量20%的基础上, 分别配施有机肥和菌肥, 测定玉米产量、养分吸收分配与利用, 结合土壤养分动态, 评价有机肥和菌肥在玉米减肥增效中的作用。结果表明, 与常规施肥相比, 化肥减量20%配施有机肥和菌肥的玉米产量可达到常规化肥水平, 且分别比化肥减量20%处理增产19.8%和26.6%, 玉米收获指数提高32.7%和32.8%; 相比减量化肥, 配施有机肥和菌肥均提高了玉米净收益和偏生产力, 并不同程度地增加玉米籽粒中氮、磷、钾的分配比例, 且均达到了常规化肥处理的水平。在玉米三个生长期, 减量化肥配施有机肥和菌肥可较减量化肥不同程度提高土壤硝态氮、铵态氮和速效钾含量, 增幅分别为21. 2%—26. 8%、1. 4%—20. 4%、7. 9%—25. 3% 。总体上, 化肥减量配施有机肥和菌肥可提高土壤速效养分供应, 增加玉米籽粒氮磷钾分配比例, 提高玉米收获指数, 实现氮磷钾肥同时减量但不减产的目标, 可在云南等地作物的减肥增效中发挥重要作用。     

根间相互作用对玉米与马铃薯响应异质氮的调控

近年研究表明养分异质促进植物多样性与群落生产力的正相关性。然而,相关的促进机制还很不清楚。以农田生态系统下作物多样性群体(玉米马铃薯间作体系)为例,在盆栽条件下采用控释性氮肥构建养分异质性,通过目标植物法设计根间作用处理,探讨根系的觅养行为,植株个体生长和总生产力对土壤氮空间分布和根间作用的响应特征。结果表明:根间作用提高作物的觅养精确度(F=3.017,P=0.094),在异质性条件下马铃薯的根冠比增加(P=0.001),而玉米的根冠比则不论在均质性还是异质性条件下均显著降低(F=4.781,P=0.039);氮异质性显著地提高在根间作用下两作物的生物量生产(P=0.021),明显增加总生产力LER(Land equivalent ratio)(F=4.171,P=0.064),显著地降低相对关系指数RII(Relative interaction index)值(F=5.636,P=0.026),显著降低玉米的根冠比(F=4.273,P=0.049),增加根间作用下马铃薯的根冠比,而在无竞争下则降低。上述结果说明,非资源性的根间作用激发玉米和马铃薯对异质性氮的觅养能力,这可能是为什么异质性养分环境促进植物多样性与群体生产力正向关系的重要原因;结果还表明觅养能力的激发主要来自非资源性的根间作用机制,因此本研究验证了植物对异质性养分和竞争者的协同响应理论。而有关的非资源性根间作用机制,例如种间识别作用等值得进一步深入探讨。