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.     

大豆-柑桔间作系统中作物对磷的吸收利用特性

微区试验和^32P同位素示踪技术研究大豆-柑桔间作系统中大豆和柑桔对不同土层中磷的吸收特征表明,大豆-柑桔间作大豆与柑桔对浅层磷具有强烈竞争作用,大豆和柑桔对浅层磷的利用率分别降低41．5％和14．7％,浅层磷肥对大豆和柑桔的供应量分别降低346．8mg／区和148．1mg／区。柑桔对土壤深层磷的吸收能力比大豆强,单作大豆对浅层磷的利用率比单作柑桔高104．8％,而对35cm和55cm土层磷的利用率分别比单作柑桔低25．6％和878．3％。大豆基本不能利用55cm及其以下的磷,利用率小于0．1％。大豆-柑桔间作可以提高大豆对深层磷肥的利用率,间作大豆对35cm和55cm土层磷肥的利用率比单作大豆分别高32．3％和175．0％。     

镉富集植物油菜与玉米间作对玉米吸收积累镉的影响

采用室内盆栽试验,在不同镉(Cd)添加水平下(0、2、5和10 mg·kg~(-1),分别记为Cd0、Cd2、Cd5和Cd10),研究玉米/油菜间作对营养生长期玉米生长和吸收积累Cd的影响。结果表明:间作促进了玉米生长,除Cd2处理外,间作玉米(Cd0、Cd5、Cd10)生物量比单作高19%~50%(P0.05);随着土壤中Cd浓度的增加,玉米各器官Cd含量也呈逐步增加的趋势,低、中浓度Cd污染条件下(Cd0、Cd2、Cd5),玉米/油菜间作可以阻控玉米地下部Cd向地上部转移,尤其是向叶转移,其中Cd2处理中间作玉米根系Cd含量与单作无显著差异,而间作玉米叶的Cd含量比单作低40%(P0.05);Cd5处理间作玉米根系Cd含量较单作显著增加25%(P0.05),而间作玉米叶的Cd含量较单作无显著增加;同处理间作玉米茎的Cd含量与单作间无显著差异;当土壤Cd污染浓度过高时,阻控作用会转变成促进效应,Cd10处理中间作玉米根系Cd含量与单作间无显著差异,而间作玉米叶、茎Cd含量比单作高17%、33%(P0.05);此外,土壤低、中浓度Cd污染条件下,间作对玉米单株Cd积累量的影响不明显,而高浓度Cd污染条件下(Cd10),间作显著提高玉米单株Cd积累量(61%)(P0.05)。因此,在低、中浓度Cd污染条件下,玉米/油菜间作对玉米吸收积累Cd有较明显的阻控效应,同时也是实现玉米安全、优质栽培的理想模式。     

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。     

桑树-大豆间作对盐碱土碳代谢微生物多样性的影响

针对桑树-大豆间作可缓解盐碱土危害的特点,利用Biolog^TM技术研究了桑树-大豆间作对盐碱土作物根际碳代谢微生物多样性的影响.结果表明：表征土壤微生物代谢活性的平均颜色变化率(AWCD)在桑树-大豆间作下明显高于桑树单作和大豆单作,其中间作大豆的AWCD最高,单作桑树最低.桑树-大豆间作的土壤微生物均匀度指数高于单作,而土壤微生物的多样性指数和优势度指数在间作和单作之间差异不显著,说明桑树-大豆间作改变了盐碱土根际微生物群落结构组成,提高了根际微生物群落多样性.主成分分析表明,桑树-大豆间作和单作下土壤微生物的碳源利用模式出现分异,主要碳源为糖类、羧酸和聚合物类物质等.盐碱土pH和盐度是制约微生物群落多样性的主要因素,间作有效降低了土壤pH和盐度,促进了土壤微生物群落多样性的提高.     

辽西北沙地苹果-大豆间作对土壤养分和微生物量分布的影响

为了解辽西北沙地果农间作系统中土壤养分及微生物量分布特征,选取研究区具有代表性的苹果(Malus pumila)-大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,对间作系统0～60 cm 土层、0～300 cm水平距离范围内的土壤养分和微生物量进行了测定,并与大豆单作、苹果单作进行对比.结果表明:辽西北沙地苹果与大豆...     

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.     

栽植生姜对不同种植模式下紫色土微生物生物量及水解酶活性的影响

研究了岷江下游紫色丘陵区玉米+红薯间作、大豆单作、生姜连作、水稻-紫云英轮作等4个典型种植模式下栽植生姜后土壤微生物生物量碳、氮、磷含量和水解酶活性的变化特征.结果表明： 栽植生姜显著降低了4个种植模式下土壤微生物生物量碳、氮和磷含量,但各种植模式之间存在较大差异.其中,玉米+红薯间作和水稻-紫云英轮作模式下土壤微生物生物量碳、氮的下降幅度明显低于大豆单作与生姜连作模式,但土壤微生物生物量磷下降幅度明显较高.栽植生姜显著降低了土壤酸性磷酸酶活性,其下降幅度以玉米+红薯间作模式最大,水稻-紫云英轮作模式最小;土壤转化酶活性在生姜连作模式下显著降低;土壤脲酶活性在大豆单作、生姜连作和水稻-紫云英轮作模式下均显著降低.相对于其他模式,栽植生姜使玉米+红薯间作模式下的土壤维持了较高的转化酶和脲酶活性.     

燕麦-绿豆间作效应及氮素转移特性

为探究燕麦(Avena sativa)-绿豆(Phaseolus radiatus)间作效应及氮素转移特性, 在不施氮肥的大田试验条件下, 设置3种种植模式(燕麦单作、绿豆单作和燕麦-绿豆间作), 采用传统挖根法和¹⁵N同位素标记法进行研究。结果表明, 间作系统中燕麦侵袭力强于绿豆, 绿豆生长受到抑制。整个生育期, 间作燕麦地上部干物质积累量比单作增加14.9%-33.1%, 2年成熟期间作燕麦的氮素积累量比单作分别提高53.1%和44.8%; 间作减少了开花结荚期绿豆氮素积累量和根瘤重量, 降低了绿豆的固氮效率, 绿豆的固氮效率2年平均降低23.7%, 生物固氮量平均减少11.66%。间作绿豆向燕麦的氮素转移率2年平均值达31.7%, 氮素转移量为212.16 kg∙hm^-2。燕麦-绿豆间作降低了开花结荚期绿豆的根瘤固氮酶活性和固氮效率, 但绿豆体内氮素转移增加了燕麦对氮素的吸收利用, 实现了地上部与地下部生长的相互调节和促进, 优化了农田生态系统的氮素管理。     

栽植生姜对不同种植模式下紫色土微生物生物量及水解酶活性的影响

研究了岷江下游紫色丘陵区玉米+红薯间作、大豆单作、生姜连作、水稻-紫云英轮作等4个典型种植模式下栽植生姜后土壤微生物生物量碳、氮、磷含量和水解酶活性的变化特征.结果表明： 栽植生姜显著降低了4个种植模式下土壤微生物生物量碳、氮和磷含量,但各种植模式之间存在较大差异.其中,玉米+红薯间作和水稻-紫云英轮作模式下土壤微生物生物量碳、氮的下降幅度明显低于大豆单作与生姜连作模式,但土壤微生物生物量磷下降幅度明显较高.栽植生姜显著降低了土壤酸性磷酸酶活性,其下降幅度以玉米+红薯间作模式最大,水稻-紫云英轮作模式最小;土壤转化酶活性在生姜连作模式下显著降低;土壤脲酶活性在大豆单作、生姜连作和水稻-紫云英轮作模式下均显著降低.相对于其他模式,栽植生姜使玉米+红薯间作模式下的土壤维持了较高的转化酶和脲酶活性.     

减量施氮对玉米-大豆套作系统下作物氮素吸收和利用效率的影响

为探索玉米-大豆套作系统中作物对N素吸收的差异特性,揭示减量施N对玉米-大豆套作系统的N高效利用机理。利用15N同位素示踪技术,结合小区套微区多年定位试验,研究了玉米单作(MM)、大豆单作(SS)、玉米-大豆套作(IMS)及不施N(NN)、减量施N(RN:180 kg N/hm2)、常量施N(CN:240 kg N/hm2)下玉米、大豆的生物量、吸N量、N肥利用率及土壤N素含量变化。结果表明,与MM(SS)相比,IMS下玉米茎叶及籽粒的生物量、吸N量降低,15N%丰度及15N吸收量增加,大豆籽粒及植株的生物量、吸N量及15N吸收量显著提高;IMS下玉米、大豆植株的N肥利用率、土壤N贡献率、土壤15N%丰度降低,15N回收率显著增加。施N与不施N相比,显著提高了单、套作下玉米、大豆植株的生物量、吸N量、15N丰度及15N吸收量;RN与CN相比,IMS下,RN的玉米、大豆植株总吸N量提高13.4%和12.4%,N肥利用率提高213.0%和117.5%,土壤总N含量提高12.2%和11.6%,土壤N贡献率降低12.0%和11.2%,玉米植株15N吸收量与15N回收率提高14.4%和52.5%,大豆的则降低57.1%和42.8%,单作与套作的变化规律一致。玉米-大豆套作系统中作物对N素吸收存在数量及形态差异,减量施N有利于玉米-大豆套作系统对N肥的高效吸收与利用,实现作物持续增产与土壤培肥。     

施磷量与施磷深度对玉米-大豆套作系统磷素利用率及磷流失风险的影响

为充分发挥间套作种植体系磷素高效利用优势、降低土壤磷素流失,采用田间试验分析了3种施磷(P_2O_5)水平(CP:168 kg·hm^-2;RP_1:135 kg·hm^-2;RP_2:101 kg·hm^-2)与3个施磷深度(D_1:集中施在距离地面5 cm处;D_2:集中施在距离地面15 cm处;D_3:于距离地面5、15 cm处各施一半)处理下玉米-大豆套作系统作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷与速效磷含量、磷吸附-解吸特征,以期为优化西南玉米-大豆套作系统磷素管理提供理论依据.结果表明:与对照不施磷处理(P_0)相比,各施磷处理显著增加了作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷和速效磷含量.相同施肥深度下,处理RP_1与CP相比,作物籽粒产量差异不显著,但显著提高了植株地上部吸磷量,因此RP_1处理的磷素表观利用率显著高于CP处理.相同施磷量下,不同施磷深度间比较,作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷和速效磷含量均以D_2处理最高.依据土壤磷的吸附-解吸特征参数可知,当施磷深度为D_2、施磷量为RP_1时,土壤对磷的固持能力最强,在降低磷素流失上表现出较强优势.因此,玉米-大豆套作系统中适当减少磷肥施用量和加大磷肥施用深度在保证作物产量的同时,有利于提高磷素利用率,减少土壤磷流失.     

农田向农林复合系统转变过程中土壤物理性质的变化

以渭北黄土区农林实践中被广泛采用的核桃-小麦间作复合模式为研究对象,以两物种的单作系统为对照,研究单作农田向农林复合系统转变对土壤物理性质的影响,为农林复合系统经营管理和模型的建立提供理论依据.结果表明: 核桃-小麦间作对土壤物理性质的改善作用主要发生在0～40 cm土层.核桃-小麦间作可以避免表层(0～20 cm)土壤容重升高,同时在20～40 cm土层对单作农田形成的犁底层也有显著的改善作用.核桃-小麦间作对各土层田间持水量均表现出持续的改善作用,除在20～40 cm土层略低于核桃单作外,其他从第5年开始均高于两单作系统.核桃-小麦间作对各土层土壤孔隙度均存在持续的改善作用,在0～20 和20～40 cm土层与两单作系统相比存在显著差异,同时也能提高毛管空隙度的比例.农田向农林复合系统转变过程中对土壤容重、田间持水量、土壤孔隙度均有持续的改善作用,且对浅层土壤的改善作用强于深层土壤.     

Main interspecific competition and land productivity of fruit-crop intercropping in Loess Region of West Shauxi

Taking the four typical fruit-crop intercropping models, i.e., walnut-peanut, walnut-soybean, apple-peanut, and apple-soybean, in the Loess Region of western Shanxi Province as the objects, this paper analyzed the crop (peanut and soybean) photosynthetic active radiation (PAR), net photosynthetic rate (P(n)), yield, and soil moisture content. Comparing with crop monoculture, fruit-crop intercropping decreased the crop PAR and P(n). The smaller the distance from tree rows, the smaller the crop PAR and P(n). There was a significantly positive correlation between the P(n) and crop yield, suggesting that illumination was one of the key factors affecting crop yield. From the whole trend, the 0-100 cm soil moisture content had no significant differences between walnut-crop intercropping systems and corresponding monoculture cropping systems, but had significant differences between apple-crop intercropping systems and corresponding monoculture cropping systems, indicating that the competition for soil moisture was more intense in apple-crop intercropping systems than in walnut-crop intercropping systems. Comparing with monoculture, fruit-crop intercropping increased the land use efficiency and economic benefit averagely by 70% and 14%, respectively, and walnut-crop intercropping was much better than apple-crop intercropping. To increase the crop yield in fruit-crop intercropping systems, the following strategies should be taken: strengthening the management of irrigation and fertilization, increasing the distances or setting root barriers between crop and tree rows, regularly and properly pruning, and planting shade-tolerant crops in intercropping.     

不同磷水平下玉米-大豆间作系统根系形态变化

本研究通过盆栽试验,探讨不同磷水平(0、50、100 mg P₂O₅·kg^-1,分别用P₀、P₅₀、P₁₀₀表示)下玉米与大豆间作系统根系形态的变化及其与磷吸收的关系,以明确玉米-大豆间作系统促进磷吸收的作用机制。结果表明: 不同磷水平下,间作显著改变了玉米和大豆的根系形态参数,提高了大豆根冠比。与单作模式相比,间作使玉米和大豆的根长、根表面积、根体积、根系干重分别显著增加25.6%、22.0%、39.2%、34.3%和28.1%、29.7%、37.3%、62.3%,而平均根直径分别显著降低15.2%和11.7%。不同磷水平下,磷素吸收当量比(LER_P)>1,玉米-大豆间作具有明显的磷吸收优势,且LER_P不受磷水平调控。间作诱导根系形态改变与磷吸收增加密切相关,其中玉米根系表面积增大、大豆根系长度增加是驱动玉米-大豆间作系统磷高效吸收的主要机制。根据回归方程,玉米根表面积和大豆根系长度增大10%,磷吸收量提高5%～10%。因此,与中等施磷水平(P₁₀₀)下的单作相比,玉米-大豆间作条件下磷肥减施1/2(P₅₀)并未降低玉米的磷吸收量。综上,玉米-大豆间作体系在减施磷肥条件下具有维持作物磷吸收的潜力。     

Temporal and spatial distribution of roots and competition for nitrogen in pea-barley intercrops – a field study employing 32P technique

Root system dynamics, productivity and N use were studied in inter- and sole crops of field pea (Pisum sativum L.) and spring barley (Hordeum vulgare L.) on a temperate sandy loam. A ³²P tracer placed at a depth of 12.5, 37.5, 62.5 or 87.5 cm was employed to determine root system dynamics by sampling crop leaves at 0, 15, 30 and 45 cm lateral distance. ¹⁵N addition was used to estimate N₂ fixation by pea, using sole cropped barley as reference crop. The Land Equivalent Ratio (LER), which is defined as the relative land area under sole crops that is required to produce the yields achieved in intercropping, were used to compare the crop growth in intercrops relative to the respective sole crops.The ³²P appearance in leaves revealed that the barley root system grows faster than that of pea. P uptake by the barley root system during early growth stages was approximately 10 days ahead of that of the pea root system in root depth and lateral root distribution. More than 90% of the P uptake by the pea root system was confined to the top 12.5 cm of soil, whereas barley had about 25–30% of tracer P uptake in the 12.5 – 62.5 cm soil layer. Judging from this P uptake, intercropping caused the barley root system to grow deeper and faster lateral root development of both species was observed. Barley accumulated similar amounts of aboveground N when grown as inter- and sole crop, whereas the total aboveground N acquired by pea in the intercrop was only 16% of that acquired in the pea sole crop. The percentage of total aboveground N derived from N₂ fixation in sole cropped pea increased from 40% to 80% during the growth period, whereas it was almost constant at 85% in intercropped pea. The total amounts of N₂ fixed were 95 and 15 kg N ha^–1 in sole cropped and intercropped pea, respectively. Barley was the dominant component of the pea-barley intercrop, obtaining 90% of its sole crop yield, while pea produced only 15% of the grains of a sole crop pea. Intercropping of pea and barley improved the utilization of plant growth resources (LER > 1) as compared to sole crops. Root system distribution in time and space can partly explain interspecific competition. The ³²P methodology proved to be a valuable tool for determining root dynamics in intercropping systems.     

Use of mulberry–soybean intercropping in salt–alkali soil impacts the diversity of the soil bacterial community

Diverse intercropping system has been used to control disease and improve productivity in the field. In this research, the bacterial communities in salt–alkali soils of monoculture and intercropping mulberry and soybean were studied using 454‐pyrosequencing of the 16S rDNA gene. The dominant taxonomic groups were Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Chloroflexi, Bacteroidetes, Planctomycetes and Gemmatimonadetes and these were present across all samples. However, the diversity and composition of bacterial communities varied between monoculture and intercropping samples. The estimated bacterial diversity (H') was higher with intercropping soybean than in monoculture soybean, whereas H' showed an opposite pattern in monoculture and intercropping mulberry. Populations of Actinobacteria, Acidobacteria, and Proteobacteria were variable, depending on growth of plants as monoculture or intercropped. Most of Actinobacteria and Chloroflexi were found in intercropping samples, while Acidobacteria and Proteobacteria were present at a higher percentage in monoculture samples. The plant diversity of aboveground and microbial diversity of belowground was linked and soil pH seemed to influence the bacterial community. Finally, the specific plant species was the major factor that determined the bacterial community in the salt–alkali soils.