小麦/蚕豆间作体系中的种间相互作用及氮转移研究

在小麦/蚕豆间作体系中通过根系分隔和标记15N的盆栽试验研究表明,小麦相对于蚕豆对土壤氮和肥料氮的依赖更强,蚕豆则更多依赖于空气中的氮。在根系完全分隔、尼龙网分隔和根系不分隔处理中小麦对15N的回收率分别为58%、73%和52%,而蚕豆则分别为30%、20%和3%。小麦对肥料氮的竞争促进了蚕豆的固氮作用,在根系完全分隔、尼龙网分隔和根系不分隔时,蚕豆来源于固氮的百分数(%Ndfa)分别为58%、80%和91%。因此,小麦/蚕豆中存在对氮的互补利用,该体系中氮营养竞争和促进作用同时存在。在小麦/蚕豆间作体系中应用土壤标记同位素稀释法表明蚕豆固氮向间作小麦发生了转移,转移的量相当于蚕豆吸氮总量的5%。

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。

接种根瘤菌对蚕豆／玉米间作系统产量及结瘤作用的影响

通过田间试验,研究了不同施氮水平下蚕豆接种根瘤菌GS374对蚕豆/玉米间作系统产量及蚕豆结瘤作用的影响。结果表明,不施氮处理接种根瘤菌所获得的单作或间作系统产量与不接种但施N225kghm-2的相应系统产量相当,且施N225kghm-2处理接种仍能促进蚕豆的结瘤作用。统计分析表明,与不接种根瘤菌、蚕豆单作、不施氮相比,接种、蚕豆/玉米间作、施氮均极显著地提高了蚕豆生物学产量,但只有间作能显著增加其籽粒产量;施氮显著增加玉米生物量和籽粒产量。施N225kghm-2后,蚕豆接种、间作对玉米生物量无显著影响;但不施氮时蚕豆接种显著提高了与之间作的玉米籽粒和生物学产量,增幅分别为34.3%和25.6%。接种根瘤菌显著提高了不同氮处理以籽粒产量为基础计算的土地当量比和不施氮处理以生物学产量为基础计算的土地当量比。蚕豆接种根瘤菌与不接种相比,其单株根瘤数和根瘤干重均显著增加;间作与蚕豆单作相比对根瘤数的影响较小,但显著促进了蚕豆单株根瘤干重的增加。因此,本研究认为豆科作物接种合适的根瘤菌,是进一步提高豆科/禾本科作物间作系统间作优势的又一重要途径。

地下部分隔对间作小麦养分吸收和白粉病发生的影响

通过根系分隔的盆栽试验,探讨了地下部分隔对小麦//蚕豆间作系统中小麦的养分吸收和白粉病发生的影响。结果表明:根系不分隔小麦的生物量和N、P、K吸收量均大于尼龙网分隔处理和根系完全分隔处理。根系分隔方式还影响了小麦白粉病的发生,小麦白粉病的发病率和发病指数均表现为根系不分隔(I)<尼龙网分隔(M)<完全分隔(P)。表明地下部的相互作用改善了小麦的生长,提高了小麦抗白粉病的能力。

接种根瘤菌对蚕豆/玉米间作系统氮营养的影响

通过田间试验,研究了不同施氮水平下蚕豆接种根瘤菌GS374对蚕豆/玉米间作系统氮营养的影响。结果表明,在不施氮肥的蚕豆/玉米间作系统中,与不接种相比,蚕豆接种根瘤菌GS374显著提高了系统中蚕豆、玉米的生物学产量和籽粒产量,但在N225水平下则差异不显著。在本试验的N0水平上接种根瘤菌与不接种只施用N 225kg/hm^2所获得的系统总产量相当。无论施氮与否,在蚕豆/玉米间作系统中,与蚕豆不接种相比,蚕豆接种根瘤菌对蚕豆、玉米地上部植株含氮量均无显著影响,但对整个系统的植株地上部吸氮量有显著的促进作用。换句话说,在不施氮的间作系统中,蚕豆接种处理的系统吸氮量比不接种处理提高了19.5%,在施N 225 kg/hm^2的间作系统中也提高了14.1%。同时,在不同施氮水平的蚕豆/玉米间作系统中,与蚕豆不接种处理相比,接种根瘤菌并不能显著影响0-20cm土壤的全氮、硝态氮和铵态氮含量。因此,本研究认为豆科作物接种合适的根瘤菌,是进一步提高豆科/禾本科作物间作系统氮营养间作优势的又一重要途径。

半干旱区全膜覆盖垄沟种植马铃薯/蚕豆间作的产量和水分效应

间套作是提高农田资源利用效率和缓解连作障碍的有效措施,但就旱作全膜覆盖马铃薯豆科作物间作的增产机制及其效应,目前缺乏系统研究认识。试验于2011-2014年在西北黄土高原半干旱区的甘肃省农业科学院定西试验站进行（104°36′E,35°35′N）,以新大坪和临蚕131为试验材料,设马铃薯单作、蚕豆单作和薯蚕间作3个处理,记载生育期、测定年际土壤含水量,作物产量,计算作物生育期耗水量、水分利用效率、资源竞争力、土地当量比等参数,揭示西北黄土高原旱作区马铃薯间作蚕豆对作物生育期、产量、耗水特征和水分利用效率的影响,以评价区域马铃薯/蚕豆间作的产量和水分效应。结果表明,马铃薯/蚕豆间作的共生期长达100d以上,共生期耗水占全生育期耗水总量的42.5%～58.3%,是马铃薯单作总耗水量的68.2%～86.3%;间作显著提高了作物耗水量,并使马铃薯花后耗水量显著降低。尽管间作后使产量较马铃薯单作在2011和2014年下降18.1%～31.2%,并使不同降水年型的作物水分利用效率显著下降,但使2012年的作物产量提高了10.6%,而且4年土地当量比达1.3～1.5,蚕豆对于马铃薯的资源竞争力为0.31～1.15。所以半干旱区全膜覆盖马铃薯垄沟间作种植具有显著提高土地生产效率的潜力,但需要通过科学搭配作物组合才能实现增产增效、改善农田环境的目的。

小麦/蚕豆间作系统中施氮对小麦氮营养及条锈病发生的影响

小麦/蚕豆间作在云南较普遍,而条锈病是小麦的主要病害。为研究小麦氮营养及条锈病发生,在云南玉溪和陆良两地同时布置田间试验,在小麦单作(Wm)、小麦/蚕豆间作(Wi)和小麦/蚕豆间作且覆膜隔根(Wp)3种植方式中对小麦设0、150、300kg·hm-2(分别N0、N150、N300)3个氮水平处理,测定了小麦叶片氮含量和条锈病病情指数,结果表明:(1)不论是单作小麦(Wm)还是间作小麦(Wp或Wi),施氮(N150和N300)比不施氮(N0)都显著提高了小麦叶片氮含量,但N150与N300间小麦叶片氮含量差异不显著;综合Wm、Wp、Wi不同种植方式,两地小麦叶片氮含量都随施氮量增大而显著提高(P<0.0001),N150、N300分别比N0提高了52.7%、74.1%,N300比N150提高了14.0%。(2)在相同氮用量下,Wm、Wp、Wi间的小麦叶片氮含量只在玉溪点N0条件下Wp和Wi比Wm有显著提高(增加52.3%),而玉溪点N150、N300以及陆良点N0、N150、N300下都没明显差异。(3)施氮对小麦条锈病的影响在玉溪和陆良两地表现不同,在玉溪,施氮对小麦条锈病病情指数有增加作用,小麦条锈病病指与叶片氮含量间呈显著正相关;而在陆良,不同种植方式下N150和N300的小麦条锈病病指比N0都有显著降低,N150与N300间差异不显著,小麦条锈病病指与叶片氮含量间的最优回归曲线显示小麦条锈病病指先随叶片氮含量升高而显著降低,达最低点后,又随叶片氮含量升高而呈增加趋势。(4)Wp和Wi发病中期的小麦条锈病病指相比Wm降低了10.9%,但发病盛期时降低微弱。总的结果表明,在本田间试验条件下,小麦蚕豆间作只在缺氮时对小麦氮营养有改善作用,小麦蚕豆间作相对单作对小麦条锈病有一定的控制效果,但小麦蚕豆根系相互作用对小麦氮营养及小麦条锈病病指无明显影响;氮肥施用显著改善了小麦氮营养,小麦条锈病发生既受氮营养的影响,又可能与品种特性、种植方式、环境条件等多因素有关。

紫穗槐茎叶水浸液对大豆和蚕豆的化感作用

以大豆和蚕豆为受体作物,用培养皿滤纸法和土培法等生物测定方法,研究了6.25(T4)、12.50(T3)、25.00(T2)、50.00(T1)mg/mL 4种质量浓度的豆科绿篱紫穗槐茎叶水浸液对豆科作物幼苗生长和发芽的化感效应,并鉴定了紫穗槐化感作用组分物质。结果表明:紫穗槐茎叶水浸液对大豆发芽的抑制作用强于蚕豆;水浸液对大豆苗高、根长、苗干质量和根干质量有显著影响,其化感综合效应分别为-12.77%、-31.35%、-27.74%、-36.76%,对蚕豆的化感综合效应依次为7.90%、-2.41%、-13.75%、-13.42%;紫穗槐茎叶水浸液对大豆和蚕豆抑制综合效应随质量浓度升高而增强,依次是-2.44%、-16.88%、-20.75%和-25.09%;与对照相比,水浸液处理过的土壤水溶性总酚、铵态氮和有机磷含量显著增加,且随水浸液质量浓度升高呈增加趋势,但是土壤养分含量增加并没有促进大豆和蚕豆的生长,这与紫穗槐化感作用抑制作物对土壤养分的吸收有关。GC-MS鉴定结果显示,乙酸乙酯提取组分中的有机化合物主要是甲酸、丙酸、2-甲基-4-戊烯酸、苯甲酸、β-苯丙酸、对羟基苯甲酸、酒石酸、肉桂酸、对羟基肉桂酸、丁二酸、丁香酸、原儿茶酸、2-甲基苯酚、2-甲基苯甲醛、柠檬烯、伞花内脂、7-甲氧基香豆素。

蚕豆/小麦间作对结瘤效应研究初探

通过两年的蚕豆/小麦间作试验发现,混种蚕豆根瘤量显著高于单种,其中2001年处理比对照高36.45%,2002年处理比对照高55.51%.盆栽试验发现适度粒度土壤促进蚕豆结瘤,在5种不同粒度的土壤中,3～5 mm粒度的处理其根瘤鲜重最大.利用小麦根系分泌物处理蚕豆的盆栽试验结果表明,4个不同时期土培的50株小麦根系分泌物处理的蚕豆,结瘤量最大值分别为根系分泌物被稀释至125倍、625倍、25倍和25倍的处理.

不同根系分隔方式对间作蚕豆养分吸收和斑潜蝇发生的影响

通过根系分隔的盆栽试验,研究了地下部分隔对小麦//蚕豆间作系统中蚕豆的养分吸收和斑潜蝇发生的影响。结果表明:根系完全分隔处理蚕豆的生物量和N、P、K吸收量均高于其余2种分隔方式,在各个生育期,根系完全分隔处理与不分隔处理间差异均显著。根系分隔方式还影响了蚕豆斑潜蝇的发生,蚕豆斑潜蝇的发生均表现为根系不分隔(I)<尼龙网分隔(M)<完全分隔(P)。说明根系的相互作用,对蚕豆斑潜蝇的发生有一定的减轻作用。

丛枝菌根真菌(AMF)对玉米/蚕豆和玉米/稗草互作体系植物生长的反馈调节

【目的】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,简称AMF)对农田生态系统中作物的生长起着重要作用。不同宿主植物和作物种植方式对土壤中菌根真菌具有一定的选择性,从而影响菌根真菌对后茬植物生长的反馈效应。间作体系是农业生产中增产增效的一种重要的种植模式,明确AMF在间作体系中对植物生长的反馈作用,对理解间作体系地上-地下相互作用具有重要的意义。【方法】本试验采用三种常见的AMF(Funneliformis mosseae、Rhizophagus intraradices和Claroideoglomus claroideum)混合接种剂,在单作(玉米,蚕豆,稗草)和间作(玉米/蚕豆和玉米/稗草)条件下,通过两个阶段(AMF驯化及反馈)的反馈试验,模拟研究了三种植物在单作和间作中的反馈强度及AMF的调节作用。【结果】在驯化阶段,玉米/稗草间作体系中,与单作相比,间作玉米地上部生物量减少了64.0%,间作稗草地上部生物量增加了47.8%。玉米/蚕豆间作体系中,与单作相比,两者作物地上部生物量增量分别达21.7%和38.3%。反馈阶段中,单作时,与灭菌处理相比接种AMF后玉米、稗草和蚕豆的地上部生物量分别增加602.3%、80.6%和21.1%;间作时,与灭菌处理相比接种AMF后玉米地上部生物量平均增加613.1%,稗草增加80.7%,蚕豆增加21.4%。单作玉米存在负到零反馈作用,与灭菌处理相比,接种AMF后玉米负反馈作用减弱至零反馈作用。从单作到间作,玉米的反馈作用由负变为零到正反馈作用。【结论】玉米和稗草之间是竞争关系,玉米处于竞争弱势稗草处于竞争优势。玉米对AMF的响应最为强烈,其次是稗草,最后是蚕豆。接种AMF或与其它植物间作后均减弱玉米的负反馈作用,表明丛枝菌根真菌可通过减弱单作玉米的负反馈实现间作增产。

蚕豆增加直径为0.3～0.7mm的中等根系根长适应土壤异质养分供应

【目的】土壤养分通常呈异质分布。蚕豆根系具有很强的养分活化能力,苗期蚕豆的生物量积累对土壤养分供应不敏感,研究蚕豆根系形态对异质养分供应的响应,为挖掘作物高效利用土壤养分的生物学潜力提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,设四个处理:均质供应低量氮磷钾养分;异质供应低量氮磷钾养分;均质供应高量氮磷钾养分;异质供应高量氮磷钾养分。测定蚕豆生物量、根系形态特征、根际过程和地上部养分吸收。【结果】蚕豆地上部生物量在3.0~4.0 g/pot之间,根系生物量是地上部生物量的20%左右,四个处理间没有显著差异。在低养分土上,异质养分供应处理的蚕豆总根系长度比均质养分供应高46.0%。异质养分供应诱导了中等根系(0.3~0.7 mm)的增生,增加了根系总长度。在高养分土上,未供应养分一侧的蚕豆根系长度为1.7 m/pot,明显高于供应养分的一侧54.5%,后者与均质养分供应的根系长度无明显差异。无论低养分还是高养分土处理,直径为0.3~0.7 mm的中等根系都是蚕豆根系的主体,分别占总根长的67.5%和73.1%。蚕豆比根长在40.0~65.0 m/g之间。在低养分土上,异质养分供应蚕豆两侧的比根长显著高于均质养分供应处理41.4%和43.8%,但两侧比根长并无明显差异,说明异质养分供应能够减少根系的直径,增加根系的表面积。蚕豆根际酸性磷酸酶活性在PNP 0.22~0.53μmol/(g·h)(干土)之间。在低养分土中,均质与异质供应养分两侧的根际磷酸酶活性并无显著性差异。蚕豆根系分泌的有机酸阴离子种类有苹果酸阴离子、柠檬酸阴离子和琥珀酸阴离子,每种有机酸阴离子浓度在处理间无明显差异。所有处理蚕豆地上部养分浓度均在养分亏缺临界浓度之上。养分供应方式和强度对蚕豆地上部的氮磷钾浓度和吸收量没有显著影响。【结论】蚕豆根系能够感知土壤养分供应的状况,改变不同直径根系的比例和0.3~0.7 mm直径根系的长度,增强吸收土壤养分的能力。

发芽对蚕豆植酸和可溶性铁含量的影响

以蚕豆为研究对象,探讨发芽过程中植酸和铁在蚕豆不同部位含量分布及变化情况。用分光光度法测定植酸和铁的含量。植酸随发芽时间延长其含量不断减少,发芽至第8天,子叶中植酸含量减少50%。在发芽过程中,铁含量在子叶中最高,其次是胚轴,而胚根和胚芽中含量最低。蚕豆发芽过程中铁的化学价态发生改变,其中有利于人体吸收的二价铁的比例显著增加。因此,通过发芽处理可提高蚕豆中铁的生物利用度。

蚕豆种皮微形态与品种鉴定的关系

采用扫描电镜研究了放大1500—3000倍的不同品种蚕豆种皮表面纹饰的差异,结果表明,在亲缘关系较近的材料如三白豆和γ-821之间差异较小;而在亲缘关系较远的日本豆、紫湾豆、启豆一号以及三白豆间则差异较大。因此,种皮表面纹饰不仅可作为品种鉴定的微形态指标,而且可以作为亲缘关系鉴定的指标之一。另对蚕豆不同发育时期种皮微形态与石蜡切片进行了对比观察。

蚕豆(豌豆)—米—大豆高产高效栽培技术

阐述蚕豆(豌豆)—玉米—大豆高产高效栽培技术,主要包括品种选择、茬口配置、各作物栽培管理等方面内容,以促进该模式的推广应用。

向日葵与蚕豆和马铃薯间作对作物产量和水分利用效率的影响

在农牧交错带研究了向日葵与马铃薯、向日葵与蚕豆2种间作模式下作物的水分吸收和利用特征,以向日葵、马铃薯、蚕豆单作为对照,测定并分析了间作作物生育期内0~140 cm土层土壤水分含量及作物产量。量化了不同间作模式下土地当量比(LER)、水分当量比(WER)、农田蒸散量(ET)和水分利用效率(WUE)。结果表明:向日葵与马铃薯间作和向日葵与蚕豆间作均能提高作物产量和土地生产力,具有间作优势,向日葵与马铃薯间作更有优势。间作种植可增加作物耗水量,能使作物利用深层水分,对耗水量大的作物有优势。向日葵与豆科和非豆科作物间作均可有效提高高秆作物向日葵的水分利用效率,较单作向日葵提高了27. 1%~28. 8%,向日葵与蚕豆间作比向日葵与马铃薯间作更具有水分利用优势。