交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理生态特性的影响

为探明交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理状况和生长发育的影响,揭示交替灌溉的节水机理,以小麦、蚕豆为材料,采用根箱试验,设置交替灌溉(A)、传统灌溉(T)2种灌溉方式和单作小麦(SW)、单作蚕豆(SF)、小麦间作蚕豆(IWF)3种种植模式,于2008年3—11月在甘肃农业大学网室系统研究了交替灌溉对小麦/蚕豆间作作物叶片水分生理和生物量分配的影响。结果表明:1)与传统灌溉相比,交替灌溉条件下间作小麦、间作蚕豆叶片的叶绿素含量增加,叶片相对含水量、叶水势等水分生理指标减小;不同灌溉方式间小麦间作蚕豆生理特性差异不显著。不同种植模式之间,间作显著增加了小麦和蚕豆叶片的叶绿素含量、叶片相对含水量和叶水势。2)交替灌溉小麦间作蚕豆在保持光合速率基本不变的情况下,蒸腾速率、气孔导度降低,与传统灌溉相比,交替灌溉间作小麦蒸腾速率、气孔导度分别降低了10.99%、20.99%,间作蚕豆分别降低6.66%、11.63%。3)与传统灌溉相比,交替灌溉降低了作物的地上部干物质量,增加了根冠比,其中交替灌溉间作小麦和间作蚕豆的根冠比分别较传统灌溉提高14.47%和18.18%。4)间作有利于作物产量的提高,交替灌溉和常规灌溉间作小麦的收获指数分别较相应单作增加8.68%和2.72%,间作蚕豆分别较相应单作处理增加4.78%和5.23%。可见,对小麦间作蚕豆实行交替灌溉,可以调节光合产物在根冠间的分配,优化根冠比,是一种切实可行的灌溉方式。

小麦-蚕豆间作条件下氮肥施用量对根际微生物区系的影响

通过田间小区试验,研究了小麦/蚕豆间作条件下4种施氮水平(0、90、180和270kg·hm-2)对根际微生物区系和多样性的影响.结果表明:在整个生育期,微生物数量有一定的波动,但均以开花期数量最高.与单作相比,间作显著增加了小麦和蚕豆根际的细菌、真菌、放线菌数量和微生物总量,而显著降低了开花期和成熟期蚕豆根际的微生物多样性.在不施氮(N0)和低氮(N90)水平下,间作与单作在微生物数量上的差异较大.间作对土壤微生物数量的促进效应在分蘖期和开花期最大,成熟期显著降低.小麦根际的微生物数量随施氮量的增加先增加后降低,以常规施氮处理(N180)的微生物数量最多,氮肥用量对单作小麦的影响大于间作小麦.施氮量对蚕豆根际细菌、真菌、放线菌数量和微生物多样性无显著影响,但降低了间作蚕豆根际微生物总量.适量施用氮肥能有效调节根际微生物区系,间作系统地上部植物多样性与地下部微生物区系间存在紧密联系.

小麦/蚕豆间作作物生长曲线的模拟及种间互作分析

物种间的相互作用与间作产量优势的形成密切相关,但很少有人注意到种间互作动态.本研究通过2年田间定位试验,运用Logistic分析模拟了不同种植模式(小麦单作、蚕豆单作和小麦/蚕豆间作)和不同磷水平下[P_0,施磷量(P_2O_5)为0 kg·hm^(-2)(对照); P1,施磷量(P_2O_5)为45 kg·hm^(-2); P2,施磷量(P_2O_5)为90 kg·hm^(-2)]单间作小麦、蚕豆的生长模型,分析了作物种间互作的动态变化.结果表明:小麦/蚕豆间作使小麦产量提高了10.5%～18.6%,蚕豆产量却降低了4.8%～12.3%,但间作系统仍具有产量优势,土地当量比(LER)和相对拥挤系数(K)分别为1.01～1.15和1.12～3.20.小麦和蚕豆的产量及关键生长参数均受磷水平调控,但LER和K并不受磷水平影响.与单作相比,间作小麦的最大生长速率(R_(max))和最初生长速率(r)分别提高21.8%～38.7%和20.7%～38.9%,但间作对蚕豆的关键生长参数无影响.在小麦、蚕豆的生长初期,不同磷水平下,单间作作物的生长曲线无差异;间作群体以种间竞争为主,无间作生物量优势(LER<1,K<1).当蚕豆达到最大生长速率(T_(max))后,间作显著提高了小麦的生长速率,降低了小麦的种内竞争压力,表现出间作生物量和产量优势(LER>1,K>1).总之,在不同的生长发育阶段,小麦、蚕豆的相互作用不同,间作提高了中后期小麦的生长速率,为间作优势的形成奠定了基础.

小麦间作蚕豆体系作物生长曲线动态模拟与分析

利用小麦间作蚕豆体系作物生长动态数据和Logistic生长曲线,为小麦和蚕豆单作与间作体系下作物间相互作用提供科学依据。对不同氮水平下小麦、蚕豆单作和间作体系的生物量动态变化规律模拟分析,结果表明,间作处理因作物间的竞争生长速率比均呈竞争恢复的抛物线趋势,2种施肥处理的单作蚕豆均早于间作蚕豆达到最大生长速率,小麦成熟后对蚕豆的竞争减小,蚕豆的生长速率增强;相同种植模式下施氮处理对蚕豆的生物量累积起关键作用,间作和氮缺乏的环境下,能激发蚕豆的生物固氮效应,促进蚕豆地下部生长和根瘤数量增多。综上所述,施氮和间作改变了小麦、蚕豆生物量的积累,在小麦间作蚕豆生长前期,小麦有较强的氮肥利用优势,进而对蚕豆的地上部和地下部生物量累积产生影响,反映了作物的生长潜力及对养分资源的利用能力。