马铃薯间作玉米对土壤细菌群落的影响研究

为揭示土壤细菌群落对间作栽培的响应机制,采用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs)及末端限制性片段长度多态性(Terminal-restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)的方法,研究了马铃薯、玉米连续单作及间作4年后,土壤细菌群落组成、多样性及其与土壤理化性状间的相互关系。结果表明:在同一年中,各处理的土壤细菌脂肪酸含量波动幅度较小;随栽培时间的延长,马铃薯单作(P)与玉米单作(M)间,土壤革兰氏阴性菌(Gram negative bacteria,G-)的脂肪酸含量出现显著差异(P<0.05)。厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是土壤细菌优势菌门。马铃薯间作玉米(M||P)栽培提高了土壤柔膜菌门(Tenericutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度,降低了厚壁菌门的相对丰度。单作及间作栽培方式对土壤细菌群落香农维纳指数及均匀度指数无显著性影响(P>0.05)。RDA分析表明,全部排序轴能够在累积变量74.24%上揭示栽培模式对土壤细菌门水平分类学组成影响的差异,但土壤理化性状指标与土壤细菌群落组成相对丰度间的相关性均不显著(P>0.05)。马铃薯间作玉米栽培提高了参与土壤氮、碳、纤维素降解、硫循环过程的细菌菌属丰度,降低了梭菌属(Clostridium)、支原体属(Mycoplasma)、链球菌属(Streptococcus)等潜在致病菌的丰度。短期内,土壤理化性质的差异不是驱动土壤细菌群落相对丰度差异的主要因素。

马铃薯间作玉米对马铃薯的主要影响

马铃薯是一种市场需求量较大的农作物。为了能够满足市场上对于优质马铃薯的需求,应当对种植模式进行调整。其中,间作是一种常用的种植方法。通过对马铃薯间作玉米模式进行研究,获取生长、产量及糖类物质数据,分析间作模式的应用优势,为间作模式的推广提供参考。采取田间试验方式实施研究,设置对照组和间作组,对马铃薯生长态势、产量水平和糖类物质含量进行检测。马铃薯间作玉米和马铃薯单独种植相比生态态势好,提高马铃薯产量,间作时间增加会使糖类物质减少,叶片所受影响大,在块茎增长阶段和淀粉积累阶段其含量低于单作。由此可见,间作模式可以促进马铃薯生长,提升产量,是值得推广应用的种植模式。

施氮对玉米//马铃薯间作作物氮累积和分配的影响

玉米//马铃薯间作在农业生产中占有重要地位。本文通过两年田间试验研究了4个施氮水平[玉米:N0(0 kg/hm^2)、N1(125 kg/hm^2)、N2(250 kg/hm^2)、N3(375 kg/hm^2),马铃薯:N0(0 kg/hm^2)、N1(62.5 kg/hm^2)、N2(125 kg/hm^2)、N3(187.5 kg/hm^2)]对玉米马铃薯作物产量、生物量和氮在作物籽粒、茎叶和根系的累积和分配的影响。结果表明:玉米//马铃薯有间作产量优势,在4个氮水平下,土地当量比(LER)分别为1.46、1.20、1.04、0.92。随氮水平提高,间作产量优势逐渐下降。各施氮水平下间作玉米籽粒、茎叶和根的氮吸收量平均比单作高39.76%、27.98%、15.36%;间作马铃薯块茎和茎叶的氮吸收量平均比单作低4.14%、24.59%。玉米马铃薯氮吸收的间作优势随施氮水平的提高而降低。间作和施氮对玉米马铃薯各组织中氮的分配比率的影响差异不显著。通过玉米//马铃薯产量和氮肥农学利用率的分析结果表明,间作玉米、马铃薯在低氮水平(N1)就能获得单作玉米、马铃薯常规施氮(N2)或高氮水平(N3)时的产量,因此玉米//马铃薯可有效提高作物产量和氮肥利用效率,降低氮投入。

昭阳区马铃薯玉米间作模式对比试验

马铃薯间作玉米(在马铃薯播种的同时间作大春作物玉米),利用高秆与矮秆、深根与浅根相结合的原理,并适当增加播种密度。试验结果说明,间作种植以2∶2模式复合单产量最高,以4∶2模式复合产值最高。

玉米与马铃薯间作对根际微生物群落结构和多样性的影响

设置3个种植处理(玉米单作、马铃薯单作和玉米马铃薯间作),通过田间试验和盆栽试验,采用Biolog技术分析了玉米马铃薯根际微生物的群落结构和功能多样性的变化情况。结果表明,与单作相比,间作处理使玉米和马铃薯根际微生物对31种碳源的平均利用率(AWCD)分别增加17.36%、7.38%和3.76%、32.21%,其中间作马铃薯的AWCD值最高,单作玉米最低。间作玉米和间作马铃薯根际微生物群落的Shannon指数(H)、Simpson指数(D)、均匀度指数(E)、丰富度指数(S)均高于单作,但在间作和单作之间差异不显著。根际微生物对6类碳源的利用强度以糖类、羧酸类和氨基酸最高,并存在一定的差异。主成分和聚类分析表明,玉米与马铃薯间作改变了根际微生物的群落组成,糖类、羧酸类和氨基酸类碳源是区分单间作处理差异的敏感碳源。说明玉米马铃薯间作改变了根际微生物群落结构组成,提高了根际微生物群落功能多样性。

玉米马铃薯间作施肥的偏生产力分析

肥料偏生产力(PFP)是反映土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应的重要指标。通过对云南省玉米马铃薯间作主要种植区4个县(市)8个乡16个村共120个农户的田间访问和随机问卷调查,获得了云南省玉米马铃薯间作施肥的第一手资料,并从肥料偏生产力(PFP)角度进行了分析研究。结果表明,云南省玉米马铃薯间作主要种植区总养分投入量为838.96 kg/hm2,其中化学养分总投入量为564.91kg/hm2,化肥施用的偏生产力为20.01 kg/kg,按氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)计算则肥料偏生产力分别为27.41、137.17和164.39 kg/kg。与单作玉米相比,氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)的肥料偏生产力分别增加7.34、47.61、47.93 kg/kg;与单作马铃薯相比,氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)的肥料偏生产力分别增加9.1、103.29、124.9 kg/kg。玉米马铃薯间作在提高肥料利用效率上与单作相比具有明显优势。

施氮对间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落功能多样性的影响

通过田间试验,采用平板培养法和BIOLOG技术研究了不同施氮水平N0(0 kg·hm-2),N1(125 kg·hm-2),N2(250 kg·hm-2)和N3(375 kg·hm-2)对玉米//马铃薯间作作物根际微生物群落及代谢功能多样性的影响。结果表明,间作条件下,施氮(N1、N2、N3)处理显著提高了玉米、马铃薯根际细菌、放线菌数量及微生物总量,在N2处理微生物数量最高,却显著降低了真菌的数量。与N0处理相比,施氮均显著提高了间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落碳源利用率、丰富度和功能多样性,N3处理的玉米根际微生物群落的碳源利用率(AWCD)、Shannon-Wiener(H)、Simpson指数(D)、均匀度指数(E)及碳源利用丰富度指数(S)最高,而马铃薯在N2处理时最高,但对6类碳源的利用存在一定的差异。聚类和主成分分析表明,间作玉米、间作马铃薯各施氮处理土壤微生物在碳源利用上出现较大差异,土壤微生物群落代谢特征发生改变。表明适量施氮对调控间作作物根际土壤微生物群落结构和提高其功能多样性均具有积极作用。

施氮对玉米//马铃薯间作根际土壤酶活性和硝化势的影响

通过田间试验,研究了不同施氮水平(N0:0 kg/hm2,N1:125 kg/hm2,N2:250 kg/hm2,N3:375 kg/hm2)对玉米//马铃薯间作不同生育期根际土壤酶活性和硝化势的影响。结果表明:与单作相比,玉米//马铃薯间作提高了玉米和马铃薯根际土壤脲酶、蛋白酶及过氧化氢酶的活性,也促进了土壤的硝化作用;随着施氮量的增加,在玉米拔节期(马铃薯现蕾期),间作玉米及间作马铃薯根际土壤脲酶活性、硝化势呈上升的趋势,并在N3处理达到最大值,蛋白酶、过氧化氢酶活性则呈先增后降的趋势,并在N2处理的活性最高;在成熟期,根际土壤脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性均在N2处理的活性最高,而土壤硝化势则在N3处理达到最大值;相关性分析结果显示,土壤硝化势与土壤酶活性之间呈显著或极显著的正相关关系。说明施氮及间作种植对土壤酶活性和土壤硝化势的提高均具有积极作用。

马铃薯||玉米间作对土壤细菌多样性的影响

为探明连续马铃薯、玉米单作及间作种植对土壤细菌群落组成的影响,利用IonS5TMXL高通量测序平台,分析了单作玉米(M)、单作马铃薯(P)、马铃薯||玉米间作(PM)下,土壤细菌群落组成以及多样性间的差异。结果表明:与单作相比,马铃薯||玉米间作土壤有机质含量显著升高(P<0.05),但土壤全氮、碱解氮、全磷、速效钾、土壤pH等没有显著变化。所获得的56787个土壤细菌可操作分类单元(OTUs)共分为46门、55纲、114目、208科、455属。土壤变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)细菌占总相对丰度的57.68%~65.11%,为优势菌门;间作对土壤细菌群落多样性(香农指数、辛普森指数)、丰富度(ACE指数和Chao1指数)无显著影响,但改变了基于门、属水平上的细菌群落组成。与单作马铃薯相比,间作显著降低了土壤变形菌门(Proteobacteria)相对丰度(P=0.023),提高了浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度(P=0.043)。在属水平上,相对丰度较低的芽单胞菌属(Gemmatimonas)、Candidatus Solibacter属更易受到种植方式的影响;间作提高了节杆菌属(Arthrobacter)、芽球菌属(Blastococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度。随细菌群落结构变化,细菌群落功能上出现差异,通过KEGG功能预测共得到7个一级功能层,35个二级功能层,表现出功能上的丰富性,土壤细菌群落在代谢、遗传信息处理和细胞过程方面功能活跃。7个一级功能层中的代谢功能组在马铃薯||玉米间作与马铃薯单作间有显著差异。利用前向选择,经蒙特卡罗检验表明,连续马铃薯、玉米单作及间作栽培5年后的土壤各理化性状指标与土壤细菌群落组成、多样性间的相关性均不显著。连续马铃薯||玉米间作及单作5年条件下土壤细菌群落组成的变化是由马铃薯||玉米间作作物种间互利和竞争关系而驱动的。

干旱区坡地马铃薯-地膜玉米间作栽培技术要点

通过对1997-1999年干旱区坡地马铃薯、地膜玉米间作栽培技术的总结回顾,表明马铃薯、地膜玉米间作在产量、效益、倒地养茬等方面比单种具有明显的比较优势。

玉米马铃薯间作不同播期配置的产量研究

玉米间作马铃薯是重要的作物多样性种植模式。在云南省玉米马铃薯主产区(宣威市)开展玉米、马铃薯不同播期配置田间试验,筛选出适宜在宣威地区马铃薯、玉米最佳播期及播期配置,为滇东北地区玉米间作马铃薯提供理论依据。结果表明,马铃薯第一播期和玉米第三播期间作搭配,可获得最高的群体产量,即马铃薯的最佳播期为3月6日,玉米的最佳播期为4月15日。

不同氮水平下作物养分吸收与利用对玉米马铃薯间作产量优势的贡

玉米与马铃薯间作是重要的间作种植模式,具有较突出的资源利用和产量优势,但养分吸收和利用对作物产量优势的贡献及这种贡献对施氮量的响应机制尚不清楚.本研究采用玉米单作、马铃薯单作和玉米与马铃薯间作3种种植模式,分别设置N_0(0 kg·hm^(-2))、N_1(125 kg·hm^(-2))、N_2(250 kg·hm^(-2))和N_3(375 kg·hm^(-2))4个氮水平,通过2年田间小区试验,研究不同氮水平下间作产量优势的营养基础.结果表明:随着施氮量的增加,氮、磷、钾的单作加权平均吸收量逐渐增加,间作则先增加后减少.间作在N_1水平时具最高的养分吸收优势,分别较单作加权平均值增加氮吸收14.9%、磷吸收38.6%、钾吸收27.8%;间作在N0和N3时具有更高的养分利用效率,较单作可提高氮利用效率3.5%~14.3%、磷利用效率3.5%~18.5%、钾利用效率10.6%~31.6%.N_0和N_1时玉米与马铃薯间作具有显著产量优势,其营养基础在N0时主要是提高了作物养分利用效率,而N_1时则是促进养分吸收的结果.充分发挥间作促进养分吸收对玉米与马铃薯间作产量优势的贡献,需要合理控制氮肥的投入.