不同競爭強度間作體系氮素利用和土壤剖面無機氮分布差異.docx

1、植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報2010,16(4):777-785PlantNutritionandFertilizerScience不同競爭強度間作體系氮素利用和土壤剖面無機氮分布差異李秋祝，余常兵，胡漢升，孫建好2,陳偉之，李隆I收稿日期：2009-09-11接受日期：2009-12-26基金項目：國家“十一五”科技支撐計劃項H(2006BAD25B02)資助。作者簡介：李秋祝(1975-),女，吉林K春人，博上研究生，主要從少生物多祥性與資源高效利用研究。Email：liqiuzhuwhy通訊作者TelE-mail：likng(1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京10019

2、3；2甘肅農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與齒水農(nóng)業(yè)研究所，計肅蘭州730070；3占林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，吉林K春130062)摘要：用間小區(qū)試驗，研究大麥/玉米問作、小麥/玉米間作和蠶豆/玉米間作及其對應(yīng)單作體系，在不施威和施危225kg/hm2情況下，對爆索吸收利用效率和土壤剖面無機敏變化的影響。結(jié)果表明，作物對養(yǎng)分的競爭能力與其根區(qū)土壤無機佩濃度和累積后密切相關(guān)。兩作物共生期不施氮肥時,0-100cm土層，土壤剖面無機氮殘留雖是間作大麥和間作小麥根區(qū)分別比間作蠶豆根區(qū)減少203282和107-171kg/hm2；與大麥和小麥間作的玉米根區(qū)分別比與蠶豆間作的玉米根區(qū)減少93120和5687kg/hn?。

3、土壤無機敏果積址受作物類型、種間相互作用強度及實時土壤環(huán)境條件影響。種間相互作用提高了間作大麥和小麥的氟素當(dāng)季回收率，但使與其間作的玉米氮素吁季I可收率降低。大麥/玉米和小麥/玉米競爭體系在不施敏肥時敏索利用效率最高。施用氮肥使大麥、小麥威素收獲指數(shù)降低，玉米威素收獲指數(shù)升高，對蠶立無影響。在選擇配對作物時，為獲得間作優(yōu)勢要充分考慮作物競爭能力、土壤琵礎(chǔ)肥力條件、施肥水平及配套栽培措施等。低肥力土壤宜選擇豆科/禾本科互惠體系，高肥力土壤宜選擇禾本科/禾本科競爭體系。關(guān)鍵詞：大麥；小麥；蠶豆；玉米；間作；敏素利用率；上壤無機冠中圖分類號：S344.2;S153.6-1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10

4、08-505X(2010)04-0777-09DifferenceofnitrogenutilizationanddistributionofmineralnitrogeninsoilprofilebycompetitiveabilitiesofintercroppingsystemsLIQiu-zhu1-3,YUChang-bing1,HUHan-sheng1,SUNJian-hao2,CHENWei2,LILong(1CollegeofResourceaiuiEnvironmentalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,Ch

5、ina;2InstituteofSoils,FertilizersandWater-SavingAgriculture,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China；3CollegeofPlantScience,JilinUniversity,Changchun130062,China)Abstract:Differenceofnitrogenutilizationefficiencyanddistributionofmineralnitrogeninsoilprofilebybarley/maize,wheat/maize,fa

6、babean/maizeintercroppingsystemsandcorrespondingsolecroppingsystemswithnitrogenapplicationof0andN225kg/hawereconductedinfieldmicroplotexperiment.Theresultsindicatedthatcompetitiveabilityofcropsfornutritioncloselyrelatedtotheconcentrationandaccumulationofmineralnitrogenincropsrootzone.Accumulationofm

7、ineralnitrogenunderbarleyandwheatstripintercroppedwithmaizedecreased203-282and107-171kg/hacomparedwithfababeanintercroppedwithmaizein0-100cmsoilprofile,respectively.Accumulationofmineralnitrogenundermaizestripintercroppedwithbarleyandwheatreduced93-120and56-87kg/hacomparedwithmaizeintercroppedwithfa

8、babean,respectively.Crops,interspecificcompetitionandsoilconditionaffectedaccumulationofmineralnitrogeninsoilprofile.Interspecificinteractionincreasednitrogenrecoveryefficiencyforbarleyandwheatintercroppedwithmaize,however,decreasedthatformaizeintercroppedwithbarleyandwheat.Nitrogenutilizationeffici

9、encywashighestinlowsoilfertilityforcompetitiveintercroppingsystem.NitrogenharvestindexwasreducedinbarleyandwheatwithNfertilizerapplied,butincreasedinmaizeandnotchangedinfababean.Cropscompetition,soilfertility,rateoffertilizerapplicationandculturalmeasureshouldbeconsideredcarefullyinordertoachieveint

10、ercroppingadvantagewhenwechoiceassociatedcrops.Complementsystemoflegumes/cerealswereplantedinlowsoilfertilityandcompetitivesystemofcereals/cerealsinhighsoilfertility.Keywords：barley；wheat；fababean；maize；intercropping;nitrogenrecoveryefficiency；soilmineralnitrogen間作是在同一田地上于同一生長期內(nèi)，分行或分帶相間種植兩種或兩種以上作物的種

11、植方式。我國間作種植的耕地面積超過2800萬公頃，印度、拉丁美洲、非洲、東南亞等國家間作種植也很普遍。間作可提高土地生產(chǎn)效率和資源利用效率刁，由間作形成的作物復(fù)合群體產(chǎn)生互補作用。在低氮土壤上，不同類型作物如豆科與禾本科間作，由于豆科作物能夠通過生物固知能力來獲得高產(chǎn)而倍受人們關(guān)注I】。以往研究主要集中在豆科與禾本科作物間作上，但在我國西北半干旱灌溉農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)，生產(chǎn)上仍然有較大面積和多種類型的禾本科與禾本科間作形式，且都具有明顯產(chǎn)量優(yōu)勢。甘肅省，小麥/玉米間作復(fù)種蔬菜面積1995年達(dá)20多萬公頃，在6000多公頃的面積E單產(chǎn)超過15000kg/hm2t9；肯海省，春小麥或冬小麥、青棵等麥類作物

12、與玉米間作年均種植面積5000公頃左右；寧夏引黃灌區(qū)，小麥/玉米間作套種1995年面積達(dá)7.51萬公頃)。禾本科與禾本科間作雖然具有產(chǎn)址優(yōu)勢，但兩作物在共生期也存在競爭。已有報道指出，大麥競爭能力強于玉米小麥競爭能力也強于玉米蠶立/玉米間作.作物間是弱競爭，以互惠為主，且間作后兩作物根系在土壤剖面的分布和根系形態(tài)都發(fā)生了改變3)。不同類型作物間作，根系相互作用如何影響土壤無機氮的累積和分布，則是眾所關(guān)心的問題。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織報道，在20072008年度間，全球大約施用藐肥12.8萬噸們，氮肥施用使糧食產(chǎn)量大幅度提高的同時敏肥利用效率卻在下降。對于禾谷類作物而言，平均只有33%:,7J,大部分

13、氮肥以地表徑流、淋洗進(jìn)入地卜水、經(jīng)微生物反硝化或揮發(fā)進(jìn)入大氣層等方式損失，成為環(huán)境隱患。甘肅河西走廊灌區(qū)灌漠土上，光照充足、燕發(fā)量大、大水漫灌方式加大了土壤無機氮的累積和淋失，既降低了肥料利用效率，又對地下,水造成污染，嚴(yán)重城脅人體健康。在該地區(qū)田間原位條件下，采用不同競爭類型的間作體系(強競爭的大麥/玉米體系，協(xié)同或弱競爭的小麥/玉米體系及互惠的蠶豆/玉米體系)作為研究對象，研究施窺和不施氮十.壤剖而無機氮分布和氮素吸收利用效率，探討種間相互作用強弱X寸作物氮素利用及土壤無機氮殘留、分布的影響，為該地區(qū)作物合理配置及間作帶田施肥提供依據(jù)。1材料與方法11試驗區(qū)概況試驗于2007年和2008年

14、310月在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院十.壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所白云綠洲農(nóng)業(yè)試驗站進(jìn)行。地處38。37,N,102O4(TE,年平均氣溫7.7Y,N0Y和N10T的有效積溫分別為3646Y和3149T,無霜期170-180d左右,年均太陽輻射總量5988MJ/m2,年均降雨量150-200mm,潛在蒸發(fā)量2021mm,屬于典型的一季有余、兩季不足的灌溉農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)。供試土壤為灌漠土,2007和2008年年降水址分別為199J11mm；播前耕層(0-20cm)基本理化性狀:pH(%0,2.5：1)7.71、8.08,有機質(zhì)15.1、20.26g/kg，全氮0.13、0.98g/kg,Olsen磷22.72,2

15、1.86mg/kg,交換性鉀55.05、125.7mg/kg,無機氮29.8、31.5kg/hm2；0100cm土層無機氮為91、127kg/hm2o1.2試驗設(shè)計試裁采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為施氮水平，用量分別為N。和225kg/hm2,各處理磷肥(重過磷酸鈣，含磷ft40%)用量均為P75kg/hm2；副區(qū)為7種種植方式：分別為大麥/玉米間作(IB/M)、小麥/玉米間作(1W/M)、蠶豆/玉米間作(IF/M)、大麥單作(SB)、小麥單作(SW)、蠶豆單作(SF作玉米單作(SM)。3次重復(fù)。單作與間作施肥方式相同，1/2氮肥和全部磷肥于播前均勻撒施于土表，隨耕翻入土，另外一半氮肥均分兩次分別于玉米

16、拔節(jié)前和大喇叭口前作為追肥施入。大麥和小麥?zhǔn)┓柿繛榭偡手返?/4(第二次追肥時大麥、小麥已經(jīng)收獲)。種植模式采用生產(chǎn)上廣泛使用的帶狀間作,3個帶幅。大麥/玉米和小麥/玉米間作，帶寬15m,其中玉米2行，行距和株距分別為39cm和30cm,占地52%；大麥和小麥各6行，行距12cm,播種密度550株/n?,占地48%；相鄰的玉米行和麥類行間距離25.5cm。小區(qū)怛7m,寬4.5m,面積31.5m2o蠶豆/玉米間作，帶寬1.2m,玉米2行，行距和株距分別為40cm和30cm,占地2/3;蠶豆2行，行距和株距均為20cm,占地1/3；相鄰的玉米行和蠶豆行間距離30cmc小區(qū)長7m,寬3.6m,面積2

17、5.2大麥和小麥單作各30行，玉米單作12行，蠶豆單作18行，各小區(qū)長7111,寬3.6m,面積25.2m2,各作物單作與間作密度相同。蠶豆播深10cm,大麥和小麥播深4cm,玉米播深6cm。小區(qū)間筑埴。自玉米出苗后每間隔20多天灌水1次，其中大麥和小麥各灌水3次；蠶豆灌水4次；玉米灌水7次。作物生長期間保證充分灌水,并人工除簞。間作兩作物共生期（玉米出苗至大麥、小麥、蠶豆收獲）70-80do各作物品種、播種密度及播種和收獲日期見表1。表1作物品種、播種、收獲及追肥日期Table1Cropsvarietyanddatesofsowing,harvestingandadditionalFerti

18、lizer年份Year作物Crops品種Variety播種日期Sowing收獲H期Harvesting追肥日期Additionalfertilizer2007大麥Barley(HordeumvulgareL.)甘啤四號GanpiNo.418-Mar15-Jul7-Jun小麥Wheat(TrilicumaestivumL.)永良四號YongliangNo.418-Mar15-Jul7-Jun新豆Fababean(ViciafabaL.)臨蠶五號TJncanNo.519-Mar29-Ju7-Jun,19-Jul玉米Maize(ZeamaysL.)沈丹16ShendanNo.1615Apr1-Oct

19、7-Jun,19-Jul2008大麥Barley(HordeumvulgareL.)甘峰四號GanpiNo.419-Mar18-Jul28-May小麥Wheat(TrilicumaestivumL.)永良四號YongliangNo.419-Mar18-Jul28-May蠶豆Kababean(ViciafabaL.)臨蠶五號LincanNo.519-Mar31-Jul28-May,23-Jul玉米Maize(ZearruiysL.)沈丹16ShendanNo.J616-Apr5-Oct28-May,23-Jul13樣品采集和測定各作物成熟后，將子粒與秸稈分開，風(fēng)干后采用H2SO4-H2O2消煮，

20、凱氏定氮法測定植物樣品氮濃度。分別在麥類和蠶豆旺盛生長期（2007年6月17日和2008年6月17日）及玉米旺盛生長期（2007年8月24日和2008年8月27日），在各作物帶下取020.2040.4060、6080和80100cm的土壤。每處理取兩鉆，同層次混合，鮮七過2mm篩后，準(zhǔn)確稱取12g,加入100mL0.01mol/LCaCl2溶液屜蕩1h,過濾后，用TRACCS2000型連續(xù)流動分析儀測定上壤NO3-N和NH/-N濃度。14有關(guān)參數(shù)的計算氮素當(dāng)季回收率（Nitrogenrecoveryefficiency,NRE）=（施氮處理地上部吸氮量-不施氮處理地上部吸氮量）/施氮ttxl0

21、0%o表示作物對氮肥的表觀利用能力I氮索收獲指數(shù)（Nitrogenharvestindex,NHI）=子粒吸氮量/地上部吸氮最。表示作物生長后期干物質(zhì)由葉片和莖稈向子粒中轉(zhuǎn)移程度的大小，即作物氮素利用能力大小。土壤無機氮濃度（mg/kg）=土壤硝態(tài)氮濃度+鉉態(tài)氮濃度。土壤無機氮累積址（kg/hn?）=各層七壤無機就累積址之和。試驗數(shù)據(jù)用裂區(qū)試驗設(shè)計的方差分析程序進(jìn)行分析，利用SAS統(tǒng)計軟件（SASInstitute,2001）的ANOVA程序包進(jìn)行LSD?！苯y(tǒng)計檢羚。2結(jié)果與分析2.1不同間作體系作物根區(qū)土壤無機氮濃度差異2007年兩作物共生期,土壤肥力較低，不施氮處理，在20T0cm土層,與

22、蠶豆間作的玉米根區(qū)土壤無機氮濃度為5.23mg/kg,顯著高與大麥和小麥間作的玉米及單作玉米（0.771.40mg/kg）（圖la）,后三者間無差異，其他E層差異不顯著；N225kg/hm2處理，則是與大麥間作的玉米無機佩濃度最高，為6.60mkg,其他種植方式范圍在2.55-3.44mg/kg之間，差異不顯著（圖lb）；與玉米間作的大麥、小麥和蠶豆收獲后，各土層間均無差異（圖lc,d）。2008年土壤肥力較高,在共生期，不施氮處理,0-20cm土層，各種植方式間土壤無機氮濃度無弟異；20T0cm土層，與大麥間作的玉米根區(qū)最低，為3.924.93mg/kg,顯著低于與蠶豆和小麥間作的玉米及單作

23、玉米根區(qū)，分別是10.18-79.25和5.948.08mg/kg（圖le）；N225kg/hm2處理,260cm土層則是單作玉米和與蠶豆間作的玉米土壤無機氮濃度顯著高于與大麥和小麥間作的玉米（圖If），分別為23.4724.82、14.5920.63和11.4814.12、14.0515.59mg/kg。60cm以下土層，雖然土壤無機氮濃度2008年比2007年高，但2年結(jié)果種植方式間差異均不顯著。Concentrationofsoilmineralnitrogen(NOj+NH4*)土壤無機氮濃度(mg/kg)0510152025300510152025300510152

24、02530051015202530WMoBMFM圖1種間相互作用和覲肥對玉米土壤剖面無機氮濃度的影響Fig.1EffectofinterspecificinteractionandNfertilizeronconcentrationof(E。)匙歿段F-sd3p=0smineralnitrogeninsoilprofileundermaizestrip注(Notes)：圖中BM、FM、WM、SM分別指與大麥、蠶豆、小麥間作的R米和單作玉札小寫字母表示不網(wǎng)種植方式間的差異；大寫字母表示同一土層不同施氛屋間的差異(PwO.05)。NS利ns表示無旌異cBM,FM.WMandSMindicatedm

25、aizeintercroppedwithbarley,fababean,whealandsolemaize.Differentlowercaselettersindicatedsignificantdifferenceal05amongdifferentcroppingsystems.CapitallettersindicatedsignificantdifferenceatPW0.05betweenratesofnitrogenapplicationwithsamesoildepth.NSandnsindicatedtherewasnosignificantdiflerence.12007年

26、,0T0cm上層,施用露肥顯著提高了間作大麥和單作大麥的土壤無機氮濃度；而間作小麥和單作小麥則是在0T0cm土層施氮肥處理顯著高于不施氮處理；施氮肥對問作蠶豆和單作蠶豆土壤無機氮濃度無影響。2008年，間作和施氮肥對大麥、小麥和蠶豆土壤無機氮濃度都無影響（圖2）。2.2不同間作體系作物根區(qū)土壤無機氮累積量差異不施氮肥時，在麥類和蠶豆旺盛生氏期（6月中旬），與蠶豆間作的玉米根區(qū)土壤無機氮累積壁顯著高于與大麥、小麥問作的玉米及單作玉米,2007年分別為109、16、22和39kg/hm2,2008年分別為216、96、160和134kg/hm2；施用N225kg/hm2時,O-lOOcm土層，與蠶

27、豆、大麥、小麥問作的玉米根區(qū)土壤無機氮累積埴差異不顯著（圖3a,c）o當(dāng)與玉米間作的優(yōu)勢物種如大麥、小麥和蠶豆收獲（7月中卜旬）后，弱勢物種（玉米）經(jīng)過40d左右的迅速恢復(fù)生長后，則玉米根區(qū)十.壤無機氮累積量（8月下旬）差異消失（圖3b,d）。兩年研究結(jié)果都表明，與玉米間作的大麥、小麥和蠶豆與對應(yīng)單作相比，根區(qū)土壤無機氮累積量沒有差異（圖4af）。0510152025300510152025300oIBSBo|WSWaIFaSF2E燮齡B-H-se-p【OSConcentrationofsoilmineralnitrogen(NOj+NH4*)上壤無機敏濃度(mg/kg)圖2種間相互作用和氮肥

28、對間作大麥、小麥和蠶豆及其對應(yīng)單作作物土壤剖面無機氮濃度的影響Fig.2EffectofinterspecificinteractionandNfertilizeronconcentrationofmineralnitrogeninsoilprofileunderbarley,wheattfababeanintercroppedwithmaizeandcorrespondingsolecrops注(Notes)：圖中IB.1W.1F分別指與五米間作的大麥、小麥和蠶豆；SB.SW.SF分別指單作大麥、小麥和蠶豆。大寫字區(qū)表示同一土層不同施敏量間的差異(pWO.05)oNS和m表示無差異。IB.I

29、WandIFindicatedthatfuirley,wheatandfababeanintercroppedwithmaizr,respectively.SB,SWandSFindicatedthatbarley,wheatandfabaleanwereculturedwithsolecrops.CapitallettersindicatedsignificantdifferrnceatpW0.05betweenratesofnitrogenapplicationwithsamesoildepth.NSandnsindicatedtherewasnosignificantdifference

30、.J2.3不同種植體系氮素收獲指數(shù)差異表2看出，2007年施氮處理后，與大麥和小麥間作的玉米及單作玉米氮素收獲指數(shù)分別比不施氮處理增加0.13、0.09和0.07,差異顯著；而間作大麥、間作小麥及單作大麥?zhǔn)┑幚砗蟮厥斋@指數(shù)分別比不施氮處理降低和0.09,差異顯著；施氮處理對間作蠶豆、單作蠶豆和單作小麥及與蠶豆間作的玉米氮素收獲指數(shù)均無影響。無論施氮和不施氮，間作都使大麥和小麥的氮素收獲指數(shù)降低，分別降低0.01-0.12和0.020.12,間作對蠶豆收獲指數(shù)無影響。不施氮肥時，與大麥間作的玉米和單作玉米氮素收獲指數(shù)最低，分別為0.50和0.49,而施氮后則是與蠶豆間作的玉米最

31、低，為0.5502008年，施氮和間作對不同作物氮素收獲指數(shù)均無影響。2.4不同種植體系氮素當(dāng)季回收率差異兩年結(jié)果（表3）表明，間作體系的氮素當(dāng)季回收率都比對應(yīng)單作體系增加，大麥/玉米間作分別比單作大麥和單作玉米增加21.4%22.8%和24.2%33.6%；蠶豆/玉米間作分別比單作蠶豆和單作玉米增加1.6%34%和18.2嘰23.7%,說明種問相互作用可提高氮素回收率。3討論3.1不同競爭強度間作體系中各作物產(chǎn)量、生物量和地上部氮素吸收量的變化間作能夠促進(jìn)小麥/玉米體系中小麥產(chǎn)量、生物量及地上部氮素吸收而間作對互惠體系中蠶豆無影響】。間作在不施氮肥時抑制了大麥/玉米和小麥/玉米間作體系中玉米

32、的生長和養(yǎng)分吸收施氮肥后，與大麥間作的玉米能夠恢復(fù)到BMFMSMWMBMFMSMWMBMFMSMWMBMFMSMWMII(H-20cm20-40cm4060cmH6080cm口8100cmsdvpE。00一_Qmu&obc一RW.Elu=osjouo二,一nmnouv圖3種間相互作用和敘肥對玉米土壤剖面無機氮累積量的影響Fig.3EffectofinterspecificinteractionandNfertilizeronaccumulationofmineralnitrogeninsoilprofileundermaizestrip注(Noe)：圖中BM,FM.WM,SM分別指指與大麥、蠶

33、豆、小麥間作的玉米利牌作玉米。小寫字母表示不同種植方式間的犀弁；大寫字作表示不同施氯不間的差異(PW0.05)。BM,FM,WMandSMindicatedmaizeintercroppedwithbarley,fababean,wheatandsolemaize.DifferentlowercaselettersindicatedsignificantdifferenceatWO.05amongdifferentcroppingsystems.CapitallettersindicatedsignificantdifferenceatPwO.05betweenratesofnitnenapp

34、lication.(%)事還齡*早代用星球-H晏肄E300一一0edopluQ0010備u08OQc-Bn.Eul=osjouo=nESQv(%)事還齡*早代用星球-H晏肄E300一一0edopluQ0010備u08OQc-Bn.Eul=osjouo=nESQv02040608000200500050200250300350Croppingsystems種植體系(b)(a)r一20cm口240cm60cm80cm口810()cm圖4種間相互作用和氮肥對間作大麥、小麥和蠶豆及其對應(yīng)單作作物土壤剖面無機氮累積量的影響Fig.4EffectofinterspecificinteractionandN

35、fertilizeronaccumulationofmineralnitrogeninsoilprofileunderbarley,wheat,fababeanintercroppedwithmaizeandcorrespondingsolecrops注(Notes)：圖中IB.iW.IE分別指與玉米間作的大麥、小本和蠶豆；SB.SW.SF分別指氓作大麥、小麥和蠶立。小寫字母表示不同種植方式間的差異；大寫字母表示不同施氟做間的差異(PW0.05)。IB.IWandIFindicatedthatbarky,wheatandfal)abeanintercroppedwithmaize,respec

36、tively.SB,SWandSFindicatedthatbarley,whealandfababeanwereculturedwithsolecrops.DifferentlowercaselettersinilicatwlsignificantdifferenceatPw0.05amongdifferentcroppingsystems.CapitallettersindicatedsignificantdifferenceatPwO.05betweenratesofnitrogenapplication.表2不同種植體系氮素收獲指數(shù)的差異Table2Differenceofnitrog

37、enharvestindexindifferentcroppingsystems年份Year施氧i：Nrate（kg/hm2）與不同作物間作的玉米Maizeintercroppedwith單作玉米Solemaize大麥Harley蠶豆Fababean小麥Wheat大麥Barley蠶豆Fababean小麥Wheat間作Intercrop.單作Sole間作Intercrop.單作Sole間作Intercrop.單作Sole00.50bB0.54aAB0.58bA0.49bB0.81aA0.82aA0.70aA0.68aA0.76aB0.78aA20072250.63aAB0.55aC0.67aA0

38、.56aBC0.61bB0.73bA0.70aA0.71aA0.66bB0.78aA00.71aA0.71aA0.66aA0.69aA0.82aA0.79aA0.71aA0.66aA0.84aA0.84aA20082250.70aA0.68aA0.65aA0.73aA0.80aA0.77aA0.58aA0.59aA0.80aA0.85aA注（Notes）：表中小寫字母表承不同供敏水平間的是異（縱向比較），PWQ.O5;大寫字母表示同一作物不同種植方式間的比較（橫向比較），P0.05。Lowercawletteraandcapitalsindicatedsignificantdifference

39、atPC0.05amongrateofnitrogenapplication（vertical）andcroppingsystems（horizontal）,respectively.表3不同種植體系氮素當(dāng)季回收率的差異（%）Table3Differenceofnitrogenrecoveryefficiencyindifferentcroppingsystems年份Year施翅缺Nrate（kg/hm2）大麥/玉米Barley/Maize蠶1/玉米Faba/Maize小麥/玉米Wheat/Maize帷作玉米Solemaize單作大麥Solebarley單作斐豆Solefaba單作小麥Sole

40、wheat200722566.1a65.6a50.6a41.944.731.058.5200822545.9a30.5ab14.6b12.333.128.916.3注（Note）:不同字母表示間作體系間差異，PW0.05。DifferentlettersindicatedsignificantdifferenceatPWO.05amongintercroppingsystems.單作玉米水平而與小麥間作的玉米則可以超過單作玉米，與蠶豆間作的玉米則顯著高于單作玉米。說明大麥/玉米強競爭體系在充足施氮或者覆膜后依然會有間作優(yōu)勢：，小麥/玉米協(xié)同或弱競爭體系在適量施敏后具有間作優(yōu)勢,而蠶豆/玉米體系

41、在不施氮肥或少量:施氮時具有顯著間作優(yōu)勢，在過魅施疑后間作優(yōu)勢不明顯本研究結(jié)果對于小麥/玉米和蠶豆/玉米體系與前人研究結(jié)果一致,而對大麥/玉米體系無論施氮與否在2007年產(chǎn)址都低于2008年E】，是因為2007年上壤基礎(chǔ)肥力較低（表1）,0-20cm耕層土壤和0100cm根區(qū)土壤無機氮累積最都低于2008年?？梢娚先婪柿λ胶凸┑闆r會影響間作體系的問作優(yōu)勢的發(fā)揮。3.2不同競爭強度間作體系中土壤剖面無機氮的分布與不同作物問作后，在兩作物共生期間，不施氮肥時玉米根區(qū)100cm土層范圍內(nèi)土壤無機氮累積量有顯著差異。與蠶豆間作的玉米根區(qū)無機氮累積量顯著高于與大麥、小麥問作的玉米及單作玉米，這與Li

42、等的研究結(jié)果一致，可能是蠶豆的生物固氮功能減少了自身對土壤覦素的消耗同時殘留了較多土壤氮供玉米利用。研究結(jié)果表明.與大麥間作的玉米根區(qū)土壤無機氮累積量最低，可能是因為大麥根系叮以生長到與之間作的玉米根區(qū)），并吸收利用玉米根區(qū)的有效氮，這是大麥競爭能力最強的原因oHauggard-Nielsen等利用同位素”p技術(shù)證明,根系分布和根系對土壤氮素的競爭相關(guān)。種向相互作用強度和土壤肥力狀況都可能影響間作玉米根區(qū)土壤無機氮累積量:，但對間作大麥、小麥和蠶豆無顯著影響。說明作物類型、種植方式及實時環(huán)境條件如年際間多種氣象因素、土壤因素等，尤其是土壤水分狀況，都會影響土壤中無機氮的累積量Li等,5的田間試

43、驗表明，當(dāng)小麥和蠶豆分別與玉米問作時，小麥根系可以生長到玉米根區(qū)，而蠶豆根系則不能生長到玉米根區(qū)，由此證明與小麥間作的玉米根區(qū)十.壤無機氮累積量低于與蠶豆間作的玉米根區(qū)的原因是作物對養(yǎng)分的吸收受作物根系分布的影響。表明土壤中無機氮濃度和累積量與作物根系分布及其養(yǎng)分吸收能力密切相關(guān)。劉廣才研究表明，當(dāng)大麥與玉米間作時,共生期間作大麥根系橫向分布能夠占據(jù)并利用兩作物地下部的大部分空間，而間作玉米根系只能利用其根系范圍較小的空間；當(dāng)玉米進(jìn)入潮漿期（大麥?zhǔn)斋@后）間作玉米則占據(jù)并利用兩間作作物的大部分地下部空間，橫向擴大r根系養(yǎng)分吸收的有效空間。因此，當(dāng)間作中優(yōu)勢作物（大麥、小麥、蠶豆）收獲后，競爭解除

44、，玉米根系吸收范圍擴大，在高肥力施氮條件下與不同作物間作的玉米帶下土壤無機氮差異消失。說明施氮可以緩解大麥、小麥等對玉米生長的抑制作用，與Hauggard-Nielsen等心幻在小麥和碗豆間作中的研究結(jié)果一致。黨廷輝等【方研究認(rèn)為，早地土壤中的硝態(tài)氮數(shù)量與氮素利用效率呈反比，因為早地土壤中的無機氮以硝態(tài)氮為主心3”。本研究認(rèn)為大麥、小麥和蠶豆分別與玉米間作后，玉.米根區(qū)無機氮累積量恰好反映了各間作體系的競爭強度。因此，在選擇作物搭配組合時，必須要考慮土壤中播前無機氮庫殘留情況和種間相互作用強弱。低肥力土壤宜選擇豆科/禾本科問作體系，高肥力土壤宜選擇禾本科/禾本科競爭體系。作物根區(qū)土壤無機氮累積

45、噠能夠問接反映作物根系對土壤氮的吸收能力和作物競爭能力強弱。3.3不同競爭強度間作體系作物氮素利用的差異無論間作大麥、小麥和蠶豆，與其單作相比，均提高了氮素當(dāng)季回收率（2007年，蠶豆/玉米體系，不施氮處理除外），說明種間相互作用可以提高優(yōu)勢作物的敘肥吸收效率；與大麥和小麥間作的玉米氮素回收率顯著低于與蠶豆間作的玉米和單作玉米，說明蠶豆能夠促進(jìn)玉米的氮素吸收，而大麥和小麥則抑制了玉米的氮素吸收七因此,在選擇陽對作物時,為獲得間作優(yōu)勢要充分考慮作物競爭能力、土壤基礎(chǔ)肥力條件、施肥水平及配套栽培措施（如是否覆膜）等,這與劉廣才究結(jié)果一致），但低肥力不施瓠加劇種問競爭。施肥使大麥和小麥氮素收獲指數(shù)都

46、有降低趨勢，對蠶豆無影響,但卻提高了與大麥和小麥間作的玉米的氮素收獲指數(shù)。說明間作改善了競爭體系中玉米的氮素利用能力，這可能是因為大麥和小麥?zhǔn)斋@后的空帶使進(jìn)入旺盛生長期的玉米通風(fēng)透光條件得到改善。與單作玉米和單作蠶豆相比，施肥和間作對蠶豆/玉米體系氮素利用能力無影響。參考文獻(xiàn)：11劉罪浩.耕作學(xué)M.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,1994.LiuXH.ThefanningsystemsM.Beijing：ChinaAgriculturalPress.1994.2VandermecrJH.TheecologyofintercroppingMCambridge:CambridgeUniversityPres

47、s,1989.16卷3Midore1)J.AgronomicmodificationofresourceuseandintercropproductivilylJ.FieldCropRes.,1993,34:357-380.4FrancisCA.BiologicalrfFiciencicsinmixedmultiplecroppingsystcmsJJ.Adv.Agron.,1989,42：1-42.5StemWR.NitrogenGxationandtransferinintercropsystemsJFieldCropRes.1993.34：335-336.(6IL,YangSCfIJXL

48、ela/.Interspecificcomplementaryandcompetitiveinteractionsbetweenintercroppedmaizeandfababean(JJ.PlantSoil,1999.212：205-214.7,KnudsenMT,Ilauggaanl-NielsenH,JomsgardB.JensenES.ComparisonofinterspecificcompetitionandNuseinpea-lwley.fababean-barleyandlupin-barleyintercropsgrownattwotemper。ate)ocationsJ.

49、J.Agric.Sci.,2004.142：617-627.8)李隆間作作物種間促進(jìn)與競爭作用研究(Dl.dt京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博上學(xué)位論文J999.LiL.Interspecificfacilitativcandcompetitiveinteractionsbetweenintercroppedspecies*D.Beijing：PhDdiscr1ationofChinaAgriculturalUniversity,1999.9 胡恒覺，黃筒寶.新型多熟種植研究M.蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版J999.18-204.lluHJ,HuangCB.Researchonnewplantingpattern

50、sofmultiplecroppingpatterns!Mj.Lanzhou:CanmiScienceandTechnologyPressJ999.18-204,盧良恕.中國立體農(nóng)業(yè)概論ML成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社J999.aiLS.TheintroductionofthecomprehensivemultistorirlanddimensionagricultureinchinafM.Chengdu:SichuanScienceandTechnologyPress.1999.11】劉廣才，李隆，黃高寶，等.大麥/玉米間作優(yōu)勢及地上部因索和地下部因素的相對貞獻(xiàn)研究J.中國農(nóng)業(yè)科學(xué).2005,3

51、8(9)：1787-1795.LiuGC,LiL,HuangGBetal.Intercroppingadvantageandcontributionofabove-groundandbelow-groundinteractionsinthebarley-maizeintercroppingJ.Sci.Agric.Sin.,2005,38(9):1787-1795.12UL,SunJH,ZhangFSelal.Wheat/maizeorwheat/soybeanstripintercroppingI.Yieldadvantageandinterspecificinteractionsonnutr

52、ientsJ).FieldCropsRes.,2001,71:123-137.13劉廣才，物祁峰，李隆，孫建好.小麥/玉米間作優(yōu)勢及地上部與地下部的相對頁獻(xiàn)J.植物生態(tài)學(xué)報,2008,32(2)：477-484.LiuGC,YangQF,LiL,SunJH.Intercroppingadvantageandcontributionofabove-andbelow-groundinteractionsinwheatmaizeintercroppingJ.J.PlantEcol.,2008,32(2)：477-484.14J余常兵，孫建好，李隆.種間相互作用對作物生長及養(yǎng)分吸收的影響JL植物營養(yǎng)與

53、肥料學(xué)報.2009.15(1)：1-8.YuCBtSunJH,UL.EffectofintempecificinteractiononcropgrowthandnutritionaccumulationJ.PlantNulr.Fert.Sci.2009.15(1)：1-8f15LiL,SunJH,ZhangFSefal.RootdistributionandinteractionsbetweenintercroppedBpeciesJ.Occoloia,2006.147:280-290.16 FAO.Currentworldfertilizertrendsandoutlookto2011/20

54、12R：.Rome,Italy,2008.17 RaunWR,JohnsonGV.ImprovingnitrogenuseefficiencyforcerealproductionfJ.Agron.J.,1999,91:357-363.18JVitousekPM,MooneyHA,liibchencoJetal.Humandominationofearthsecosystems(J.Science,1997,277:494-499.19 巨曉棠，張福頓.關(guān)于氤肥利用率的思考J.生態(tài)環(huán)境，2003,12(2)：192-197.JuXT,ZhangFS.Thinkingaboutnitrogenr

55、ecoveryrate.J.Ecol.Environ.2003,12(2)：192-197.20 LiWX,LiL,Sunetal.Effectofnitrogenandphosphorusfertilizersandintercroppingonuptakeofnitrogenandphosphorousbywheat,maizeandfababeanJ.J.PlantNutr.,2003,26(3)：629-642.21 劉廣才.不同間套作系統(tǒng)種間營養(yǎng)競爭的差異性及其機理研究D.蘭州：H肅農(nóng)業(yè)大學(xué)博上學(xué)位論文,2005.LiuGC.DifferenceanditsmechanismofinterspeciGcnutritioncompetitionindifferentintercroppingsystemsfD1.Lanzhou:PhDdissertationofGansuAgriculturalUniversity,2005.22 Li