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西北地区间作春小麦对箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性的影响

刘蕊 常单娜 高嵩涓 周国朋 韩梅 张久东 曹卫东 孙小凤

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西北地区间作春小麦对箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性的影响

    作者简介: 刘蕊 E-mail:1121937568@qq.com;;†常单娜为共同第一作者 E-mail:18638562818@126.com;
    通讯作者: 曹卫东, E-mail:caoweidong@caas.cn ; 孙小凤, E-mail:610193056@qq.com
  • 基金项目: 国家绿肥产业技术体系 (CARS-22);中国农业科学院科技创新工程;国家作物种质资源库绿肥分库 (NCGRC-2020-19);农业农村部绿肥种质资源的收集、鉴定、编目、繁种与入库保存 (19200393);青海省农科院基金项目 (2019-NKY-06)。

Effect of intercropping with wheat on the nitrogen fixation and transfer efficiency of common vetch and hairy vetch in northwest China

    Corresponding author: CAO Wei-dong, E-mail:caoweidong@caas.cn ;SUN Xiao-feng, E-mail:610193056@qq.com
  • 摘要:   【目的】  箭筈豌豆、毛叶苕子与春小麦间作是西北地区推广的新型种植制度。我们利用15N自然丰度技术研究小麦间作对该系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,以期为该系统养分管理提供科学依据。  【方法】  在青海西宁和甘肃武威两地分别进行了盆栽试验,供试绿肥包括箭筈豌豆和毛叶苕子,设置小麦单作、绿肥单作、小麦||绿肥间作共5个处理,所有处理不施用氮肥,利用15N自然丰度技术,分析箭筈豌豆、毛叶苕子的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,调查了不同种植模式下小麦和绿肥作物的生物量,分析了影响绿肥生物固氮的因素。  【结果】  与单作相比,间作处理显著降低两地小麦、豆科绿肥的地上部干物质量,但间作系统中地上部干物质量土地当量比均大于1。间作后,小麦以及箭筈豌豆、毛叶苕子的氮素积累量显著下降 (西宁小麦除外),但绿肥单作、小麦||绿肥间作总氮素积累量均显著高于小麦单作。与单作相比,间作豆科绿肥的生物固氮效率无明显改变,但固氮量显著降低 (武威毛叶苕子除外),其中,西宁、武威两地间作箭筈豌豆的生物固氮量 (0.24 g/盆,0.48 g/盆) 较单作 (0.88 g/盆,0.78 g/盆) 分别显著降低了82.1%和38.5%,西宁间作毛叶苕子的生物固氮量 (0.38 g/盆) 较单作 (0.81 g/盆) 显著降低了51.2%。西宁毛叶苕子的生物固氮效率和生物固氮量均显著高于武威;两地箭筈豌豆的生物固氮效率差异不大,间作下的生物固氮量在武威较高。间作条件下,两种豆科绿肥生物固定的氮素均可向小麦转移,西宁、武威两地箭筈豌豆氮素转移量分别为0.13 g/盆、0.19 g/盆,分别占间作小麦吸氮量的31.6%和24.7%;毛叶苕子的氮素转移量分别为0.09 g/盆、0.06 g/盆,分别占间作小麦吸氮量的23.8%和11.4%。路径分析结果表明,地上部干物质量是影响生物固氮量和氮素转移量的最主要因素。  【结论】  在不施氮肥条件下,间作小麦对豆科绿肥生物固氮效率无明显影响,但显著降低豆科绿肥的地上部生物量,进而降低总的生物固氮量。间作春小麦吸氮量的11.4%~31.6%来自于豆科绿肥,箭筈豌豆向小麦的氮素转移能力强于毛叶苕子。品种和生长环境都影响着绿肥作物的总生物固氮量,因此,还需进一步研究与小麦间作的豆科绿肥种类及其品种,以提高间作绿肥对小麦的氮素转移效率。
  • 图 1  播种方式示意图

    Figure 1.  Planting pattern diagram

    图 2  间作系统作物氮素含量

    Figure 2.  Plant nitrogen content in intercropping systems

    图 3  生物固氮量影响因素的路径分析

    Figure 3.  Path analysis of factors influencing Ndfa

    图 4  氮素转移量影响因素的路径分析

    Figure 4.  Path analysis of factors influencing Ntransfer

    表 1  供试土壤基础理化性状

    Table 1.  Basic chemical properties of tested soils

    试验地点
    Experimental site
    pH有机质(g/kg)
    SOM
    全氮 (g/kg)
    Total N
    无机氮 (mg/kg)
    Nmin
    有效磷 (mg/kg)
    Available P
    速效钾 (mg/kg)
    Available K
    西宁 Xining8.1321.950.81 9.4023.70140.00
    武威 Wuwei7.8422.461.1913.6027.90121.20
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    表 2  作物地上部干物质量及土地当量比

    Table 2.  Shoot dry biomass and land equivalent ratio (LER)

    试验地点 Experimental site处理 Treatment小麦 Wheat (g/pot)豆科绿肥 Legume (g/pot)总计 Total (g/pot)LER
    西宁 XiningMW85.65 ± 17.50 a85.65 ± 17.50 b
    MC62.63 ± 4.60 a62.63 ± 4.60 c
    MH55.91 ± 3.48 a55.91 ± 3.48 c
    IWC64.12 ± 3.66 ab30.07 ± 3.76 b94.20 ± 4.21 a1.23
    IWH60.77 ± 7.71 b26.84 ± 3.40 b88.19 ± 4.64 ab1.19
    武威 WuweiMW79.37 ± 7.93 a79.37 ± 7.93 b
    MC71.58 ± 8.80 a71.58 ± 8.80 c
    MH69.36 ± 7.34 a69.36 ± 7.34 c
    IWC47.36 ± 13.98 b45.77 ± 5.07 b93.13 ± 12.16 a1.24
    IWH37.98 ± 3.81 b48.03 ± 2.05 b86.01 ± 3.07 ab1.17
    注(Note):MW—小麦单作Wheat monoculture;MC—箭筈豌豆单作Common vetch monoculture;MH—毛叶苕子单作Hairy vetch monoculture;IWC—小麦||箭筈豌豆间作Wheat and common vetch intercropping;IWH—小麦||毛叶苕子间作Wheat and hairy vetch intercropping;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);同列数据后不同小写字母代表处理间差异显著Values followed by different letters within a column indicate significant differences among the treatments (P < 0.05).
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    表 3  作物地上部氮素积累量 (g/pot)

    Table 3.  Shoot nitrogen accumulation

    处理
    Treatment
    西宁 Xining武威 Wuwei
    小麦
    Wheat
    绿肥
    Legume
    总计
    Total
    小麦
    Wheat
    绿肥
    Legume
    总计
    Total
    MW0.53 ± 0.10 a0.53 ± 0.10 c1.36 ± 0.12 a1.36 ± 0.12 b
    MC1.95 ± 0.38 a1.95 ± 0.38 a1.82 ± 0.34 a1.82 ± 0.34 a
    MH1.27 ± 0.09 b1.27 ± 0.09 b1.67 ± 0.11 a1.67 ± 0.11 ab
    IWC0.43 ± 0.07 a0.62 ± 0.04 c1.05 ± 0.08 b0.63 ± 0.16 b1.13 ± 0.24 b1.76 ± 0.21 ab
    IWH0.38 ± 0.09 a0.62 ± 0.12 c1.00 ± 0.18 b0.53 ± 0.03 b1.33 ± 0.08 b1.85 ± 0.08 a
    注(Note):MW—小麦单作Wheat monoculture;MC—箭筈豌豆单作Common vetch monoculture;MH—毛叶苕子单作Hairy vetch monoculture;IWC—小麦||箭筈豌豆间作Wheat and common vetch intercropping;IWH—小麦||毛叶苕子间作Wheat and hairy vetch intercropping;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);同列数据后不同小写字母代表处理间差异显著Values followed by different letters within a column indicate significant differences among the treatments (P < 0.05).
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    表 4  不同处理土壤理化性状

    Table 4.  The chemical properties of soils under different treatments

    试验地点
    Experimental site
    处理
    Treatment
    pH有机质 (g/kg)
    SOM
    全氮Total (g/kg)
    N
    无机氮 (mg/kg)
    Nmin
    有效磷 (mg/kg)
    Availible P
    速效钾 (mg/kg)
    Availible K
    西宁 XiningMW7.92 ± 0.02 c18.94 ± 1.26 a0.87 ± 0.03 a7.66 ± 1.08 b33.74 ± 2.90 a127.40 ± 9.69 a
    MC8.00 ± 0.05 b20.75 ± 2.51 a0.83 ± 0.01 a16.75 ± 2.39 a23.58 ± 1.52 c134.80 ± 6.73 a
    MH8.09 ± 0.03 a20.09 ± 0.57 a0.87 ± 0.03 a15.92 ± 3.17 a24.64 ± 2.16 c126.20 ± 7.19 a
    IWC8.06 ± 0.05 ab19.98 ± 0.63 a0.87 ± 0.03 a8.31 ± 3.13 b27.26 ± 1.52 bc122.60 ± 16.49 a
    IWH8.09 ± 0.02 a19.43 ± 0.94 a0.87 ± 0.04 a10.03 ± 0.63 b30.94 ± 7.07 b121.60 ± 14.85 a
    武威 WuweiMW7.96 ± 0.02 b19.72 ± 1.00 a1.17 ± 0.11 a9.35 ± 1.05 a34.88 ± 1.45 a106.40 ± 7.96 a
    MC7.90 ± 0.04 b20.86 ± 0.70 a1.20 ± 0.01 a11.31 ± 4.28 a35.16 ± 1.13 a112.20 ± 5.15 a
    MH7.93 ± 0.03 b20.03 ± 3.01 a1.20 ± 0.04 a12.51 ± 5.00 a34.78 ± 1.53 a105.30 ± 7.79 a
    IWC7.93 ± 0.04 b19.40 ± 3.01 a1.23 ± 0.01 a11.23 ± 3.83 a34.86 ± 2.20 a104.40 ± 12.67 a
    IWH8.04 ± 0.03 a18.68 ± 2.01 a1.22 ± 0.03 a9.39 ± 1.54 a34.58 ± 2.56 a108.40 ± 4.88 a
    注(Note):MW—小麦单作Wheat monoculture;MC—箭筈豌豆单作Common vetch monoculture;MH—毛叶苕子单作Hairy vetch monoculture;IWC—小麦||箭筈豌豆间作Wheat and common vetch intercropping;IWH—小麦||毛叶苕子间作Wheat and hairy vetch intercropping;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);同列数据后不同小写字母代表处理间差异显著 (P < 0.05). Values followed by different letters within a column indicate significant differences among the treatments (P < 0.05).
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    表 5  豆科绿肥生物固氮效率及生物固氮量

    Table 5.  %Ndfa and Ndfa of leguminous green manures

    处理
    Treatment
    生物固氮效率 %Ndfa (%)生物固氮量 Ndfa (g/pot)
    西宁 Xining武威 Wuwei西宁 Xining武威 Wuwei
    MC44.8 ± 7.3 bA44.6 ± 10.1 aA0.88 ± 0.24 aA0.78 ± 0.13 aA
    IWC-C39.2 ± 2.1 bA42.8 ± 3.4 aA0.24 ± 0.01 bB0.48 ± 0.11 bA
    MH64.1 ± 3.5 aA12.5 ± 1.7 bB0.81 ± 0.04 aA0.21 ± 0.04 cB
    IWH-H60.1 ± 12.7 aA11.4 ± 8.8 bB0.38 ± 0.04 bA0.16 ± 0.12 cB
    注(Note):MW—小麦单作Wheat monoculture;MC—箭筈豌豆单作Common vetch monoculture;MH—毛叶苕子单作Hairy vetch monoculture;IWC—小麦||箭筈豌豆间作Wheat and common vetch intercropping;IWH—小麦||毛叶苕子间作Wheat and hairy vetch intercropping;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);数据后不同小写字母代表同试验点处理间差异显著,不同大写字母代表两个试验地点间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among the treatments in the same experimental site,and different capital letters indicate significant differences among the Xining and Wuwei experimental sites (P < 0.05).
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    表 6  豆科绿肥氮素向小麦的转移量及其占小麦氮素吸收量的比例

    Table 6.  Amount of nitrogen transfer from legume to wheat and its ratio in wheat nitrogen uptake

    处理Treatment比例Ratio (%)转移量Amount (g/pot)
    西宁 Xining武威 Wuwei西宁 Xining武威 Wuwei
    IWC-W31.6 ± 2.6 aA24.7 ± 4.2 aB0.13 ± 0.01 aB0.19 ± 0.04 aA
    IWH-W23.8 ± 2.0 bA11.4 ± 1.3 bB0.09 ± 0.02 bA0.06 ± 0.01 bB
    注(Note):IWC-W—与箭筈豌豆间作的小麦Wheat in wheat and common vetch intercropping system;IWH-W—与毛叶苕子间作的小麦Wheat in wheat and hairy vetch intercropping system;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);不同小写字母代表同一列处理间差异显著,不同大写字母代表同一行试验地点间差异显著Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among the treatments in the same experimental site,and different capital letters indicate significant differences among the Xining and Wuwei experimental sites (P < 0.05).
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    表 7  豆科作物地上部平均干物质量 (g/plant)

    Table 7.  Average shoot dry matter yield of leguminous crops

    试验地点
    Experiment site
    箭筈豌豆 Common vetch毛叶苕子 Hairy vetch
    单作 Monoculture间作 Intercropping单作 Monoculture间作 Intercropping
    西宁 Xining1.66 a1.11 b1.55 a0.62 b
    武威 Wuwei1.99 a1.69 b1.93 a1.78 b
    注(Note):数据后不同小写字母代表同行数据间差异显著 (P < 0.05) Different letters indicate significant differences among the treatments within a row (P < 0.05).
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-11

西北地区间作春小麦对箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性的影响

    作者简介:刘蕊 E-mail:1121937568@qq.com
    作者简介:;†常单娜为共同第一作者 E-mail:18638562818@126.com
    通讯作者: 曹卫东, caoweidong@caas.cn
    通讯作者: 孙小凤, 610193056@qq.com
  • 1. 青海大学农林科学院土壤肥料研究所,青海西宁 810016
  • 2. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室,北京 100081
  • 3. 南京农业大学资源与环境科学学院,江苏南京 210095
  • 4. 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所,甘肃兰州 730030
  • 基金项目: 国家绿肥产业技术体系 (CARS-22);中国农业科学院科技创新工程;国家作物种质资源库绿肥分库 (NCGRC-2020-19);农业农村部绿肥种质资源的收集、鉴定、编目、繁种与入库保存 (19200393);青海省农科院基金项目 (2019-NKY-06)。
  • 摘要:   【目的】  箭筈豌豆、毛叶苕子与春小麦间作是西北地区推广的新型种植制度。我们利用15N自然丰度技术研究小麦间作对该系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,以期为该系统养分管理提供科学依据。  【方法】  在青海西宁和甘肃武威两地分别进行了盆栽试验,供试绿肥包括箭筈豌豆和毛叶苕子,设置小麦单作、绿肥单作、小麦||绿肥间作共5个处理,所有处理不施用氮肥,利用15N自然丰度技术,分析箭筈豌豆、毛叶苕子的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,调查了不同种植模式下小麦和绿肥作物的生物量,分析了影响绿肥生物固氮的因素。  【结果】  与单作相比,间作处理显著降低两地小麦、豆科绿肥的地上部干物质量,但间作系统中地上部干物质量土地当量比均大于1。间作后,小麦以及箭筈豌豆、毛叶苕子的氮素积累量显著下降 (西宁小麦除外),但绿肥单作、小麦||绿肥间作总氮素积累量均显著高于小麦单作。与单作相比,间作豆科绿肥的生物固氮效率无明显改变,但固氮量显著降低 (武威毛叶苕子除外),其中,西宁、武威两地间作箭筈豌豆的生物固氮量 (0.24 g/盆,0.48 g/盆) 较单作 (0.88 g/盆,0.78 g/盆) 分别显著降低了82.1%和38.5%,西宁间作毛叶苕子的生物固氮量 (0.38 g/盆) 较单作 (0.81 g/盆) 显著降低了51.2%。西宁毛叶苕子的生物固氮效率和生物固氮量均显著高于武威;两地箭筈豌豆的生物固氮效率差异不大,间作下的生物固氮量在武威较高。间作条件下,两种豆科绿肥生物固定的氮素均可向小麦转移,西宁、武威两地箭筈豌豆氮素转移量分别为0.13 g/盆、0.19 g/盆,分别占间作小麦吸氮量的31.6%和24.7%;毛叶苕子的氮素转移量分别为0.09 g/盆、0.06 g/盆,分别占间作小麦吸氮量的23.8%和11.4%。路径分析结果表明,地上部干物质量是影响生物固氮量和氮素转移量的最主要因素。  【结论】  在不施氮肥条件下,间作小麦对豆科绿肥生物固氮效率无明显影响,但显著降低豆科绿肥的地上部生物量,进而降低总的生物固氮量。间作春小麦吸氮量的11.4%~31.6%来自于豆科绿肥,箭筈豌豆向小麦的氮素转移能力强于毛叶苕子。品种和生长环境都影响着绿肥作物的总生物固氮量,因此,还需进一步研究与小麦间作的豆科绿肥种类及其品种,以提高间作绿肥对小麦的氮素转移效率。

    English Abstract

    • 土壤氮含量是限制作物生长的主要因素之一[1],对维持作物高产十分重要[2]。合理施用氮肥是作物生产中获得较高目标产量的关键措施,但我国氮肥有效率为50%~60%[3],利用率仅30%~35%[4],且过量施用氮肥引起一系列环境问题[5]。禾||豆间作系统中,豆科作物能够与根瘤菌共生固氮,减少化学氮肥的施用,被认为是可持续发展农业的重要模式之一。禾||豆间作有利于作物对氮素的合理利用,降低作物对土壤氮素的需求。一方面豆科作物可以向与其间作的禾本科作物转移一定量的氮素,另一方面禾本科作物对土壤氮素竞争能提高豆科作物的生物固氮效率[6]。然而,不同禾||豆间作模式对豆科作物生物固氮的影响不同[7-8],豆科作物向禾本科氮素转移量也存在很大差异[9-10]

      15N自然丰度技术近年来被逐渐应用于生物固氮研究,在探索间作系统中豆科作物的生物固氮特性及其氮素迁移方面发挥了重要作用[5, 11]。相关研究主要集中在以收获籽粒为目标的豆类作物上[12-13]。西北地区传统的禾||豆间作模式是玉米、小麦间作大豆,这种传统的间作模式存在耗水量高、地力耗竭等问题[14-15]。近年来,西北地区开始探索玉米、小麦间作豆科绿肥等新型间作模式,有关模式利用箭筈豌豆 (Vicia sativa L.)、毛叶苕子 (Vicia villosa Roth) 等冷凉型绿肥作物早生、速发的特点,以供肥培肥、绿色生产为主要目的。箭筈豌豆、毛叶苕子在西北地区较为常见,能够替代部分氮肥、增加禾本科作物产量、提高土壤肥力[16-17],但其与小麦等间作时的生物固氮特性如何、间作条件下小麦对豆科绿肥生物固定氮素的利用情况等鲜有报道。为此,本研究利用15N自然丰度技术,通过在中国西北两省设置盆栽试验,探究间作下箭筈豌豆、毛叶苕子的生物固氮特性,调查小麦利用生物固定氮素的能力,以期阐明在不施用氮肥条件下,间作系统中豆科绿肥的固氮及氮素转移能力,为充分挖掘豆科作物固氮潜力,评价间作体系中豆科绿肥对小麦氮营养的贡献,以及为西北地区小麦豆科绿肥间作模式的建立提供理论依据。

      • 试验于2019年在青海省西宁市和甘肃省武威市进行。西宁 (36°62′N,101°77′E),海拔2300 m,年平均气温5.9℃、降水量368 mm、蒸发量1730 mm,土壤类型为栗钙土。武威 (37°43'N,102°35'E),海拔1504 m,年平均气温7.8℃,年平均降水量222 mm、蒸发量2021 mm,土壤类型为灌漠土。试验土壤来自农田耕作层 (0—20 cm),采集后经风干、去杂、过筛 (5 mm) 后备用。两地土壤基础理化性状见表1

        表 1  供试土壤基础理化性状

        Table 1.  Basic chemical properties of tested soils

        试验地点
        Experimental site
        pH有机质(g/kg)
        SOM
        全氮 (g/kg)
        Total N
        无机氮 (mg/kg)
        Nmin
        有效磷 (mg/kg)
        Available P
        速效钾 (mg/kg)
        Available K
        西宁 Xining8.1321.950.81 9.4023.70140.00
        武威 Wuwei7.8422.461.1913.6027.90121.20

        小麦与绿肥品种为两地主栽品种,西宁供试小麦品种为‘青春38号’,箭筈豌豆品种为‘青牧3333’;武威供试小麦品种为‘宁春58号’、箭筈豌豆品种为‘陇箭2号’,两地毛叶苕子品种均为‘土库曼毛苕’。

      • 采用盆栽试验,设小麦单作 (MW)、箭筈豌豆单作 (MC)、毛叶苕子单作 (MH)、小麦||箭筈豌豆间作 (IWC) 和小麦||毛叶苕子 (IWH) 间作,共5处理,每处理5个重复,完全随机排列。

        盆大小为48 cm × 32 cm × 16 cm,每盆装干土20 kg。各处理均不施氮肥,西宁、武威两地春小麦田间常规施磷量分别为P2O5 112.5和150 kg/hm2,施钾量均为K2O 75 kg/hm2。盆栽施肥量在此基础上加倍 (耕层土重约2250 t/hm2),西宁所有处理施用含P2O5 12%的过磷酸钙16.7 g/盆,武威所有处理施用P2O5 43%的重过磷酸钙6.2 g/盆,两地均施用含K2O 50%的氯化钾2.7 g/盆。于2019年4月15日播种,播种方式如图1所示。本试验中每穴种植10粒小麦种子和6粒绿肥种子,出苗后小麦定植5株,绿肥植物定植3株,实际生产中春小麦田间种植密度约为450 × 104株/hm2

        图  1  播种方式示意图

        Figure 1.  Planting pattern diagram

      • 取样时间于绿肥盛花期 (西宁,2019年7月3日;武威,2019年6月29日),小麦灌浆前期,采集地上部植株,105℃杀青30 min,65℃烘干至恒重。使用球磨机研磨用于测定15N丰度及全氮含量。同时采集土样,分取部分鲜土用于测定无机氮含量,剩余土样自然风干、过筛后用于测定土壤其他指标。

        用质谱仪 (DELTAplus XP,Thermo Finnigan Electron Corporation,德国) 测定植株15N丰度,用元素分析仪 (ElementarAnalysensysteme GmbH,德国) 测定植株全氮含量。采用电位法测定土壤pH值 (水土比2.5∶1)。重铬酸钾-外加热法测定土壤有机质 (SOM) 含量,开氏定氮法测定土壤全氮含量。将新鲜土样按土水比1∶5加入KCl溶液2 mol/L,浸提30 min后,通过流动分析仪 (SEAl AutoAnalyzer3,德国) 测定土壤无机氮 (Nmin) 含量。用NaHCO3 0.5 mol/L提取—钼锑钪比色法测定土壤有效磷含量。用1 mol/L NH4Ac浸提—火焰光度法测定土壤速效钾含量[18]

      • 土地当量比 (LER) 计算公式:${\rm{LER = }}\dfrac{{{{\rm{Y}}_{{\rm{IWC - W}}}}}}{{{{\rm{Y}}_{{\rm{MW}}}}}}+\dfrac{{{{\rm{Y}}_{{\rm{IWL - L}}}}}}{{{{\rm{Y}}_{{\rm{ML}}}}}}$

        式中:YIWC–W和YIWL–L分别代表间作的豆科绿肥、小麦的地上部干物质量,YMW和YML分别代表单作小麦、单作豆科绿肥的地上部干物质量。当LER > 1时表明间作相比于单作地上部干物质量具有优势,反之则为劣势。

      • $\begin{aligned} & {{\rm{\delta }}^{{\rm{15}}}}{\rm{N}}\left( {\text{‰}} \right)=\\ &\frac{{{\rm{atom }}\text{%}{\;^{{\rm{15}}}}{\rm{N}}\left( {{\rm{sample}}} \right)\text{%} - {\rm{atom }}\text{%}{\;^{{\rm{15}}}}{\rm{N}}\left( {{\rm{standard}}} \right){\rm{atom }}\text{%}}}{{{\rm{atom }}\text{%}{\;^{{\rm{15}}}}{\rm{N}}\left( {{\rm{standard}}} \right){\rm{atom }}\text{%}}}\\ &{\rm{ \times 1000}} \end{aligned}$

        式中:δ15N为样品15N相对丰度;atom%15N (sample) 为样品15N原子丰度;atom% 15N (standard) atom%为大气中15N原子丰度 (0.3663%),被用作15N标准同位素丰度[20]

      • 生物固氮效率 (%Ndfa) 及豆科绿肥氮转移占小麦吸氮量百分比 (%Ntransfer)[12, 21]

        ${\rm{\text{%}}}{{\rm{N}}_{{\rm{dfa}}}}\left( {\rm{\text{%}}} \right)=\frac{{{{\rm{\delta }}^{{\rm{15}}}}{{\rm{N}}_{{\rm{ref}}{\rm{.plant}}}} - {{\rm{\delta }}^{{\rm{15}}}}{{\rm{N}}_{{\rm{fixing}}\;{\rm{plant}}}}}}{{{{\rm{\delta }}^{{\rm{15}}}}{{\rm{N}}_{{\rm{ref}}{\rm{.plant}}}}{\rm{ - B}}}}{\rm{ \times 100}}$

        $ {\rm{\text{%} }}{{\rm{N}}_{{\rm{transfer}}}}\left( {\rm{\text{%}}} \right)=\frac{{{{\rm{\delta }}^{{\rm{15}}}}{{\rm{N}}_{{\rm{ref}}{\rm{.plant}}}} - {{\rm{\delta }}^{{\rm{15}}}}{{\rm{N}}_{{\rm{receiver}}}}}}{{{{\rm{\delta }}^{{\rm{15}}}}{{\rm{N}}_{{\rm{ref}}{\rm{.plant}}}}{\rm{ - B}}}}{\rm{ \times 100}} $

        式中:δ15Nref.plant为参比作物 (非固氮作物小麦) 的δ15N;δ15Nfixing plant为固氮作物豆科绿肥的δ15N;δ15Nreceiver为间作小麦的δ15N。B表示以氮气为唯一氮源的豆科绿肥的δ15N,箭筈豌豆B值为1.56,毛叶苕子B值为0.93[22]

      • ${\rm{N}}\;{\rm{accumulation(g/pot) = N\text{\text{%}} \times Biomass}}$

        ${{\rm{N}}_{{\rm{dfa}}}}{\rm{(g/pot) = \text{%} }}{{\rm{N}}_{{\rm{dfa}}}}{\rm{ \times N}}\;{\rm{accumulatio}}{{\rm{n}}_{{\rm{fixing}}\;{\rm{plant}}}}$

        ${{\rm{N}}_{{\rm{transfer}}}}{\rm{(g/pot) = \text{%} }}{{\rm{N}}_{{\rm{transfer}}}}{\rm{ \times N}}\;{\rm{accumulatio}}{{\rm{n}}_{{\rm{receiver}}}}$

        式中:N%为作物氮素含量;N accumulationfixing plant为豆科绿肥氮素累积量;N accumulationreceiver为间作小麦氮素累积量;Biomass为作物地上部干物质量。

      • 采用Microsoft Excel 2019进行数据处理,SPSS软件进行方差分析,LSD法和t检验法进行平均值间显著性检验 (P < 0.05),R 3.6.1中的“plspm”包[23]探究间作模式、试验地点、土壤理化性质和地上部干物质量对豆科绿肥生物固氮量及氮素转移量的影响。

      • 各处理作物地上部干物质量及土地当量比 (LER) 见表2。与单作相比,两地间作系统中小麦、箭筈豌豆、毛叶苕子的地上部干物质量均显著降低。小麦地上部干物质量降低25.1%~52.2%,箭筈豌豆地上部干物质量降低36.1%~52.0%,毛叶苕子地上部干物质量降低30.8%~52.0%。但两地间作系统中,两种作物总地上部生物量显著高于豆科绿肥单作;LER均大于1。西宁和武威,小麦||箭筈豌豆间作系统LER分别为1.23和1.24,小麦||毛叶苕子间作系统LER分别为1.19和1.17。由此可见,与单作相比,间作系统中作物地上部干物质量具有总体优势。

        表 2  作物地上部干物质量及土地当量比

        Table 2.  Shoot dry biomass and land equivalent ratio (LER)

        试验地点 Experimental site处理 Treatment小麦 Wheat (g/pot)豆科绿肥 Legume (g/pot)总计 Total (g/pot)LER
        西宁 XiningMW85.65 ± 17.50 a85.65 ± 17.50 b
        MC62.63 ± 4.60 a62.63 ± 4.60 c
        MH55.91 ± 3.48 a55.91 ± 3.48 c
        IWC64.12 ± 3.66 ab30.07 ± 3.76 b94.20 ± 4.21 a1.23
        IWH60.77 ± 7.71 b26.84 ± 3.40 b88.19 ± 4.64 ab1.19
        武威 WuweiMW79.37 ± 7.93 a79.37 ± 7.93 b
        MC71.58 ± 8.80 a71.58 ± 8.80 c
        MH69.36 ± 7.34 a69.36 ± 7.34 c
        IWC47.36 ± 13.98 b45.77 ± 5.07 b93.13 ± 12.16 a1.24
        IWH37.98 ± 3.81 b48.03 ± 2.05 b86.01 ± 3.07 ab1.17
        注(Note):MW—小麦单作Wheat monoculture;MC—箭筈豌豆单作Common vetch monoculture;MH—毛叶苕子单作Hairy vetch monoculture;IWC—小麦||箭筈豌豆间作Wheat and common vetch intercropping;IWH—小麦||毛叶苕子间作Wheat and hairy vetch intercropping;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);同列数据后不同小写字母代表处理间差异显著Values followed by different letters within a column indicate significant differences among the treatments (P < 0.05).

        作物地上部氮素积累量见表3。与单作相比,西宁间作对小麦氮素积累量无显著影响,武威间作显著降低了小麦氮素积累量;两地间作均显著降低了两种豆科绿肥的氮素积累量。西宁、武威两地,箭筈豌豆氮素积累量分别显著降低了68.2%和51.2%;毛叶苕子氮素积累量分别显著降低了37.9%和20.4%。但绿肥单作、绿肥||小麦间作总氮素积累量均显著高于小麦单作。

        表 3  作物地上部氮素积累量 (g/pot)

        Table 3.  Shoot nitrogen accumulation

        处理
        Treatment
        西宁 Xining武威 Wuwei
        小麦
        Wheat
        绿肥
        Legume
        总计
        Total
        小麦
        Wheat
        绿肥
        Legume
        总计
        Total
        MW0.53 ± 0.10 a0.53 ± 0.10 c1.36 ± 0.12 a1.36 ± 0.12 b
        MC1.95 ± 0.38 a1.95 ± 0.38 a1.82 ± 0.34 a1.82 ± 0.34 a
        MH1.27 ± 0.09 b1.27 ± 0.09 b1.67 ± 0.11 a1.67 ± 0.11 ab
        IWC0.43 ± 0.07 a0.62 ± 0.04 c1.05 ± 0.08 b0.63 ± 0.16 b1.13 ± 0.24 b1.76 ± 0.21 ab
        IWH0.38 ± 0.09 a0.62 ± 0.12 c1.00 ± 0.18 b0.53 ± 0.03 b1.33 ± 0.08 b1.85 ± 0.08 a
        注(Note):MW—小麦单作Wheat monoculture;MC—箭筈豌豆单作Common vetch monoculture;MH—毛叶苕子单作Hairy vetch monoculture;IWC—小麦||箭筈豌豆间作Wheat and common vetch intercropping;IWH—小麦||毛叶苕子间作Wheat and hairy vetch intercropping;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);同列数据后不同小写字母代表处理间差异显著Values followed by different letters within a column indicate significant differences among the treatments (P < 0.05).
      • 表4可见,两地均表现为小麦单作处理的土壤无机氮较低,其中西宁显著低于箭筈豌豆和毛叶苕子单作。西宁小麦单作的土壤pH低于其他处理,有效磷则高于其他处理。西宁试验点,与豆科绿肥单作相比,小麦||豆科绿肥间作显著降低了土壤无机氮含量;小麦||毛叶苕子间作显著增加了土壤有效磷含量;各处理间土壤有机质、全氮、速效钾含量均无显著差异。武威试验点,各处理的影响相对较小,其中小麦||毛叶苕子间作处理的土壤pH显著高于绿肥单作处理,其他指标在各处理间均无显著差异。

        表 4  不同处理土壤理化性状

        Table 4.  The chemical properties of soils under different treatments

        试验地点
        Experimental site
        处理
        Treatment
        pH有机质 (g/kg)
        SOM
        全氮Total (g/kg)
        N
        无机氮 (mg/kg)
        Nmin
        有效磷 (mg/kg)
        Availible P
        速效钾 (mg/kg)
        Availible K
        西宁 XiningMW7.92 ± 0.02 c18.94 ± 1.26 a0.87 ± 0.03 a7.66 ± 1.08 b33.74 ± 2.90 a127.40 ± 9.69 a
        MC8.00 ± 0.05 b20.75 ± 2.51 a0.83 ± 0.01 a16.75 ± 2.39 a23.58 ± 1.52 c134.80 ± 6.73 a
        MH8.09 ± 0.03 a20.09 ± 0.57 a0.87 ± 0.03 a15.92 ± 3.17 a24.64 ± 2.16 c126.20 ± 7.19 a
        IWC8.06 ± 0.05 ab19.98 ± 0.63 a0.87 ± 0.03 a8.31 ± 3.13 b27.26 ± 1.52 bc122.60 ± 16.49 a
        IWH8.09 ± 0.02 a19.43 ± 0.94 a0.87 ± 0.04 a10.03 ± 0.63 b30.94 ± 7.07 b121.60 ± 14.85 a
        武威 WuweiMW7.96 ± 0.02 b19.72 ± 1.00 a1.17 ± 0.11 a9.35 ± 1.05 a34.88 ± 1.45 a106.40 ± 7.96 a
        MC7.90 ± 0.04 b20.86 ± 0.70 a1.20 ± 0.01 a11.31 ± 4.28 a35.16 ± 1.13 a112.20 ± 5.15 a
        MH7.93 ± 0.03 b20.03 ± 3.01 a1.20 ± 0.04 a12.51 ± 5.00 a34.78 ± 1.53 a105.30 ± 7.79 a
        IWC7.93 ± 0.04 b19.40 ± 3.01 a1.23 ± 0.01 a11.23 ± 3.83 a34.86 ± 2.20 a104.40 ± 12.67 a
        IWH8.04 ± 0.03 a18.68 ± 2.01 a1.22 ± 0.03 a9.39 ± 1.54 a34.58 ± 2.56 a108.40 ± 4.88 a
        注(Note):MW—小麦单作Wheat monoculture;MC—箭筈豌豆单作Common vetch monoculture;MH—毛叶苕子单作Hairy vetch monoculture;IWC—小麦||箭筈豌豆间作Wheat and common vetch intercropping;IWH—小麦||毛叶苕子间作Wheat and hairy vetch intercropping;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);同列数据后不同小写字母代表处理间差异显著 (P < 0.05). Values followed by different letters within a column indicate significant differences among the treatments (P < 0.05).
      • 豆科绿肥生物固氮效率和生物固氮量见表5。与豆科绿肥单作相比,两地小麦||豆科绿肥间作对豆科绿肥的生物固氮效率均无显著影响。单作、间作系统中,西宁毛叶苕子生物固氮效率分别为64.1%和60.1%,均显著高于箭筈豌豆的44.8%和39.2%。无论单作还是间作,武威箭筈豌豆的生物固氮效率 (分别为44.6%和42.8%) 均显著高于毛叶苕子 (分别为12.5%和11.4%)。可见,两地箭筈豌豆的生物固氮效率无显著差异,而西宁毛叶苕子的生物固氮效率显著高于武威。

        表 5  豆科绿肥生物固氮效率及生物固氮量

        Table 5.  %Ndfa and Ndfa of leguminous green manures

        处理
        Treatment
        生物固氮效率 %Ndfa (%)生物固氮量 Ndfa (g/pot)
        西宁 Xining武威 Wuwei西宁 Xining武威 Wuwei
        MC44.8 ± 7.3 bA44.6 ± 10.1 aA0.88 ± 0.24 aA0.78 ± 0.13 aA
        IWC-C39.2 ± 2.1 bA42.8 ± 3.4 aA0.24 ± 0.01 bB0.48 ± 0.11 bA
        MH64.1 ± 3.5 aA12.5 ± 1.7 bB0.81 ± 0.04 aA0.21 ± 0.04 cB
        IWH-H60.1 ± 12.7 aA11.4 ± 8.8 bB0.38 ± 0.04 bA0.16 ± 0.12 cB
        注(Note):MW—小麦单作Wheat monoculture;MC—箭筈豌豆单作Common vetch monoculture;MH—毛叶苕子单作Hairy vetch monoculture;IWC—小麦||箭筈豌豆间作Wheat and common vetch intercropping;IWH—小麦||毛叶苕子间作Wheat and hairy vetch intercropping;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);数据后不同小写字母代表同试验点处理间差异显著,不同大写字母代表两个试验地点间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among the treatments in the same experimental site,and different capital letters indicate significant differences among the Xining and Wuwei experimental sites (P < 0.05).

        与豆科绿肥单作相比,间作显著降低豆科绿肥的生物固氮量 (武威毛叶苕子除外)。西宁、武威两地试验,间作箭筈豌豆生物固氮量分别显著降低了82.1%和38.5%;西宁间作毛叶苕子生物固氮量显著降低了51.2%,武威无显著变化。两地单作箭筈豌豆生物固氮量无显著差异,武威间作箭筈豌豆生物固氮量显著高于西宁。西宁单作、间作系统中毛叶苕子生物固氮量均显著高于武威。

      • 图2结果可知,两地间作系统中,豆科绿肥氮素含量均显著高于小麦,箭筈豌豆和毛叶苕子的植株氮素含量在2.2%~3.1%之间,小麦仅为1.0%~1.8%。禾||豆间氮素转移的前提是两者的养分浓度差[24],可见,本研究中小麦与豆科绿肥间氮素含量差异足以建立源库关系。

        图  2  间作系统作物氮素含量

        Figure 2.  Plant nitrogen content in intercropping systems

        不同间作系统中豆科绿肥氮素向小麦的转移情况见表6。西宁、武威箭筈豌豆氮素转移量分别为0.13 g/盆和0.19 g/盆 (分别占小麦吸氮量比例的31.6%和24.7%),分别显著高于毛叶苕子的0.09 g/盆和0.06 g/盆 (分别占小麦吸氮量比例的23.8%和11.4%)。西宁豆科绿肥转移的氮素占小麦吸氮量比例高于武威。武威箭筈豌豆氮素转移量显著高于西宁,西宁毛叶苕子氮素转移量显著高于武威。

        表 6  豆科绿肥氮素向小麦的转移量及其占小麦氮素吸收量的比例

        Table 6.  Amount of nitrogen transfer from legume to wheat and its ratio in wheat nitrogen uptake

        处理Treatment比例Ratio (%)转移量Amount (g/pot)
        西宁 Xining武威 Wuwei西宁 Xining武威 Wuwei
        IWC-W31.6 ± 2.6 aA24.7 ± 4.2 aB0.13 ± 0.01 aB0.19 ± 0.04 aA
        IWH-W23.8 ± 2.0 bA11.4 ± 1.3 bB0.09 ± 0.02 bA0.06 ± 0.01 bB
        注(Note):IWC-W—与箭筈豌豆间作的小麦Wheat in wheat and common vetch intercropping system;IWH-W—与毛叶苕子间作的小麦Wheat in wheat and hairy vetch intercropping system;表中数值均为平均值 ± 标准误The values in the table are mean ± standard error (n = 5);不同小写字母代表同一列处理间差异显著,不同大写字母代表同一行试验地点间差异显著Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among the treatments in the same experimental site,and different capital letters indicate significant differences among the Xining and Wuwei experimental sites (P < 0.05).
      • 图3是生物固氮量影响因素的路径分析。结果表明,种植模式 (单作、间作) 和试验地点对豆科绿肥地上部干物质量有显著影响,试验地点对土壤有机质、全氮、速效养分 (无机氮、速效磷、速效钾)、pH有显著影响。土壤全氮、速效养分、pH和地上部干物质量对豆科绿肥生物固氮量有显著影响,以对地上部干物质量的影响最大。

        图  3  生物固氮量影响因素的路径分析

        Figure 3.  Path analysis of factors influencing Ndfa

        图4是氮素转移量影响因素的路径分析。结果表明,不同间作系统和试验地点对土壤pH有显著影响;试验地点对土壤有机质、全氮、速效养分 (无机氮、速效磷、速效钾) 和豆科绿肥地上部干物质量均有显著影响。土壤全氮、速效养分、pH和地上部干物质量对氮素转移量有显著影响,以对地上部干物质量的影响最大。

        图  4  氮素转移量影响因素的路径分析

        Figure 4.  Path analysis of factors influencing Ntransfer

      • 本研究结果表明,与豆科绿肥单作相比,小麦||豆科绿肥间作对豆科绿肥的生物固氮效率无显著影响,但有降低趋势。邸伟[25]发现遮荫会降低豆科作物光合作用,减少光合产物向根部的运输继而降低根瘤固氮能力。推测本研究中小麦的遮荫作用导致豆科绿肥光合作用减弱,豆科绿肥向地下部运输的光合产物减少可能是导致生物固氮效率降低的原因之一。另外本试验未施氮肥,且小麦对氮素的竞争作用高于绿肥[26],可能会导致绿肥生长前期过于缺氮,从而影响绿肥根系发育而导致固氮能力降低。但有研究发现,与单作相比,小麦||蚕豆间作系统中蚕豆的固氮效率提高了21%~108%,原因是在禾||豆间作系统中,土壤中大部分氮都被禾本科作物消耗,蚕豆被迫增加根瘤菌共生,以满足其对氮的需求[27]。Danso等[28]也发现禾||豆间作提升了豆科作物的固氮效率,原因是间作系统中豆科植物从土壤中吸收氮素量降低,其固氮效率提高;且禾本科的密度越大,这种效果越明显。本研究中小麦仅生长到灌浆前期,处于籽粒水分增长阶段,吸收氮素能力较弱[29],可能小麦对氮素的竞争没有迫使豆科绿肥增加生物固氮效率。

        本研究中,与单作相比,两地间作系统中豆科绿肥的地上部干物质量均显著降低。两地单作与间作系统中豆科绿肥生物固氮效率无显著差异。但与豆科绿肥单作相比,两地间作模式下豆科绿肥生物固氮量均显著降低 (武威毛叶苕子除外)。由此可见,与生物固氮效率相比,地上部干物质量对生物固氮量影响更大。由于本试验供试土壤氮素含量较低,且未施氮肥,导致前期养分不足,影响间作系统生物量积累,从表7也可看出,间作绿肥单株生物量显著降低。相关研究发现,土壤未施氮肥时豆科作物生物固氮效率较低,适量补充氮素会增加其生物固氮效率,但高水平的外源氮反而会抑制生物固氮[30]。冯晓敏等[9]研究发现燕麦||花生间作系统中,间作处理增加了花生的固氮效率,但降低了花生的地上部干物质量,最终导致间作处理降低了花生的生物固氮量。Fan等[31]的结果也表明间作虽然提高了蚕豆的固氮效率,但降低了其地上部干物质量,最终导致生物固氮量降低。因此,豆科绿肥的地上部干物质量是决定其生物固氮能力的关键因素,这和本文中生物固氮量影响因素的路径分析结果相一致 (图3)。

        表 7  豆科作物地上部平均干物质量 (g/plant)

        Table 7.  Average shoot dry matter yield of leguminous crops

        试验地点
        Experiment site
        箭筈豌豆 Common vetch毛叶苕子 Hairy vetch
        单作 Monoculture间作 Intercropping单作 Monoculture间作 Intercropping
        西宁 Xining1.66 a1.11 b1.55 a0.62 b
        武威 Wuwei1.99 a1.69 b1.93 a1.78 b
        注(Note):数据后不同小写字母代表同行数据间差异显著 (P < 0.05) Different letters indicate significant differences among the treatments within a row (P < 0.05).

        豆科作物生物固氮同时受到生物因素 (如,豆科作物种类、根际菌群等)[5, 32]和环境因素 (如,土壤养分、水分等) 的影响[33-34]。两试验点所用的箭筈豌豆品种不同,毛叶苕子品种相同,箭筈豌豆生物固氮效率在两地不同模式中无显著差异;单作模式下两地生物固氮量无显著差异,间作模式下两地生物固氮量差异显著。毛叶苕子生物固氮效率和生物固氮量均表现出明显的地域差异性,西宁试验均显著高于武威试验点。上述结果表明箭筈豌豆受品种及环境因素影响较小,毛叶苕子易受环境因素影响。相关研究表明,pH影响根瘤菌的生长、繁殖,是豆科作物生物固氮的重要影响因素,且根瘤菌在中性条件下活性较高,较高的土壤pH会抑制根瘤菌结瘤固氮[35]。这和本文中生物固氮量影响因素的路径分析结果相一致 (图3)。本研究结果表明,豆科绿肥地上部干物质量、土壤速效养分和pH均会影响生物固氮量。相关研究表明,气候也会对生物固氮造成影响[36],这也可能是造成两地试验生物固氮差异的原因。生产实践中,可通过合理的禾豆组合、适宜的种群密度及相应的土壤管理措施 (尤其是适宜的氮素供应和水分调控),在保证作物产量的同时,最大限度地挖掘间作系统中豆科绿肥的固氮潜能。

      • 本研究发现两试验点豆科绿肥作物氮素向小麦的转移量均为箭筈豌豆显著高于毛叶苕子,西宁、武威试验结果从箭筈豌豆转移氮素占小麦吸氮量比例为31.6%和24.7%,毛叶苕子转移氮素占小麦吸氮量比例为23.8%和11.4%。关于禾本科与豆科间作时氮素的转移规律前人也有研究,大豆转移氮素占玉米吸氮量的比例为2%~17%[37-38],花生转移氮素占水稻吸氮量的比例为2.1%~10.9%[39],豌豆转移氮素占大麦吸氮量的比例为11%[7]。经济豆类大部分氮素转移到籽粒[40],导致根系分泌的氮素较少,转移比例较低。豆科牧草氮素占非豆科吸氮量的比例 (7%~42%) 大多高于这些经济豆类[41-42]。本研究结果表明,与经济豆类相比,箭筈豌豆、毛叶苕子转移的氮素占小麦吸氮量的比例较高,即小麦能够获取较多的豆科绿肥生物固定的氮素。同时,豆科绿肥一般会在盛花期翻压入土,大量氮素进入土壤氮库,能够更好地供给禾本科利用、维持土壤地力。

        本研究表明,箭筈豌豆转移到小麦的氮素量显著高于毛叶苕子的转移量。同一地区环境因素相似,造成这种差异的原因可能是因为绿肥品种不同。且通过路径分析发现,各个试验处理 (绿肥品种不同) 主要通过改变土壤pH影响氮素转移量 (图4)。武威试验箭筈豌豆氮素转移量显著高于西宁试验,西宁试验毛叶苕子氮素转移量高于武威试验。相关研究表明,在不同地区布置大麦||豌豆间作试验,氮素转移量也存在差异[7, 26]。本研究中路径分析表明,土壤全氮、速效养分、pH及小麦地上部干物质量对氮素转移量有显著影响,且影响以上指标的主要因素是不同试验地点土壤理化性质、气候等的差异 (图4),这与前人研究较为一致。此外,研究发现禾||豆系统中的氮素转移主要是通过根系接触[43],本研究盆栽试验中小麦与豆科绿肥的根系接触紧密,可能也是氮素转移比例较高的原因之一。

      • 不施氮肥,间作小麦对豆科绿肥生物固氮效率无显著影响,虽然可不同程度地降低豆科绿肥的地上部干物质量、氮素积累量及生物固氮量,但间作提高了土地当量。绿肥的固氮效率受品种和生长环境的影响显著,西宁试验箭筈豌豆的固氮效率低于毛叶苕子,而武威试验前者高于后者。箭筈豌豆向小麦的氮素转移率和转移量均显著高于毛叶苕子。地上部干物质量是影响生物固氮量和氮素转移量的主要因素。

    参考文献 (43)
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