研究黄瓜—花生混作中种间相互作用的氮营养效应

    黄瓜-花生间作是华北普遍的种植方式,花生与黄瓜间作系统的种间相互作用对系统氮营养有较大的影响,可能是由于低质量分数的硝态氮可以促进花生固氮,而高质量分数的硝态氮则抑制豆科作物共生固氮. 所以研究黄瓜-花生间作系统中,不同施氮水平下不同生育期的种间相互作用对作物根际硝态氮、花生氮的影响具有重要理论意义. 为此,本文通过盆栽模拟试验来研究黄瓜-花生混作系统中不同供氮水平下种间相互作用的氮营养效应,从而为利用作物种间的相互作用来高效利用养分资源提供理论依据.

    1 材料与方法.

    1.1 试验设计.

    1.1.1 供试材料. 供试土壤为砂壤土,其理化性状:PH 为 6.97,全氮为 1.23g.kg-1,速效磷为 0.44mg.kg-1,速效钾为 90.3mg.kg-1,有 效铁为 4.03mg.kg-1. 土样风干后过 1mm 筛备用. 供试作物花生为“豫花 15 号”,黄瓜为津科 12.

    1.1.2 试 验处理 . 试验设三种种植方式 ,即花生单作 、黄瓜单作、黄瓜-花生混作.垄距为 0.6m,株距 0.3m,定植于垄台两侧,单作花生每垄留苗 10 株,单作黄瓜每垄留苗 10 株,混作每垄留苗为 10 株花生和 10 株黄瓜. 重复 2 次. 每种种植方式的施肥处理除施氮量不同外其它均相同. 氮肥用量为三个水平:N(0)、N(50mg.kg-1)、N150(mg.kg-1).

    1.1.3 样品采集. 花生生长至开花期.

    (S1)、下针期 (S2)后 ,分 别按地上部 、地下部收获,同时收获黄瓜,植株在105°C 下 杀青 30min 后 继续在 70°C下烘干 72h 后称质量. 根际土壤样品的采集方法是, 将不同处理的黄瓜、花生的根系从土壤中取出后,用“抖土法”将植物根系吸附的土壤轻轻抖落,抖落土壤为土体土壤,粘在植物根表的土壤为根际土壤.

    1.2 测定方法.

    根际土壤硝态氮质量分数.

    1.3 统计方法.

    所有数据均是运用 SPSS13.0 统计软件进行统计分析.

    2 结果与分析

    2.1 不 同施氮水平和种间相互作用对黄瓜 - 花生混作系统中生物量的影响由图 1 可知,花生地下部生物量在开花期和下针期在不同施氮水平处理下差异不显著. 而地上部生物量则不同,开花期不同施氮水平下花生地上部的生物量的含量是不同的,且除不施氮的单、混作间花生地上部生物量之间差异不显著外,其余两个施氮处理下单作花生地上部的生物量显著高于混作的生物量;下针期时,地上部生物量在不同氮处理下差异不显著同时在各个相同氮处理下单、混作差异亦不显著.

    由图 2 可以看出,无论是在花生开花期还是下针期,施氮肥均高于不施氮肥黄瓜的生物量, 且随着施氮水平的升高,单作、混作黄瓜生物量之间的差异越来越小,到了花生下针期,不同施氮水平条件下不同种植方式的黄瓜生物量差异几乎无明显差异. 花生开花期, 施氮 50mg·kg-1的和150mg·kg-1的单株黄瓜平均生物量均高于比不施氮;花生下针期, 施氮 50mg·kg-1单株黄瓜平均生物量均高于比不施氮但施氮 150mg·kg-1的单株黄瓜平均生物量却低于不施氮. 开花期混作实氮的黄瓜地上部生物量均显著高于不施氮的.

    2.2 不 同施氮水平和种间相互作用对黄瓜 -花生混作系统中吸氮量的影响由图 3 可知,除在施氮 50mg·kg-1下,花生生长的下针期地下部明显高于开花期的吸氮量外,其余种植方式和不同施氮水平下对花生地下部的吸氮量影响均不大. 不施氮水平下,花生地上部吸氮量单作在开花期高于混作,但在下针期时却低于混作; 施氮 50mg·kg-1下花生地上部的吸氮量在开花期和下针期时均是单作极显著高于混作;但花生生长到下针期时,则表现为单、混作花生地上部的吸氮量相差不大.

 

    黄瓜植株吸氮量的变化趋势在花生开花期随着施氮水平的升高而升高,下针期亦是如此(图 4). 花生开花期,与花生混作的吸氮量低于单株黄瓜的吸氮量, 但在下针期时却是相反的. 当在下针期施氮水平升高到 150mg·kg-1时,单株黄瓜的吸氮量在单、混作之间则无显著差.
 

    2.3 不 同施氮水平和种间相互作用对黄瓜 -花生混作系统中土壤硝态氮质量分数的影响由图 5 可知,在花生-黄瓜混作系统中随着施氮水平的提高, 作物根际土壤硝态氮质量分数也一次递增, 在施氮 50mg·kg-1和 150mg·kg-1水平下,随着花生和黄瓜作物的生长,除施氮50mg·kg-1水平下,根际土壤硝态氮质量分数稍微增加外其余的根际土壤硝态氮质量分数呈下降的趋势,而且混作的作物根际土壤硝态氮的质量分数低于花生单作. 不同施氮水平上平均依次降低了 6.3%、5.6%和0.5%,根 际土壤硝态氮质量分数呈现出花生单作、混作、黄瓜单作.

    3 结论.

    生育前期的种间相互作用主要表现为种间竞争,而在生育后期,则种间促进作用逐渐占了优势,促进了花生生长,而花生自身固氮作用的发挥是种间相互作用表现为竞争或促进的关键因素. 当混作系统中的养分限制因子被消除后,系统中作物种间对养分的竞争作用也会随之降低,混作作物根际土壤硝态氮的质量分数亦降低.这说明,根际土壤硝态氮的质量分数的降低是石灰性土壤上花生固氮能力增强的关键因素,而花生生物固氮作用的增强是该混作系统体现氮营养优势的主要原因.

    [参考文献]

    [1] O'HARA G W.Mineral constraints to nitrogen fixation [J].Plant andSoil,1988,108:93-110.

    [2] 房增国,左元梅,赵秀芬,等.玉米-花生混作系统中的氮铁营养效应[J].生态环境,2006,15(1):134-139

    [3] 鲍士旦.土壤农化分析(第三版)[M].北京:中国农业出版社,2010.