旱稻/大豆间作及形成丛枝菌根促进作物氮磷吸收的效应

摘要

间作是传统农业生产中重要且普遍的栽培方式，通过各类作物的不同组合构成多层次、多功能的人工复合群体，利用不同植物在生长过程中对养分吸收形成的空间差或时间差，发挥光、肥、水、气、热等有限农业资源的生产潜力。丛枝菌根是自然界的一种普遍共生现象，丛枝菌根真菌能与80％的陆生植物共生，协助植物吸收氮、磷等矿质养分并提高植物的抗逆性。本文研究了在旱稻不同生育期和不同氮素供应条件下旱稻和大豆间作体系在养分吸收、作物生长、产量构成等方面的间作优势，确定了旱稻与大豆间作体系各生育期的不同间作效应和最大间作效应土壤氮素供应水平;并且探讨了在旱稻和大豆间形成丛枝菌根菌丝网时，作物对氮磷养分吸收和根瘤形成的影响，并且通过接种丛枝菌根真菌，探究旱稻/大豆间作系统形成丛枝菌根对作物氮磷养分吸收吸收和分配的影响。主要结果如下:
　　(1)旱稻/大豆间作系统在不同生育阶段的间作优势不同。旱稻/大豆间作显著提高作物的籽粒产量，稻谷与大豆产量分别增加了21％和14％，旱稻/大豆间作的土地当量比达1.21。旱稻/大豆间作系统对作物产量的提高通过提高旱稻和大豆对氮、磷养分的吸收，促进旱稻和大豆生长来提高旱稻和大豆的产量。与单作旱稻相比，间作旱稻的根系氮素吸收量显著提高;与单作大豆相比，间作大豆的根系氮素吸收量显著提高。旱稻/大豆间作系统对作物磷吸收的促进作用在不同生育期有不同的效果，在旱稻的拔节期、孕穗期和成熟期，与单作相比，间作旱稻地上部的磷吸收量分别提高了48％、36％、27％。与旱稻孕穗期和成熟期相同时期大豆的结荚期和成熟期，与单作相比，间作大豆根系对磷的吸收量分别提高了172％和98％。
　　(2)在速效氮68mg·kg-1供应水平的土壤上，氮素肥料的不同施用量，旱稻/大豆的间作效应不同。氮素肥料施用50 mg·kg-1(N1)时，与单作相比，间作的旱稻和大豆生物量分别提高了24％和16％;氮素肥料施用100 mg·kg-1(N2)时，与单作相比，间作旱稻生物积累量提高了20％;氮素肥料施用150 mg·kg-1(N3)时，与单作相比，间作旱稻和大豆干物质积累量均无显著提高效果。随着氮素肥料施用量的增加，间作系统对旱稻和大豆干物质积累量的提升效果降低。
　　(3)与单作相比，间作大豆的根瘤干重和根瘤数显著提高，根瘤固氮酶活性也在一定程度上提高，因此，旱稻/大豆间作显著促进大豆的根瘤生长并提高固氮量。在50 mg·kg-1(N1)的氮素肥料施用水平下，与单作相比，间作旱稻植株对氮素和磷素的吸收量均提高了27％，大豆植株对氮素和磷素的吸收量分别提高了20％和12％;在100 mg·kg-1(N2)的氮素肥料施用水平下，与单作相比，旱稻植株对氮素和磷素的吸收量分别提高了19％和24％，大豆植株对氮素和磷素的吸收量分别提高了17％和47％。
　　(4)在旱稻/大豆间作系统中形成丛枝菌根提高了间作效应。旱稻/大豆间作时，旱稻和大豆之间形成茵丝网，显著提高了旱稻和大豆对氮素和磷素的吸收量。与非菌根植株相比，单作旱稻和间作旱稻对氮素吸收量分别提高47％和35％;单作旱稻和间作旱稻对磷素吸收量分别提高21％和34％。大豆形成丛枝菌根提高了植株对氮磷的吸收量。与非菌根植株相比，单作水稻和间作水稻形成丛枝菌根对氮素吸收量分别提高31％和37％;单作大豆和间作大豆形成丛枝菌根对磷素吸收量分别提高11％和17％。
　　(5)与单作相比，旱稻/大豆间作提高了旱稻和大豆丛枝菌根的侵染率和侵染强度，说明旱稻/大豆间作促进了丛枝菌根共生结构的形成。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1 旱稻及我国旱稻栽培

2 间作系统及其间作优势

3 禾本科豆科间作

3．1 禾本科与豆科间作对作物氮素吸收的影响

3．2 间作对作物氮素吸收的促进作用机制

3．3 禾本科与豆科间作对磷吸收的影响

3．4 间作对磷营养吸收促进作用机制

4 丛枝菌根真菌

4．1 丛枝菌根真菌对土壤磷营养的活化、吸收

4．2 丛枝菌根真菌对土壤氮营养的活化、吸收

5 菌丝网对氮磷养分的传递作用

6 丛枝菌根真菌对根瘤菌的促进作用

7．1 研究意义及内容

7．2 技术路线

第二章 不同生育期早稻／大豆间作系统的氮磷互惠效应

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 试验地点

1．3 试验设计与方案

1．4 样品采集与处理

1．5 测定与分析方法

1．6 数据分析与计算

2 结果与分析

2．1 旱稻／大豆间作对作物各生育期干物质积累的影响

2．2 大豆／早稻间作对两种作物氮磷吸收的影响

2．3 旱稻／大豆间作对作物根际土壤碱解氮和有效磷的影响

2．4 不同生育期旱稻和大豆的间作优势

2．5 不同生育期大豆根瘤数和根瘤干重

3 讨论

3．1 禾本科作物与豆科作物间作提高间作系统氮素营养

3．2 早稻／大豆间作模式提高作物磷素营养

4 结论

第三章 不同氮水平对早稻／大豆间作系统影响

1．1 供试基质

1．2 共试植物

1．5 播种

1．6 收获与测定

1．7 数据分析与计算

2．1 不同氮水平对间作干重的影响

2．2 不同氮水平对间作根瘤数和根瘤干重的影响

2．3 不同氮水平对间作大豆根瘤固氮酶活性的影晌

2．4 不同氮水平对间作系统氮磷吸收的影响

3 讨论

3．1 不同氮水平对大豆根瘤生长的影响

3．2 不同氮水平对旱稻和大豆生长的影响

4 小结

第四章 接种丛枝菌根真菌对旱稻／大豆间作系统影响

1．1 供试基质

1．2 共试植物

1．3 供试根瘤菌菌株与丛枝菌剂

1．4 试验方案

1．5 播种

1．6 收获与测定

1．7 数据分析与计算

2 结果与分析

2．1 接种丛枝菌根对间作干重影响

2．2 接种丛枝菌根对大豆根瘤菌的影响

2．3 间作对丛枝菌根菌侵染影响

2．4 丛枝菌根菌对间作系统氮磷吸收的影响

3 讨论

4 小结

全文结论

参考文献

致谢

附录

在读期间发表论文