减量施氮与间作大豆对甜玉米农田系统生产力及AMF群落多样性的影响

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bill119
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广东省是我国最大的甜玉米产区,但是常年单一连作的耕作制度及过量施用化学氮肥极易造成地力衰退与环境污染。为了探究长期减量施氮对甜玉米//大豆间作系统生产力及丛枝菌根真菌(AMF)群落多样性的影响,本文通过11季田间定位试验,研究4种种植模式【甜玉米单作(SS)、甜玉米//大豆2:3间作(S2B3)、甜玉米//大豆2:4间作(S2B4)、大豆单作(SB)】和3种施氮水平【不施氮处理(0 kg N·hm-2,N0)、减量施氮处理(300 kg N·hm-2,N1)、常规施氮处理(360 kg N·hm-2,N2)】对甜玉米//大豆间作物产量及其稳定性、大豆结瘤和固氮率、土壤地力贡献率和肥料贡献率、温室气体排放、系统氮损失以及甜玉米AMF群落多样性的影响。结果表明:1.2013年秋季-2018年秋季11季的试验结果表明,各处理甜玉米、大豆和系统总产量呈现明显的生产季节动态变化。不同年季和种植模式对甜玉米、大豆和间作系统总产量均有极显著影响,但本试验的施氮水平对间作系统总产量及甜玉米、大豆单产均没有显著影响。2.11季试验表明,不同处理甜玉米产量的W2(Wricke’s ecovalence)和SYI(产量可持续指数)之间均没有显著差异,说明不同处理之间甜玉米产量稳定性无显著差异。不同处理大豆产量的SYI无显著差异,但大豆单作模式的W2显著高于间作模式,说明单作大豆的产量稳定性低于间作处理。相同施氮水平下,间作模式总产量的W2显著低于SS,说明间作模式增加了系统总产量的稳定性。3.11季试验表明甜玉米是间作优势作物,大豆是间作劣势作物;除个别气候异常年份之外,间作处理的实际产量损失指数均大于零,土地当量比均大于1,说明甜玉米//大豆间作具有显著的间作优势,且显著提高了土地利用效率。4.2016-2018年(6季)试验中,间作模式土壤地力贡献率均显著高于单作甜玉米(2017年春季除外),说明间作大豆固氮以及秸秆还田显著提高了土壤地力贡献率。肥料贡献率与地力贡献率呈显著负相关,两种施氮水平下单作甜玉米的肥料贡献率无显著差异且均显著高于两种间作模式。5.2015-2018年(8季)试验中,年季、施氮水平对大豆根瘤数量、根瘤干重、固氮效率和生物固氮量有极显著影响,种植模式对大豆生物固氮量有极显著影响。相同种植模式下,不施氮处理的大豆固氮效率和生物固氮量显著高于施氮处理,各施氮水平之间无显著差异。6.2015-2018年(8季)试验中,年季、种植模式对土壤CO2累积排放量均有极显著的影响,且8季土壤CO2的累积排放量变化特征与年季的温度变化幅度一致,说明温度是影响土壤CO2的累积排放量的主要因素;年季、施氮水平对土壤N2O累积排放量均有极显著的影响,种植模式对土壤N2O累积排放量有显著影响,8季土壤N2O累积排放量与年季温度成正相关,与年降雨量成负相关;年季、种植模式、施氮水平对土壤温室气体排放强度有极显著的影响。7.2015-2018年(8季)试验中,年季、种植模式、施氮水平对土壤氨挥发量均有极显著影响,间作处理的土壤氨挥发量显著低于单作处理,且间作模式下减氮处理的土壤氨挥发量显著低于常规施氮处理,土壤氨挥发量与年季降雨量成负相关,与年季温度成正相关;年季、种植模式对土壤氮淋溶量均有极显著影响,间作处理的土壤氮淋溶量显著低于单作处理,土壤氮淋溶量与年季降雨量成正相关。8.2017年秋季中期样品分析结果表明,相同种植模式下,不施氮处理的甜玉米根围土、根际土和根系AMF群落丰富度指数、多样性指数、群落物种组成显著高于施氮处理,说明氮肥是影响甜玉米AMF群落多样性的主要因素。环境因子SOM、p H、AN、AP、NH4+-N和NO3--N对甜玉米根围土和根际土AMF群落结构影响显著,土壤NO3--N和AP对甜玉米根系AMF群落结构影响显著。种植模式对甜玉米AMF群落多样性的影响没有显著体现。总之,减量施氮与甜玉米//大豆间作能保持间作优势,提高农田系统生产力及其产量稳定性,减氮处理提高了甜玉米AMF群落的物种多样性。
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