全 文 ：第 l2卷 第 4期
2 0 0 4年 1 0月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．12 NO．4
Oct．， 2004
两种间作体系中养分竞争与营养促进作用研究
肖焱波 李 隆 张福锁
(云南民族大学化学与生物技术学院 昆明 650031)(中国农业大学植物营养系 北京 100094)
摘 要 应用根系分隔技术研究小麦／蚕豆、小麦／大豆间作中养分竞争和营养促进作用结果表明，与豆科根系相互
作用时小麦生物量和养分吸收量均大干完全分隔和 30t~m孔径尼龙网分隔处理；与小麦根系相互作用时大豆生长
受抑，生物量低和养分吸收量下降，而蚕豆生物量和养分吸收量未受显著影响。小麦竞争能力强于蚕豆和大豆，小
麦／大豆间作体系存在种间竞争作用，而小麦／蚕豆间作体系存在种间促进互惠作用。
关键词 间作模式 养分竞争 营养促进 根系分隔
Interspecific competition and facilitation for nutrient in wheat and legumes intercrops．XIAO Yan一13o(Colege of Che—
mistry and Biotechnology，Yunnan Nationalities University，Kunming 65003 1)，LI Long，ZHANG Fu—Suo(Department
of Plant Nutrition，China Agricultural University，Beijing 100094)，CJEA，2004，12(4)：86～89
Abstract The interspecific nutrient competition and facilitation between wheat intercropped with faba bean and wheat in—
tercropped with soybean are studied using the root partition technique．The results show that not only the wheat sho t bi—
omaSs but also its nutrient acquisition are higher in ro ts mixed treatment than those of either solid barrier or 30 tim nylon
mesh barrier． In wheat-soybean system ，both the shot biomass and nutrient acquisition of soybean decrease without bar—
rier due to the root interaction between wheat and soybeans．However，in wheat—faba bean system ，both the sho t bio—
mass and nutrient acquisition of faba bean are not reduced significantly without barrier in spite of ro t interaction between
wheat and faba bean．Therefore，the competition of wheat is stronger both in wheat—soybean and wheat—faba bean systems
than those of faba bean and soybean．The interspecific competition exists in wheat—soybean and the interspecific facilitation
exists in wheat—faba bean system．
Key words Intercropping pattern，Nutrient competition，Nutrient facilitaion，Root partition
目前作物间作体系的研究多侧重于种间的竞争作用 ¨]，而对种问促进作用的研究尚少见报道。种间
根系分隔技术是研究作物地上部和地下部因素对间作优势贡献的有效方法 ¨。本试验应用根系分隔技术
研究了小麦／大豆和小麦／蚕豆间作 2种间作体系中养分竞争和营养促进作用。
1 试验材料与方法
盆栽试验在中国农业大学植物营养系温室内进行，供试塑料盆体积为 2308cm (兀X 7cm X 15cm)，用聚
氯乙烯粘合剂将 30~tm尼龙网或塑料膜夹于盆中间(并以密封胶涂抹使其不漏水)而分隔为 2室，设未分隔、
塑料膜完全分隔和尼龙网分隔3种方式。供试土壤有机质含量为 13g／kg，NH；一N 1l#g／g，NO／一N 33#g／g，
Olsen—P 22t~g／g，pH7。试验设未施 N肥(对照，cK)和施 N肥 100mg／kg(I)2个处理，另配施 P 100mg／kg、K
126mg／kg、Mg 50mg／kg、Fe 5mg／kg、Mn 5mg／kg Cu 5mg／kg、Zn 5mg／kg和 Mo 5mg／kg。每室装过 2mm筛并
混匀肥料土 1．25kg(相当于每盆 2．5kg)，浇水 200mL(相当于每盆浇水 400mL)。供试小麦品种为“8354”，
大豆品种为“禾丰25”，蚕豆品种为“临夏大蚕豆”，2002年 9月 12日播种，设小麦／大豆、小麦／蚕豆 2种间作
模式，各室分别播种预先催芽的种子并覆土，小麦播种 20粒 ，大豆 5粒，蚕豆 5粒，出苗后小麦留苗 10
株／盆，蚕豆 3株／盆 ，大豆 3株／盆，11月 5日收获(此时小麦为灌浆期 ，蚕豆和大豆为开花期)。作物生长期
间充分供应水分，以满足作物对水分需求。
* 国家自然科学基金项 目(30070450)和云南民族大学校级理工项 目(2004Q01B)共同资助
收稿 日期：2003—06—09 改回日期：2003—08—10
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第 4期 肖焱波等：两种间作体系中养分竞争与营养促进作用研究 87
2 结果与分析
2．1 不同根系分隔对作物生物量的影响
表 1表明2种间作体系中根系未分隔处理小麦生物量均大幅度提高，且未施 N肥小麦／蚕豆间作时小麦
地上部 生物量分别 比完全分隔与尼龙网分隔增加 表1 不同根系分隔对小麦生物■的影响
11％和 21％；而未施 N肥小麦／大豆间作时小麦地上
部生物量则分别增加 38％和 43％，这表明缺 N状况
下间作根系相互作用的结果为小麦长势小麦／大豆间
作优于小麦／蚕豆间作，2种间作模式小麦竞争均处于
有利地位。而施 N肥根系未分隔小麦地上部生物量
均高于其他施 N肥的 2种分隔方式，与蚕豆间作时小
麦地上部生物量分别比完全分隔和尼龙网分隔增加
30％和 48％，与大豆间作时则分别增加 23％和 27％。
不同分隔方式中施 N肥处理小麦地上部生物量均高
Tab．1 Effects of different root partition patterns
on the sho t dry weight of wheat
间作模式 处 理 生物量／g·盆 Biomass
I” pp d T ea nt。完 全 分 隔 尼龙网分隔 未 分 隔
patte Solid barrier Mesh barrier No barrier
于未施 N肥处理，且施 N肥处理根系完全分隔、尼龙网分隔和未分隔方式小麦／蚕豆间作时小麦生物量分别
比对照增加 41％、34％和 64％；而小麦／大豆间作时小麦生物量则分别增加 33％、34％和 18％。当 2种作物
根系被完全分隔和尼龙网分隔时小麦根系被限定在一定范围内，2种分隔方式小麦地上部生物量差异并不
显著，说明小麦生物量的增加主要是因根系吸收空间的扩大而获得更多养分所致。不同分隔方式对大豆地
表2 不同根系分隔对间作豆科生物■的影响 上部生物量有明显影响，且根系未分隔大豆地上部生
Tab·2 Efects of diferent rot partition paterns 物量明显低于其他 2种分隔方式(见表 2)。未施 N肥
on m “∞ dfy呲 gm ot eanS 处理中根系未分隔大豆地上部生物量分别比完全分隔
豆 科 处 理 生物量／g·盆 Biomass
Leg “ T ea “ “ 完 全 分 隔 尼龙网分隔 未 分 隔
S0lid barrier Mesh barrier No barrier
与尼龙网分隔降低 31％和 14％；而施 N肥处理中根
系未分隔大豆地上部生物量则分别降低 32％和 12％，
表明小麦根系相互作用抑制了大豆生长。而大豆生物
量尼龙网分隔和根系未分隔间的差异小于完全分隔和
尼龙网分隔间的差异，表明该体系中地上部竞争起主
要作用。3种分隔方式对蚕豆生物量并无显著影响，
即 3种分隔方式 中蚕豆生物量差异不显著，这表明
小麦／蚕豆间作系统中存在某种互惠作用 ，即小麦生长受益且蚕豆生长未受抑制。表2还表明施 N肥处理均
降低大豆和蚕豆地上部生物量，这与施 N肥增加小麦生物量相反，增施 N肥增加小麦横向和纵向生长，使其
截获辐射的竞争能力更强，同时地上部对大豆遮荫度的增加抑制了大豆生长。
2．2 不同根系分隔对作物吸 N量的影响
不同根系分隔处理对小麦含 N量和吸 N量的影响不同，表 3表明未施 N肥处理小麦／蚕豆间作根系未
分隔小麦含 N量、 表3 施N肥与根系分隔对小麦吸N■的影响
吸 N量分别 比完
全分隔增加 30％
和 45％，且根系未
分隔 与尼龙 网分
隔间含 N量差异
不显著，但二者显
著高 于完全分 隔
含 N量，这表明小
Tab．3 Effects of N application and ro t partition on the N acquisition in wheat
麦 N的增加源于对蚕豆根区 N素的竞争及其根系面积扩大所致，这两部分贡献的大小 尚需进一步试验证
明；而根系未分隔小麦吸 N量比尼龙网分隔增加 26％，并显著高于完全分隔小麦吸 N量，但完全分隔与尼
龙网分NINtl,麦吸 N量差异不显著，表明小麦吸 N量的增加主要通过扩大其根系吸收空间所获得。施 N
肥处理中小麦吸N量也有类似现象，而 3种分隔方式中根系未分隔小麦含 N量最低但生物量却最高，表明
小麦生长改善对小麦含 N量发生稀释效应。未施 N肥处理小麦／大豆闻作尼龙网分隔小麦地上部含 N量明
a a b b
9 9 4 3
0 9 2 2
a b b b
6 2 8 6
0 9 2 2
a a a a
0 l 5 4
l 0 3 3
一显 一显
蚕 大
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显高于其他 2种分隔方式，但小麦生物量并未显著增加，表明由于小麦竞争吸收通过尼龙网分隔而土壤有效
氮发生质流和扩散，导致小麦对 N的奢侈吸收。施 N肥处理中小麦地上部含 N量显著增IIII进一步增加
表 4 施 N肥与根系分隔对豆科吸 N量的影响
Tab．4 Effects of N application and root partition on the N acquisition in beans
小麦吸 N 量。表
4表明分隔方式对
蚕 豆含 N 量 和 吸
N量无显著影响，
但却影 响 大豆 吸
N量和含 N量 ，且
根 系 未 分 隔 和 根
系分 隔大 豆植株
体内N浓度不同，
未施 N肥处理根系未分隔大豆地上部吸 N量与含 N量分别比完全分隔降低 35％和 7％；而施 N肥处理根
系未分隔大豆地上部吸 N量与含 N量分别 比完全分隔降低 47％和 19％，比尼龙网分隔则降低 30％和
20％，进一步表明小麦竞争作用降低了大豆对土壤有效氮的吸收能力。结合小麦生物量和吸 N量分析，2种
间作模式中小麦均处于竞争优势而大豆处于竞争弱势，施 N肥与未施 N肥处理根系未分隔大豆植株体内 N
浓度均低于其他 2种分隔方式，这种差异主要是因小麦根系通过相互接触而增强了竞争和地上部遮荫作用
双重影响所致。施 N肥增加大豆植株体内 N浓度但未增加其生物量，小麦／蚕豆间作中施 N肥降低蚕豆含
N量和吸 N量，表明小麦较多依赖化肥 N，蚕豆则更多依赖固 N，施 N肥并不利于豆科作物生长。
2．3 不同根系分隔对作物吸 P量的影响
表 5表明未施肥处理小麦／蚕豆间作时根系未分隔小麦含 P量与吸 P量分别比完全分隔增加 51％和
71％，比尼龙网分隔则增加 25％和 50％，表明小麦与蚕豆根际间相互作用改善了间作小麦的 P营养。施 N
肥处 理 3种分 隔
方式 间小 麦含 P
量无显著差异，但
根系未 分隔 小麦
吸 P量则显著高
于其 他 2种 分隔
方式，这主要是 因
小麦生 物量 的增
加 所 致。施 N 肥
表 5 施 N肥与根系分隔对小麦吸 P量的影响
Tab．5 Effects of N application and ro t partition on the P acquisition in wheat
处理小麦／大豆间作时根系未分隔小麦含 P量与吸 P量均高于完全分隔和尼龙网分隔方式，尼龙网分隔小麦
含 P量与吸 P量分别比完全分隔提高 31％和 21％，表明豆科间作促进了小麦对 P的吸收，且小麦 P营养改
善幅度为小麦／蚕豆间作大于小麦／大豆间作。表 6表明未施 N肥处理分隔方式间蚕豆含 P量和吸 P量差异
表 6 施 N肥与根系分隔对豆科吸 P量的影响
Tab．6 Effects of N application and root partition on the P acquisition in beans
均显著，且蚕豆地
上部含 P量 和吸
N量 表现 为未 分
隔 >尼龙 网分 隔
>完全分隔方式，
而施 N 肥 处 理 分
隔方 式 间蚕 豆地
上部吸P量和含 P
量差异不显著，这
可能是因施N肥后蚕豆对固N依赖性下降，对根际的酸化降低进而对 P的活化减弱所致。分隔方式对大豆
含 P量无明显影响，但影响其吸 P量，这主要是由于分隔方式影响了生物量所致。豆科间 P营养存在差异，
蚕豆含 P量高于大豆，这表明小麦／蚕豆间作系统对 P吸收有促进作用，豆科作物活化的P能被小麦吸收，这
可能是间作高效利用 P资源的机制之一。
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第 4期 肖焱波等：两种间作体系中养分竞争与营养促进作用研究 89
2．4 不同根系分隔对间作豆科根瘤的影响
表 7表明施 N肥处理显著降低根瘤数、根瘤重和单瘤重 ，且分隔方式主要影响根瘤数。豆科间结瘤特
性有差异，蚕豆根瘤重和单瘤重均高于大豆。小麦／蚕豆间作中施 N肥处理根系未分隔蚕豆根瘤重和单瘤
重均高于其他 2种分隔方式，说明小麦对肥料 N和土壤 N的竞争吸收促进了蚕豆根瘤的形成及发育。施 N
肥处理小麦／大豆间作中小麦对 N的竞争作用和地上部的抑制作用，导致大豆根瘤数减少。
表 7 不同根系分隔对小麦／豆科间作系统豆科根瘤的影响
Tab．7 Effects of different root partition patterns on the nodules number and weight in wheat-legumes imereropping system
*表示 差异达 P=0．05显著水平 ；**表不差异 达 P=0．01显著 水平 ；NS表不差 异不显著 o
3 小 结
以往研究发现种间的竞争能力尤其是对 N的竞争能力与根系生长和分布有关 。小麦／蚕豆和小麦／大
豆间作体系中作物间的养分竞争能力差异是由于其根系特点所决定，一般禾谷类作物根系活力高于豆科 ¨。
小麦与大豆间作时其根系活力可比单作增加 30％左右⋯，小麦为优势种，因此其竞争养分能力较强，其营养
状况得到改善最终导致生物量提高。本研究结果表明小麦／蚕豆、小麦／大豆 2种间作体系中小麦对养分资
源的竞争能力均强于蚕豆和大豆，且 2种间作体系中根系未分隔小麦 N、P吸收量均显著高于其他 2种根系
分隔处理，小麦生物量相应大幅度提高。间作改善小麦的 P营养 ，这可能是因间作中根际效应所致。间作
中小麦竞争作用的影响表现为根系未分隔处理大豆 N、P吸收量均显著低于单作，其生物量相应下降，故小
麦／大豆间作中种间作用表现为相互竞争；而小麦／蚕豆间作中小麦从根系相互作用中受益且蚕豆生长未受
抑制，表明小麦与蚕豆种间存在促进互惠作用。
参 考 文 献
1 黄高保，张恩和．禾本科、豆科作物问套种植对根系活力影响的研究．草业学报，l998，70：18～22
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