氮肥和隔根對(duì)胡麻/大豆間作體系種間關(guān)系及間作優(yōu)勢(shì)的調(diào)控效應(yīng)

阮文浩，高玉紅，吳 兵，剡 斌，王一帆，崔政軍，趙邦慶，曹 智

（1甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/甘肅省干旱生境作物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730070；2甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730070）

0 引言

胡麻主要分布在黃淮海、西北等地區(qū)，具有抗旱、耐瘠、耐寒、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，是中國(guó)北方重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物[1-2]。胡麻油富含人類所必需的雙亞脂肪酸，同時(shí)還具備抗癌作用的木酚素[3]。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，胡麻的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值引起了醫(yī)療、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的重大關(guān)注。中國(guó)是世界胡麻第二大生產(chǎn)國(guó)，對(duì)胡麻的需求日益旺盛[4]。如何進(jìn)一步提高胡麻單產(chǎn)是解決當(dāng)前胡麻市場(chǎng)需求的關(guān)鍵所在。作物較高的生物量是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵，而生物量的積累是以氮素吸收為基礎(chǔ)的[5]。目前，氮肥在世界范圍內(nèi)的平均利用率約為33%，而國(guó)內(nèi)農(nóng)作物的氮肥利用率遠(yuǎn)低于國(guó)際平均水平[6,7]，在當(dāng)前兼顧作物高產(chǎn)和環(huán)境安全的背景下，耕作技術(shù)措施與施肥水平的深入?yún)f(xié)作研究成為了備受關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。間作對(duì)資源的高效利用及其產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)已被大量研究證實(shí)[8]，豆科/非豆科間作是分布最廣泛的間作模式之一，非豆科作物通過(guò)豆科作物的固氮作用來(lái)滿足自身對(duì)氮素的部分需求，以此促進(jìn)自身生長(zhǎng)和增產(chǎn)，并提高土壤氮素營(yíng)養(yǎng)的利用率[9]。玉米與大豆谷子等作物間作可顯著增加作物籽粒產(chǎn)量，提高土地當(dāng)量比[11-13]。楊萍等[10,14]通過(guò)田間試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，間作胡麻比單作胡麻可以獲得更多的干物質(zhì)積累量，并且花前貯藏同化物的轉(zhuǎn)運(yùn)量以及花后干物質(zhì)的同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率及產(chǎn)量均優(yōu)于單作胡麻的種植模式，土地當(dāng)量比值均大于1。高玉紅等[15-17]研究表明，增施氮肥可以顯著提高胡麻籽粒產(chǎn)量。盡管施氮對(duì)間作體系作物增產(chǎn)的研究已有報(bào)道，但有關(guān)施氮與隔根模式對(duì)間作作物種間關(guān)系的研究卻報(bào)道較少。本研究以胡麻間作大豆為研究對(duì)象，探討胡麻/大豆間作體系中氮肥與隔根模式對(duì)作物生物量及種間關(guān)系的影響，以期為合理利用氮肥和隔根模式技術(shù)優(yōu)化間作作物種間關(guān)系、進(jìn)一步發(fā)揮種間優(yōu)勢(shì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)及供試材料

試驗(yàn)于2017年3—10月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)網(wǎng)室中進(jìn)行。供試胡麻品種為‘隴亞雜1號(hào)’，大豆品種為‘銀豆2號(hào)’。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。分別以施氮量和隔根模式為試驗(yàn)因素，施氮量設(shè)2個(gè)水平，分別為0 mg/kg(N0)、80 mg/kg(N80)同位素氮15N（15N豐度10.21%）；隔根模式設(shè)3個(gè)水平，分別為根系完全分隔(T1)、根系不分隔(T2)、尼龍網(wǎng)隔根(T3)。共6個(gè)處理，每處理5盆，3次重復(fù)。每盆播種胡麻30粒、大豆5粒，出苗后胡麻留苗20株/盆，大豆3株/盆。

試驗(yàn)用長(zhǎng)40 cm、寬30 cm、高25 cm的塑料盆，將尼龍網(wǎng)或塑料膜把盆從25 cm處分隔為兩室，胡麻室的面積750 cm2，大豆室的面積為450 cm2，中間用塑料膜分隔時(shí)根系之間無(wú)相互作用，用30 μm尼龍網(wǎng)分隔時(shí)根系間有物質(zhì)交換。

供試土壤為大田土，0～30 cm土壤的理化性狀：有機(jī)質(zhì) 15.56 g/kg，全氮 1.20 g/kg，全磷 1.2 g/kg，全鉀30.98 g/kg，土壤容重1.13 g/cm3。每盆裝混好肥料的土30 kg，相當(dāng)于每盆胡麻室裝18.75 kg土，每盆大豆室裝11.25 kg土。磷、鉀肥的施用量為P2O545 mg/kg、K2SO40.145 g/kg，均作為基肥一次性施入。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 干物質(zhì) 分別在胡麻盛花期、青果期、子實(shí)期和成熟期以及大豆盛花期、結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期，每處理選取具有代表性且長(zhǎng)勢(shì)基本一致的胡麻植株10株、大豆植株3株，齊地面取樣，將植株的根、葉片、莖稈、非籽粒（包括花蕾、花和蒴果皮）和籽粒等器官分開，將分開的植株根系裝入尼龍網(wǎng)袋用水沖洗干凈。并于105℃恒溫箱中殺青30 min，然后于80℃恒溫箱烘干至恒重，最后測(cè)定其干物質(zhì)重。

1.3.2 大豆根瘤數(shù) 將大豆地上部自子葉痕處剪下，挖去根部，裝入尼龍網(wǎng)袋，浸入盛有冰塊的塑料桶中清洗根系，剝離根瘤，泥水過(guò)篩后收集根瘤，快速吸干水分并計(jì)數(shù)。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子 成熟期分別測(cè)定胡麻的單株有效果數(shù)、每果粒數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量以及大豆的單株結(jié)莢數(shù)、每莢粒數(shù)、百粒重和單株產(chǎn)量。成熟期按每盆單打單收，曬干后稱取籽粒質(zhì)量，測(cè)得各處理實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.4 間作優(yōu)劣勢(shì) 采用土地當(dāng)量比(LER)衡量根系尼龍網(wǎng)分離和根系不分離對(duì)根系完全分離在相同面積下的優(yōu)劣勢(shì)[17]，計(jì)算如式(1)。

式中，在收獲期單株生物量中，YIF代表根系尼龍網(wǎng)分離或根系不分離下胡麻單株生物量，YIS代表根系尼龍網(wǎng)分離或根系不分離下大豆單株生物量，YSF和YSS分別代表根系完全分離下胡麻和大豆單株生物量。在收獲期單株籽粒產(chǎn)量中，YIF代表根系尼龍網(wǎng)分離或根系不分離下胡麻單株籽粒產(chǎn)量，YIS代表根系尼龍網(wǎng)分離或根系不分離下大豆單株籽粒產(chǎn)量，YSF和YSS分別代表根系完全分離下胡麻和大豆單株籽粒產(chǎn)量。LER＞2表示間作優(yōu)勢(shì)，LER＜2表示間作劣勢(shì)。

1.3.5 種間競(jìng)爭(zhēng)力 作物競(jìng)爭(zhēng)力表示胡麻對(duì)大豆的競(jìng)爭(zhēng)力[17]，計(jì)算如式(2)～(3)。

式中，AF代表胡麻對(duì)大豆的種間競(jìng)爭(zhēng)力；AS代表大豆對(duì)胡麻的種間競(jìng)爭(zhēng)力。AF＞0表示胡麻占據(jù)優(yōu)勢(shì)，AF＜0表示大豆占據(jù)優(yōu)勢(shì)。AS＞0表示大豆占據(jù)優(yōu)勢(shì)，AS＜0表示胡麻占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

1.3.6 競(jìng)爭(zhēng)比例 該指標(biāo)是評(píng)價(jià)物種間競(jìng)爭(zhēng)的一種指標(biāo)[17]，計(jì)算如式(4)～(5)。

式中，CRF代表胡麻對(duì)大豆的競(jìng)爭(zhēng)比例，CRS代表大豆對(duì)胡麻的競(jìng)爭(zhēng)比例。LERF和LERS分別代表用籽粒產(chǎn)量計(jì)算出胡麻和大豆的土地當(dāng)量比，CRF＞1表明胡麻比大豆競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)，CRF＜1表明胡麻比大豆競(jìng)爭(zhēng)能力弱。CRS＞1表明大豆比胡麻競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)，CRS＜1表明大豆比胡麻競(jìng)爭(zhēng)能力弱。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel和SPSS 17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量與隔根模式對(duì)間作體系作物干物質(zhì)積累規(guī)律的影響

2.1.1 不同施氮量與隔根模式對(duì)間作體系胡麻干物質(zhì)積累規(guī)律的影響 由圖1可知，隨著胡麻生育進(jìn)程的推進(jìn)，N0T2和N80T2處理下胡麻的干物質(zhì)積累量逐漸增加，至成熟期達(dá)到最大值；其他處理呈先升后降趨勢(shì)，在子實(shí)期最大。盛花期，N0水平下，T1處理的胡麻干物質(zhì)積累量最高，較T2和T3分別顯著高出36.59%和33.33%；N80水平下，T2處理的干物質(zhì)積累量最高，較T1和T3分別顯著高出12.81%和56.85%。青果期，不同氮水平下，胡麻干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為T1＞T2＞T3，在N0水平下表現(xiàn)為T1比T3顯著高出6.06%；在N80水平下表現(xiàn)為T1比T2和T3分別顯著高出15.46%和22.56%。子實(shí)期各隔根處理下干物質(zhì)積累狀況與青果期相似，T1處理在N0水平下較T2和T3分別顯著高出27.96%和4.65%，在N80水平下分別顯著高出29.50%和22.73%。成熟期間作胡麻干物質(zhì)積累量在N80T3處理下最低，較其他處理顯著降低8.73%～13.81%。由此說(shuō)明，在不同施氮條件中，T1和T3處理下的胡麻在子實(shí)期到成熟期間，由于胡麻葉片脫落導(dǎo)致干物質(zhì)積累量降低，而T2處理下的胡麻葉片脫落質(zhì)量小于胡麻籽粒灌漿積累量，T2處理下的胡麻干物質(zhì)始終呈上升趨勢(shì)。因此，T2處理下的胡麻籽粒產(chǎn)量高于其他處理，且在N80水平下增加效果更顯著。

圖1 不同施氮量與隔根模式處理下胡麻干物質(zhì)積累規(guī)律

2.1.2 不同施氮量與隔根模式對(duì)間作體系大豆干物質(zhì)積累規(guī)律的影響 隨著大豆生育進(jìn)程的推進(jìn)，大豆的干物質(zhì)積累量在結(jié)莢期到鼓粒期迅速增加，而后逐漸平穩(wěn)（圖2）。大豆盛花期干物質(zhì)積累量在不同隔根模式下逐漸增加，其中，N0水平下T3較T1處理顯著增加35.71%；N80水平下各處理間無(wú)顯著差異。結(jié)莢期與盛花期相似，表現(xiàn)為T3＞T2＞T1，且T3處理在N0水平下較T2和T1處理分別顯著高出20.87%和52.74%，在N80水平下分別顯著高出24.52%和63.55%。大豆鼓粒期干物質(zhì)積累量在不同施氮水平下均表現(xiàn)為T2處理下達(dá)到最大，且T1、T2和T3處理下N80水平較N0水平分別顯著高出71.24%、7.37%和29.84%。成熟期大豆干物質(zhì)積累量在N80T3處理下最大，較其他處理高出6.36%～84.48%，除N0T2處理外，與其他處理差異顯著。由此說(shuō)明，施氮使大豆表現(xiàn)出更好的同化物積累趨勢(shì)。

圖2 不同施氮量與隔根模式處理下大豆干物質(zhì)積累規(guī)律

2.2 不同施氮量與隔根模式對(duì)大豆根瘤數(shù)的影響

由圖3可以看出，施氮水平與隔根模式對(duì)大豆根瘤數(shù)有顯著影響。在各處理下，隨著大豆生育進(jìn)程的推進(jìn)，間作大豆根瘤數(shù)均表現(xiàn)為先增多后減少的趨勢(shì)；從不同施氮水平來(lái)看，N0處理下的大豆根瘤數(shù)均高于N80處理。盛花期，在不同施氮水平下，大豆的根瘤數(shù)均表現(xiàn)為T3＞T2＞T1，N0水平下，T3處理較T2和T1處理分別顯著增加95.5%和114.71%；N80水平下，分別增加4.57%和15.00%，其中T3處理與T1處理間差異顯著。結(jié)莢期，不同施氮水平下的根瘤數(shù)均表現(xiàn)為T2處理高于T1和T3處理，T2處理在不施氮平下較T1和T3處理分別顯著高出95.10%和33.51%；在N80水平下分別顯著高出17.29%和22.93%。不同處理下大豆根瘤數(shù)在鼓粒期與結(jié)莢期的情況基本一致，在不施氮和施氮條件下均為T2處理最大，除N80T2與N80T1處理無(wú)顯著差異外，其他處理間均達(dá)顯著水平。成熟期，大豆根瘤數(shù)在N0T2處理下最大，較其他處理顯著高出28.72%～157.43%。由此說(shuō)明，高氮水平抑制間作大豆根瘤的形成，低氮水平促進(jìn)大豆根瘤的形成。

圖3 不同施氮量與隔根模式對(duì)大豆根瘤數(shù)的影響

2.3 不同施氮量與隔根模式對(duì)間作體系胡麻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

施氮量與隔根模式對(duì)胡麻產(chǎn)量構(gòu)成因子影響顯著（表1）。在N0水平下，與T1和T3隔根模式相比，T2可顯著改善胡麻植株性狀，每果粒數(shù)分別增加20.49%和40.67%；籽粒產(chǎn)量顯著增加51.22%和63.16%；各處理胡麻單株有效蒴果數(shù)和千粒重?zé)o顯著差異。在N80水平下，胡麻單株有效蒴果數(shù)、每果粒數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3，其中T2處理下單株蒴果數(shù)較T1和T3分別顯著高出60.65%和81.44%，每果粒數(shù)分別顯著高出58.58%和88.89%，籽粒產(chǎn)量分別顯著增加54.39%和137.84%，千粒重?zé)o顯著差異?？傮w來(lái)看，N80T2處理有利于提高胡麻單株有效蒴果數(shù)、每果粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，較其他處理分別顯著高出53.12%～81.44%、44.56%～103.35%和41.94%～137.84%。

表1 不同施氮量與隔根模式對(duì)間作體系胡麻籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

2.4 不同施氮量與隔根模式對(duì)間作體系大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

由表2可知，大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因子受施氮量的影響顯著，N80水平高于不施氮。不施氮條件下，不同隔根模式下大豆單株結(jié)莢數(shù)、每莢果粒數(shù)、百粒重及籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)為T3＞T2＞T1，其中，除T3處理下每莢粒數(shù)較T1處理顯著高出1.9%外，其他指標(biāo)間差異不顯著。N80水平下，大豆單株結(jié)莢數(shù)和每果粒數(shù)在各隔根處理間差異不顯著，百粒重和籽粒產(chǎn)量在T2和T3處理下均顯著高于T1。大豆百粒重表現(xiàn)為T2和T3處理分別較T1處理顯著高出0.78%和0.16%，大豆籽粒產(chǎn)量分別顯著高出4.33%和2.82%?？傮w來(lái)看，大豆各產(chǎn)量構(gòu)成因子均在N80T2處理下最大，產(chǎn)量則在N80T3處理下最大，且與N80T2處理間無(wú)顯著差異。由此說(shuō)明，N80T2可以顯著提高大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子。

表2 不同施氮量與隔根模式對(duì)間作體系大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

2.5 隔根模式對(duì)作物間作優(yōu)劣勢(shì)，種間競(jìng)爭(zhēng)力及競(jìng)爭(zhēng)比例的影響

2.5.1 隔根模式對(duì)作物間作優(yōu)劣勢(shì)的影響 由表3可知，胡麻大豆間作體系的籽粒產(chǎn)量在相同隔根模式下表現(xiàn)為N80＞N0，在不同施氮水平下均表現(xiàn)為T2隔根模式下顯著高于其他模式。在不施氮水平下，T2較T1和T3處理分別高出9.11%和2.13%，與T1處理間差異顯著；在N80水平下，T2較T1和T3處理分別顯著高出7.82%和7.28%。生物學(xué)產(chǎn)量在不施氮不隔根處理下最大，較T1和T3處理分別顯著高出28.30%和8.10%；在N80水平下，T2和T3處理間無(wú)顯著差異，分別較T1處理顯著高出14.35%和15.08%。以籽粒產(chǎn)量為基礎(chǔ)計(jì)算的胡麻土地當(dāng)量比和籽粒土地當(dāng)量比在不同施氮水平下均表現(xiàn)為T2處理下最大，較T3處理分別顯著增加了63.04%(N0)和138.46%(N80)，籽粒土地當(dāng)量比顯著增加了28.00%和52.66%。以籽粒產(chǎn)量為基礎(chǔ)計(jì)算的大豆土地當(dāng)量比在不同施氮水平下均無(wú)顯著差異。以生物學(xué)產(chǎn)量為基礎(chǔ)計(jì)算的胡麻土地當(dāng)量比在N0水平下無(wú)顯著差異，N80水平下，T2較T3處理顯著增加13.33%；以生物學(xué)產(chǎn)量為基礎(chǔ)計(jì)算的大豆土地當(dāng)量比和生物學(xué)土地當(dāng)量比在N80水平下差異不顯著，N0水平下，T2較T3處理顯著增加24.29%和11.38%。由此說(shuō)明，胡麻/大豆間作在N80T2處理有利于提高胡麻競(jìng)爭(zhēng)力，協(xié)調(diào)作物之間的矛盾，增加作物產(chǎn)量。

表3 不同隔根模式對(duì)胡麻/大豆間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)形成的影響

2.5.2 隔根模式對(duì)作物種間競(jìng)爭(zhēng)力及競(jìng)爭(zhēng)比例的影響 胡麻/大豆間作體系在不完全分離根系處理下表現(xiàn)出明顯的種間產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)（表3），土地當(dāng)量比在不同施氮水平下均表現(xiàn)為T2＞T3，施氮能夠顯著增加間作體系中作物總產(chǎn)量，胡麻、大豆的籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)為N80＞N0。施氮與隔根互作處理下，LER值在N80T2處理下最大。由表4可知，胡麻的種間競(jìng)爭(zhēng)能力在不同施氮水平的T2處理下強(qiáng)于大豆(AF＞0，CRF＞1)，在不同施氮水平的T3處理下弱于大豆(AF＜0，CRF＜1)；大豆則與胡麻完全相反。在尼龍網(wǎng)隔(T3)根系模式下，隨施氮量的增加，胡麻種間競(jìng)爭(zhēng)力呈下降趨勢(shì)。表明增施氮肥不隔根處理可顯著提高間作體系中胡麻的競(jìng)爭(zhēng)力。

表4 不同隔根模式對(duì)胡麻/大豆間作作物種間關(guān)系的影響

3 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，不同施氮水平與隔根模式對(duì)胡麻全生育期干物質(zhì)積累量無(wú)顯著性影響，但大豆各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累量在2種隔根模式下均表現(xiàn)為差異顯著；其中，在大豆各生育時(shí)期不隔根模式下，N0和N80水平較完全隔根下最大可分別高出52.74%和73.45%。大豆根瘤數(shù)在N80處理下顯著低于N0處理，各間作體系中土地當(dāng)量比(LER)均大于2，具有明顯的間作優(yōu)勢(shì)，且各隔根模式下N80水平的優(yōu)勢(shì)均顯著高于N0，但2種作物的種間競(jìng)爭(zhēng)力不同，不隔根(T2)模式或N0水平處理時(shí)均表現(xiàn)為胡麻＞大豆，尼龍網(wǎng)隔根(T3)模式或N80水平處理時(shí)則表現(xiàn)為大豆＞胡麻。根系不分隔時(shí)，胡麻和大豆籽粒產(chǎn)量均顯著高于隔根模式，且N80水平下增產(chǎn)效果大于N0水平。表明在胡麻間作大豆體系中，增施氮肥與不隔根互作處理可顯著改善作物生長(zhǎng)狀況和競(jìng)爭(zhēng)力，提高作物的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

4 討論

前人研究指出，隔根會(huì)影響小麥、大豆和玉米間作體系中作物根系的形態(tài)特征，使根系在空間上的疊加補(bǔ)償效應(yīng)降低，進(jìn)而降低作物的干物質(zhì)積累量[18-19]。而本研究發(fā)現(xiàn)，胡麻/大豆間作體系中，施氮水平與隔根模式對(duì)胡麻干物質(zhì)積累無(wú)顯著影響；對(duì)大豆成熟期干物質(zhì)影響顯著，不施氮時(shí)，不隔根或不完全隔根處理下大豆干物質(zhì)積累量較隔根處理顯著增加39.31%～73.45%；N80水平下則顯著增加30.30%～47.38%，這可能是由于與禾谷類作物不同，胡麻為半養(yǎng)地類作物，不隔根或不完全隔根可以增加胡麻大豆根系在空間上的疊加補(bǔ)償效應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育；同時(shí)也說(shuō)明胡麻在與固氮能力較強(qiáng)的豆科植物間作時(shí)，不需要施入過(guò)多的氮肥，這一結(jié)論也被Li等[20]所證實(shí)。此外，隔根與不隔根或不完全隔根對(duì)間作大豆干物質(zhì)積累量影響效果顯著，而對(duì)胡麻生物產(chǎn)量影響無(wú)顯著性差異，說(shuō)明胡麻/大豆間作系統(tǒng)中間作優(yōu)勢(shì)歸因于大豆根系在水分和養(yǎng)分的根際間交流以及大豆根系在空間上的重疊[24]。由于本試驗(yàn)存在多種隔根模式，施氮水平較少，并不能有效說(shuō)明施氮量大小對(duì)該試驗(yàn)的影響，更多施氮水平對(duì)2種作物的干物質(zhì)積累量和生物產(chǎn)量影響還需進(jìn)一步研究。因此，可以通過(guò)不同的間作模式來(lái)調(diào)控復(fù)合群體地下部根系形態(tài)和空間分布，利用不同作物根際間的補(bǔ)償效應(yīng)來(lái)提高地下部互作，進(jìn)而促進(jìn)作物干物質(zhì)積累。

LER作為衡量間作優(yōu)勢(shì)的指標(biāo)，不僅與間作體系下作物之間的競(jìng)爭(zhēng)和互補(bǔ)關(guān)系有緊密聯(lián)系，還能反映出間作體系的單位土地產(chǎn)出率[21]。而A與CR則是種間競(jìng)爭(zhēng)的不同指標(biāo)。通常情況下，LER＞1說(shuō)明間作比單作能夠更好地利用空間和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，表現(xiàn)出間作優(yōu)勢(shì)，反之則為間作劣勢(shì)；A＞0、CR＞1表現(xiàn)為種間競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，反之則弱。任旭靈等[22-23]在研究玉米間作豌豆種間關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，不同間作處理的LER值均大于1，說(shuō)明該體系存在間作優(yōu)勢(shì)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，胡麻/大豆間作體系在不隔根或不完全隔根模式下，LER值均大于2，在不同施肥水平下，胡麻在T2模式下種間競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)于大豆，在T3模式下弱于大豆，大豆則恰好相反。在該體系中盡管存在不同的種間競(jìng)爭(zhēng)，但與T1模式相比，T2和T3模式下作物的生物產(chǎn)量有顯著提高，其原因可能是該間作模式提高了根系在空間上的疊加補(bǔ)償效應(yīng)[18]，促進(jìn)了作物根系對(duì)土壤中養(yǎng)分吸收利用，進(jìn)而提高了作物的生物產(chǎn)量，表現(xiàn)出明顯的間作優(yōu)勢(shì)[27]。說(shuō)明在胡麻/大豆間作體系下，T2和T3較T1模式更適宜高產(chǎn)?？傊?，與隔根相比，不隔根或不完全隔根中2種作物生物產(chǎn)量均有所增加，使胡麻/大豆間作體系具有更明顯的間作優(yōu)勢(shì)。有關(guān)胡麻大豆間作系統(tǒng)作物根系之間的養(yǎng)分補(bǔ)償機(jī)理尚不明確，有待進(jìn)一步深入研究。

前人已通過(guò)大量的研究表明間作能顯著改善光合特性，從而提高作物籽粒產(chǎn)量。李文學(xué)[25]研究表明，小麥和蠶豆間作，2種作物產(chǎn)量均顯著增加。李隆[26]通過(guò)將小麥與玉米、大豆或蠶豆3種作物間作發(fā)現(xiàn)，不同作物間作均具有明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。本研究排除了胡麻/大豆間作的地上部分互作，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析得出，無(wú)論在N0或N80水平下，根系不分隔或不完全分隔處理的胡麻單株有效蒴果數(shù)、每果粒數(shù)和千粒重以及大豆的單株結(jié)莢數(shù)、每莢粒數(shù)和百粒重都有相應(yīng)的提高，大豆的根瘤數(shù)則下降，這與高中超等[28]的研究結(jié)果相似，其原因可能是植株旺長(zhǎng)導(dǎo)致產(chǎn)量下降。根系不分離模式(T2)能顯著提高胡麻和大豆籽?？偖a(chǎn)量，在N0和N80水平下，較T1處理分別增加9.11%和7.82%，其中N80T2較N0T2顯著增加10.26%?？梢?jiàn)根系互作和氮肥在間作體系中對(duì)作物產(chǎn)量的提高有重要作用。關(guān)于胡麻大豆間作的根系耦合機(jī)理及其與氮肥互作的增產(chǎn)機(jī)理尚不明確，有待進(jìn)一步深入研究。