張 偉，段志平，郝向東，林海榮，王寶駒，甘雅文，李魯華

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)系耕作教研室，新疆 石河子 832003)

棗樹(shù)/小麥農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)是中國(guó)西北新疆維吾爾自治區(qū)南部重要的果糧間作模式，該系統(tǒng)不僅滿足了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民糧食自給的需求，還能夠通過(guò)銷售大棗獲得豐厚的經(jīng)濟(jì)效益[1]。新疆南部環(huán)塔克拉瑪干沙漠周邊綠洲的沙質(zhì)土壤養(yǎng)分特別是氮素缺乏，保水保肥能力也較差[2-3]。因此，提高棗樹(shù)/小麥農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的土壤氮素利用率有助于提高土地利用率和土地產(chǎn)出。兩種作物根系競(jìng)爭(zhēng)的程度主要取決于根系形態(tài)和扎根深度等因素[4]。林木的根系通?？梢岳蒙顚油寥赖牡?，并能吸收到超出農(nóng)作物根系范圍的養(yǎng)分，這就使得林木在種間養(yǎng)分利用方面處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位[5]。然而，也有研究人員得到與上述結(jié)論不同的結(jié)果，Nissen 等[6]在幼齡桉樹(shù)(EucalyptustorellianaF.V. Mueller)/卷心菜(BrassicasoleraceaL. Capitata Group)復(fù)合系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)幼齡桉樹(shù)根系的氮素競(jìng)爭(zhēng)能力要低于卷心菜根系。此外，林木和農(nóng)作物對(duì)土壤氮素吸收利用開(kāi)始的時(shí)間可能有所不同，類似于冬小麥這類農(nóng)作物通常在早春就開(kāi)始萌動(dòng)并吸收和利用土壤養(yǎng)分，而大多數(shù)林木要較之晚20～30 d左右。盡管農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛接受和認(rèn)可[7], 然而新疆和田古綠洲上處于優(yōu)勢(shì)地位的棗樹(shù)/小麥果糧間作模式卻較少受到關(guān)注。棗樹(shù)/小麥農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)分利用率方面的報(bào)道還很少，尤其是干旱區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展中農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)對(duì)土壤氮素利用和競(jìng)爭(zhēng)方面的資料更少[8]?；谏鲜鲈颍覀兝?5N同位素標(biāo)記的方法，通過(guò)田間試驗(yàn)研究單、間作體系內(nèi)間作和單作加權(quán)平均值對(duì)氮素吸收利用的差異以及復(fù)合群體中對(duì)不同土壤深度土壤礦質(zhì)氮素吸收利用的差異，探明棗麥間作系統(tǒng)內(nèi)的養(yǎng)分累積特點(diǎn)，進(jìn)一步闡明棗樹(shù)和小麥復(fù)合體系對(duì)氮素高效利用的空間生態(tài)位補(bǔ)償機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)所用品種均為當(dāng)?shù)刂髟云贩N：冬小麥為新冬20號(hào)(Xindong 20)，播種日期為2014年10月25日，收獲日期為2015年6月25日；棗樹(shù)均為駿棗(Junzao)，收獲日期為2015年10月5日。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)為單因素設(shè)計(jì)，按15N施入五個(gè)土壤深度位點(diǎn)分為五個(gè)水平：分別是20，40，80，120 和 200 cm。試驗(yàn)共6個(gè)小區(qū)，田間隨機(jī)排列，棗樹(shù)選擇了4年生樹(shù)齡(2011年移植)。

其中棗樹(shù)/小麥間作小區(qū)面積：15 m×2 m=30 m2，3次重復(fù)，單作棗樹(shù)和單作小麥的小區(qū)面積15 m×2 m=30 m2，3次重復(fù)，棗樹(shù)行距為6 m，株距1 m；小麥行距15 cm，小麥占地78.5%，棗樹(shù)占地21.5%，計(jì)6個(gè)小區(qū)。

所有試驗(yàn)地施基肥為：農(nóng)家肥30 000 kg·hm-2，氮肥(N)為60 kg·hm-2；所有棗樹(shù)的追肥時(shí)期為冬小麥的拔節(jié)期和孕穗期，每個(gè)時(shí)期追肥量為(N)207 kg·hm-2，灌溉方式為漫灌，灌溉量遵循當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門建議：每年灌水六次，每次灌量900 m3。2015年灌水時(shí)間分別是3月25日，4月14日，5月2日，5月23日，7月25日和9月5日。

1.2.215N施入方法和小區(qū)管理 利用15N土壤注射法在不同土層中施入15N來(lái)評(píng)價(jià)間作復(fù)合群體中棗樹(shù)和小麥對(duì)氮素的競(jìng)爭(zhēng)利用。該方法基于這樣一個(gè)假設(shè)：當(dāng)土壤水分不是限制因素時(shí)，地上部植物組織中所回收到的15N能夠反映植物根系對(duì)15N施入位點(diǎn)氮素的吸收能力[9]。

間作復(fù)合群體中，施入15N的棗樹(shù)之間最小距離為800 cm，這樣可以避免15N的交叉影響。以棗樹(shù)樹(shù)干為圓心，在半徑為50 cm的圓周上選擇均勻的8個(gè)點(diǎn)，用直徑5.5 cm的土鉆向下打孔，每棵樹(shù)下的8個(gè)點(diǎn)深度相同。選擇五個(gè)土壤深度為五個(gè)處理，深度分別為20，40，80，120 cm和200 cm。每棵樹(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)深度，三次重復(fù)。注射15N溶液時(shí)，將不同長(zhǎng)度的PVC管插入打好的洞孔中，于2015年4月17日將豐度為5.22 %的15N溶液分別通過(guò)PVC 管注射入洞孔中[10]。每個(gè)洞孔內(nèi)注射15N溶液的含量為1 g。15N 溶液通過(guò)注射流入洞孔底部后，立即用20 ml的蒸餾水沖洗PVC 管以保證管壁上殘留的15N 溶液也全部到達(dá)洞孔底部的施入點(diǎn)位。作物全生育期內(nèi)均進(jìn)行人工除草。

播前按區(qū)組采混合土樣分析有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、有機(jī)磷、速效鉀等。

1.2.3 取樣方法與分析 小麥植株取樣在2015年6月12日進(jìn)行。小麥植株樣品分為葉片、籽粒和莖稈三部分并分別進(jìn)行樣品分析和計(jì)算。小麥成熟收獲時(shí)按行測(cè)定生物學(xué)產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量，并分析植株及麥穗中15N的含量。取15N植株樣范圍：以樹(shù)為中心，沿著樹(shù)劃圓圈取小麥樣，每20 cm取一圈，取到距離樹(shù)1 m為止。2015年10月5日對(duì)棗樹(shù)分別進(jìn)行取樣。取施入15N的棗樹(shù)30棵(分為單作棗樹(shù)15棵，間作棗樹(shù)15棵)。將棗樹(shù)樣品分為主干、枝條、葉片和果實(shí)四部分并分別進(jìn)行樣品分析和計(jì)算。

所有植株樣品均使用中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院的穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。植株樣品稱重前均在80℃的條件下烘干72小時(shí)，然后用粉碎機(jī)進(jìn)行粗粉(粉碎后樣品直徑<1 mm)，再用球磨儀進(jìn)行精細(xì)粉碎。同位素質(zhì)譜儀型號(hào)為MAT-251(Finnigan, 德國(guó))。樣品分析結(jié)果用于分析作物吸收氮素來(lái)自肥料的比例(%NDFF)和作物的氮肥利用率(%UFN)。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)據(jù)計(jì)算

2.1.1 作物吸收氮素來(lái)自肥料的比例(%NDFF) 作物吸收氮素來(lái)自肥料的比例(%NDFF) 通過(guò)下列公式計(jì)算[11-13]：

%NDFF=100×(a-b)/(c-d)

式中,a為施肥處理植株樣品的15N豐度(%)；b為不施肥處理植株樣品的15N豐度(%，對(duì)照值)；c為同位素標(biāo)記肥料中的15N豐度(本研究中為5.22%)；d為15N的自然豐度(0.366%)。

單作小麥%NDFF=單作A×葉片%NDFF+單作B×莖稈%NDFF+單作C×籽粒%NDFF

單作棗樹(shù)%NDFF=單作D×葉片%NDFF+單作E×果實(shí)%NDFF+單作F×枝條%NDFF+單作G×主干%NDFF

間作小麥%NDFF=間作A×葉片%NDFF+間作B×莖稈%NDFF+間作C×籽粒%NDFF

間作棗樹(shù)%NDFF=間作D×葉片%NDFF+間作E×果實(shí)%NDFF+間作F×枝條%NDFF+間作G×主干%NDFF

單作加權(quán)平均值%NDFF=單作小麥%NDFF×78.5% + 單作棗樹(shù)%NDFF×21.5%

間作體系%NDFF=間作小麥%NDFF+間作棗樹(shù)%NDFF

式中，A為小麥葉片總干重比例(%)；B為小麥莖稈總干重比例(%)；C為小麥籽?？偢芍乇壤?%)；D為棗樹(shù)葉片總干重比例(%)；E為棗樹(shù)果實(shí)總干重比例(%)；F為棗樹(shù)枝條總干重比例(%)；G=棗樹(shù)主干總干重比例(%)。

2.1.2 作物的氮肥利用率(%UFN) 作物的氮肥利用率(Percentage utilization of fertilizer, %UFN) 通過(guò)下列公式計(jì)算[11-13]：

%UFN = (%NDFF×S)/R

式中，S是指植株氮素的吸收總量(kg·hm-2)；S為N吸收量×干物質(zhì)重量(kg·hm-2)，N吸收量用凱氏定氮法測(cè)定；R為氮肥施用總量(kg N·hm-2)。

單作小麥%UFN=單作A×葉片%UFN + 單作B×莖稈%UFN+單作C×籽粒%UFN

單作棗樹(shù)%UFN=單作D×葉片%UFN + 單作E×果實(shí)%UFN+單作F×枝條%UFN+單作G×主干%UFN

間作小麥%UFN=間作A×葉片%UFN + 間作B×莖稈%UFN+間作C×籽粒%UFN

間作棗樹(shù)%UFN=間作D×葉片%UFN + 間作E×果實(shí)%UFN+間作F×枝條%UFN+間作G×主干%UFN

單作加權(quán)平均值%UFN=單作小麥%UFN×78.5%+單作棗樹(shù)%UFN×21.5%

間作體系%UFN=間作小麥%UFN+間作棗樹(shù)%UFN

此處A,B,C,D,E,F,G意義與2.1.1公式相同。

2.2 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2003 整理后，用SPSS(19.0)程序在0.05水平進(jìn)行方差分析，并用最小顯著性差異法(LSD)進(jìn)行多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 N吸收量

間作體系的N吸收量在15N施入的五個(gè)深度均顯著高于單作加權(quán)平均的N吸收量，間作體系的N吸收量分別比單作加權(quán)平均值高出83.5%(P<0.001)、76.1%(P<0.001)、91.7%(P<0.001)、98.0%(P<0.001)和97.4%(P<0.001)。單作小麥和間作小麥的N吸收量在15N施入的20、40、80 cm三個(gè)深度處理間差異顯著，單作小麥的N吸收量分別比間作小麥高出16.3%(P=0.037)、14.2%(P=0.039)和9.7%(P=0.045)。但是間作棗樹(shù)與單作棗樹(shù)之間差異不顯著。單作小麥在15N施入的不同深度處理間存在顯著差異(表1)。

表1 棗樹(shù)/小麥系統(tǒng)N吸收量/(kg N·hm-2)

注：表中所列數(shù)據(jù)均為觀測(cè)值的平均值。1)相同小寫(xiě)字母表示同年內(nèi)，單、間作(系統(tǒng))之間在LSDP<0.05水平差異不顯著(垂直方向比較)；2)相同大寫(xiě)字母表示同年內(nèi)同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)不同15N施入深度之間在LSDP<0.05水平差異不顯著(水平方向比較)；3)表示單作果樹(shù)與單作小麥的加權(quán)平均值。

Note: Values are weighted mean of observations; 1)Treatment comparison between monocropped and intercropping system is followed by lower case letters. Treatment values followed by the same lower case letter (within column) are not significantly different at the 0.05 level of probability; 2)Within-treatment comparison among five imbedding depths followed by the same capital letters within the row are not significantly different at the 0.05 level of probability;3)The weighted means of corresponding monocropped crops.

3.2 作物吸收氮素來(lái)自肥料的比例(%NDFF)

間作體系與單作加權(quán)平均值的%NDFF在15N施入的各深度處理間差異均顯著，間作體系的%NDFF分別比單作加權(quán)平均值高出13.18(P<0.001)、12.33(P<0.001)、13.16(P<0.001)、11.76(P=0.003)和6.6(P=0.017)個(gè)百分點(diǎn)；單作棗樹(shù)與間作棗樹(shù)的%NDFF在15N施入的20、40、80 cm深度處理間差異顯著，間作棗樹(shù)的%NDFF比單作棗樹(shù)高出2.01(P=0.026)、1.38(P=0.038)和2.59(P<0.001)個(gè)百分點(diǎn)，間作小麥與單作小麥的%NDFF在15N施入的20、40、80、120 cm深度處理間差異顯著，間作小麥的%NDFF比單作小麥高出4.16(P=0.022)，3.7(P=0.040)，3.4(P=0.034)和4.59(P<0.001)個(gè)百分點(diǎn)(表2)。

表2 棗樹(shù)/小麥系統(tǒng)NDFF/%

注：表中所列數(shù)據(jù)均為觀測(cè)值的平均值。1)相同小寫(xiě)字母表示同年內(nèi)，單、間作(系統(tǒng))之間在LSDP<0.05水平差異不顯著(垂直方向比較)；2)相同大寫(xiě)字母表示同年內(nèi)同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)不同15N施入深度之間在LSDP<0.05水平差異不顯著(水平方向比較)；3)表示單作果樹(shù)與單作小麥的加權(quán)平均值。

Note: Values are weighted mean of observations; 1) Treatment comparison between monocropped and intercropping system is followed by lower case letters. Treatment values followed by the same lower case letter (within column) are not significantly different at the 0.05 level of probability; 2) Within-treatment comparison among five imbedding depths followed by the same capital letters within the row are not significantly different at the 0.05 level of probability; 3)The weighted means of corresponding monocropped crops.

3.3 作物的氮肥利用率(%UFN)

間作體系與單作加權(quán)平均的%UFN只在15N施入的40 cm深度處理間差異顯著，間作體系的%UFN在該深度比單作加權(quán)平均值高出1.64個(gè)百分點(diǎn)(P=0.037)；間作棗樹(shù)與單作棗樹(shù)的%UFN在15N施入的20、40、80、120 cm深度處理間差異顯著，間作棗樹(shù)的%UFN比單作棗樹(shù)低0.47(P=0.015)、0.45(P=0.025)、0.8(P<0.001)和0.15(P=0.037)個(gè)百分點(diǎn)。間作小麥和單作小麥之間差異不顯著(表3)。

4 討 論

4.1 N吸收量

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，間作體系的N吸收量較單作體系加權(quán)平均值高出88.7%，說(shuō)明間作體系較單作體系具有明顯的N素吸收累積優(yōu)勢(shì)。單作棗樹(shù)和間作棗樹(shù)的N吸收量之間差異不顯著，然而兩種配置之間存在著微弱的趨勢(shì)：間作棗樹(shù)的N吸收量較單作棗樹(shù)高出1.1%。Jose 等認(rèn)為無(wú)根系分隔處理的核桃樹(shù)N吸收量較單作核桃樹(shù)高[4]。他們?cè)诤诤颂?玉米復(fù)合系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)無(wú)根系分隔處理的核桃樹(shù)N吸收量較單作核桃樹(shù)高出15.5%。這是因?yàn)闊o(wú)根系分隔處理的核桃樹(shù)根系從間作復(fù)合系統(tǒng)中吸收到了氮素，所以使無(wú)根系分隔處理的核桃樹(shù)N吸收量更高。

表3 棗樹(shù)/小麥系統(tǒng)氮素利用效率UFN/%

注：表中所列數(shù)據(jù)均為觀測(cè)值的平均值。1)相同小寫(xiě)字母表示同年內(nèi)，單、間作(系統(tǒng))之間在LSDP<0.05水平差異不顯著(垂直方向比較)；2)相同大寫(xiě)字母表示同年內(nèi)同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)不同15N施入深度之間在LSDP<0.05水平差異不顯著(水平方向比較)；3)表示單作果樹(shù)與單作小麥的加權(quán)平均值。

Note: Values are weighted mean of observations; 1)Treatment comparison between monocropped and intercropping system is followed by lower case letters. Treatment values followed by the same lower case letter (within column) are not significantly different at the 0.05 level of probability; 2)Within-treatment comparison among five imbedding depths followed by the same capital letters within the row are not significantly different at the 0.05 level of probability; 3)The weighted means of corresponding monocropped crops.

單作小麥和間作小麥的N吸收量之間表現(xiàn)出一定的顯著差異，同時(shí)我們還觀察到單作小麥的N吸收量均較間作小麥高出10.2%，單作小麥因?yàn)橛兄^高的生物量所以N吸收量較間作小麥高。Zamora 等在火炬松(PinustaedaL.)/棉花(GossypiumhirsutumK. Koch.)復(fù)合系統(tǒng)中也得到類似的結(jié)論[10]：根系分隔處理的棉花器官組織比無(wú)根系分隔處理的N吸收量高出21%。Allen 等在美洲山核桃/棉花復(fù)合系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)根系分隔處理的棉花器官組織比無(wú)根系分隔處理的N吸收量高出18%，并認(rèn)為根系分隔處理?xiàng)l件下地下部的棉花根系競(jìng)爭(zhēng)較無(wú)根系分隔處理的少是形成該結(jié)果的重要原因[11]。類似的結(jié)果在其它研究中也有報(bào)道[10,12,14]。在本研究中，間作小麥因?yàn)榉N間根系競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致其生物量較單作小麥低，所以N吸收量也較低。對(duì)于15N不同埋深的處理，間作小麥各深度間沒(méi)有差異，而單作小麥存在一定差異。

4.2 作物吸收氮素來(lái)自肥料的比例(%NDFF)

間作體系與單作體系加權(quán)平均值的%NDFF存在顯著差異，且間作體系的%NDFF較單作加權(quán)平均值高出11.67個(gè)百分點(diǎn)。前人的研究結(jié)論認(rèn)為，農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中間作系統(tǒng)比單作系統(tǒng)%NDFF高的原因主要在于樹(shù)與作物對(duì)氮素吸收利用時(shí)間生態(tài)位上的分異[15-17]。大多數(shù)情況下，間作群體中一種作物(A)對(duì)氮素的吸收利用時(shí)間早于另一種作物(B)，因此當(dāng)B作物也進(jìn)入氮素吸收高峰期時(shí)，作物A已經(jīng)消耗了土壤中的一部分氮素，致使間作系統(tǒng)內(nèi)的土壤氮素較單作系統(tǒng)低，此時(shí)間作系統(tǒng)內(nèi)兩種作物將較單作系統(tǒng)更多的利用所施入的氮肥，最終使間作系統(tǒng)比單作系統(tǒng)的%NDFF高[18]。在我們的研究區(qū)域中，冬小麥通常于三月初開(kāi)始萌動(dòng)，而棗樹(shù)在三月底至四月初開(kāi)始萌芽，間作小麥先于間作棗樹(shù)利用土壤中的氮素，所以間作體系在小麥生長(zhǎng)的中后期更多的利用了施入的氮肥，其%NDFF也較單作加權(quán)平均值高。相似的結(jié)果在上述美洲山核桃/棉花的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)研究中也得到印證[10,12]。

間作小麥和單作小麥的%NDFF之間差異顯著，間作小麥的NDFF較單作小麥高出16.26個(gè)百分點(diǎn)。間作棗樹(shù)的%NDFF較單作棗樹(shù)高出5.12個(gè)百分點(diǎn)。Zamora 等在火炬松/棉花復(fù)合系統(tǒng)中得到類似的結(jié)論[10]，無(wú)根系分隔處理中棉花的%NDFF較根系分隔處理高33%-40%，無(wú)根系分隔處理火炬松的%NDFF為1.05%，而根系分隔處理為0.31%。Allen 等也在美洲山核桃/棉花復(fù)合系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)無(wú)根系分隔處理中棉花的%NDFF較根系分隔處理高22.5 %[12]。Rowe 等認(rèn)為這種現(xiàn)象的發(fā)生是因?yàn)楦捣指籼幚淼拿藁ɑ蚧鹁嫠筛蹈菀孜盏揭呀?jīng)存在于土壤中的氮素，而不是吸收施入到土壤中的氮肥[17]。

4.3 氮素利用率(%UFN)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，間作體系與單作體系加權(quán)平均的氮素利用率存在一定差異，且間作體系的氮素利用率較單作體系加權(quán)平均值高出3.37個(gè)百分點(diǎn)。Lehmann等在刺槐/高粱間作復(fù)合群體中發(fā)現(xiàn)間作群體的氮素利用率高于單作系統(tǒng)[8]。另外，除了從地上部植物組織15N含量考察間作和單作加權(quán)平均值的氮素利用率外，我們認(rèn)為間作體系地下部?jī)煞N作物的根系分解對(duì)間作體系更高的氮素利用率也具有一定貢獻(xiàn)。蔣三乃等認(rèn)為，在某些單作林帶中引入合適的輔助樹(shù)種或農(nóng)作物后間作系統(tǒng)將加快地下部?jī)煞N作物的細(xì)根和地上部林下凋落物的分解速度，從而加速系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)，提高林地的養(yǎng)分水平，因?yàn)榈叵虏考?xì)根的分解速度較地上部凋落物高，所以細(xì)根分解在農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中養(yǎng)分歸還方面要比地上部分凋落物具有更大的作用[19]。盡管目前對(duì)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)凋落物混合分解的機(jī)理還不太清楚，但許多研究也都先后證明了上述觀點(diǎn)[20-24]。

單作棗樹(shù)和間作棗樹(shù)的氮素利用效率之間存在一定差異，同時(shí)兩種配置之間存在著明顯的趨勢(shì)：?jiǎn)巫鳁棙?shù)的氮素利用效率較間作棗樹(shù)高出1.83個(gè)百分點(diǎn)。Jose等認(rèn)為間作樹(shù)木因?yàn)榉N間競(jìng)爭(zhēng)而無(wú)法像單作樹(shù)木那樣有效的利用土壤和肥料中的養(yǎng)分，這可能是間作樹(shù)木氮肥利用率低于單作的原因[4]。單作小麥和間作小麥的氮素利用效率之間差異不顯著，然而我們?nèi)匀挥^察到一個(gè)明顯的趨勢(shì)：間作小麥的氮素利用效率均較單作小麥高出5.62個(gè)百分點(diǎn)。我們認(rèn)為這是因?yàn)殚g作小麥較單作小麥更多的利用了邊際效應(yīng)，利用到更多的光照，補(bǔ)充到更多的CO2，從而提高了其氮素利用效率。陳雨海等利用15N穩(wěn)定性同位素在小麥/菠菜間作系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，小麥的邊行優(yōu)勢(shì)與其植株吸收N素的能力呈密切正相關(guān)[25]。

我們的研究同時(shí)也表明兩種作物對(duì)氮素的吸收具有較大差異。棗樹(shù)在各處理中的氮素利用率均低于小麥。很明顯，棗樹(shù)在氮素利用方面競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)小麥。Nissen等在桉樹(shù)/卷心菜農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中也得到類似結(jié)論[6]。從15N施入的不同土層來(lái)看，單、間作小麥系統(tǒng)和單、間作復(fù)合系統(tǒng)的氮素利用率的最低值均出現(xiàn)在120、200 cm處理，這可能是因?yàn)樾←湼翟谏顚油寥婪植嫉妮^少?gòu)亩鹕顚拥乩寐实偷脑颉?/p>

5 結(jié) 論

本研究中棗樹(shù)/小麥復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了氮素的種間競(jìng)爭(zhēng)。間作體系的N吸收量較單作體系加權(quán)平均值高的趨勢(shì)即可以證明這一點(diǎn)。間作體系的NDFF均較單作體系加權(quán)平均值高，這主要由農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中樹(shù)與作物對(duì)氮素吸收利用時(shí)間的不同步造成。間作體系均較單作體系加權(quán)平均值的氮素利用效率高，表明間作體系確比單作具有氮素利用的優(yōu)勢(shì)。本研究同時(shí)表明，棗樹(shù)的氮素利用率低于小麥；各系統(tǒng)的氮素利用率最低值均出現(xiàn)在15N施入的120、200 cm處理，這與作物根系在深層分布較少有密切關(guān)系。我們建議在田間管理中增施一定肥料將有助于緩解種間對(duì)氮素的競(jìng)爭(zhēng)。