连续间作下的紫花苜蓿/燕麦根系与碳氮代谢特性研究

• 作者: 汪雪 刘晓静 王静 吴勇 童长春 甘肃农业大学草业学院 草业生态系统教育部重点实验室 甘肃省草业工程实验室 中-美草地畜牧业可持续发展研究中心
• 来源期刊: 草业学报
• 关键词: 紫花苜蓿 燕麦 连续间作 根系特性 碳氮代谢特性
• 年，卷（期）: 2024,（3）
• 页码范围: 85-96
• 页数: 12页
• 语种: 中文

摘要

为探明豆/禾牧草连续间作下的根系生长特性、碳氮代谢特性及二者相互耦联机制的长期效应，通过田间框栽土培试验，以紫花苜蓿单作和燕麦单作为参照，对紫花苜蓿/燕麦间作种植后第2年、第3年(高产期)连续2年的根系特征、碳氮代谢特性及其相互协调关系开展研究。结果表明：燕麦的生物量表现为间作显著高于单作(P<0.05)；燕麦的根表面积和根平均直径表现为间作显著高于单作(P<0.05)；燕麦的蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性、4个氮代谢酶活性和碳水化合物积累量表现为间作显著高于单作(P<0.05)，而紫花苜蓿与燕麦表现相反。通过相关性分析发现，生物量与光合气体交换参数、氮代谢酶活性、根系特性呈正相关；根表面积、根平均直径与Tr、Pn、Gs、硝酸还原酶(NR)活性、氮积累量、蛋白总量呈显著正相关(P<0.05)；根体积、根表面积、根平均直径与亚硝酸还原酶(NiR)活性、谷氨酸合酶(GOGAT)活性呈极显著正相关(P<0.01)。由此可知，紫花苜蓿与燕麦间作更有利于燕麦优化其根系形态，同时也会显著提高燕麦净光合速率和蒸腾速率，增强燕麦RuBPCase、NR和谷氨酰胺合成酶(GS)等碳、氮代谢酶活性，进而促进其体内碳水化合物及蛋白质积累以改善燕麦生物量和品质，连续间作减弱了系统内燕麦对紫花苜蓿根表面积和根体积的抑制，拓展了紫花苜蓿总根长，但整体而言，间作抑制了紫花苜蓿根系生长和碳、氮代谢水平，不利于其代谢产物及生物量的积累；且总根长、根表面积和根体积对碳、氮代谢起显著促进作用，紫花苜蓿/燕麦间作体系内根系及碳、氮代谢的协调一致可有效提高体系内生物量和蛋白总量。