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间套作根系相互作用及其养分资源高效利用的机理研究

文献类型： 获奖成果

作者：

作者机构：

获奖名称： 高校科学技术奖科技进步奖

获奖等级： 二等奖

关键词： 利用;养分;机理;资源;互作;资源高效利用;根;高效利用;机理研究;高效;间套作;作用;套作;相互作用;根系;研究;养分资源;相

第一完成单位： 中国农业大学

获奖时间： 2005

摘要： 本课题把生物多样性和根际生态系统养分动态这两大国际热点联系起来，为我国农业持续发展的生物学途径提出了新的依据和思路，也对自然生态系统种间相互作用机理的认识具有重要的参考价值。首次在国际上报道了蚕豆/玉米间作产量优势主要取决于地下部根系的种间相互作用；证实了在较高供氮水平下，间作提高豆科作物的固氮能力，揭示了蚕豆、玉米根系相互作用有利于作物充分利用土壤中和大气中的氮素，提高非豆科作物的氮营养，提高产量；在蚕豆/玉米和小麦/鹰嘴豆间作体系中，豆科作物均具有促进非豆科作物磷营养的作用；大量的田间和室内模拟试验，发现花生与玉米、小麦等铁高效的禾本科作物间作，禾本科作物的根际效应能明显减轻或克服石灰性土壤上花生的缺铁黄化现象，显著提高花生对土壤难溶性铁、锌、铜等营养元素的吸收，改善花生的矿质营养，提高产量；应用根际显色和数字化定量方法进一步明确了蚕豆根际具有较强的酸化能力； 通过多年的试验，摸索出一套在田间条件下研究不同植物根系之间相互作用的原位观测方法；发现间作作物根系空间分布与种间相互作用关系密切。 本研究的成果已逐步在示范推广项目中应用，农业部948项目“中国养分资源综合管理”项目已将间作套种种植体系养分资源综合管理列为子项目，其中主要的理论依据就是本研究的理论成果。即利用根瘤菌接种豆科作物，发挥种间相互作用，提高固氮效率，在禾本科／禾本科间作中充分利用种间相互作用驱动养分来源的分异，优势种利用土壤养分，劣势种利用肥料养分，使土壤和肥料养分的效果都发挥到最大。由于深化了对间套作种植体系养分资源高效利用及其增产的根际营养调控机理的认识，使我们有可能利用这些新知识进一步优化间套作生产体系。我们十多年来甘肃、内蒙、河南、四川和云南等地探索的结果表明，不论是豆科/非豆科，还是禾本科/禾本科作物间作，都具有提高养分资源利用效率和显著产量的潜力。例如，蚕豆／玉米间作体系在保证高产的条件下，与单作玉米(施氮肥量为300kg N/ha)相比，每公顷也可节约氮肥和磷肥100kg以上。充分证明了作物养分资源高效利用的生物学潜力是多么巨大。已逐步在甘肃，四川和云南等地示范和推广，展示了良好的应用前景。

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