大豆根构型在玉米大豆间作系统中的营养作用
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磷是植物生长必需的大量营养元素之一，在土壤 中具有有效性低、易固定、难移动等特点。植物对土 壤中磷的吸收主要依靠根系吸收其周围所接触到的土 壤有效磷[4]。根构型（即根系在生长介质中的空间分 布）决定了植物根系所接触到的土壤体积大小。植物 根系在土壤中有效磷含量较高的区域（耕作层）分布 越多，根系接触的土壤体积越大，就越有利于根系对 土壤中磷的吸收[5, 6]。可见，植物根构型对土壤磷吸收 十分重要。此外，笔者的研究还发现，大豆氮效率和 磷效率具有较好的协同性，并且根构型对氮营养也起 着非常重要的作用[7]。豆科与非豆科作物（例如：大 豆与玉米）的间作是比较常见的间作栽培方式之一。 目前对此系统中养分竞争、促进作用及间作优势的研 究已有一些报道[8,9]。但植物根构型和磷效率在间作系 统中对作物营养吸收的影响还未见报道。
图 玉米/大豆单间作播种示意图
Fig. Diagram representing maize/soybean monoculture and intercropping
1.5 数据分析 所有数据分别采用 Microsoft Excel 和 SAS 等统计
软件计算平均值和标准差，及进行双因素（栽培方式 和基因型）方差分析。此外，为比较在间作系统中不 同作物的间作优势和吸收养分能力的强弱，还进行了 间作优势和养分竞争比率计算。 1.5.1 间作优势 土地当量比（lande quivalent ratio， LER）常被用于衡量间作优势，LER 被定义为获得与 间作相同产量所需的单位土地面积。根据 De Wit 和 Van der Bergh 的公式[13]计算：
摘要：运用根构型不同的大豆品种与玉米进行间作，比较大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用。结 果表明，玉米与大豆间作具有明显的间作优势，间作作物的生物量、氮磷含量都显著好于单作。玉米与浅根型大 豆品种巴西 10 号间作，间作优势大于与深根型大豆品种本地 2 号。说明大豆根构型在玉米/大豆间作系统中具有 十分重要的作用。间作系统的氮磷养分竞争比率表明，玉米/大豆这类豆科/禾本科间作组合的优势主要来自对氮的 优势性吸收，而玉米与不同基因型大豆间作的优势差异则主要来源于对土壤磷吸收的差异。浅根型大豆品种不仅 有利于两种间作作物对土壤磷的吸收，同时还有利于对氮的吸收。
（g·kg-1）
（g·kg-1）
1.21
0. 58
速效氮
速效磷
速效钾
Available nitrogen Available phosphorus Available potassium
（mg·kg-1）
（mg·kg-1）
（mg·kg-1）
72.8
14.95
289.5
1.3 试验方法 试验包括单作和间作 2 种种植方式，其中单作有
每生长季节分苗期和成熟期两次收获。苗期收获 是在播种后一个月左右（植株开花前）进行统一采样；
成熟期则根据不同品种的成熟时间，成熟时分批采样。 1.4.1 地上部生物量 样品收获后，首先将地上部和 根部分开，并将地上部在 75℃下烘干称重。 1.4.2 根形态参数 田间取根样时，以选定植株为中 心，挖取包容所有根系的方块，在保证不伤害根系的 情况下，小心除去根系周围土壤并对根扫描，用计算 机图像分析软件 WINRHIZO（Regent Ins Inc，Canada） 计算总根长和根表面积后，再在 75℃下烘干称重。 1.4.3 植株各部位氮磷含量测定 所有样品分别 粉碎后，先用 H2SO4-H2O2 消煮，然后用钼锑抗比 色法测定全磷，用自动定氮仪（Kjedahl 2300, FOSS, Sweden）测全氮[12]。
中国农业科学 2005,38(6):1196-1203 Scientia Agricultura Sinica
大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用
唐劲驰 1，Ismael A. Mboreha1，佘丽娜 1，廖 红 1，陈怀珠 2，孙祖东 2，严小龙 1
（1 华南农业大学植物营养生理与遗传研究室根系生物学研究中心，广州 510642；2 广西农业科学院经济作物研究所，南宁 530400）
供试大豆 (Glycine max (L.) Merr) 包括一个普通 栽培品种（本地 2 号）和一个巴西引进品种（巴西 10 号）。经田间试验验证，本地 2 号为深根型；巴西 10 号为浅根型[10]。供试玉米（Zea mays L.）为普通甜玉 米品种（超甜 20 号）。 1.2 供试土壤
供试土壤属于中等肥力的微酸性红壤，其理化性 状见表 1。其中，pH 值用 2.5︰1 的水土比法测定；有 机质用 K2Cr2O7-H2SO4 法测定；全氮用开氏法测定； 速效氮用扩散法测定；全磷用 H2SO4-HClO4 法消煮， 钼锑抗比色法测定；速效磷用 0.03 mol·L-1 NH4F-0.025 mol·L-1 HCl（Bray I 法）浸提，钼锑抗比色法测定； 速效钾用 1 mol·L-1 NH4OAc 浸提，火焰光度计测定。 具体测定方法参考《土壤农化分析手册》[11]。
163.com。严小龙为通讯作者，Tel: 020-85283380；E-mail: xlyan@scau.edu.cn
6期
唐劲驰等：大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用
1197
更少，对于作物根际效应的报道也很有限 [1～3]。因此， 深入研究间作作物养分的吸收和利用的特点，将为充 分认识和合理利用间作这一种植形式在生产中的优势 提供理论依据。
本研究采用根构型不同的大豆品种与玉米进行间 作，在田间测定两种作物的根系特性、氮磷吸收以及 作物生长状况，目的在于探讨大豆不同根构型和磷效
率对玉米/大豆间作的营养作用，为了解间作系统中作 物相互作用的营养机理，进而为间作系统的栽培提供 理论依据。
1 材料与方法
研究于 2002 年分上、下半年在广西壮族自治区南 宁市广西农业科学院经济作物研究所试验地进行。 1.1 供试作物
3 个处理：巴西 10 号（MS1）、本地 2 号（MS2）、 玉米（MC）；间作有 2 个处理：玉米与巴西 10 号间 作（ICS1）、玉米与本地 2 号间作（ICS2）。试验采 用双因素完全随机区组设计，4 次重复。每小区播种 面积为 60 m2，大豆单作株行距为：10 cm × 30 cm（图 -a），玉米单作株行距为：20 cm × 30 cm（图-b）； 玉米/大豆间作采用一行大豆，一行玉米，间距为 30 cm，玉米的株距为 20 cm，大豆的株距为 10 cm（图-c）。 1.4 测定指标
别是提高土壤养分的吸收利用效率，弥补了单作的不 足，在农业生产中占有重要地位。目前，关于间作的 栽培配套技术和地上部资源如光、热的利用等方面都 已进行了很多研究。但对于间作中作物利用土壤资源 的研究较少，特别是关于作物对养分资源利用的研究
收稿日期：2004-11-24 基金项目：McKnight 国际作物合作研究基金和国家自然科学基金（30230220/30370844）资助 作者简介：唐劲驰（1973-），女，山西平定人，博士，主要从事植物生态营养学的研究。Tel: 020-87585379；Fax: 020-87590503；E-mail: jingcht@
1198
中国农业科学
38 卷
玉米 Maize
10 cm 20 cm 10 cm 20 cm
a 30 cm
b
30cm
c
30 cm
大豆 Soybean
大豆单作 Soybean monoculture
玉米单作 Maize monoculture
玉米/大豆间作 Maize/soybean intercropping
关键词：玉米；大豆；间作；根构型；氮、磷营养
Nutritional Effects of Soybean Root Architecture in a Maize/Soybean Intercropping System
TANG Jin-chi1, Ismael A. Mboreha1, SHE Li-na1, LIAO Hong1, CHEN Huai-zhu2, SUN Zu-dong2, YAN Xiao-long1
Abstract: In the present study, two soybean genotypes differing in root architecture were employed to evaluate the effects of soybean root architecture on N and P nutrient status and crop growth in a maize/soybean intercropping system. The results showed that land equivalent ratio (LER), biomass and N/P content of crops significantly increased in the maize/soybean intercropping system. LER was also higher in maize intercropped with Baxi10, the soybean genotype with a shallow root system, than that in maize intercropped with Bendi2, the soybean genotype with a deep root system, indicating that soybean root architecture may play an important role in the maize/soybean intercropping system. The greater LER in the legume-grass intercropping system (such as the maize/soybean intercropping system) could be mainly attributed to the greater N uptake as indicated by the competition ratio of maize to soybean (CRms), while the differences in LER between maize intercropped with different soybean genotypes might have resulted from different soil P uptake. Soybean genotype with a shallower root system was advantageous not only for soil P uptake but also for N uptake by both crops.
(1 Laboratory of Plant Nutritional Physiology and Genetics, Root Biology Center, South China Agricultural University, Guangzhou 510642; 2Institute of Economical Crops, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530400 )
Key words: Maize; Soybean; Intercropping; Root architecture; N,P nutrition
间作是农业生产中历史悠久的一种栽培方式。由 于间作是通过各类植物的不同组合构成多种植物、多 层次、多功能的人工复合群体，利用不同植物在生长 过程中形成的“空间差”、“时间差”，有效地发挥 光、肥、水、气、热等有限农业资源的生产潜力，特
表 1 供试土壤的基本化学性质
Table 1 Basic chemical properties of the tested soil
土壤类型
pH
Soil type
红壤 Red soil
5.86
Leabharlann Baidu
有机质 Organic matter
（g·kg-1）
21.6
全氮
全磷
Total nitrogen Total phosphorus
图 玉米/大豆单间作播种示意图
Fig. Diagram representing maize/soybean monoculture and intercropping
1.5 数据分析 所有数据分别采用 Microsoft Excel 和 SAS 等统计
软件计算平均值和标准差，及进行双因素（栽培方式 和基因型）方差分析。此外，为比较在间作系统中不 同作物的间作优势和吸收养分能力的强弱，还进行了 间作优势和养分竞争比率计算。 1.5.1 间作优势 土地当量比（lande quivalent ratio， LER）常被用于衡量间作优势，LER 被定义为获得与 间作相同产量所需的单位土地面积。根据 De Wit 和 Van der Bergh 的公式[13]计算：
摘要：运用根构型不同的大豆品种与玉米进行间作，比较大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用。结 果表明，玉米与大豆间作具有明显的间作优势，间作作物的生物量、氮磷含量都显著好于单作。玉米与浅根型大 豆品种巴西 10 号间作，间作优势大于与深根型大豆品种本地 2 号。说明大豆根构型在玉米/大豆间作系统中具有 十分重要的作用。间作系统的氮磷养分竞争比率表明，玉米/大豆这类豆科/禾本科间作组合的优势主要来自对氮的 优势性吸收，而玉米与不同基因型大豆间作的优势差异则主要来源于对土壤磷吸收的差异。浅根型大豆品种不仅 有利于两种间作作物对土壤磷的吸收，同时还有利于对氮的吸收。
（g·kg-1）
（g·kg-1）
1.21
0. 58
速效氮
速效磷
速效钾
Available nitrogen Available phosphorus Available potassium
（mg·kg-1）
（mg·kg-1）
（mg·kg-1）
72.8
14.95
289.5
1.3 试验方法 试验包括单作和间作 2 种种植方式，其中单作有
每生长季节分苗期和成熟期两次收获。苗期收获 是在播种后一个月左右（植株开花前）进行统一采样；
成熟期则根据不同品种的成熟时间，成熟时分批采样。 1.4.1 地上部生物量 样品收获后，首先将地上部和 根部分开，并将地上部在 75℃下烘干称重。 1.4.2 根形态参数 田间取根样时，以选定植株为中 心，挖取包容所有根系的方块，在保证不伤害根系的 情况下，小心除去根系周围土壤并对根扫描，用计算 机图像分析软件 WINRHIZO（Regent Ins Inc，Canada） 计算总根长和根表面积后，再在 75℃下烘干称重。 1.4.3 植株各部位氮磷含量测定 所有样品分别 粉碎后，先用 H2SO4-H2O2 消煮，然后用钼锑抗比 色法测定全磷，用自动定氮仪（Kjedahl 2300, FOSS, Sweden）测全氮[12]。
中国农业科学 2005,38(6):1196-1203 Scientia Agricultura Sinica
大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用
唐劲驰 1，Ismael A. Mboreha1，佘丽娜 1，廖 红 1，陈怀珠 2，孙祖东 2，严小龙 1
（1 华南农业大学植物营养生理与遗传研究室根系生物学研究中心，广州 510642；2 广西农业科学院经济作物研究所，南宁 530400）
供试大豆 (Glycine max (L.) Merr) 包括一个普通 栽培品种（本地 2 号）和一个巴西引进品种（巴西 10 号）。经田间试验验证，本地 2 号为深根型；巴西 10 号为浅根型[10]。供试玉米（Zea mays L.）为普通甜玉 米品种（超甜 20 号）。 1.2 供试土壤
供试土壤属于中等肥力的微酸性红壤，其理化性 状见表 1。其中，pH 值用 2.5︰1 的水土比法测定；有 机质用 K2Cr2O7-H2SO4 法测定；全氮用开氏法测定； 速效氮用扩散法测定；全磷用 H2SO4-HClO4 法消煮， 钼锑抗比色法测定；速效磷用 0.03 mol·L-1 NH4F-0.025 mol·L-1 HCl（Bray I 法）浸提，钼锑抗比色法测定； 速效钾用 1 mol·L-1 NH4OAc 浸提，火焰光度计测定。 具体测定方法参考《土壤农化分析手册》[11]。
163.com。严小龙为通讯作者，Tel: 020-85283380；E-mail: xlyan@scau.edu.cn
6期
唐劲驰等：大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用
1197
更少，对于作物根际效应的报道也很有限 [1～3]。因此， 深入研究间作作物养分的吸收和利用的特点，将为充 分认识和合理利用间作这一种植形式在生产中的优势 提供理论依据。
本研究采用根构型不同的大豆品种与玉米进行间 作，在田间测定两种作物的根系特性、氮磷吸收以及 作物生长状况，目的在于探讨大豆不同根构型和磷效
率对玉米/大豆间作的营养作用，为了解间作系统中作 物相互作用的营养机理，进而为间作系统的栽培提供 理论依据。
1 材料与方法
研究于 2002 年分上、下半年在广西壮族自治区南 宁市广西农业科学院经济作物研究所试验地进行。 1.1 供试作物
3 个处理：巴西 10 号（MS1）、本地 2 号（MS2）、 玉米（MC）；间作有 2 个处理：玉米与巴西 10 号间 作（ICS1）、玉米与本地 2 号间作（ICS2）。试验采 用双因素完全随机区组设计，4 次重复。每小区播种 面积为 60 m2，大豆单作株行距为：10 cm × 30 cm（图 -a），玉米单作株行距为：20 cm × 30 cm（图-b）； 玉米/大豆间作采用一行大豆，一行玉米，间距为 30 cm，玉米的株距为 20 cm，大豆的株距为 10 cm（图-c）。 1.4 测定指标
别是提高土壤养分的吸收利用效率，弥补了单作的不 足，在农业生产中占有重要地位。目前，关于间作的 栽培配套技术和地上部资源如光、热的利用等方面都 已进行了很多研究。但对于间作中作物利用土壤资源 的研究较少，特别是关于作物对养分资源利用的研究
收稿日期：2004-11-24 基金项目：McKnight 国际作物合作研究基金和国家自然科学基金（30230220/30370844）资助 作者简介：唐劲驰（1973-），女，山西平定人，博士，主要从事植物生态营养学的研究。Tel: 020-87585379；Fax: 020-87590503；E-mail: jingcht@
1198
中国农业科学
38 卷
玉米 Maize
10 cm 20 cm 10 cm 20 cm
a 30 cm
b
30cm
c
30 cm
大豆 Soybean
大豆单作 Soybean monoculture
玉米单作 Maize monoculture
玉米/大豆间作 Maize/soybean intercropping
关键词：玉米；大豆；间作；根构型；氮、磷营养
Nutritional Effects of Soybean Root Architecture in a Maize/Soybean Intercropping System
TANG Jin-chi1, Ismael A. Mboreha1, SHE Li-na1, LIAO Hong1, CHEN Huai-zhu2, SUN Zu-dong2, YAN Xiao-long1
Abstract: In the present study, two soybean genotypes differing in root architecture were employed to evaluate the effects of soybean root architecture on N and P nutrient status and crop growth in a maize/soybean intercropping system. The results showed that land equivalent ratio (LER), biomass and N/P content of crops significantly increased in the maize/soybean intercropping system. LER was also higher in maize intercropped with Baxi10, the soybean genotype with a shallow root system, than that in maize intercropped with Bendi2, the soybean genotype with a deep root system, indicating that soybean root architecture may play an important role in the maize/soybean intercropping system. The greater LER in the legume-grass intercropping system (such as the maize/soybean intercropping system) could be mainly attributed to the greater N uptake as indicated by the competition ratio of maize to soybean (CRms), while the differences in LER between maize intercropped with different soybean genotypes might have resulted from different soil P uptake. Soybean genotype with a shallower root system was advantageous not only for soil P uptake but also for N uptake by both crops.
(1 Laboratory of Plant Nutritional Physiology and Genetics, Root Biology Center, South China Agricultural University, Guangzhou 510642; 2Institute of Economical Crops, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530400 )
Key words: Maize; Soybean; Intercropping; Root architecture; N,P nutrition
间作是农业生产中历史悠久的一种栽培方式。由 于间作是通过各类植物的不同组合构成多种植物、多 层次、多功能的人工复合群体，利用不同植物在生长 过程中形成的“空间差”、“时间差”，有效地发挥 光、肥、水、气、热等有限农业资源的生产潜力，特
表 1 供试土壤的基本化学性质
Table 1 Basic chemical properties of the tested soil
土壤类型
pH
Soil type
红壤 Red soil
5.86
Leabharlann Baidu
有机质 Organic matter
（g·kg-1）
21.6
全氮
全磷
Total nitrogen Total phosphorus