隆德马铃薯间作实验方案

马铃薯/玉米间作栽培对土壤和作物的影响
杜春凤
一、试验目的
在连作条件下，通过利用3:2的间作条带比，研究马铃薯/玉米间作对土壤理化性状与土壤微生物群落功能、结构变化的影响，定量评价间作栽培技术的产量及品质效应，旨在缓解宁夏南部山区长期单作导致的马铃薯连作障碍，建立科学合理的间、套作栽培模式，为宁夏南部山区间、套作模式推广提供理论依据。

二、研究内容
1、马铃薯/玉米间作栽培对作物产量、生物量及养分吸收的影响
（1）不同处理间作物产量变化特征；
（2）不同处理间作物生物量变化特征；
（3）不同处理对马铃薯养分吸收的影响；
（4）间作栽培对土壤氮素形态变化的影响。

2、马铃薯/玉米间作栽培对作物生长发育的影响。

3、马铃薯/玉米间作栽培对土壤理化性质及土壤微生物群落功能、结构变化的影响
（1）间作栽培对土壤理化性质的影响；
（2）间作栽培对土壤微生物群落功能、结构变化的影响；
（3）间作栽培对土壤酶活性的影响。

三、马铃薯/玉米间作栽培对土壤和作物的影响实验方案
（一）试验地点与土壤概况
1、试验地点：宁夏固原市隆德县沙塘镇和平村。

2、土壤类型：该试验地为黑垆土。

（二）试验设计
1、供试材料
（1）供试品种：马铃薯为青薯9号，玉米种子为长城706
（2）试验设计：大田试验。

采用单因素随机区组试验设计，三个处理，分别为：
处理1：单作玉米；处理2：单作马铃薯；处理3：马铃薯/玉米（条带比为3:2）。

（3）供试肥料：磷酸二氨(N21.2%）、尿素（N46%）。

2、试验内容：采用单因素随机区组设计,设3个处理，4次重复，共12个小区。

表1 马铃薯/玉米间作处理设计方案
3、种植方法：
马铃薯与玉米均采用宽窄行种植方式，宽行为60cm，窄行为40cm。

马铃薯株距为40cm。

玉米覆膜种植，株距35cm。

小区面积4×3=12m2，共12个小区，小区间间隔30cm。

4、施肥方法：
土壤翻耕前基施磷酸二氨325kg/hm2，尿素尿素98.44kg/hm2 ，全生育期不追肥。

田间布局图
（三）测定项目与样品采集
1、土壤样品采集与测试项目:
（1）基础土样：土壤耕翻前利用多点采样的方法，均匀混合采集土壤0-30cm 土层土壤样本，带回实验室，采用4分法将土样分为二部分，2/3样品经风干、过筛处理，测定土壤有机质（重铬酸钾容量法-外加热法）、全氮（半微量开氏法）、碱解氮（碱解扩散法）、全磷（HClO4-H2SO4）、有效磷（0.5mol/lNaHCO3法）、速效钾（NH4OAc浸提-火焰光度法）、pH值（酸度计法）、全盐（电导法）、阳离子交换量（乙酸钠法）；1/3鲜样测定土壤微生物指标（细菌—牛肉膏蛋白
胨琼脂培养基、真菌—马铃薯蔗糖琼脂培养基、放线菌—改良高氏1号培养基）、硝态氮含量（酚二黄酸比色法）及铵态氮含量（采用KCL浸提—靛酚蓝比色法）（2）盛花期土样：在2016年7月初（盛花期），利用套筒式土钻在间作作物行间利用多点取样的方法（马铃薯与玉米行中间、玉米与玉米中间、马铃薯与马铃薯中间）采集0-30厘米土层的土壤样品，并均匀混合。

每个小区采集1个土壤样品，共采集12个样品。

A．土壤铵态氮的测定（KCL浸提—靛酚蓝比色法）：
实验步骤;
①浸提：取相当于10g干土的鲜土样，加入2mol/LKCL溶液50.0ml，振荡,1小时，过滤。

②比色：吸取滤液2-10ml放入50ml容量瓶中，用氯化钾溶液补充至10ml，然后加入苯酚溶液5ml和次氯酸钠碱性溶液5ml，摇匀。

在室温下放置1h后，加掩蔽剂1ml以溶解可能产生的沉淀物，然后用水定容至刻度。

使用分光光度计在625nm波长处进行比色。

③工作曲线：分别吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml的NH4+—N 标准溶液于50ml容量瓶中，各加10ml氯化钾溶液，同步骤②进行比色。

试剂：
①2mol/L KCL溶液：称取149.1gKCl溶于水中，定容至1L。

②苯酚溶液：称取苯酚10g和硝基铁氰化钠100mg，溶于水，定容至1L，须贮藏于棕色试剂瓶中，4℃冰箱中贮存。

③次氯酸钠碱性溶液：称取氢氧化钠10g、磷酸氢二钠7.06g、磷酸钠31.8g
和52.5g/L次氯酸钠溶液10ml，溶于水中，定容至1L，贮存于棕色瓶，4℃冰箱中贮存。

④掩蔽剂：将400g/L的酒石酸钾钠和100g/L的EDTA二钠盐溶液等体积混合。

每100ml混合液加入10mol/L氢氧化钠溶液0.5ml。

⑤2.50µg/ml铵态氮标准溶液：称取干燥的硫酸铵0.4717g溶于水中，定容至1L，制备成铵态氮100µg/ml的贮存溶液；使用前加水稀释40倍，制备成标准溶液。

B. 土壤硝态氮的测定（酚二磺酸比色法）：
实验步骤：
①浸提：称取鲜土10g加入CaSO4•2H2O 0.1g和50ml水，振荡10min，静置5min后过滤。

如果滤液因有机质而呈现颜色，可加活性炭出去。

②比色：吸取滤液25-50ml于三角瓶中，加入CaCO3约0.05g，在水浴上蒸干，冷却，迅速加入酚二磺酸试剂2ml，旋转三角瓶，使其接触到所有的蒸干物。

静止10min，使其充分作用后加入20ml水，搅拌至蒸干物完全溶解。

冷却后缓缓加入1:1NH4OH并搅拌均匀，至溶液呈微碱性再多加入2ml，以保证NH4OH 过量。

然后将溶液全部转入100ml容量瓶中，加水定容。

使用分光光度计在420nm 处比色。

③工作曲线：分别取NO3-—N标准溶液0、1、2、5、10、15、20ml于三角瓶中，在水浴上蒸干，同步骤②，进行比色。

试剂：
①酚二磺酸试剂：称取白色苯酚25.0g至于500ml三角瓶中，以150ml浓硫
酸溶解，再加入75ml发烟硫酸并至于沸水浴中加热2h，可得酚二磺酸溶液，贮存于棕色瓶中。

②发烟硫酸：25.0g酚加浓硫酸225ml，沸水中加热6h配成。

③NO3-—N标准溶液：准确称取KNO3（二级）0.7221g溶于水，定容至1L，此为100µg/ml NO3-—N溶液，将此溶液稀释10倍，即为10µg/mlNO3-—N标准溶液。

C.土壤微生物测定：
①土壤呼吸强度的测定：新鲜样本低温保存带回实验室，通过2mm筛，调
整土壤含水量，达到饱和含水量的60%（粘粒含量高的土壤为饱和持水量的
40%），28℃恒温培养24h后，用于土壤呼吸强度的测定。

②土壤微生物功能多样性测定（新鲜土样）：每个处理一个样，共三个土样，
采用BIOLOGA技术。

③土壤微生物群落结构测定（新鲜土样）：土壤细菌、真菌及放线菌分别以
牛肉膏蛋白胨琼脂、马铃薯—蔗糖琼脂(PDA)和改良高氏1号作为培养基，采用
稀释平板法测定。

④磷脂脂肪酸分析（新鲜土样）：称取相当5g干土重的新鲜土壤样品（过
2mm）进行磷脂脂肪酸分析。

⑤风干土壤样品按试验指导处理过筛，分析土壤碱性磷酸酶、脲酶、过氧化
氢酶；同时分析此次取样的土壤有机质、碱解氮、全氮、速效磷、全磷、速效钾
等指标。

利用多元分析方法，分析土壤微生物群落结构（磷脂脂肪酸指纹图谱）与土
壤基本理化性状、生物学性状间的关系。

（3）收获前土样：在马铃薯收获前（10月），利用土钻采集0-30厘米土层土壤，分析铵态氮和硝态氮。

2、植株采集与测试项目:
（1）各生育时期记录：详细记录播种、出苗、现蕾期、初花期、盛花期、枯萎期、收获期等日期。

（2）生物学指标测定：
株高与茎粗：按照小区，每小区随机选定10株测定各生育时期株高﹑茎粗。

植株干物质测定方法：收获期（9月下旬）所有小区均取1m×1m样方测定地上部和地下部生物量（玉米、马铃薯的生物学产量），将样品带回实验室，将根系及马铃薯块茎上粘附的泥土，用水分冲洗干净，用滤纸吸干，然后按照不同器官剪开，分别称取鲜重；将各器官剪成小段或薄片，无损失放入已恒重的大烧杯中，置于烘箱，在条件下杀青，烘30min，然后将温度降至65℃条件下烘12-14h，冷却，称重；再用相同方法烘干2h，再称重，至恒重为止。

（3）植株养分含量测定方法：取每小区进行监测的植株（马铃薯1株、玉米1株），在65℃条件下烘干植株不同器官样品，粉碎，过筛，同时测定各部分氮磷钾含量。

植株样品采用H2SO4-H2O2消煮，半微量凯氏定氮法测定全氮含量，钒钼黄比色法测定全磷含量，火焰光度计法测定全钾含量，以烘干质量为基础计算植株地下部（块茎和根系）和地上部（茎叶和籽粒）的氮磷钾养分含量。

（4）植株叶绿素及光合速率的测定：在作物出苗后，在每小区选择长势一致的马铃薯幼苗2株、在间作处理中选择马铃薯与玉米相邻的马铃薯与玉米各2株进行监测，记载各小区马铃薯（倒数第二片复叶的第2小叶、倒数第三片复叶的第二小叶）、玉米（棒三叶）的叶绿素荧光值及光合测定值[盛花期（7月初）、成熟期（9月下旬）]；
3、收获记产:所有小区进行实测产，记录作物经济学产量，计算种间竞争优势
四、结果整理与统计分析
（1）基础土壤与收获后土壤养分对比分析；
（2）间作栽培调控下作物生长发育情况分析;
（3）间作栽培调控下土壤微生物群落结构及功能变化分析；
（4）间作栽培调控下生物量及养分含量变化分析；
（5）间作栽培调控下土壤氮素形态变化分析；
（6）间作栽培调控下对作物产量的影响分析（产量优势和种间竞争优势）；。