郭增鵬 董 坤 朱錦惠,3 董 艷,*

(1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650201； 2 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201； 3滇西應(yīng)用技術(shù)大學(xué)普洱茶學(xué)院，云南 普洱 665000)

蠶豆(ViciafabaL.)因富含蛋白質(zhì)和碳水化合物以及具有藥用價(jià)值和保健作用，作為糧食、蔬菜、飼料等在世界范圍內(nèi)廣泛種植。中國(guó)是世界上蠶豆種植面積和產(chǎn)量最大的國(guó)家，其中云南省的種植面積和產(chǎn)量均居我國(guó)首位[1]。蠶豆銹病是由蠶豆單孢銹菌(Uromycesfabae)引起的一種蠶豆主要病害，該病具有傳播范圍廣、繁殖速度快的特點(diǎn)，尤其對(duì)秋播蠶豆產(chǎn)生較大的危害，嚴(yán)重影響蠶豆產(chǎn)量。云南省也是該病高發(fā)區(qū)之一，流行爆發(fā)年份蠶豆可減產(chǎn)70%～80%，個(gè)別田塊甚至絕收[1]。

氮素是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，施氮是提高作物產(chǎn)量的有效措施。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了最大程度地獲得高產(chǎn)，在農(nóng)田投入了大量的氮[2]。然而，大量施用氮肥使專性寄生物(如銹病、病毒病等)的感染性增強(qiáng)，從而加劇了病害的發(fā)生[3]。這是由于氮素通過(guò)滿足植物營(yíng)養(yǎng)來(lái)調(diào)節(jié)作物的冠層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響作物冠層光照、濕度、溫度、風(fēng)速等農(nóng)田小氣候的變化，以及植物病害的侵染及流行[4]。雷恩等[5]研究表明，隨著施氮量的增加，水稻群體田間小氣候發(fā)生顯著變化，導(dǎo)致水稻稻瘟病、紋枯病的發(fā)病程度增加。

合理間作能有效改善作物群體結(jié)構(gòu)，使作物充分利用水分、養(yǎng)分和光熱，抑制病蟲害的發(fā)生。間作控病已在多種體系得到證實(shí)，如馬鈴薯玉米間作能夠控制馬鈴薯晚疫病和玉米大、小斑病[6]；前期試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)蠶豆小麥間作能有效降低蠶豆枯萎病和小麥白粉病的發(fā)生[7-8]。近年來(lái)，關(guān)于氮、錳、硅等養(yǎng)分高效吸收利用[9-11]、病原菌的阻隔和稀釋作用[12]、作物抗病物質(zhì)變化[13-14]等方面對(duì)間作控病機(jī)制的研究已有大量報(bào)道。間作能影響田間小氣候從而降低多種病害的發(fā)生[15-16]，但前人研究主要集中在間作不同行比對(duì)田間微氣候的影響及其與病害發(fā)生的關(guān)系等方面，而有關(guān)間作體系中不同氮肥施用量對(duì)田間微氣候的影響及其與氣傳病害發(fā)生的關(guān)系鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以云南滇中地區(qū)小麥蠶豆間作體系為研究對(duì)象，探究間作體系不同氮肥施用量對(duì)蠶豆銹病發(fā)生、不同冠層溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速的影響，旨在明確間作系統(tǒng)蠶豆冠層微氣候變化與銹病發(fā)生的關(guān)系及其對(duì)氮肥施用的響應(yīng)，揭示氮肥施用影響間作控病效果及機(jī)理，為間作系統(tǒng)合理施用氮肥和發(fā)揮間作控病增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)提供指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在云南省玉溪市峨山縣峨峰村(24°11′N，102°24′ E)進(jìn)行，于2016年10月播種，2017年4月收獲。土壤類型為水稻土，前茬為韭菜，質(zhì)地為砂壤土，耕層土壤基本理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)28.9 g·kg-1、全氮2.2 g·kg-1、全磷0.8 g·kg-1、全鉀18.3 g·kg-1、堿解氮102.0 mg·kg-1、有效磷36.9 mg·kg-1、速效鉀100.5 mg·kg-1、土壤pH值 7.1。

供試品種: 蠶豆品種為玉溪大粒豆(ViciafabaL cv. Yuxidalidou)，小麥品種為云麥 52(TricumaestivumLcv. Yunmai-52)，均購(gòu)自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為2因素設(shè)計(jì)(即A、B)，其中A因素為2種種植模式，分別為蠶豆單作(MF)、蠶豆小麥間作(IF)；B因素為4個(gè)施氮水平，分別為不施氮(N0)、低氮(N1)、常規(guī)施氮(N2)和高氮處理(N3)，相應(yīng)的蠶豆施氮量分別為0、45、90、135 kg·hm-2，小麥?zhǔn)┑繛樾Q豆施氮量的2倍。組合為8個(gè)處理，每處理3次重復(fù)，共計(jì)24個(gè)小區(qū)，完全隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為32.4 m2(5.4 m×6 m)。蠶豆點(diǎn)播，行間距0.3 m，株距0.15 m，小麥條播，行間距0.2 m，間作小區(qū)按2行蠶豆、6行小麥種植，間作小區(qū)內(nèi)有3個(gè)小麥種植帶和4個(gè)蠶豆種植帶。蠶豆在單作小區(qū)的種植方式、株距、行距和施肥量與間作完全相同。

試驗(yàn)用肥料為尿素(N，46%)、普通過(guò)磷酸鈣(P2O5，16%)和硫酸鉀(K2O，50%)，磷肥施用量為90 kg·hm-2，鉀肥施用量為90 kg·hm-2，磷、鉀肥均作為基肥一次性施入。小麥氮肥分底肥和追肥(各1/2)2次施用，全生育期內(nèi)不施有機(jī)肥。田間日常管理按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理進(jìn)行，整個(gè)生育期不噴施農(nóng)藥，蠶豆銹病為田間自然發(fā)生。

1.3 蠶豆銹病調(diào)查

分別在蠶豆銹病(Uromycesfabae)發(fā)病初期(蠶豆分枝期)、發(fā)病盛期(蠶豆鼓莢期)、發(fā)病末期(蠶豆成熟期)對(duì)每個(gè)小區(qū)病害危害情況進(jìn)行調(diào)查。單作小區(qū)沿對(duì)角線方向隨機(jī)選取5點(diǎn)，每點(diǎn)2株，共調(diào)查10株；間作小區(qū)在第一個(gè)種植帶內(nèi)選3點(diǎn)，第二個(gè)帶內(nèi)選2點(diǎn)，每點(diǎn)調(diào)查2株，共10株，每株蠶豆調(diào)查所有完全展開(kāi)葉的發(fā)病情況，分別記錄葉片上銹病病斑面積占整個(gè)葉片面積的百分?jǐn)?shù)，以6級(jí)標(biāo)準(zhǔn)記載。0級(jí)為蠶豆葉片上無(wú)病斑；1級(jí)為病斑面積占葉面積≤5%；3級(jí)為病斑面積占葉面積6%～10%；5級(jí)為病斑面積占葉面積11%～20%；7級(jí)為病斑面積占葉面積21%～50%；9級(jí)為病斑面積占葉面積≥55%。調(diào)查完成后按照公式分別計(jì)算發(fā)病率和病情指數(shù)：

發(fā)病率=發(fā)病葉數(shù)/調(diào)查總?cè)~數(shù)×100%

(1)

病情指數(shù)=Σ(各級(jí)病葉數(shù)×相應(yīng)級(jí)值)/(最高級(jí)值×調(diào)查總?cè)~數(shù))×100

(2)。

1.4 田間小氣候測(cè)定

1.4.1 冠層溫度、濕度測(cè)定 采用TPJ-20型溫濕度記錄儀(浙江托普云農(nóng)科技公司)進(jìn)行溫度、相對(duì)濕度的測(cè)定，選擇晴天無(wú)云時(shí)進(jìn)行信息采集，相對(duì)濕度、溫度采集時(shí)間分別為9:00～10:00、13:00～14:00時(shí)段內(nèi)。田間小氣候測(cè)定位置：?jiǎn)巫餍Q豆選取除邊行外長(zhǎng)勢(shì)均勻行的隨機(jī)三點(diǎn)測(cè)定；間作蠶豆選取小麥、蠶豆相鄰行的隨機(jī)三點(diǎn)測(cè)定(圖1)。測(cè)定部位選擇在單作蠶豆、蠶豆與小麥植株群體內(nèi)距地面0.2 m(下層)、2/3株高(中層)和冠頂(上層)。測(cè)定時(shí)期為蠶豆銹病發(fā)病初期(蠶豆分枝期)、發(fā)病盛期(蠶豆鼓莢期)、發(fā)病末期(蠶豆成熟期)。

1.4.2 冠層風(fēng)速測(cè)定 采用TPJ-30-G型風(fēng)向風(fēng)速記錄儀(浙江托普云農(nóng)科技公司)進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定，選擇晴天無(wú)云時(shí)進(jìn)行信息采集，采集時(shí)間為13:00～14:00時(shí)間段內(nèi)，測(cè)定位置、測(cè)定部位和測(cè)定時(shí)期同溫度、相對(duì)濕度測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2010整理數(shù)據(jù)； SPSS 21.0軟件進(jìn)行雙因素方差分析和相關(guān)分析，最小顯著差異法(LSD)檢驗(yàn)各處理間的差異顯著性(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮和間作對(duì)蠶豆產(chǎn)量的影響

由表1 可知，蠶豆單、間作條件下，施氮有降低蠶豆產(chǎn)量的趨勢(shì)，但與N0相比，施氮(N1、N2、N3)對(duì)蠶豆產(chǎn)量均無(wú)顯著影響。與單作比較，N0、N1、N2、N3水平下間作蠶豆產(chǎn)量分別顯著提高22.9%、42.4%、37.5%、39.3%，隨著施氮水平提高，間作增產(chǎn)效應(yīng)降低。

表1 施氮和間作對(duì)蠶豆產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of nitrogen application and intercropping on faba bean yield /(×103 kg·hm-2)

注：同行不同小寫字母表示同種種植模式下不同施氮水平間差異顯著(P<0.05)；*表示在相同施氮水平下單作和間作處理間差異顯著(P<0.05)。
Note:Different lowercase letters in the same row indicate significant difference between nitrogen applicant rates under the same planting patterns at 0.05 level.*means significant difference between monocropping and intercropping systems at the same nitrogen application rates at 0.05 level.

2.2 施氮和間作對(duì)蠶豆銹病發(fā)生的影響

由表2可知，隨著施氮水平的增加，單、間作蠶豆銹病發(fā)病率和病情指數(shù)呈逐漸升高的趨勢(shì)。發(fā)病初期，施氮對(duì)單、間作蠶豆銹病發(fā)病率和病情指數(shù)均無(wú)顯著影響；發(fā)病盛期，與N0相比， N1、N2、N3水平下單、間作蠶豆銹病的發(fā)病率分別增加1.7、4.7、7和4.8、6.2、7個(gè)百分點(diǎn)，平均增加4.5和6個(gè)百分點(diǎn)；病情指數(shù)分別增加10.2%、44.9%、63.3%和33.3%、64.6%、143.8%，平均增加39.5%和80.6%；發(fā)病末期，N1、N2、N3水平下單、間作蠶豆銹病的發(fā)病率分別較N0增加2、5.2、6和5.3、8.7、7.6個(gè)百分點(diǎn)，平均增加4.4和7.2個(gè)百分點(diǎn)；病情指數(shù)分別增加4.3%、44.3%、64.3%和35.9%、61.5%、156.4%，平均增加37.6%和84.6%。表明施氮加劇了蠶豆銹病的發(fā)生，尤其在高氮水平下蠶豆誘病發(fā)病率和病情指數(shù)的增幅最大，且病情指數(shù)對(duì)氮肥4種施氮的響應(yīng)大于發(fā)病率。與單作相比，發(fā)病初期，4種施氮水平下間作蠶豆誘病發(fā)病率顯著降低4.7、2.6、2.5和2.3個(gè)百分點(diǎn)、病情指數(shù)降低30.8%～58.3%；發(fā)病盛期，間作蠶豆誘病發(fā)病率顯著降低10.6、7.5、9.1和10.6個(gè)百分點(diǎn)，病情指數(shù)降低26.9%～51.0%；發(fā)病末期，間作蠶豆銹病發(fā)病率降低12.1、8.8、8.6和10.5個(gè)百分點(diǎn)，病情指數(shù)降低13.0%～44.3%。表明間作能夠有效減輕蠶豆銹病的發(fā)生和危害。

表2 施氮和間作對(duì)蠶豆銹病發(fā)生的影響Table 2 Effects of nitrogen application and intercropping on occurrence of faba bean rust

注：同列不同字母表示相同發(fā)病時(shí)期同種種植模式下不同施氮水平間差異顯著(P<0.05)；*表示在相同施氮水平下單作和間作處理間差異顯著(P<0.05)。
Note:Different letters in the same column indicate significant difference between different N levels under the same planting pattern in the same disease period at 0.05 level.*means significant difference between monocropping and intercropping systems at the same nitrogen application rates at 0.05 level.

注：不同大、小寫字母分別表示間作和單作模式下不同施氮水平間差異顯著(P<0.05)；*表示在相同施氮水平下單作和間作處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Different capital and lowercase letters indicate significant difference between different N levels at 0.05 level in intercropping and monocropping, respectively. * means significant difference between monocropping and intercropping systems at the same nitrogen application rates at 0.05 level. The same as following.圖2 施氮和間作對(duì)蠶豆冠層溫度的影響Fig.2 Effects of nitrogen application and intercropping on canopy temperature

2.3 施氮和間作對(duì)田間小氣候的影響

2.3.1 施氮和間作對(duì)冠層溫度的影響 冠層溫度作物群體的一個(gè)綜合性指標(biāo)，是作物群體內(nèi)、外因素共同作用的結(jié)果。由圖2可知，蠶豆整個(gè)發(fā)病期，單、間作蠶豆上、中、下層冠層溫度均隨著施氮量的增加呈降低趨勢(shì)，依次表現(xiàn)為N3

相同施氮水平下，間作蠶豆冠層不同高度的溫度均高于單作。發(fā)病初期，N0～N3水平下，間作對(duì)蠶豆上、下層冠層溫度均無(wú)顯著影響；發(fā)病盛期，N0～N3水平下，間作對(duì)蠶豆上層冠層溫度均無(wú)顯著影響，但中層冠層溫度較單作顯著提高1.8、1.6、1.3和1.3℃，N0、N1、N2水平下間作較單作下層冠層溫度顯著提高2.6、2.5和1.1℃；發(fā)病末期，N0～N3水平下，間作對(duì)蠶豆上層溫度均無(wú)顯著影響，N1、N2水平下間作中層冠層溫度較單作顯著提高1.1和1.0℃，N0水平下間作下層冠層溫度較單作顯著提高0.8℃。

2.3.2 施氮和間作對(duì)冠層相對(duì)濕度的影響 由圖3可知，蠶豆整個(gè)發(fā)病時(shí)期，單、間作蠶豆不同冠層的相對(duì)濕度均隨著施氮量的增加呈升高趨勢(shì)，依次表現(xiàn)為N3>N2>N1>N0；在垂直方向上，單、間作蠶豆冠層相對(duì)濕度隨著冠層高度的升高依次表現(xiàn)為下層>中層>上層。與N0相比，發(fā)病初期，N3水平下間作蠶豆上、下層相對(duì)濕度分別增加了1.8%和2.2%；發(fā)病盛期，N1～N3水平下單、間作蠶豆上、中、下層相對(duì)濕度分別較N0增加0.5%～6.0%、0.2%～1.8%、0.6%～3.2%和1.9%～6.2%、0.7%～1.9%、0.7%～3.1%；發(fā)病末期，N1～N3處理單、間作蠶豆上、中、下層的相對(duì)濕度較N0分別增加3.0%～9.1%、3.3～6.8%、2.4%～9.7%和6.9%～19.0%、4.2%～14.1%、2.9%～10.0%。

與單作相比，整個(gè)發(fā)病時(shí)期，相同施氮水平下，間作蠶豆冠層不同高度的相對(duì)濕度均低于單作，尤其在發(fā)病盛期和發(fā)病末期， N0～N3水平下，與單作相比，間作發(fā)病盛期蠶豆上、中、下層相對(duì)濕度分別顯著降低9.0%、7.9%、8.9%、8.8%，8.3%、7.8%、8.4%、8.2%和5.5%、5.4%、5.8%、5.6%，發(fā)病末期蠶豆上、中、下層相對(duì)濕度顯著降低16.7%、13.5%、15.2%、9.1%，15.1%、14.3%、11.9%、9.3%和12.6%、12.1%、11.8%、12.4%。在發(fā)病盛期，間作整個(gè)冠層(上、中、下層)相對(duì)濕度大于90%的占比，較單作低66.6%。

圖3 施氮和間作對(duì)蠶豆冠層相對(duì)濕度的影響Fig.3 Effects of nitrogen application and intercropping on canopy relative humidity

2.3.3 施氮和間作對(duì)冠層風(fēng)速的影響 由圖4可知，總體上單、間作蠶豆冠層風(fēng)速均隨施氮量的增加呈降低的趨勢(shì)；在垂直方向上，單、間作蠶豆冠層風(fēng)速大小表現(xiàn)為上層>中層>下層。發(fā)病初期，與N0相比，N1、N2、N3水平下單作蠶豆上、下層冠層風(fēng)速分別顯著降低8.3%、8.1%、16.8%和6.7%、20.0%、28.6%，N2、N3水平下間作蠶豆上、下層冠層風(fēng)速分別顯著降低12.3%、13.2%和12.6%、19.6%；發(fā)病盛期，與N0相比，N2、N3水平下間作蠶豆上、中、下層冠層風(fēng)速分別顯著降低11.2%、12.2%，15.1%、30.1%和28.0%、40.0%；發(fā)病末期，N1、N2、N3水平下單作蠶豆上、中、下層冠層風(fēng)速分別顯著降低11.0%、16.5%、16.5%，12.4%、27.3%、38.0%和19.4%、26.7%、36.9%，間作蠶豆上、中、下層冠層風(fēng)速分別顯著降低4.8%、9.6%、11.3%，12.0%、21.1%、23.0%和11.6%、14.9%、34.8%。表明施氮對(duì)蠶豆中、下冠層風(fēng)速的影響大于上層，即施氮顯著降低了蠶豆中、下層的風(fēng)速，尤其在高氮條件下冠層風(fēng)速降幅更大。

與單作相比，整個(gè)發(fā)病期，N0～N3水平下，間作均提高了蠶豆冠層不同高度的風(fēng)速。發(fā)病初期， N0～N3水平下，間作蠶豆上、下層冠層風(fēng)速分別提高8.1%～18.4%和18.2%～33.0%；發(fā)病盛期，N0～N3水平下，間作蠶豆上、下層冠層風(fēng)速分別顯著提高40.9%、29.3%、24.2%、33.4%和66.7%、150.0%、125.0%、400.0%，N0、N1、N2水平下，間作蠶豆中層冠層風(fēng)速分別顯著提高45.8%、44.4%、21.6%；發(fā)病末期，N0～N3水平下，間作蠶豆上、中、下層冠層風(fēng)速分別顯著提高14.2%、22.1%、23.6%、21.3%，25.8%、26.4%、36.6%、56.4%和51.7%、66.4%、78.1%、56.8%。表明間作對(duì)中、下冠層的通風(fēng)改善作用明顯高于上層，同時(shí)中、高氮水平下間作對(duì)通風(fēng)的改善作用高于不施氮和低氮水平。

2.4 田間小氣候與蠶豆銹病發(fā)生的相關(guān)分析

為明確田間小氣候變化與蠶豆銹病發(fā)生的關(guān)系，將蠶豆冠層溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速與銹病發(fā)病率和病情指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。由表3可知，發(fā)病初期，蠶豆銹病發(fā)病率和病情指數(shù)與冠層風(fēng)速呈極顯著負(fù)相關(guān)，病情指數(shù)與冠層相對(duì)濕度呈極顯著正相關(guān)；發(fā)病盛期和發(fā)病末期，發(fā)病率和病情指數(shù)與冠層相對(duì)濕度呈極顯著正相關(guān)，與冠層溫度、風(fēng)速呈極顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明蠶豆銹病的發(fā)生及其嚴(yán)重程度與蠶豆田間冠層溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速密切相關(guān)，且冠層溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速與發(fā)病率的相關(guān)系數(shù)大于病情指數(shù)，即田間冠層相對(duì)濕度越高，蠶豆銹病的發(fā)病越普遍，而冠層溫度越高，冠層風(fēng)速越大，則蠶豆銹病的發(fā)病率和危害程度越低。

注：*表示在0.05水平相關(guān)性顯著；**表示在0.01水平相關(guān)性極顯著。
Note:*means difference at 0.05 level.**means extremely significant difference at 0.01 level.

3 討論

3.1 施氮和間作對(duì)蠶豆產(chǎn)量和銹病發(fā)生的影響

氮是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和限制作物產(chǎn)量的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，一定范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，作物的產(chǎn)量隨之增加[8,17-18]。本試驗(yàn)中，無(wú)論單作還是間作蠶豆產(chǎn)量對(duì)氮肥的響應(yīng)均不敏感，隨著施氮量增加，蠶豆產(chǎn)量并未顯著增加。這與魯耀等[10]的研究結(jié)果相似，可能是由于蠶豆作為豆科作物，自身具有生物固氮功能，能夠調(diào)控對(duì)氮的需求量，因而對(duì)氮肥不是特別敏感。

間作是中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的精髓，我國(guó)現(xiàn)存的100多種間作體系中，豆科作物參與的組合達(dá)到70%。禾本科與豆科作物間作體系不僅具有一般間作體系增加作物產(chǎn)量、資源高效利用和控制病蟲害的特點(diǎn)，更重要的是還能充分發(fā)揮豆科作物的生物固氮潛力而減少氮肥施入，被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要模式之一[19]。大量研究表明，多種間作體系具有顯著增產(chǎn)增效的優(yōu)勢(shì)，如玉米//大豆[20]、玉米//花生[21]等。本研究中，小麥//蠶豆也具有明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，與小麥間作的蠶豆產(chǎn)量較單作平均增加34.4%。研究發(fā)現(xiàn)氮投入增加影響間作體系的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。吳開(kāi)賢等[2]研究表明，氮投入增加條件下，玉米和馬鈴薯的間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)并未增加，反而降低。本研究中，不同施氮水平(N0、N1、N2、N3)下，間作蠶豆產(chǎn)量較單作蠶豆分別顯著增加22.9%、42.4%、37.5%和39.3%，表現(xiàn)為施氮(N1、N2、N3)條件下間作蠶豆產(chǎn)量更高，原因可能是小麥蠶豆間作是一個(gè)既相互競(jìng)爭(zhēng)又相互促進(jìn)的體系，在氮缺乏時(shí)，小麥和蠶豆表現(xiàn)為強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)，一定量的氮供應(yīng)緩解了這種競(jìng)爭(zhēng)，從而表現(xiàn)為施氮條件下小麥與蠶豆間作增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)更明顯。

關(guān)于氮在病害發(fā)生中作用的相關(guān)研究已有大量報(bào)道。對(duì)專性寄生菌而言，隨著施氮量增加，多種病害如蠶豆赤斑病[10]、小麥白粉病[8,22]、小麥條銹病[23]等的危害程度也隨之增加。這與本研究結(jié)果類似。本研究中，隨著施氮量的增加，蠶豆銹病的發(fā)病率與病情指數(shù)均顯著增加，特別是發(fā)病盛期，高氮(N3)處理較不施氮(N0)的發(fā)病率平均增加7個(gè)百分點(diǎn)，病情指數(shù)平均增加103.6%。Chen等[9]研究表明，小麥單作條件下，施氮顯著增加了白粉病的發(fā)病率和病情指數(shù)，小麥//蠶豆條件下，小麥白粉病發(fā)生受氮營(yíng)養(yǎng)和田間氣候條件的聯(lián)合影響，氮營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)植株生長(zhǎng)稀疏，這時(shí)氮營(yíng)養(yǎng)對(duì)小麥白粉病發(fā)生起主要作用；當(dāng)?shù)獱I(yíng)養(yǎng)較充足、適宜或過(guò)量時(shí)，小麥植株生長(zhǎng)較繁茂，田間微氣候差異對(duì)小麥白粉病發(fā)生起主要影響作用，表明間作系統(tǒng)氮肥施用水平對(duì)作物冠層結(jié)構(gòu)、田間小氣候的影響是改變病害流行危害的重要原因之一。本研究中，N0～N3水平下，整個(gè)發(fā)病階段，間作蠶豆銹病的發(fā)病率和病情指數(shù)均低于單作蠶豆，尤其在發(fā)病盛期，間作蠶豆發(fā)病率顯著降低10.6、7.5、9.1和10.6個(gè)百分點(diǎn)，病情指數(shù)降低26.9%～51.0%。由此可見(jiàn)，小麥和蠶豆間作能夠有效控制銹病危害，增加作物產(chǎn)量。

3.2 施氮和間作對(duì)田間小氣候的影響及其與蠶豆銹病發(fā)生的關(guān)系

氮肥的施用量直接導(dǎo)致作物群體內(nèi)光照、溫度、空氣流動(dòng)性的差異，從而影響病原菌生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)，進(jìn)而影響作物病害的發(fā)生[24-26]。本研究中，隨著施氮量的增加，單、間作蠶豆冠層溫度、風(fēng)速均降低，表現(xiàn)為N0>N1>N2>N3，而冠層相對(duì)濕度升高，表現(xiàn)N3>N2>N1>N0，其中，發(fā)病盛期、發(fā)病末期，N3單、間作蠶豆冠層平均溫度較N0分別降低0.4、1.1℃和0.9、1.2℃，冠層平均風(fēng)速分別降低28.5%、27.4%和30.5%、23.0%，冠層平均相對(duì)濕度分別增加4.7%、8.0%和8.5%、14.4%，且越往下層，冠層溫度越低，冠層風(fēng)速越小，相對(duì)濕度越大，表明增施氮肥能顯著影響蠶豆群體內(nèi)部微環(huán)境。蠶豆冠層溫度、相對(duì)濕度和冠層風(fēng)速與銹病的相關(guān)性分析顯示，發(fā)病率和病情指數(shù)與冠層相對(duì)濕度呈極顯著正相關(guān)，與冠層溫度、風(fēng)速呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明蠶豆誘病的發(fā)生及其嚴(yán)重程度與蠶豆冠層溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速密切相關(guān)，原因可能是氮肥施用過(guò)多使蠶豆分枝數(shù)、葉片數(shù)增多，蠶豆植株冠層對(duì)地表的覆蓋率增大，從而使蠶豆冠層的光照減少，枝、葉蒸騰作用增強(qiáng)[27]，對(duì)氣流的阻尼作用提高[28]，進(jìn)而使蠶豆冠層溫度、風(fēng)速降低，相對(duì)濕度升高。楊國(guó)濤等[28]對(duì)水稻的研究也發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)論，即低氮條件下，由于水稻植株的分蘗數(shù)目均較少，相對(duì)地植株間隙較大，使水稻群體具有良好的通透性(包括透光性和透氣性)，隨著施氮水平的升高，水稻的分蘗數(shù)增多，葉片生長(zhǎng)更茂盛，因此中、高氮條件下的群體通透性顯著降低，從而使冠層溫度降低，濕度增加，這一系列群體小氣候的惡化導(dǎo)致紋枯病發(fā)病程度增加。

間作系統(tǒng)中，由于作物各自的生育期、株高、株型等方面都存在一定的差異，形成的復(fù)合群體往往是立體植株群落，與單作相比，這種群落結(jié)構(gòu)有利于作物冠層空氣流通，降低復(fù)合群體內(nèi)的空氣濕度，同時(shí)減少葉片持露量，從而削弱了發(fā)病條件，控制了作物病害的發(fā)生與流行[29]。如萬(wàn)壽菊和番茄間作通過(guò)改變冠層微氣候條件，尤其是顯著降低一天中≥92%的相對(duì)濕度持續(xù)時(shí)間，從而顯著抑制了番茄早疫病分生孢子的萌發(fā)和繁殖[15]。本研究中，N0～N3水平下間作冠層不同高度的溫度、風(fēng)速均高于單作，相對(duì)濕度均低于單作，其中，發(fā)病盛期上、中、下層冠層溫度分別升高0.4～0.6、1.3～1.8、1.0～2.6℃，上、中、下層冠層風(fēng)速分別提高24.2%～40.9%、0.0%～45.8%、66.7%～400.0%，上、中、下層冠層相對(duì)濕度分別顯著降低7.9%～9.0%、7.8%～8.4%、5.4%～5.9%，且在發(fā)病盛期冠層相對(duì)濕度大于90%的占比間作較單作降低66.6%。對(duì)不同品種水稻(感病糯稻與抗病雜交稻)間栽系統(tǒng)的研究也發(fā)現(xiàn)，間栽增加了植株間的通風(fēng)透光效果，使植株冠層中、下部的空氣流動(dòng)增強(qiáng)，降低冠層中下部的空氣相對(duì)濕度[28]，從而對(duì)減少病菌的萌發(fā)、侵入及減緩病害的蔓延速度有極大的作用，最終使間作糯稻的稻瘟病得到有效控制[13]。本研究中，蠶豆、小麥?zhǔn)莾煞N株型、株高、葉型都不同的作物，它們?cè)谔镩g形成了疏密相間、高低搭配的冠層結(jié)構(gòu)，改善了單一種植作物均勻的冠層結(jié)構(gòu)，形成了通風(fēng)透氣的“走廊”，增加蠶豆冠層的溫度和風(fēng)速，降低冠層相對(duì)濕度，特別是在發(fā)病盛期和發(fā)病末期，小麥與蠶豆間作增加了植株間的空氣流動(dòng)性，解決了田間密閉，通風(fēng)不良的問(wèn)題，有利于降低病菌的滋生和傳播。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，無(wú)論單作還是間作，隨著施氮量的增加，蠶豆銹病發(fā)病率和病情指數(shù)基本呈增加趨勢(shì)，在高氮(N3)水平下銹病發(fā)病率和病情指數(shù)最大，施氮降低了蠶豆冠層溫度、風(fēng)速、增加了相對(duì)濕度。與單作相比，蠶豆小麥間作增加了蠶豆的產(chǎn)量和冠層溫度、風(fēng)速，降低了相對(duì)濕度，創(chuàng)造了有利于蠶豆生長(zhǎng)而不利于銹病發(fā)生的微生態(tài)環(huán)境，有效減輕了蠶豆銹病的發(fā)生。因此，小麥與蠶豆間作并控制氮肥用量可有效控制蠶豆銹病的發(fā)生和蔓延。