陳素云，吳洪生，李 季，姚東良，趙 月，陳凱凱

(南京信息工程大學(xué) 應(yīng)用與氣象學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，南京 210044)

麥田間作大蒜減排溫室氣體：兼顧經(jīng)濟環(huán)境效益

陳素云，吳洪生，李 季，姚東良，趙 月，陳凱凱

(南京信息工程大學(xué) 應(yīng)用與氣象學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，南京 210044)

為應(yīng)對氣候變化，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)減排，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，提高土地資源利用率，于2013-2014年在南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象試驗站，進行冬小麥-大蒜間作小區(qū)溫室氣體減排試驗，研究冬小麥間作大蒜對麥田CH4排放通量的影響，并對其經(jīng)濟與環(huán)境效益進行比較分析。結(jié)果表明：對冬小麥生長，冬小麥田間作大蒜能分別提高小麥植株鮮質(zhì)量、穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量134.67%、2.20%、3.51%；與對照單作小麥處理相比，間作大蒜處理下單位面積農(nóng)田投入與產(chǎn)出比從1∶9.8提高到1∶16.7，即在相同投入成本的情況下，產(chǎn)出提高70.41%；對小麥間作大蒜處理下，在小麥抽穗期和灌漿期，比對照處理的土壤CH4排放通量分別減少38.35%、16.59%；在小麥整個生長季內(nèi)，土壤CH4排放通量累計減少了53.45%。研究顯示，大蒜-小麥種植模式，不僅可以提高冬小麥的產(chǎn)出，還同時減少土壤CH4的排放，減緩溫室效應(yīng)，具有節(jié)能減排、提高經(jīng)濟環(huán)境效益雙重功能，是發(fā)展可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)的一個重要途徑。

冬小麥；大蒜；CH4；經(jīng)濟效益；環(huán)境效益

隨著溫室氣體排放的不斷增加，氣候變化問題越來越受到人類的廣泛關(guān)注，并已經(jīng)成為公認的全球性問題。IPCC第4次評估報告中指出[1]：近百年來，全球平均溫度的不斷升高很可能是由于人為排放溫室氣體總量的不斷增加所引起的，并且從2003年至2012年全球陸海平均氣溫比1850-1900年升高約0.78 ℃。

大氣中的CO2、甲烷(CH4)和N2O濃度不斷增加，導(dǎo)致全球氣溫不斷上升?！毒┒甲h定書》將CH4作為限制排放的溫室氣體之一[2]。以痕量排放到大氣中的CH4對氣候變化產(chǎn)生的影響僅次于CO2，位居第二，但其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)-輻射增溫潛力卻是同單位質(zhì)量CO2的20～30倍[3]。中國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域CH4排放比重占總?cè)藶榕欧诺?0%左右，農(nóng)田作為大氣中溫室氣體CH4的排放源和吸收匯，制定合理有效的農(nóng)業(yè)減排措施對減少農(nóng)田土壤溫室氣體的排放具有深遠意義。

農(nóng)田溫室氣體減排技術(shù)逐漸成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究的熱點問題之一。有研究[4]表明農(nóng)田土壤CH4的釋放與土壤中生物媒介的氧化反應(yīng)相關(guān)，在好氣條件下被甲烷氧化菌氧化，在厭氧條件下又可以通過土壤微生物分解土壤有機質(zhì)而釋放到大氣中。目前很多研究[5-6]都只是將耕作制度、田間管理措施與溫室氣體減排效應(yīng)相結(jié)合。王丙文等[7]在研究麥田不同留茬高度時發(fā)現(xiàn)，CH4的吸收通量隨著秸稈還田量的增加而逐漸降低，從循環(huán)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的角度看，當常規(guī)耕作方式下秸稈留茬0.5 m還田時，麥田CH4吸收通量效果最明顯。劉全全等[8]研究表明：影響土壤CH4變化通量的主導(dǎo)因素是土壤的水分狀況；王丙文等[7]研究表明：從環(huán)境效益和土壤保護兩方面看，耙耕和旋耕這2種耕作方式可以有助于土壤CH4的氧化吸收。

但利用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)管理措施之一的間作模式來減少溫室氣體排放的研究卻鮮有報道。間作指在一塊地上，按照比例分行或者分帶種植2種及以上生長季節(jié)接近或相同的作物[9]。通過合理的間作不僅可以提高作物充分利用光能、溫度、水分等自然條件的利用效率，還可以獲得比單作多的收獲量。張向前等[10]研究發(fā)現(xiàn)：將玉米與花生或大豆間作可以明顯增加玉米的經(jīng)濟效益以及生物產(chǎn)量。黃堅雄等[11]研究發(fā)現(xiàn)將玉米和大豆間作能夠顯著降低土壤N2O排放，但對于土壤CH4通量并無顯著影響。尚小廈等[12]將板藍根與冬小麥間作，能夠增加小麥生物量，并且能夠促進溫室氣體CH4的吸收通量。所以從保護環(huán)境和農(nóng)業(yè)增收的角度出發(fā)，研究出更多間作模式對土壤溫室氣體CH4排放的影響十分重要。

大蒜(Alliumsativum)是多年生草本植物，屬于百合科蔥屬，為香辛類蔬菜，不僅可以食用或者用于調(diào)味，亦可入藥[13]。中國作為世界上大蒜生產(chǎn)面積最大的國家，每年生產(chǎn)面積大約80萬hm2[14]。自1844年以來，全球的藥學(xué)家和化學(xué)家陸續(xù)開始研究大蒜的化學(xué)成分及其降解產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)：不同產(chǎn)地、品種的大蒜在含量上有所不同，但是化學(xué)成分相同[15-16]。并且大蒜根系分泌物可以為根系微生物的生存、繁殖提供所需要的營養(yǎng)物質(zhì)和能量來源，也很可能會抑制土壤中其他微生物的正常生長繁殖[17]。

對于大蒜在醫(yī)學(xué)上的研究表明：大蒜的藥理和保健功能與其所含的特殊功能成分有關(guān)，其中包括具有抗菌消炎、提高機體免疫力、預(yù)防以及治療心血管、防治腫瘤等多個方面的功能[18-19]，大蒜已成為國內(nèi)外近幾年來研究的熱點。但是目前對于大蒜的研究也僅僅主要集中在藥理學(xué)和其化學(xué)成分的研究上，在其他方面的研究甚少。本研究以冬小麥-大蒜間作為例，提出科學(xué)假設(shè)：從大蒜分泌的殺菌物質(zhì)可能會抑制小麥田產(chǎn)CH4的各種菌類以及微生物的生長和活動，由此抑制或破壞CH4的產(chǎn)生途徑從而減少土壤CH4的產(chǎn)生。通過研究在不同生育期小麥的生物量、最終產(chǎn)量以及土壤CH4通量等指標，初步揭示間作措施下的農(nóng)田溫室氣體減排潛力。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及試驗材料

試驗作物包括小麥與大蒜，小麥品種為‘寧麥13號’(江蘇中江種業(yè)公司)，大蒜苗采購于南京市浦口區(qū)盤城菜場內(nèi)。

本研究在南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象試驗站內(nèi)農(nóng)田(前作物為玉米)進行，供試土壤屬于壤質(zhì)黏土的黃棕壤土，試驗前對土壤理化性質(zhì)[20]進行分析，見表1。試驗小區(qū)在東經(jīng)118°49′、北緯32°08′，位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，春暖秋涼，夏熱冬寒，光照充足，氣候濕潤，雨水充沛，多年平均溫度為15.6 ℃。

表1 試驗土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Soil physicochemical properties

試驗所用PVC材料制成的靜態(tài)箱(50 cm×50 cm×110 cm)是由底座、箱體和上蓋3個部分構(gòu)成。

1.2 試驗設(shè)計

主要通過田間小區(qū)試驗進行試驗，研究間作大蒜對小麥生長和CH4排放的影響，其中，試驗小區(qū)的規(guī)格為：小區(qū)面積16 m2(4 m×4 m)，四周筑埂，埂寬50 cm，高20 cm。試驗共設(shè)2個處理，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，分別為：(1)對照：45%復(fù)合肥900 kg/hm2+小麥(簡寫成FW)；(2)45%復(fù)合肥900 kg/hm2+小麥+大蒜(簡寫成FWA)。單作小麥施肥(FW)處理小麥種植間距為10 cm，小麥與大蒜間作處理(FWA)種植間距為15 cm，單位面積小麥用量、大蒜苗移栽量分別為155.47 kg/hm2(間作用量減半)、1 031.25 kg/hm2。施肥處理在播種前基施900 kg/hm2復(fù)合肥(中東化肥公司)，總質(zhì)量分數(shù)為45%(N+P2O5+K2O=45%)。2014-04-26所有施肥處理追施尿素75 kg/hm2。

2013-10-20分別播種小麥、移栽大蒜苗，播種之后一次性將小區(qū)內(nèi)土壤灌透水分，保持其他田間管理措施均一致，并保證每個集氣箱底座內(nèi)(50 cm×50 cm)有30株麥苗和10株大蒜苗。2013-11-10小麥出苗。2014-05-26收獲。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 植物樣品采集與分析 收獲計算小麥以及大蒜頭產(chǎn)量；測定各處理小麥生物量(株高、穗長等指標)，然后脫粒，爆曬并依次裝袋，適當剔除癟粒后計算小麥千粒質(zhì)量。

1.3.2 氣體樣品采集與分析 溫室氣體采集分析采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法測定溫室氣體CH4的通量[2]。11月10日出苗后，在每個小區(qū)內(nèi)選取作物長勢均勻的區(qū)域(50 cm×50 cm)，將底座固定于土壤中，并在箱體內(nèi)懸掛溫度計，記錄采樣前后箱內(nèi)的溫度變化以計算靜態(tài)箱內(nèi)采樣時的平均溫度。待小麥平均株高為15 cm左右時(2014-01-05)開始采集氣樣，平均每4～5 d采集1次氣樣，并且將每次采集氣樣的時間控制在當天9:00-11:00，春節(jié)前后冬小麥氣體采集間斷2周左右。每次采集氣樣前，先在底座和箱體的凹槽內(nèi)加水，再將箱體、上蓋依次水平疊放，以保證集氣箱的密封性。具體采樣步驟和注意點參考文獻[12,20]。

采集氣樣當天用Agilent7890A氣相色譜儀[21]分析氣體CH4通量。系統(tǒng)配置以及參數(shù)參照尚小廈等[12]研究。根據(jù)氣體濃度隨時間變化計算單位面積的氣體交換量，以計算小麥田間溫室氣體CH4的排放通量。CH4通量按下式計算[22]：

F=60×H×(16×1.103)/[8.314×(273+T)]×dc/dt

式中：F代表被測氣體流通量[mg/(m2·h)]；H代表靜態(tài)箱的箱內(nèi)高度(m)；dc/dt代表靜態(tài)箱內(nèi)CH4的濃度變化率；T代表采樣過程中靜態(tài)箱內(nèi)的平均溫度(℃)；常數(shù)16為氣體CH4摩爾質(zhì)量；常數(shù)1.013為理想氣體標準狀態(tài)下的空氣密度；常數(shù)8.314為普適氣體常數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理、作圖和統(tǒng)計分析，采用單因素ANOVA方差分析檢驗處理間的差異顯著性(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作大蒜對小麥生長以及產(chǎn)量的影響

由圖1可以看出，麥田間作大蒜對小麥株高、鮮質(zhì)量、穗長、穗質(zhì)量的影響效果均為：FW

2.2 間作大蒜對麥田CH4排放通量的影響

由圖2可知，在冬小麥的整個生育期，氣溫和土溫的變化趨勢與CH4通量的變化趨勢情況：在小麥拔節(jié)期(出苗后80 ～110 d)和抽穗期(出苗后110～140 d)隨著環(huán)境溫度的升高，CH4排放通量越來越小，但是在小麥生長初期和末期，CH4通量與變化溫度的關(guān)系并不明顯。

從圖2中還可以明顯看出，冬小麥田CH4的排放通量依次為：FW>FWA。間作大蒜對麥田土壤CH4排放通量的影響明顯低于單作處理，推測冬小麥田間作大蒜能夠改變土壤中的產(chǎn)甲烷菌或者甲烷氧化菌的活性。

不同字母表示在0.05水平上差異顯著 Different letters above the column chart meant significant difference among treatments(P<0.05)

圖1 不同種植模式的小麥生物量
Fig.1 Wheat biomass in different cropping patterns

*為采樣前后3 d內(nèi)有降水情況 *meant rainfall during sampling within 3 days

2.3 冬小麥-大蒜間作體系下環(huán)境與經(jīng)濟效益分析

根據(jù)2015年金谷糧食網(wǎng)(http：//www.82158.com/xiaomai/price.php?diqu=江蘇)以及2016年南京價格信息網(wǎng)(http://www.njprice.com)公布的江蘇小麥種子、復(fù)合肥、大蒜的市場價格及小麥、大蒜球莖市場交易價格數(shù)據(jù)顯示：小麥購買、出售單價分別為5元/kg、2.47元/kg，大蒜苗的購買、大蒜球莖的出售單價分別為8元/kg、16元/kg，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出常規(guī)施肥情況下，單作小麥處理(FW)以及間作大蒜處理(FWA)種植小麥和大蒜的投入成本情況(表2)。

表2 冬小麥田間作大蒜投入成本Table 2 Input of cost of intercropping winter wheat with Allium sativum

通過查閱2016-01-01-2016-04-01中國碳排放交易網(wǎng)(http://www.tanpaifang.com)，計算出我國北京、上海、深圳等5個主要碳交易所的平均價格為25.85元/t(單位質(zhì)量CH4的增溫潛勢是單位質(zhì)量CO2的約25倍[3])。這樣計算出間作大蒜對冬小麥田的經(jīng)濟和環(huán)境效益的影響分析，利用“投入與產(chǎn)出比”來表示經(jīng)濟效益，見表3。

根據(jù)表3中數(shù)據(jù)顯示，冬小麥間作大蒜麥田的投入與產(chǎn)出比為1∶16.7，與單作小麥相比提高70.41%，增加農(nóng)田經(jīng)濟效益。因此，大蒜與冬小麥間作，既能減少土壤CH4排放通量，還可以增產(chǎn)小麥和大蒜，增加經(jīng)濟和環(huán)境效益。

圖3可以看出單作小麥和間作大蒜2個處理分別在抽穗期、灌漿期2個階段的土壤CH4總通量。通過比較發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)施肥情況下，間作大蒜使得冬小麥在抽穗期和灌漿期2個階段土壤CH4排放分別減少38.35%、16.59%，小麥抽穗期的減排效果明顯大于灌漿期；冬小麥整個生長期間作大蒜土壤CH4排放通量與單作相比減少53.45%，說明在冬小麥田間作大蒜能夠減少CH4的排放通量，具有很好的環(huán)境效益。

表3 間作大蒜對冬小麥田經(jīng)濟效益的影響Table 3 Impact of phosphogypsum on the economic benefits in wheat field

圖3 冬小麥田間作大蒜的環(huán)境效益比較Fig.3 Comparison of environmental benefits of winter wheat field intercropping with Allium sativum

3 討 論

間作是一種可以在時空上充分利用各種農(nóng)業(yè)資源、自然資源等的栽培模式，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常采用的種植模式。間作不僅能提高單位面積內(nèi)的作物產(chǎn)量以增加農(nóng)民的收入，也能促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。陳阜等[23]通過冬小麥、春玉米、夏玉米多熟間套模式的研究，發(fā)現(xiàn)單產(chǎn)水平和光熱資源利用率增加約20%，說明間作可以較高的提高資源利用率和生產(chǎn)潛力。張娟等[24]研究發(fā)現(xiàn)，增加種植密度能夠提高農(nóng)作物對氮素的吸收能力，以增強小麥利用氮素進行籽粒生產(chǎn)的能力，從而獲得更高的籽粒產(chǎn)量，故冬小麥田間作大蒜能夠顯著提高小麥的鮮質(zhì)量、千粒質(zhì)量。間作對農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)的影響主要在于改變作物系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)境以及土壤環(huán)境[25]。宋亞娜等[26]研究發(fā)現(xiàn)間作模式相對于單作能夠明顯提高作物根系土壤的菌落多樣性，進而使得根際細菌群落結(jié)構(gòu)組成產(chǎn)生變化；張繼光等[27]和張向前等[10]研究證明土壤微生物的數(shù)量多少和酶活性關(guān)系有顯著或極顯著正相關(guān)，并且兩者相互影響。尚小廈等[12]在試驗中還發(fā)現(xiàn)與單一種植冬小麥相比，冬小麥與板藍根間作，能顯著提高冬小麥的產(chǎn)量，還可以減少土壤CH4的排放量。

施肥處理土壤CH4排放通量大于不施肥處理，說明施肥不僅改變了土壤中微生物的區(qū)系和活性，而且能夠加快土壤中有機質(zhì)的分解速率，進而提供充足的產(chǎn)甲烷基質(zhì)供產(chǎn)甲烷菌消耗[28]。環(huán)境溫度的變化能夠改變土壤中微生物群落的活性，從而導(dǎo)致相關(guān)土壤生物的生化反應(yīng)速率也相應(yīng)受到不同程度的影響，所以溫度是影響土壤CH4通量的重要環(huán)境因子之一。在小麥拔節(jié)期和抽穗期CH4排放通量隨著環(huán)境溫度的升高越來越小，但是在小麥生長初期和末期，CH4通量與變化溫度的關(guān)系并不明顯，分析原因可能是由于限制CH4通量的主要因素不只是溫度，同時還受其他因素(土壤濕度或氮素等)的影響，長時間的降水，使土壤通氣性減弱，從而土壤中的產(chǎn)CH4菌數(shù)量增多且活性增強，可能掩蓋了溫度對其通量影響的效應(yīng)。另外，大量研究表明：植物根系可以感知根系土壤中微生物的存在，而且能夠分泌一些物質(zhì)來促進菌群的繼續(xù)繁殖，從而抑制其他菌群及致病菌的正常生長[29]。作為土壤中主要分解者的微生物，經(jīng)過營養(yǎng)元素的周轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)各種養(yǎng)分的供應(yīng)，進而影響植物各組織的化學(xué)組成以及資源分配利用。

土壤中甲烷氧化菌和產(chǎn)甲烷菌活性和數(shù)量明顯影響著土壤CH4的產(chǎn)生與氧化[4]。有研究[30]發(fā)現(xiàn)土壤根系分泌物中含有的酚酸物質(zhì)能夠抑制一些氣體微生物，還可以減少微生物消耗其生長介質(zhì)。大蒜復(fù)雜的化學(xué)成分導(dǎo)致其對許多植物病原菌具有很強的抑制或滅活作用。有研究[31]表明大蒜提取液可以明顯抑制小核菌(Sclerotiumsp.)和絲核菌(Rhizoctoniasolani)的菌絲生長。

本試驗中大蒜與冬小麥間作，發(fā)現(xiàn)麥田土壤CH4向空氣中實際排放的強度減弱，可能是大蒜根系分泌物中某種化學(xué)活性成分抑制土壤中產(chǎn)甲烷菌群和甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)和活性造成的，從而導(dǎo)致土壤CH4的排放通量減少，至于具體抑制過程和機理，還需要進一步探索。

4 結(jié) 論

在整個生長季內(nèi)冬小麥與大蒜間作，可以使麥田溫室氣體CH4的排放通量減少53.45%，為農(nóng)田溫室氣體減排提供了一個簡易可行的方案。

間作大蒜處理與對照單作小麥處理相比，單位面積農(nóng)田產(chǎn)出提高70.41%。冬小麥與大蒜間作可以同時兼顧經(jīng)濟和環(huán)境效益，發(fā)展可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)。

Reference：

[1] STOCKER T F ,QIN D,PLATTNER G K,etal.IPCC,2013:The physical science basis.Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[J].ComputationalGeometry,2015,18(2):95-123.

[2] 丁治平. 《京都議定書》下溫室氣體減排機制研究[D]. 上海:華東政法大學(xué),2008.

DING ZH P.The research of greenhouse gases reduction mechanism under the 《Kyoto Protocol》[D]. Shanghai:East China University of Political Science and Law,2008(in Chinese with English abstract).

[3] HAINES A.Contribution of working group I to the third assessment report of the intergovernmental panel on climate change[J].InternationJournalofEpidemiology,2003,32(2):321-321.

[4] HUTSCH B W.Methane oxidation in non-flooded soils as affected by crop production-invited paper[J].EuropeanJournalofAgronomy,2001,14(4):237-260.

[5] 田慎重,寧堂原,李增嘉,等.不同耕作措施對華北地區(qū)麥田CH4吸收通量的影響[J].生態(tài)學(xué)報,2010,30(2):541-548.

TIAN SH ZH,NING T Y,LI Z J,etal.Effect of CH4uptake flux under different tillage systems in wheat field in the North China Plain[J].ActaEcologicaSinica,2010,30(2):541-548(in Chinese with English abstract).

[6] 劉小雪,周曉冬,吳洪生,等.農(nóng)田甲烷產(chǎn)生的微生物生態(tài)學(xué)機理研究進展[J].上海農(nóng)業(yè)科技,2010(6):14-16.

LIU X X,ZHOU X D,WU H SH,etal.Advances in microbial ecological mechanisms of farmland methane production[J].ShanghaiAgriculturalScienceandTechnology,2010(6):14-16( in Chinese).

[7] 王丙文,遲淑筠,田慎重,等.不同留茬高度秸稈還田冬小麥田甲烷吸收及影響因素[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2013,29(5):170-178.

WANG B W,CHI SH Y,TIAN SH ZH,etal.CH4uptake and its affecting factors in winter wheat field under different stubble height of straw returning[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2013,29(5):170-178(in Chinese with English abstract).

[8] 劉全全,王 俊,陳榮榮,等.黃土高原冬小麥田土壤CH4通量對人工降水的短期響應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2015,26(1):140-146.

LIU Q Q,WANG J,CHEN R R,etal.Short-term response of soil CH4flux to simulated precipitation in a winter wheat field on the Loess Plateau,Northwest China[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2015,26(1):140-146(in Chinese with English abstract).

[9] 石建國.河西灌區(qū)玉米間套作噸糧栽培綜合農(nóng)藝措施數(shù)學(xué)模型的研究及應(yīng)用[J].玉米科學(xué),2000,8(3):46-50.

SHI J G.Study and application of mathematic model for comprehensive agronomic measures of corn intercropping and tons grain cultivation in Hexi irrigation area[J].JournalofMaizeSciences,2000,8(3):46-50(in Chinese).

[10] 張向前,黃國勤,卞新民,等.間作對玉米品質(zhì)、產(chǎn)量及土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響[J].生態(tài)學(xué)報,2012,32(22):7082-7090.

ZHANG X Q,HUANG G Q,BIAN X M,etal.Effects of intercropping on quality and yield of maize grain,microorganism quantity and enzyme activities in soils[J].ActaEcologicaSinica,2012,32(22):7082-7090(in Chinese with English abstract).

[11] 黃堅雄,隋 鵬,高旺盛,等.華北平原玉米//大豆間作農(nóng)田溫室氣體排放及系統(tǒng)凈溫室效應(yīng)評價[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,20(4):66-74.

HUANG J X,SUI P,GAO W SH,etal.Effect of maize-soybean intercropping on greenhouse gas emission and the assessment of net greenhouse gas balance in North China Plain[J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2015,20(4):66-74(in Chinese with English abstract).

[12] 尚小廈,吳洪生,高志球,等.間作板藍根對冬小麥生長及麥田CH4通量影響與經(jīng)濟環(huán)境效益分析[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2016,29(1):47-53.

SHANG X X,WU H SH,GAO ZH Q,etal.Effects of winter wheat intercropping with radix isatidison growth of wheat plant and CH4flux and evaluation of economic and environmental benefits[J].SouthwestChinaJournalofAgriculturalSciences,2016,29(1):47-53(in Chinese with English abstract).

[13] 錢荷芬.淺談大蒜高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2016(2):147.

QIAN H F.High-yielding cultivation techniques of garlic[J].AgriculturalDevelopmentandEquipments,2016(2):147(in Chinese).

[14] 陳運起,徐 坤,劉世琦.中國蔥姜蒜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與展望[J].山東蔬菜,2009(1):5-6.

CHEN Y Q,XU K,LIU SH Q.Current situation and prospect of Chinese cong Jiangsuan industry[J].ShandongVegetableJournal,2009(1):5-6( in Chinese).

[15] 李 雪,李英峰,劉必前.大蒜中大蒜素等含硫化合物的GC/MS法測定[J].現(xiàn)代儀器,2005,11(6):16-17.

LI X,LI Y F,LIU B Q.Identification of allicin and sulfur compounds in the garlic by GC-MS[J].Modernists,2005,11(6):16-17(in Chinese with English abstract).

[16] 宋衛(wèi)國,李寶聚,劉開啟.大蒜化學(xué)成分及其抗菌活性機理研究進展[J].園藝學(xué)報,2004,31(2):263-268.

SONG W G,LI B J,LIU K Q.Advances in research on chemical components in garlic(Alliumsativum) and mechanism of their inhibitory reaction with pathogens in plants[J].ActaHorticulturaeSinica,2004,31(2):263-268(in Chinese with English abstract).

[17] MANGAMMA P,SREERAMULU A.Garlic extract inhibitory to growth ofXanehnmonnscampestrispv.vesicatoria[J].IndianPhytopathology,1991,44(3):372-374.

[18] 張百俊,楊和連,劉愛琴.大蒜功能研究現(xiàn)狀[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,35(4):33-35.

ZHANG B J,YANG H L,LIU A Q.The present situation of the study of garlic function[J].JournalofHenanInstituteofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition),2007,35(4):33-35(in Chinese with English abstract).

[19] 李 瑜,羅 飛,許時嬰.大蒜生物活性功能及蒜粉微膠囊化的研究進展[J].食品科學(xué),2007,28(9):610-613.

LI Y,LUO F,XU SH Y.Review on bioactive function of garlic and microencapsulated garlic powder[J].FoodScience,2007,28(9):610-613(in Chinese with English abstract).

[20] 李 季,吳洪生,高志球,等.磷石膏對麥田CO2排放和小麥產(chǎn)量的影響及其經(jīng)濟環(huán)境效益分析[J].環(huán)境科學(xué),2015,36(8):3099-3105.

LI J,WU H SH,GAO ZH Q,etal.Impact of phosphogysum wastes on wheat growth and CO2emissions and evanuation of economic-environmental benefit[J].EnvironmentalScience,2015,36(8):3099-3105(in Chinese with English abstract).

[21] 萬運帆,李玉娥,林而達,等.靜態(tài)箱法測定旱地農(nóng)田溫室氣體時密閉時間的研究[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2006,27(2):122-124.

WAN Y F,LI Y E,LIN E D,etal.Studies on closing time in measuring greenhouse gas emission from dry cropland by static chamber method[J].ChineseJournalofAgrometeorology,2006,27(2):122-124(in Chinese with English abstract).

[22] 王躍思,劉廣仁,王迎紅,等.一臺氣相色譜儀同時測定陸地生態(tài)系統(tǒng)CO2,CH4和N2O排放[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2003,4(10):84-90.

WANG Y S,LIU G R,WANG Y H,etal.Simultaneous measurement of CO2,CH4and N2O emissionfrom terrestrial ecosystem with one improved gas chromatography[J].TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControl,2003,4(10):84-90(in Chinese with English abstract).

[23] 陳 阜,逄煥成.冬小麥/春玉米/夏玉米間套作復(fù)合群體的高產(chǎn)機理探討[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2000,5(5):12-16.

CHEN F,PANG H CH.Research on mechanism for maximum yield of intercropping pattern wheat/corn/corn [J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2000,5(5):12-16(in Chinese with English abstract).

[24] 張 娟,武同華,代興龍,等.種植密度和施氮水平對小麥吸收利用土壤氮素的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2015,26(6):1727-1734.

ZHANG J,WU T H,DAI X L,etal.Effects of plant density and nitrogen level on nitrogen uptake and utilization of winter wheat[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2015,26(6):1727-1734(in Chinese with English abstract).

[25] LESOING G W,FRANCIS C A.Strip intercropping effects on yield and yield components of corn,grainsorghum,and soybean[J].AgronomyJournal,1999,91(5):807-813.

[26] 宋亞娜,MARSCHNER PETRA,張福鎖,等.小麥/蠶豆,玉米/蠶豆和小麥/玉米間作對根際細菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J].生態(tài)學(xué)報,2006,26(7):2268-2274.

SONG Y N,MARSCHNER PETRA,ZHANG F S,etal.Effect of intercropping on bacterial community composition inrhizoshpere of wheat(TriticumaestivumL.),maize(ZeamaysL.) and faba bean(ViciafabaL.)[J].ActaEcologicaSinica,2006,26(7):2268-2274(in Chinese with English abstract).

[27] 張繼光,秦江濤,要文倩,等.長期施肥對紅壤旱地土壤活性有機碳和酶活性的影響[J].土壤,2010,42(3):364-371.

ZHANG J G,QIN J T,YAO W Q,etal.Effects of long-term fertilization on soil active organic carbon and soil enzyme activities in upland red soils[J].Soils,2010,42(3):364-371(in Chinese with English abstract).

[28] WASSMANN R,NEUEHU,BUENO C,etal.Methane production capacities of different rice soils derived from inherent and exogenous substrate[J].PlantandSoil,1998,203:227-237.

[29] BAIS HARSH PAL,PARK SANG-WOOK,WEIR TIFFANY L,etal.How plants communicate using the underground information superhighway[J].TrendsofPlantSciences,2004,9(1):26-32.

[30] MUARRAY A H.Effect of simple phenolic compounds of heather(Callunavulgaris) on rumen microbial activity in vitro[J].JournalofChemicalEcology,1996,22(8):1493-1504.

[31] BABU S,SEETHARAMAN K.Fungitoxic properties of some plant extracts against Alternariasolani,the tomato leaf blight pathogen[J].JournalofEcotoxicologyandEnvironmentalMonitoring,2000,10(2):157-159.

(責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Effects of Winter Wheat Intercropping with Garlic on Wheat Growth,CH4Flux Emissions and Evaluation of Economic and Environmental Benefits

CHEN Suyun，WU Hongsheng，LI Ji，YAO Dongliang，ZHAO Yue and CHEN Kaikai

(Department of Agricultural Resources and Environment,College of Applied Meteorology,Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China)

To cope with climate change,reducing agricultural greenhouse gases emission,developing ecological agriculture and increasing the land utilization rate,a single factor plot experiment was conducted to study the impact of intercropping garlic in winter wheat field on soil methane (CH4) flux in the agro-meteorological station of Nanjing University of Informationand Science Technology from 2013 to 2014,and its economic and environmental effects were assessed.The results showed that in the treatment of intercropping galic,the fresh mass ,panicle mass and 1 000-grain mass of winter wheat can be improved by 134.67%,2.20%,3.51%,respectively; compared with monoculture of winter wheat,the input-output ratio in the treatment of intercropping garlic was increased from 1∶9.80 to 1∶16.70,for the same inputs,the outputs may be increased by 70.41% compared to the control; the CH4flux emission from plot treated with garlic was decreased by 38.35% and 16.59% compared with the monoculture of winter wheat in the heading and grain filling stage of wheat,respectively. The accumulative soil CH4flux emission in the treatment of garlic was decreased by 53.45% in the whole growing season of winter wheat. The intercropping of garlic and winter wheat can not only mitigate environmental pollution,but also increase land utilization efficiency and economic profits,which is of great significance to reduce the flux of green-house gases in the soil and consequently develop sustainable agriculture.

Winter wheat;Alliumsativum;CH4;Economic benefits; Environmental benefits

2016-08-31 Returned 2016-10-28

Enviromental Protection Ministry of China Project Major Science and Technology Program for Water Pollution Contraland Tratment(No.2015ZX07204-002).

CHEN Suyun，female，master student.Research area:microbially ecdogical mechanisms of greenhouse gases in agriculture and the mitigation measurement.E-mail:chensuyun77@163.com

WU Hongsheng，male，professor,Ph.D,doctoral supervisor. Research area:microbially ecdogical mechanisms of greenhouse gases in agriculture and the mitigation measurement.E-mail:wuhsluck@163.com

日期：2017-06-05

2016-08-31

2016-10-28

環(huán)保部國家水體污染控制與治理科技重大專項(2015ZX07204-002)。 第一作者：陳素云，女，碩士研究生，從事農(nóng)業(yè)溫室氣體微生物生態(tài)學(xué)機理及其減排技術(shù)研究。E-mail:chensuyun77@163.com

吳洪生，男，教授,博士,博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)溫室氣體微生物生態(tài)學(xué)機理及其減排技術(shù)研究。E-mail:wuhsluck@163.com

X511；S512.1；F32

A

1004-1389(2017)06-0832-08

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170605.1715.010.html