禾豆间作消减豆科作物氮阻遏的作用机制

针对禾豆间作协同利用化学氮肥和豆科固氮潜力调控依据薄弱问题，采用大田和模拟研究方法，以玉米/豌豆(蚕豆)为研究对象，在氮肥分带管理条件下，研究作物吸氮量、土壤含氮量、根系形态学和生理学特性，量化施氮对禾豆间作"氮阻遏"消减和氮肥利用率的影响，明确施氮对禾本科消减间作豆科"氮阻遏"的影响机制；探讨作物空间布局和密度对间作豆科结瘤特性、根系空间分布和生理特性的影响，检测土壤含氮量、作物吸氮量和光合源动态，阐明作物空间布局和密度影响"氮阻遏"效应的基本机制；通过根系分隔和15N标记，研究作物的15N回收率，豆科来源于固氮的百分数和向禾本科的氮转移量，探明作物根系形态和生理特征动态，理清施氮量、种植密度影响禾豆间作对氮素竞争和"氮转移"、"氮阻遏"消减、固氮量增加的根间作用机理。.项目成果将对丰富禾豆间作氮素高效利用理论，提高豆科在间作群体中的固氮贡献率，发展氮肥节约型间作生产产生积极推动。

针对禾豆间作协同利用化学氮肥和豆科固氮潜力调控依据薄弱问题，通过多年大田和模拟试验，从种间相互作用、间作群体结构和施氮制度优化等方面研究了禾豆间作对豆科作物“氮阻遏”消减效应的影响和机理：.增大玉米密度能有效降低间作种间竞争，并消减施氮引起的氮阻遏。与中、低密度不施氮处理相比，高密度氮阻遏消减量（Ca）分别增大了2.5和4.1倍，间作豌豆的根瘤数较低密度处理增加了48.7%。玉米密度的增大降低了间作豌豆籽粒产量，但间作玉米籽粒产量和间作总产量均随玉米种植密度的增大而增大。氮肥后移（N1）增大了间作系统中豌豆相对于玉米的竞争力，且在共生中、后期作用明显。间作系统中，N1处理豌豆有效瘤占总瘤数的比例、根瘤重、瘤重占根重的比例分别提高了45%、82%和45%； N1处理氮阻遏消减量Cis (%)平均为151.7（根瘤重计），38.3（生物固氮量计）和41.5（吸氮量计），显著高于N3；Ca (%)平均为182.5、39.2和64.9，显著高于N3；豌豆籽粒产量N1较N3增大了5.9%，玉米籽粒产量增大了16.9%。说明，合理密植和施氮可通过协调种间竞争来促进玉米间作豌豆氮阻遏的消减和生物固氮量及产量提高。.通过根系分隔和 15N 标记研究表明，大麦/豌豆间作不分隔处理豌豆根瘤数显著高于相应单作和根系完全分隔处理，且根间作用对豌豆“氮阻遏”消减效应CI(%)值＞0。间作施氮时，增加大麦密度，可使豌豆有效结瘤数提高5.1%-13.0%。根系不完全分隔间作氮转移量＞0，且随大麦高密度增加而提高，其中高密度氮转移量是低密度的2.0和1.3倍。间作和玉米密度均促进了大豆根瘤生长且减缓了结瘤和固氮受到的抑制。间作使大豆平均单株结瘤数和单株瘤重CI(%)值增大了11.3%-64.5%和28.4%-105.3%；而增大间作系统中玉米密度使大豆单株结瘤数和单株瘤重Ca(%)值分别增加了10.5%-18.6%和16.3%-25.8%，氮转移量增加了58.1%，固氮量提高了25.2%。说明，提高间作作物密度可以有效调控禾豆间作系统氮素吸收利用，增强“氮阻遏”减缓效应，增加固氮量、促进氮转移量，提高氮素利用率。.本研究成果将对丰富禾豆间作氮素高效利用理论，提高豆科在间作群体中的固氮贡献率，发展氮肥节约型间作生产产生积极推动。