豆科/禾本科间作促进豆科作物结瘤固氮机制研究

施肥是现代农业的重要特征，但大量施肥在增加产量的同时也带来环境潜在威胁，尤其是氮肥施用抑制了豆科作物生物固氮的潜力，人为造成根瘤菌联合固氮的"氮阻遏"现象。众多研究表明，豆科/禾本科间作能促进豆科作物结瘤固氮，尤其是在高施氮肥条件下豆科作物还能发挥明显的结瘤固氮的潜力，有效缓解或打破"氮阻遏"现象，但其机理还认识不清。本项目以蚕豆或豌豆为研究对象，从根瘤菌-豆科联合固氮的外部条件入手，系统研究豆科作物与玉米间作的种间氮素竞争能力、根际微生物群落改变、根际分泌物相互作用、种间根系形态变化和空间重叠交叉对豆科-根瘤菌联合固氮的影响。系统阐明间套作增加豆科植物结瘤固氮的机理，为挖掘在高氮素累计土壤环境中豆科作物固氮潜力的生物学途径提供理论依据。

豌豆/玉米间作是河西绿洲灌区种植面积较大的栽培模式，也是当地重要的高产高效种植模式之一。针对目前氮肥过量施用和豆科作物生物固氮被忽视的实际，在甘肃省武威市凉州区开展了豌豆/玉米间作田间试验，以施氮量、接种根瘤菌和间作种植方式为试验因子，研究了不同施氮量下, 豌豆接种根瘤菌对豌豆/玉米间作体系作物籽粒产量和水分利用效率的影响, 作物地上部生物量和养分吸收动态，土壤水分含量的变化，得出了甘肃省河西绿洲灌区豌豆/玉米间作体系不同生育期0~120 cm土层土壤无机氮时空分布的现状特征，旨在为河西绿洲灌区豌豆/玉米间作体系节肥、高产的氮肥用量、接种外源根瘤菌的增产作用以及减少因过量的氮肥投入使作物不能及时全部吸收而被大水漫灌和降雨等途径淋洗到土壤深层, 造成氮肥损失和农田环境污染提供理论依据。