【目的】间套作是我国传统农业的精髓,是发展生态农业的重要措施之一,在我国乃至世界的现代农业中仍然占有重要的地位。间作种植不仅有产量优势,同时还具有养分吸收优势。玉米与豆科是主要粮食作物,其间套作模式在国内外分布广泛,有着悠久的历史,其主要优势是豆科与禾本科存在种间相互作用,同时两种作物在生物学特性上存在差异,能够在时间和空间尺度上进行互补。然而,高产出和高养分携出量的条件下,必定导致土壤养分携出量增加,土壤肥力也会受到影响。以往的土壤肥力相关研究时间尺度多集中在1-3年,研究指标也不够全面,只关注与土壤肥力的某一个或几个指标,或者只关注土壤肥力的某一个方面。而在长期间套作条件下的土壤肥力变化研究较为缺乏,因此,我们在甘肃武威进行了一个长期定位试验(2009-2014年),分别在第5年(2013年)和第6年(2014年)测定间作和相应单作作物体系生产力(籽粒产量和生物学产量)和土壤肥力(物理性状、化学性状和生物学性状),旨在探讨4种不同间作种植体系,连续间作对作物生产力和土壤肥力的影响,为西北区地区间套作可持续发展提供科学依据。【方法】本试验是长期定位试验,始于2009年。试验采取裂区设计,主因素是三个磷水平(0 kg/hm2、40 kg/hm2、80 kg/hm2),副因素是9种种植方式(玉米/鹰嘴豆、玉米/蚕豆、玉米/大豆、玉米/油菜、单作玉米、单作鹰嘴豆、单作蚕豆、单作大豆、单作油菜),每个处理设置三次重复,共计81个种植小区,采用随机区组的方式进行排列。作物成熟期测定籽粒产量和生物学产量,并取样分析养分含量;作物收获后取土壤样品,分析土壤物理、化学和部分酶活性。【主要结果】(1)平均三个施磷水平,与单作相比,连续间作显著增加了体系籽粒产量和地上部生物量。玉米/鹰嘴豆、玉米/蚕豆、玉米/大豆、玉米/油菜间作体系平均籽粒产量比对应单作分别高出38.2%、32.6%、34.0%和38.4%;平均九种种植方式,随着施磷增加体系籽粒产量显著增加,80 kg/hm2施磷水平下,作物籽粒产量最高。(2)平均三个施磷水平,与单作相比,间作地上部氮、磷、钾养分吸收量显著增加,作物的氮、磷、钾养分利用效率无显著变化。平均四种作物组合和两种种植方式。随着施磷水平的增加,体系地上部养分吸收量显著增加,80 kg/hm2施磷水平时,地上部氮、磷、钾吸收量最高,施磷显著降低了作物氮、磷、钾的养分利用效率。(3)不同种植方式和不同施磷量对土壤容重无显著影响。与单作相比,间作显著提高了土壤入渗率。从不同施磷水平来看,随着施磷水平的增加土壤入渗率显著增加,80 kg/hm2施磷水平时,土壤入渗率达到最高。间作种植显著提高了土壤中直径>2 mm水稳定性团聚体的数量,显著降低了直径<0.106 mm水稳定性团聚体的数量。(4)在2013年间作显著增加土壤有机质的含量,而在2014年差异没有达到显著水平。施磷显著提高有机质含量,80 kg/hm2施磷水平时有机质含量最高。不同种植方式和施磷对土壤全氮含量无显著影响,两年结果一致。间作显著降低了土壤Olsen P含量和土壤速效钾的含量。施磷显著增加了Olsen P含量,但对土壤交换性钾含量无显著影响。两年间,种植方式和施磷对土壤p H无显著影响。(5)与单作相比,间作显著提高了土壤酸性磷酸酶和土壤脲酶的活性,施磷水平对土壤酸性磷酸酶和土壤脲酶活性无影响。2013年和2014年间作和施磷对体系土壤硝酸还原酶和蔗糖酶含量无显著影响【结论】在合理的施肥条件下,间套作相对于单作提高了作物产量。连续间作5-6年,四种间作作物组合养分吸收量显著高于单作。连续间作能够改善部分土壤物理性状、维持部分化学和生物性状性状,部分速效养分诸如Olsen-P和速效钾有所下降,但合理施肥能够缓解这些指标下降。间作种植能够增加农田生态系统的可持续性。