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豆科/非豆科作物间作不仅能够扩宽作物氮素生态位,而且间作系统中氮转移可以刺激豆科作物结瘤固氮,其转移的氮素可以成为非豆科作物的氮源之一,促进非豆科作物生长,进而导致间作优势的产生。在间作系统中,豆科作物到非豆科作物的氮转移率与种间距离、间作比例、土壤氮素含量和施肥量、菌根侵染状况等有关。以往研究多集中于室内盆栽条件下一年生豆科/禾本科作物间作,在野外大田条件下综合研究多年生豆科牧草/非豆科作物短期氮转移及其影响因素的实验相对缺乏。在东北农牧交错区,玉米和紫花苜蓿分别作为重要的粮食作物和豆科牧草,其间作发展前景广阔。因此,在野外大田中研究玉米/紫花苜蓿间作系统氮转移与菌根侵染、根系分泌物和根际土壤理化性质的关系及其对产量和氮素利用效率的影响不仅可以丰富间作系统氮转移理论,也为东北农牧交错区推广玉米/紫花苜蓿间作体系提供了理论依据。试验在东北师范大学松嫩草地生态研究站玉米/紫花苜蓿间作平台进行,本研究采用随机裂区设计,主区因素为不施氮(N0)、施氮(N1,玉米:225.0 kg hm-2尿素;紫花苜蓿:53.0 kg hm-2尿素),副区因素为5种种植模式:玉米单作(MM);紫花苜蓿单作(MA);玉米和紫花苜蓿4:6行比,间距30 cm间作(IMA43);玉米和紫花苜蓿4:6行比,间距20 cm间作(IMA42);玉米和紫花苜蓿2:6行比,间距30 cm间作(IMA23),共设有4个重复。试验利用15N叶片标记法、显微镜镜检、离子色谱法等分析了氮转移率及菌根真菌侵染、根系分泌物、根际土壤水分和含氮量等指标,得到如下实验结果:(1)施氮水平和种植模式对玉米和紫花苜蓿产量均有显著影响,但两者之间交互作用不显著。施氮使玉米和紫花苜蓿产量显著增加。相比于单作,在间作模式中玉米产量略有降低,但紫花苜蓿产量显著增加,增幅为11.0%-45.9%。在间作系统中,土地当量比(LER)除N0处理下的IMA23模式外,在其他模式中均大于1,表现出间作优势。其中IMA43模式中土地当量比(LER)比IMA42和IMA23分别高出5.29%-17.34%和7.48%-29.73%,为最优间作模式。(2)紫花苜蓿和玉米之间存在氮转移,其转移率为5.52%-10.49%。施氮水平和种植模式对氮转移率均有显著影响,但两者交互作用不显著。施氮显著降低氮转移率,在不同间作模式中IMA42模式转移率最高。紫花苜蓿到玉米的氮转移促进了间作系统中氮素高效利用,因此间作模式中氮素利用效率相比于单作有增加趋势,且氮转移率与玉米和紫花苜蓿氮素利用效率存在正相关性。(3)在间作系统中,五种种植模式玉米和紫花苜蓿根系侵染频度(F%)均达到100%,说明所有模式中植物根系均有菌根侵染点存在。施氮抑制菌根真菌侵染植物根系和土壤中菌丝网络的形成,间作促进菌根真菌侵染紫花苜蓿根系,但玉米根系菌根侵染水平有降低趋势。土壤菌丝网络可以在植株间传递氮元素,玉米和紫花苜蓿菌根侵染率和土壤菌丝密度与氮转移率呈正相关性。(4)施氮促进玉米和紫花苜蓿根系向外分泌可溶性总糖和有机酸。在不同的种植模式中,间作显著增加玉米根系分泌物中可溶性总糖含量。从有机酸含量来看,间作使玉米根系分泌物中酒石酸、甲酸、乙酸、柠檬酸和总有机酸的含量增加,其中在IMA42模式中增幅最大,但乳酸含量有降低趋势;间作使紫花苜蓿根系分泌物中甲酸、乙酸、柠檬酸和总有机酸含量有增加趋势,酒石酸含量显著降低。玉米根系分泌物中总有机酸和柠檬酸含量及紫花苜蓿根系分泌物中总有机酸、柠檬酸和乳酸含量与氮转移率呈正相关性。(5)根际土壤理化性质对氮转移率也有一定影响,其中紫花苜蓿根际土含水量与氮转移率呈正相关性,玉米根际土含氮量与氮转移率呈负相关性。但根际土壤pH和EC的变化趋势对氮转移率影响不显著。综上所述,由于氮转移和根系交互作用的存在使玉米/紫花间作系统氮素利用效率提高,群体产量提高。在间作系统中,菌根真菌侵染、根系分泌物和土壤理化性质等均可影响紫花苜蓿到玉米的氮转移。间作模式中玉米、紫花苜蓿4:6行比间作优于2:6行比间作;间距30 cm间作在氮转移量和群体产量上优于间距20 cm间作,但间距20 cm间作氮转移率更高。