土壤养分是提供植物生长发育所必须的营养元素。但在农田实际生产过程中,由于管理和栽培措施采用不当,肥料投入后,易出现作物养分利用效率低以及大量养分流失等问题,不仅对粮食安全造成威胁,浪费农业资源,而且对生态环境产生一定的污染。玉米‐豆科作物复合种植不仅能通过改变根际微生态环境提高土壤养分的生物有效性,而且还可以更好地吸收利用生态位上各土壤层的养分及空气中的氮素。本试验采用二因素裂区设计,主因素为施氮水平,副因素为种植模式,研究玉米‐大豆和玉米‐花生复合种植模式中作物对氮素吸收利用,作物根际土壤酶活性和土壤养分的变化特征以及作物地下部根系、根瘤的生长发育特征。主要研究结果如下:1.作物氮吸收与玉米单作(MM)系统相比,玉米‐大豆套作(MS)系统作物植株氮吸收两年平均增加了132.05%;玉米‐花生间作(MP)系统增加了6.14%。其中,玉米‐大豆套作(MS)系统氮素吸收量大于玉米‐花生间作(MP)系统。在玉米‐大豆套作(MS)系统中,与相应单作相比,玉米氮素吸收两年平均下降了25.21%;大豆下降了37.87%。在玉米‐花生间作(MP)系统中,与相应单作相比,玉米氮素吸收两年平均下降了22.59%;花生降低了73.08%。不施氮降低了作物氮吸收量。2.作物营养竞争比和系统养分吸收利用效率在两种复合种植体系中,玉米对养分的竞争力强于大豆和花生;系统氮营养竞争比表现为MP>MS,且MS的值接近于1。系统氮素吸收利用效率表现为MS大于MP和MM。与玉米单作相比,MS系统氮素吸收利用效率两年分别提高了145.75%、130.04%。MP系统与与玉米单作相比差异不显著。施氮减弱了物种间作物对氮素的竞争。3.土壤养分及根际土壤酶活性玉米土壤养分及根际土壤酶活性表现为MP>MS>MM,MS较MM土壤碱解氮、速效磷、速效钾养分在灌浆期和成熟期平均增加了23.56%、18.63%、10.85%,根际蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶及磷酸酶活性增加了14.86%、30.84%、2.78%、和8.33%;MP较MM土壤碱解氮、速效磷、速效钾养分增加了33.80%、28.73%、12.60%,根际蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶及磷酸酶活性增加了17.57%、61.73%、5.56%和8.33%。大豆表现为MS>SS,MS较SS土壤碱解氮、速效磷、速效钾养分两时期平均增加了9.12%、42.70%、28.65%,根际蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶及磷酸酶活性增加了6.02%、17.09%、8.33%和8.33%。花生则表现为MPMS>MM,MS和MP中玉米根系呈不对称性分布,有向大豆和花生区域生长的趋势,占据了大豆和花生地下部土壤区域,其根长密度和根表面积密度在横向和纵向0-20cm土层中均有所提高,且根系抗氧化物SOD、CAT及GSH酶活及含量在玉米吐丝期较单作分别提高了38.48%、68.79%、15.66%和76.52%、101.01%、19.75%。大豆总根系生物量表现为MS>SS,MS中大豆根系亦呈现不对称分布,有向玉米区域生长的趋势,其根长密度和根表面积密度在横向和纵向0-20cm土层中均有所提高。花生总根系生物量表现为MP