氮素是植物养分的重要来源之一,非豆科植物通过施加氮肥来满足其生长需求,但过量的氮肥施加不仅因降低作物的氮肥优化利用阻碍了我国农业的发展,还对环境造成了研重的污染。根系与作物水分和养分的吸收密切相关。玉米（Zea mays L.）是世界上主要的粮食和饲料作物。苜蓿（Medicago sativa L.）是优质多年生豆科牧草。因此,研究光合特征与根系形态特征之间的相互作用对确定间作玉米是否比单作玉米具有更高的养分吸收至关重要,同时也对东北农牧交错带的粮食和畜牧业的可持续发展和生态环境安全具有重要意义。本实验于2018年在东北师范大学吉林松嫩草原生态系统国家观测研究站进行。研究对象是玉米和紫花苜蓿。试验采用随机裂区试验设计,主区因素为两个施氮水平,副区因素为四种种植模式,有4个重复。两个施氮水平分别为N0（不施氮）、N1（施氮）;四种种植模式分别为MM（玉米单作,均匀垄种植,行距为65cm）、IMA23（2行玉米6行紫花苜蓿间作,间距为30 cm）、IMA42（4行玉米6行紫花苜蓿间作,间距为20cm）、IMA43（4行玉米6行紫花苜蓿间作,间距为30 cm）。本试验主要研究施氮和玉米/苜蓿间作系统的对玉米产量、根系结构和光合作用及其相关关系的影响,得到如下主要结果:（1）在施氮情况下,与单作相比,间作玉米IMA23产量显著降低14%,而IMA43在高氮条件下产量增加4%。（2）不同模式中,施氮对IMA42模式根系形态各参数的影响最大,比单作玉米平均降低了18%,而施氮仅使IMA43模式的冠根体积和冠根数较单作玉米增加3%。玉米和苜蓿间作系统土壤水分含量（SWC）对施氮量的响应在2018年略有下降。与单作玉米相比,9月份IMA43的最高土壤水分含量增加了4%,10月份IMA23的最低土壤水分含量下降了22%。（3）从光合指标来看,施加氮肥后,玉米/紫花苜蓿间作系统中玉米的光合速率比单作玉米平均增加了30%,以IMA42最为显著。气孔导度增加了35%,在IMA42和IMA23模式中下降到3%。IMA23模式的胞间CO2浓度下降了15%。IMA42和IMA23模式的蒸腾速率分别显著上升了18%和下降了6%。叶-空气蒸气压差在IMA23中增加了1%,在IMA42中减少了8%。IMA23的叶片温度升高了3%,而IMA43的叶片温度则下降了3%。单作玉米相比,IMA42土壤相对湿度增加最为显著,增加了6%。与玉米单作相比,间作玉米截获的光合有效辐射增加了3%,其中IMA42显著,而IMA23则下降了2%。（4）回归分析结果表明,施加氮肥后,光合速率与玉米冠根体积和根长之间存在显著的相关关系。光合速率与玉米冠根数量、冠根干重和冠根表面积的相关性不显著。综上所述,玉米/紫花苜蓿间作体系中玉米通过冠根体积和根长的变化影响玉米的光合作用。不同种植模式中,单作玉米的产量和根系形态参数最高,玉米/紫花苜蓿间作后玉米的生长和养分吸收并没有得到改善。