优化氮素还原通过调节根系形态可塑性和根际酶活性，提升玉米-大豆间作系统的生物量积累与氮素吸收能力

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Optimized Nitrogen Reduction Enhances Biomass Accumulation and Nitrogen Uptake of Maize–Soybean Intercropping Systems by Modulating Root Morphological Plasticity and Rhizosphere Enzymatic Activities

　　

摘要

背景：过量的氮肥施用日益威胁农业的可持续性，全球肥料消耗量超过110 Tg N/年，而其利用效率往往低于50%。玉米-大豆间作是一种可持续的替代方案，能够在减少氮肥施用的情况下改善根际氮循环并促进作物生长。研究目的：本研究探讨了减少氮肥施用及不同种植模式对间作系统中土壤氮转化、根系可塑性以及根际生化反应的影响。方法：在2022年生长季，采用随机完全区组设计进行了盆栽实验，设置两个因素：四个氮肥施用水平——不施氮肥（NN）、常规施肥（CN）、减少23%氮肥（RN1）、减少46%氮肥（RN2）；三种种植模式——玉米-大豆间作（IMS）、玉米单作（MM）、大豆单作（SS），每个处理重复3次。主要检测指标包括根际土壤酶活性、根系形态参数以及植物生物量。结果：玉米-大豆间作结合适当减少氮肥施用（RN2）显著提升了两种作物的根际土壤酶活性，并促进了根系的广泛增殖。这种形态上的优化使得植物生物量达到最大值。同时，氮素吸收量也有所提高，与常规施肥相比，玉米的氮素吸收量增加了52.4%，大豆增加了23.3%。氮素吸收量与根系形态特征之间存在显著正相关关系，表明根系可塑性的提升与更高的氮素获取效率密切相关。结论：将玉米-大豆间作与适当减少氮肥施用相结合，能够有效提升氮循环酶的活性，促进有益的根系形态可塑性，同时保持较高的氮素吸收效率，为优化豆类-谷物间作的氮素管理提供了有效途径。