甘蔗间作系统中豆科植物提供的氮的来源及其去向

《Nutrient Cycling in Agroecosystems》：Sources and fate of nitrogen from legume in sugarcane intercropping system

本研究在留尼汪岛评估甘蔗与羊角豆间作对土壤氮肥力的影响，采用15N同位素追踪分析豆科氮积累、来源及残体分解后的氮去向。结果表明，间作系统下豆科植物积累氮38 kg/ha，其中41%来自生物固氮，但存在显著氮损失，导致土壤氮增益有限，需优化残体管理以提升效益。

　　

摘要

将豆科植物引入种植系统具有显著潜力，可以减少对氮（N）肥料的依赖，因为它们能够固定大气中的氮气（N?）。在留尼汪岛，将谷物豆科植物Canavalia ensiformis与甘蔗间作主要是为了控制杂草；然而，其对甘蔗和土壤氮肥力的影响尚未得到充分研究。本研究旨在评估在当前推荐的管理措施下，引入C. ensiformis是否能够有效增加甘蔗-土壤系统中的氮含量。通过使用¹⁵N同位素追踪方法，我们分析了（i）C. ensiformis的氮积累情况，（ii）氮的来源（生物固定、肥料、土壤），以及（iii）C. ensiformis残余物在土壤-植物系统中的氮去向。研究结果表明，C. ensiformis平均每公顷积累了38公斤氮，其中41%来自生物固定，16%来自肥料，43%来自土壤。在分解的最初5个月内，约有24%的氮被固定在甘蔗覆盖物中。只有3%的甘蔗氮直接来源于C. ensiformis残余物。在分解一个月后，几乎40%的C. ensiformis中的¹⁵N未能在覆盖物-土壤-植物系统中被回收。整个种植季节中，氮的平衡几乎保持中性，即有17公斤氮被固定，同时有15公斤氮流失。因此，尽管间作对土壤肥力有一定的贡献，但显著的氮损失限制了其农艺和环境效益。未来的研究应重点优化表面覆盖物残余物的管理，以减少氮损失并提高土壤肥力，同时维持作物营养。