西北地区玉米/大豆间作减氮增效的氮素利用优化与环境效应研究

为解决玉米单作氮肥过量导致的NH3 挥发和NO3 – -N残留问题，中国农业大学团队通过玉米/大豆间作结合减量施氮（25%–100%常规量）的田间试验，发现间作系统在减氮50%–75%时，土地当量比（LER）>1，氮偏生产力（NPFP）提升23%–27%，NH3 减排20%以上，为西北旱区农业绿色生产提供了实践路径。

　　

全球农业正面临粮食安全与环境保护的双重挑战，其中玉米作为高耗氮作物，其生产过程中过量施氮导致的NH₃
挥发和NO₃
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-N淋失已成为突出问题。尽管滴灌覆膜技术能减少氮淋溶，但膜间NH₃
挥发仍是氮素损失的主要途径。与此同时，大豆等豆科作物通过生物固氮（BNF）补充土壤氮库的特性，使其与禾本科间作成为优化氮循环的潜在方案。然而，间作系统中减氮施用的协同效应及其环境效益尚缺乏系统验证。

中国农业大学石羊河实验站团队在《Soil and Tillage Research》发表的研究，通过两年田间试验对比了玉米单作（M）与玉米/大豆间作（MS）在四种减氮水平（常规量240 kg ha^–1
的25%–100%）下的表现。研究采用同位素稀释法测定大豆固氮量，连续监测土壤NH₃
挥发动态，并结合氮营养指数（NNI）和氮平衡核算评估系统可持续性。

Yield and land equivalent ratio
间作虽因种植密度降低使玉米减产8%–22%，但土地当量比（LER）始终大于1，表明单位土地生产率提升。减氮50%–75%（MS-N2–N3）处理下玉米产量与全量施肥无显著差异，证明间作可缓冲减氮的产量风险。

Nitrogen fixation and accumulation
间作抑制了大豆固氮酶活性（降低19%–34%），但通过根系分泌物促进玉米对土壤氮的竞争吸收，使玉米氮营养指数（NNI）趋近理想值1，表明氮素分配更均衡。

Soil N residue and NH₃
volatilization
间作系统使0–100 cm土层NO₃
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-N残留量减少10%，NH₃
累积挥发量降低20%以上。减氮50%处理（MS-N2）的NH₃
峰值排放较单作延迟3–5天，显示间作延缓了氮转化进程。

Nitrogen balance and NPFP
间作系统氮表观损失率比单作低12–15个百分点。减氮75%处理（MS-N3）的氮偏生产力（NPFP）两年分别提高26.76%和23.63%，实现了“减氮不减效”。

该研究证实玉米/大豆间作结合适度减氮（180–210 kg ha^–1
）能协同优化产量、氮效率与环境效益。其创新性在于揭示了间作系统中豆科与非豆科作物氮竞争-互补的动态平衡机制，为西北旱区设计“绿色增效”种植模式提供了量化依据。未来研究可进一步解析根际微生物在氮分配中的作用，以完善精准调控理论。