半干旱区燕麦与豆科作物带状复合种植的产量优势及氮素利用特征研究

　　

摘要：

为探究北方半干旱区燕麦与豆科作物带状复合种植对作物产量和氮素利用的影响，本研究基于2019年在河北省张北县开展的田间定位试验，系统分析了作物产量、氮素利用、土壤养分及土壤关键酶活性的变化规律。试验共设置5个处理，分别为燕麦||大豆间作、燕麦||红芸豆间作、燕麦单作、大豆单作和红芸豆单作。结果表明，燕麦||大豆、燕麦||红芸豆间作的土地当量比和氮产量当量比均大于1，主要表现为燕麦产量增加，而大豆、红芸豆产量降低。具体而言，在燕麦||大豆和燕麦||红芸豆模式下，间作比单作燕麦分别增产18.2%~32.9%和24.8%~44.8%，燕麦偏氮产量当量比分别为1.08和0.77，表明间作体系氮素利用优势主要来自燕麦。此外，燕麦||大豆和燕麦||红芸豆模式的燕麦籽粒氮吸收与燕麦单作相比分别增加52.4%和115.8%，植株氮吸收提高40.6%和112.8%。因此，氮素的高效吸收利用是间作燕麦增产的潜在原因之一。进一步分析表明，燕麦||红芸豆模式显著提高土壤氮获取酶活性24.1%~56.5%，从而促进了土壤氮素转化和利用，表现为间作燕麦根际土壤可溶性氮含量增加19.2%；燕麦||大豆模式中大豆通过增强生物固氮作用提高根际土铵态氮含量31.8%，为燕麦提供更多可利用氮源。综上，燕麦与豆科作物带状复合种植模式通过增加土壤氮获取酶活性来加速可溶性氮释放或通过生物固氮提供更多铵态氮，进而提高作物产量和氮素利用。因此，在北方半干旱地区推广燕麦与豆科作物带状复合种植模式，有助于优化氮素管理、提高系统生产力，助力区域农业可持续发展。