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大豆/玉米间作作为一种常见的间作种植模式,通过合理配置作物群体空间分布,提高了光能利用率,使大豆/玉米间作能够提高养分利用效率,从而达到增产作用。但对于大豆/玉米间作种间根系相互作用造成根系的可塑性,以及根系对间作体系土壤剖面养分空间异质性响应的研究还很少见报导。本试验通过裂区设计,设NO(不施氮肥)、N1(180 kg.hm-2)、N2(240 kg.hm-2)、N3(300 kg.hm-2)四个供氮水平,玉米单作(MM)、大豆单作(MS)、大豆玉米间作(玉米间作-IM,大豆间作-IS)三种种植模式,本文中作物行间区域,用G表示,作物株间区域用T表示,通过两年的田间试验,研究不同施氮水平下大豆/玉米间作模式地上和根系形态可塑性,以及土壤剖面养分空间分布特点。为进一步揭示不同氮素供应水平下,间作对作物养分资源高效利用机制提供理论依据。主要得到以下结果:(1)不同氮素供应水平对玉米/大豆间作株型可塑性有不同的影响。间作种植模式使玉米叶面积指数(LAI)增加,在N0水平,间作玉米株高显著增加,其他供氮水平玉米株高在各处理间无显著差异;间作种植模式使间作大豆株高增加,在N1、N3水平,间作种植模式增大间作大豆LAI。(2)施用氮肥增加了玉米叶片SPAD值,对大豆叶片SPAD值影响不显著。间作使N0、N1、N2、N3水平玉米叶片SPAD值显著增加,导致玉米净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)提高,其中在N0、N1、N3水平,Pn较单作玉米分别提高67.28%、39.92%、30.17%;间作种植模式提高N0、N1和N2水平下大豆叶片的SPAD值,分别提高 3.83%、12.92%、4.02%。(3)在N0和N2供氮水平下,在0-20cm根长密度达到最大,间作玉米根长密度在0-60cm各土壤深度高于相应单作,说明间作种植模式可以增加0-60cm 土壤深度中玉米根长密度,在大豆间作区域0-60cm 土壤深度,玉米根长密度明显大于单作相应行间区域,表明间作后玉米根系向相邻大豆区域扩展,增加了间作玉米根系横向的吸收面积;在NO水平0-80cm 土层中,单作大豆根长密度明显大于间作大豆,说明与玉米间作,大豆根长密度降低,N0和N2水平下,单作大豆行间区域0-60cm深度根长密度大于间作区域。各土壤层次根干重呈现的规律和根长密度规律一致。增施氮肥使大豆和玉米的单位根长吸氮速率增加,间作种植模式大豆和玉米的单位根长吸氮速率低于单作,表明间作导致了玉米和大豆根系可塑性的变化。(4)在N0水平,M/S区域在各层次土壤中全氮含量小于MMG和MSG位置,而在N2水平,M/S 土壤各深度全氮含量相差不显著,表明间作种植模式可以在养分亏缺时促进作物吸收M/S区域氮素;在N0水平下0-80cm 土壤深度,M/S 土壤碱解氮含量高于其他区域,N2水平0-60cm 土壤深度,M/S区域碱解氮含量比MMG和MSG位置高,根系可塑性的原因使大豆和玉米根系相互作用,从而改善间作区域土壤养分,增加M/S区域碱解氮含量以供作物吸收;N0水平M/S区域土壤速效磷和速效钾含量显著高于N0MMG位置,N2水平0-20cm土壤深度M/S区域速效磷含量显著高于N2MMG位置,N2水平0-60cm 土壤深度M/S位置土壤速效钾含量显著高于N2MMG位置,N0水平M/S区域大豆和玉米根系分布的差异影响间作区域养分含量,间作区域土壤速效磷、速效钾含量增加。在N2水平,间作区域0-20cm土壤速效磷含量和0-60cm 土壤速效钾含量增加。NO和N2水平M/S区域土壤速效磷含量显著高于N0MSG和N2MSG位置,表示间作区域土壤速效磷含量与作物根系分布有较大关系。NO和N2水平间作区域玉米和大豆根长密度与土壤碱解氮含量成正显著相关关系。(5)在玉米抽雄期NO水平0-60cm 土壤间作区域含水量小于N0MMT、N0MMG位置、大于N0MST、N0MSG位置,N2水平下M/S区域土壤含水量显著小于N2MMG、N2MMT位置和N2MSG和N2MST位置,在玉米灌浆期各处理土壤含水量基本与抽雄期有一致规律。