【摘 要】
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针对玉米种植结构单一、化肥过量且利用效率低,造成土壤板结、肥力退化以及粮油作物布局优化等问题,试验于2018～2021年在内蒙古呼伦贝尔市阿荣旗农业科技园区进行,以玉米品种A6565和大豆品种蒙豆30为供试材料,采用裂区设计,主处理设大豆—玉米轮作（SM）和玉米连作（对照,MM）,副处理设玉米常规追氮(N100%)和减量追氮(常规70%,N70%),两个轮作周期下探究大豆—玉米轮作对春玉米田土壤团
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（31960382）； 国家重点研发计划（2017YFD0300805）； 内蒙古自然科学基金（2018LH03012）；
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针对玉米种植结构单一、化肥过量且利用效率低,造成土壤板结、肥力退化以及粮油作物布局优化等问题,试验于2018～2021年在内蒙古呼伦贝尔市阿荣旗农业科技园区进行,以玉米品种A6565和大豆品种蒙豆30为供试材料,采用裂区设计,主处理设大豆—玉米轮作（SM）和玉米连作（对照,MM）,副处理设玉米常规追氮(N100%)和减量追氮(常规70%,N70%),两个轮作周期下探究大豆—玉米轮作对春玉米田土壤团聚体的物理性状及其氮素分布、土壤固氮菌群落及多样性、玉米产量变化,明确大豆玉米轮作模式对春玉米氮素利用效率的影响,主要研究结果如下:1.大豆—玉米轮作促进土壤大团聚体形成。相较于玉米连作,大豆—玉米轮作能够显著提高＞5mm、5～3mm、3～2mm、2～1mm粒级水稳性团聚体含量,增加＞5mm、1～0.5mm、0.5mm～0.25mm粒径有机碳、5mm～＜0.25mm粒径团聚体全氮含量,且提高了土壤大团聚体（＞1mm）有机碳、全氮贡献率,0～20cm土层尤为明显。对团聚体各粒级含量与土壤全氮、有机碳和团聚体稳定性指标相关分析发现,大于1mm的各粒级团聚体含量与MWD、GMD、WR0.25、全氮、有机碳呈正相关,与D、ELT呈负相关,全氮、有机碳与MWD、GMD、WR0.25呈正相关,与D、ELT呈负相关;全氮与有机碳呈极显著正相关。2.大豆—玉米轮作提高了土壤氮素养分。相较于玉米连作,大豆—玉米轮作均显著增加N100%和N70%下T1、T2周期各土层深度有机碳、全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮含量;不同施氮处理下,大豆—玉米轮作和玉米连作下0～20cm土层土壤有机碳和铵态氮、0～60cm土层全氮和碱解氮、0～40cm土层硝态氮均为N100%显著高于N70%。3.大豆—玉米轮作提高了土壤微生物的多样性。固氮细菌Chao1指数和ACE指数在0～20cm、20～40cm土层均为大豆—玉米轮作＞玉米连作,N100%＞N70%;Shannon指数0～20cm土层大豆—玉米轮作下N100%处理显著增加,Shannon、Simpson指数20～40cm土层大豆—玉米轮作均显著高于玉米连作,大豆—玉米轮作下N100%和N70%差异不显著,玉米连作下N100%显著高于N70%。连作与轮作下土壤固氮优势门和属类群相似,以变形菌门慢生根瘤菌属为主,相较于玉米连作,大豆—玉米轮作的N100%和N70%下0～20cm土层厌氧粘杆菌属、地杆菌属、固氮螺菌属、脱硫菌属、固氮弧菌属的相对丰度有所提高;20～40cm土层慢生根瘤菌属、厌氧粘杆菌属、地杆菌属、脱氯单胞菌属、固氮弧菌属、弗兰克氏菌属的相对丰度有所提高。4.大豆—玉米轮作提高了玉米产量和氮肥利用效率。相较于玉米连作,大豆—玉米轮作显著提高春玉米穗粒数、千粒重和产量;T1周期下,N100%和N70%籽粒产量较连作高分别提高3.10%、3.14%,T2周期分别提高12.89%、6.70%;大豆玉米轮作吐丝后干物质积累量显著高于玉米连作,茎鞘、叶片干物质和氮素养分转运量、转运率及转运对籽粒的贡献率提高,氮肥吸收效率和氮肥偏生产力增加;减量施氮对春玉米各器官氮素利用效率影响显著,大豆—玉米轮作能够显著提高T2周期氮收获指数、氮素利用效率,N70%显著高于N100%。综上,大豆—玉米轮作可提高土壤碳氮养分、改善土壤团聚体结构及其稳定性、优化土壤固氮菌群落结构及多样性、提高春玉米产量以及氮素利用效率。
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