大豆/玉米间作是最常见的农业栽培方式之一。已有的研究表明,在大豆/玉米间作系统中大豆具有促进玉米增产的作用,然而,其促进机制尚不清楚。大豆可以利用根瘤菌共生固氮,同时,丛枝菌根真菌可以侵染大豆和玉米的根系形成共生菌丝网络,将大豆固定的氮在大豆和玉米间转移再分配。那么菌根真菌和根瘤菌对间作优势的贡献率到底有多大,在间作系统中氮是如何转移分配的,大豆和玉米分别为根瘤菌和菌根真菌的共生投入了多少光合碳?这些问题的研究还少有报道。本研究在大豆/玉米间作体系中,接种菌根真菌和根瘤菌,利用尼龙网分隔栽培系统,做不同养分处理,解析在大豆/玉米间作系统中,菌根真菌和根瘤菌对间作优势的贡献率,通过氮和碳的同位素标记,研究大豆/玉米间作系统中氮的转移,以及碳的投入,得到以下主要研究结果:1.在不同养分和接种处理的大豆/玉米间作实验中,不同栽培方式显著影响大豆和玉米的生长。大豆/玉米间作能够促进玉米的生长。双接种条件下,HPHN处理中,间作玉米比单作玉米的生物量提高了17%。此外,相同养分条件下,双接种的间作玉米地下部氮含量比单作玉米提高了40%。这说明间作系统促进玉米的生长是通过促进养分的吸收达到的。2.在不同养分和接种处理的大豆/玉米间作实验中,双接种根瘤菌和丛枝菌根真菌能显著促进间作大豆/玉米的生长。在LPHN条件下,与不接种相比,间作玉米单接种菌根真菌后生物量提高了152%,而单作玉米生物量也提高了127%。同样,在HPLN条件下,双接种后,间作大豆生物量提高了120%,单作大豆也提高了100%。3.在同位素示踪实验中,不同栽培方式显著影响大豆和玉米的生长和养分吸收。间作玉米在双接种根瘤菌和丛枝菌根真菌后根部氮、磷含量比单作玉米分别增加了28%、22%,而间作大豆比单作大豆分别减低了18%、21%。不同接种处理也显著影响大豆和玉米的生长。与不接种相比,双接种的间作玉米的生物量和地上部氮、磷含量分别提高了34%、53%、51%,单作玉米分别提高了23%、32%、53%,间作大豆分别提高了59%、214%、35%,单作大豆分别提高了75%、208%、25%。这一结果与第一个实验的结果一致。4.同位素示踪法的研究发现,在双接种处理中,大豆的13C含量比单接种处理显著增加,间作大豆地上部和根部的13C含量在双接种处理比单接种丛枝菌根真菌分别增加了298%和203%。在15N同位素标记法中,在双接种条件下,间作系统中大豆标记的15N向玉米的转移比单作系统显著增加,间作大豆/玉米比单作大豆、单作玉米的氮转移量占作物吸氮量比重分别增加了87%、142%。并且,氮转移量占作物吸氮量比重在双接种处理比单接种丛枝菌根真菌处理增加了37%。此外,双接种条件下,大豆中的氮养分有高达55-70%是来源于空气中的氮固定。综上所述,在双接种处理中,间作玉米从大豆中获取更多的氮养分,因此,在间作系统中玉米是主要的受益者,而双接种条件下,大豆是光合碳的主要贡献者。