英文题目：Intercroppingmaintainssoilfertilityintermsofchemicalpropertiesandenzymeactivitiesonatimescaleofonedecade
中文题目：在十年尺度上，间作通过稳定土壤化学性质和酶活性维持了土壤肥力
期刊名称：PlantandSoil（影响因子3.）
发表年份：年
通讯作者：李隆
作者单位：中国农业大学
Highlights
1.与相应的单作或轮作相比，十年连续间作蚕豆/玉米和小麦/玉米仍保持了增产及养分获取优势。
2.间作维持或提升了土壤主要化学性质和酶活性，但间作土壤中的Olsen-P和可交换K浓度有一定程度的下降。
研究背景
长期以来，间作在世界上广为分布。在中国，间作每年播种面积超过万公顷，在世界其他地区如印度尼西亚，印度，尼日尔，马里，中美洲和西欧间作也很普遍。在美洲和非洲种植的木薯和香蕉有三分之一以上的面积采用间作。在我国西北地区，年宁夏间作作物的种植面积为75,公顷，产量占该地区粮食总产量的43％；甘肃省种植面积为,公顷，年单产达12tha-1。与单作相比，间作显著提高了生产力，增加了水分、养分和能源利用效率，减少了环境污染，增加了土地当量比LER，降低了作物歉收的风险，增加了粮食安全。间作的产量和养分优势在短期试验中已得到验证，然而，在较长的时间尺度上，相对于单作和轮作而言，很少有关于间作土壤肥力的研究。因为间作养分携出量高，所以本研究的目的不仅仅是进一步研究与单作和轮作相比，间作在适当的氮磷肥施用量下（但不施用钾肥和农家肥），9-10年后土壤化学性质和酶活性的变化以及产量和养分获取优势的情况，还要研究10年间作后土壤肥力是否会降低。试验方案该试验始于3年，试验地点位于中国西北甘肃省武威市白云村，试验主要包括了三种间作体系：小麦/玉米间作连作和间作轮作、小麦/蚕豆间作连作和间作轮作、玉米/蚕豆间作连作和间作轮作（间作连作指每年在同一田块上种植同一作物的间作方式，间作轮作指在间作小区内两种作物位置每年都进行对调的间作方式），四种轮作体系：小麦/玉米轮作、小麦/蚕豆轮作、蚕豆/玉米轮作、小麦/玉米/蚕豆轮作，三种单作体系小麦、玉米、蚕豆单作，设计为13个处理，3个重复（表1）。在年和年，在所有种类作物收获之后，对产量以及一些土壤的物理化学性质进行测定。
表1试验相关处理
研究结果1.作物生产力
年和年，作物种类组合在籽粒产量和地上部生物量方面均存在显著差异。小麦/玉米组合的生产力高于蚕豆/玉米组合，后者又高于小麦/蚕豆组合。与相应的单作作物的加权平均值相比，年小麦/玉米组合的间作显著提高了谷物产量，增幅为32.4％，但在年则没有显著影响。在蚕豆/玉米组合中，连续作间作的产量比相应单作的加权平均值高出34.8％，年和年的增幅为28.7％（图1）。在小麦/蚕豆组合中，间作（C）或轮作（R）与单作相比，籽粒产量或地上部生物量的生产力没有显著提高，间作的单作相比单作有所下降（图1）。小麦/玉米间作的优势主要来自竞争-恢复原则，蚕豆/玉米间作的优势主要来自两个间作物种之间的种间促进作用。蚕豆和小麦的播种和成熟时间大致相同，因此，小麦/蚕豆间作既没有种间促进作用，也没有竞争-恢复过程。
图1不同种植方式下，粮食产量及地上生物量2.养分吸收
小麦/玉米、蚕豆/玉米、小麦/蚕豆三个组合的氮吸收量的范围为-kgha-1，磷吸收量的范围为23-45kgha-1，钾吸收量的范围为-kgha-1。在这两年间，除了年的氮吸收量以外，小麦/玉米组合的氮磷钾吸收量要显著地高于蚕豆和玉米组合、小麦和蚕豆的组合（表2）。
表2不同种植方式下，植物的养分吸收量3.土壤化学性质
9-10年的间作维持了土壤化学性质的基本稳定，与单作和轮作相比，间作连坐和间作轮作下土壤有机质、全氮、OlsenP、可交换K和CEC没有显著变化（年小麦/玉米和蚕豆/玉米间作的土壤pH和年土壤可交换K和CEC除外）（表3，4）。虽然间作与单作和轮作土壤全氮含量没有明显差异，但与试验开始前(3年)相比，间作9年或10年后土壤全氮含量有所增加，这表明，在相对肥沃的土壤中，土壤氮素累积具有多样性效应。与单作或轮作相比，间作土壤中的Olsen-P和可交换K下降，可能是由于间作养分吸收量更大，因此需要通过施肥补充。传统上认为间作中豆科根系分泌酸性物质降低土壤pH，但小麦/玉米间作的pH也有所降低，可能是由于间作增产携出了更多土壤中的阳离子造成的。
表3不同种植方式下，土壤有机质、全氮、有效磷的含量
表4不同种植方式下，土壤可交换钾的含量、CEC、pH值4.酶活性
在连续间作9-10年后，与相应的单作或轮作相比，小麦/玉米增加或维持了土壤脲酶的活性。玉米/蚕豆间作体系的土壤硝酸还原酶的活性显著低于轮作体系，原因可能是在低氮肥条件下硝酸还原酶的活性更高，而间作蚕豆增加了氮肥来源，降低了硝酸还原酶活性。硝酸还原酶活性两年结果差异较大可能是因为年土壤水分含量较低，抑制了硝酸还原酶的活性。土壤酸性磷酸酶和蔗糖酶的活性在不同作物组合和种植方式上差异并不显著（表5，6）。
表5不同种植方式下，土壤脲酶、土壤酸性磷酸酶的活性表6不同种植方式下，土壤硝酸盐还原酶、土壤蔗糖酶的活性主要结论与相应的单作或轮作相比，连续间作十年后，蚕豆/玉米和小麦/玉米体系仍保持了增产及养分获取优势。在本研究中，间作保持/提升了土壤主要化学性质和酶活性，但间作土壤中的Olsen-P和可交换K含量有一定程度的下降，可通过施用有机肥/化肥进行改善。在十年的时间尺度上，连续间作仍可提高生产力，并保持土壤化学性质和酶活性。但在更长的时间尺度上，间作涉及的增产机制及其对土壤性状的影响以维持土壤质量的作用仍需进一步观察。
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