不同氮肥減施量下玉米針葉豌豆間作體系的產(chǎn)量及效益

盧秉林，車宗賢*，包興國，張久東，曹衛(wèi)東，吳科生，楊蕊菊，崔 恒

（1 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州 730070；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘肅耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實驗站，甘肅蘭州 730070；3 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081）

施氮是作物增產(chǎn)的重要途徑，然而隨著種植業(yè)對化學(xué)氮肥的依賴性增大，生產(chǎn)實踐過程中不合理的氮肥管理不僅降低了氮肥利用效率，而且造成了土壤質(zhì)量退化[1]、溫室氣體排放增加[2]、地下水硝酸鹽超標(biāo)[3]等一系列環(huán)境問題，嚴(yán)重制約了農(nóng)田的可持續(xù)發(fā)展，所以，在保證作物不減產(chǎn)的前提下減少化學(xué)氮肥用量，提高肥料利用效率，是保證糧食安全、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。綠肥作為清潔的有機肥源，在培肥地力和替代化肥方面具有重要作用[4]。針葉豌豆作為一種優(yōu)質(zhì)綠肥，與玉米間作是河西綠洲灌區(qū)廣泛采用的種植模式[5-6]，相關(guān)研究已有大量報道，內(nèi)容涉及間作體系的作物產(chǎn)量[7]、土壤養(yǎng)分[8]、溫室氣體排放[9]、水分利用[10]和氮素吸收[11]等。合理施氮是獲得較高產(chǎn)量、維持土壤氮肥力和降低施氮引起環(huán)境污染風(fēng)險的關(guān)鍵。過高的施氮水平會抑制禾豆間作體系中豆科作物的固氮酶活性，降低其生物固氮作用，甚至出現(xiàn)氮阻遏現(xiàn)象，從而降低間作系統(tǒng)對氮素吸收和利用的優(yōu)勢[12]。較低的施氮水平雖然可以提高禾豆間作體系中豆科作物的根瘤數(shù)量和生物固氮能力，但是當(dāng)豆科作物可轉(zhuǎn)移供給禾本科作物的氮素不足以彌補因施氮水平降低對禾本科作物造成的缺素影響時，間作體系將會因為混合產(chǎn)量和組分產(chǎn)量的降低而導(dǎo)致經(jīng)濟效益下降。所以，尋求玉米針葉豌豆間作體系的合理施氮水平則顯得尤為重要。河西綠洲灌區(qū)是我國玉米高產(chǎn)區(qū)之一，氮肥投入偏高，據(jù)調(diào)查，區(qū)域內(nèi)玉米生產(chǎn)過程中的施氮量一般為375～600 kg/hm2，為了減小氮肥殘效對研究結(jié)果的影響，本研究采用長期定位試驗，將當(dāng)?shù)叵鄬^低的施氮量375 kg/hm2定為習(xí)慣施氮量，同時，豌豆的生物固氮量約為46 kg/hm2[13]，所以在本研究中，將20%設(shè)為間作針葉豌豆后的最大氮肥替代比例，通過探討河西綠洲灌區(qū)不同施氮水平下玉米針葉豌豆間作體系的產(chǎn)量及肥料貢獻率，為當(dāng)?shù)赜衩揍樔~豌豆間作體系的高效合理施氮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2014—2019年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘肅耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實驗站進行，區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶愿珊禋夂颍０?465 m，年均溫度7.7℃，無霜期150天，日照時數(shù)3023 h，≥ 10℃的有效積溫為3016℃，年太陽輻射總量140～158 kJ/cm2，屬于典型的兩季不足、一季有余的自然生態(tài)區(qū)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗始于2011年，分別在不施肥 (CK) 和習(xí)慣施肥 (N100) 水平下設(shè)置單作玉米處理，在95%(N95P)、90% (N90P)、85% (N85P)、80% (N80P) 和0% (N0P) 習(xí)慣氮肥用量水平下設(shè)置玉米針葉豌豆間作處理，共7個處理，3次重復(fù)，田間隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積21 m2(4.2 m × 5.0 m)。除不施肥處理外，各處理施磷量相同。習(xí)慣施肥定為100%施肥量，即施N 375 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2，其中N肥30%做基肥，30%拔節(jié)期追施，40%大喇叭口期追施，磷肥作基肥一次性施入。供試玉米品種為‘武科2號’。試驗采用寬窄行種植，玉米帶寬40 cm，種2行玉米，株距20 cm，播種密度為75000株/hm2；針葉豌豆帶寬80 cm，種3行，行距20 cm。玉米于4月下旬播種，10月上旬收獲，針葉豌豆4月上旬播種，6月下旬收獲，二者共生期約為60天。玉米和針葉豌豆成熟時，收獲各小區(qū)的中間帶 (1.2 m × 5.0 m) 進行測產(chǎn)，并進行經(jīng)濟效益核算。同時各小區(qū)收取20株測定株高、莖粗、穗位、穗長、穗粗、禿頂長度、穗粒數(shù)和百粒重等性狀指標(biāo)。

1.3 計算方法與數(shù)據(jù)處理

穗位比 = 穗位/株高；

氮肥偏生產(chǎn)力 (kg/kg) = 施氮處理產(chǎn)量/施氮量；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率 (kg/kg) = (施氮處理產(chǎn)量 － 不施氮處理產(chǎn)量) /施氮量；

氮肥貢獻率 (%) = (施氮處理產(chǎn)量 － 不施氮處理產(chǎn)量) /施氮處理產(chǎn)量 × 100；

作物產(chǎn)值 (元/hm2) = 作物產(chǎn)量 × 作物價格；

間作針葉豌豆的成本 (元/hm2) = 針葉豌豆種子費用 + 針葉豌豆種收的勞工費 - 減施化肥的費用；

玉米針葉豌豆間作體系收益 (元/hm2) = 玉米產(chǎn)值 +針葉豌豆產(chǎn)值 - 間作針葉豌豆的成本。

采用Microsoft Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行處理和繪圖，采用DPS 7.5軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥減施對玉米針葉豌豆間作體系產(chǎn)量的影響

2.1.1 不同氮肥減施處理對間作體系玉米籽粒產(chǎn)量的影響 從不同供氮水平下間作針葉豌豆后的玉米籽粒產(chǎn)量 (圖1) 可以看出，相比習(xí)慣施肥處理，在化學(xué)氮肥減施5%時，除2019年減產(chǎn)0.74%外，2014—2018年增產(chǎn)0.21%～0.62%，6年平均增產(chǎn)0.21%，但差異均不顯著 (P ＞ 0.05)；在化學(xué)氮肥減施10%時，6年間的玉米籽粒產(chǎn)量下降0.78%～4.14%，年均減產(chǎn)2.1%，差異同樣不顯著 (P ＞0.05)；當(dāng)化學(xué)氮肥減施15%時，6年間的玉米籽粒產(chǎn)量均有所下降，年均降幅為3.27%，但是除2014年外，其余年份的降幅不明顯 (P ＞ 0.05)；當(dāng)化學(xué)氮肥減施20%時，6年間的玉米籽粒產(chǎn)量明顯下降 (P ＜ 0.05)，年均減產(chǎn)8.77%。可見，就玉米籽粒產(chǎn)量而言，通過間作針葉豌豆，可以在保證玉米不減產(chǎn)的前提下，減少15%的化學(xué)氮肥用量。

圖1 不同氮肥減施處理下間作體系玉米籽粒產(chǎn)量Fig. 1 Corn grain yield in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments

2.1.2 不同氮肥減施處理對間作體系針葉豌豆籽粒和干草產(chǎn)量的影響 在玉米針葉豌豆間作體系中，化學(xué)氮肥減施15%時，可以年均收獲1419.11 kg/hm2針葉豌豆干草和1637.05 kg/hm2針葉豌豆籽粒；在化學(xué)氮肥減施20%時，可以年均收獲針葉豌豆籽粒和干草1568.64和1437.70 kg/hm2(圖2)，相比不施肥處理，差異均顯著 (P ＜ 0.05)。

圖2 不同氮肥減施處理下間作體系針葉豌豆籽粒和干草產(chǎn)量Fig. 2 Needle leaf pea grain yield and hay yield in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments

2.2 氮肥減施對玉米針葉豌豆間作體系中玉米產(chǎn)量各構(gòu)成要素的影響

2.2.1 不同氮肥減施處理對間作體系玉米籽粒產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響 成穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重是玉米產(chǎn)量構(gòu)成的基礎(chǔ)。圖3顯示，化學(xué)氮肥減施5%～15%時間作針葉豌豆處理的玉米成穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重在各年份以及各年份的平均值均與習(xí)慣施肥處理差異不顯著 (P ＞ 0.05)，但是當(dāng)化學(xué)氮肥減施量達(dá)到20%時，相比習(xí)慣施肥處理，6年的平均成穗數(shù)降幅明顯 (P ＜ 0.05)，2014、2018年和6年的平均穗粒數(shù)也顯著降低 (P ＜ 0.05)，2017、2018、2019年和6年平均百粒重的降幅也達(dá)到了顯著水平(P ＜ 0.05)。

圖3 不同氮肥減施處理下間作體系玉米籽粒產(chǎn)量構(gòu)成要素Fig. 3 Corn grain yield components in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments

2.2.2 不同氮肥減施處理對間作體系玉米主莖生長的影響 玉米株高和莖粗是衡量產(chǎn)量的重要指標(biāo)，株高在很大程度上決定了玉米群體冠層對光的截獲能力和光能利用率，莖粗則在很大程度上決定了玉米的抗倒伏能力[14-15]。本研究結(jié)果 (圖4) 表明，在化學(xué)氮肥減施5%～20%的情況下，間作針葉豌豆后的玉米株高會受到明顯抑制，相比習(xí)慣施肥處理有所降低，其中6年平均降幅達(dá)5.47%～9.18%，差異顯著 (P ＜ 0.05)。在莖粗方面，除2016和2017年在化學(xué)氮肥減施5%時略有提高外，其余氮肥減施處理在各年份均有不同程度的降低，其中在化學(xué)氮肥減施5%～10%的情況下間作針葉豌豆時，相比習(xí)慣施肥處理，玉米6年的平均莖粗下降3.15%～3.41%，差異不顯著 (P ＞ 0.05)，但是當(dāng)化學(xué)氮肥減施15%～20%時，玉米莖粗下降明顯 (P ＜ 0.05)，降幅達(dá)8.26%～10.14%。同時，在化學(xué)氮肥減施5%～20%的情況下間作針葉豌豆，玉米穗位除2015和2016年外，其余年份的降幅均達(dá)到顯著水平 (P ＜0.05)，6年平均降低11.51%～13.70%，差異顯著(P ＜ 0.05)。而玉米穗位比，在化學(xué)氮肥減施5%～20%的情況下間作針葉豌豆后整體呈下降趨勢，但是不同化學(xué)氮肥減施水平下的降幅因年份不同而有所差異，其中6年的平均降幅為4.41%～9.19%，差異顯著 (P ＜ 0.05)。

圖4 不同氮肥減施處理下間作體系玉米主莖生長狀況Fig. 4 Corn stem growth in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments

2.2.3 不同氮肥減施處理對間作體系玉米果穗生長的影響 圖5顯示，在化學(xué)氮肥減施5%～20%的情況下間作針葉豌豆，各年份的玉米穗長與習(xí)慣施肥處理之間差異均不顯著 (P ＞ 0.05)，但是6年的平均玉米穗長，只在化學(xué)氮肥減施5%～15%時與習(xí)慣施肥無明顯差異 (P ＞ 0.05)，而在化學(xué)氮肥減施20%時的降幅達(dá)到顯著水平 (P ＜ 0.05)。在化學(xué)氮肥減施5%～15%的情況下間作針葉豌豆，除2019年穗粗顯著降低外 (P ＜ 0.05)，其余年份及6年的平均穗粗均與習(xí)慣施肥處理相當(dāng)，差異不顯著 (P ＞0.05)。在化學(xué)氮肥減施5%～20%的情況下間作針葉豌豆，各年份及各年份的穗棒禿頂長度平均值均與習(xí)慣施肥處理之間差異不顯著 (P ＞ 0.05)。

圖5 不同氮肥減施處理下間作體系玉米果穗生長狀況Fig. 5 Corn ear growth in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments

2.3 氮肥減施對玉米針葉豌豆間作體系經(jīng)濟效益的影響

從玉米針葉豌豆間作體系的經(jīng)濟效益 (表1) 可以看出，在化學(xué)氮肥減施5%～20%時，針葉豌豆籽粒和干草6年的平均產(chǎn)值分別為4706～5060和1703～1840元/hm2，而且施肥處理顯著高于不施肥處理。由于玉米秸稈搬運等費用和其自身產(chǎn)值基本相當(dāng)，所以在玉米效益分析時未考慮秸稈產(chǎn)值，而玉米籽粒在化學(xué)氮肥減施5%～15%的情況下，6年的平均產(chǎn)值為28464～29487元/hm2，與習(xí)慣施肥處理之間差異不顯著。在化學(xué)氮肥減施5%～20%時，間作體系6年的平均收益為31523～34273 元/hm2，均顯著高于習(xí)慣施肥處理。其中，在化學(xué)氮肥減施15%時，間作體系6年平均收益為33238元/hm2，較習(xí)慣施肥處理增加3813元/hm2，增幅達(dá)12.96%；在化學(xué)氮肥減施20%時，間作體系6年平均收益為31523元/hm2，較習(xí)慣施肥處理增加2098元/hm2，增幅達(dá)7.13%。

表1 不同氮肥減施處理對間作體系經(jīng)濟效益的影響 (元/hm2)Table 1 Economic benefits in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments (yuan/hm2)

2.4 氮肥減施對玉米針葉豌豆間作體系氮肥利用效率及氮肥貢獻率的影響

2.4.1 不同氮肥減施處理對間作體系氮肥偏生產(chǎn)力的影響 肥料偏生產(chǎn)力是評價肥料效應(yīng)的適宜指標(biāo)，比較適合我國目前土壤和環(huán)境養(yǎng)分供應(yīng)量大、化肥增產(chǎn)效益下降的現(xiàn)實[16]。在化學(xué)氮肥減施5%～20%時，玉米間作針葉豌豆后的氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量的減少而增加 (表2)，相比習(xí)慣施肥處理，6年平均提高5.48%～14.04%，差異顯著。

表2 不同氮肥減施處理下間作體系氮肥偏生產(chǎn)力 (kg/kg)Table 2 Partial productivity of N fertilizer in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments

2.4.2 不同氮肥減施處理對間作體系氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響 農(nóng)學(xué)利用率反映了單位施肥量增加作物產(chǎn)量的能力[16-17]。在化學(xué)氮肥減施5%～15%時，玉米間作針葉豌豆后的氮肥農(nóng)學(xué)利用率均有所提高(表3)，其中在化學(xué)氮肥減施15%時，6年的平均氮肥農(nóng)學(xué)利用率相比習(xí)慣施肥處理提高8.42%，差異顯著。

表3 不同氮肥減施處理下間作體系氮肥農(nóng)學(xué)利用率 (kg/kg)Table 3 Nitrogen agronomic efficiency in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments

2.4.3 不同氮肥減施處理對間作體系氮肥肥料貢獻率的影響 肥料貢獻率是反映年投入肥料生產(chǎn)能力的指標(biāo)[18]。在化學(xué)氮肥減施5%～20%的情況下間作針葉豌豆，氮肥的肥料貢獻率整體隨施氮量的減少而降低，說明氮肥施用量對氮肥肥料貢獻率作用明顯。但在化學(xué)氮肥減施5%時，玉米間作針葉豌豆的氮肥肥料貢獻率均高于習(xí)慣施肥處理（除2019年外），說明玉米間作針葉豌豆在一定程度上可以提高化學(xué)氮肥的肥料貢獻率，但這種提高作用相對有限，在化學(xué)氮肥減施10%時，玉米間作針葉豌豆后的氮肥肥料貢獻率雖然與習(xí)慣施肥處理之間差異不顯著，但在數(shù)值上均呈下降趨勢；在化學(xué)氮肥減施15%時，玉米間作針葉豌豆后的氮肥肥料貢獻率除2019年顯著降低外，其余年份與習(xí)慣施肥處理之間差異不顯著。6年的平均氮肥肥料貢獻率在化學(xué)氮肥減施5%～10%時與習(xí)慣施肥處理之間差異不顯著，但在化學(xué)氮肥減施15%～20%時降幅明顯 (表4)。

表4 不同氮肥減施處理下間作體系氮肥肥料貢獻率 (%)Table 4 Nitrogen fertilizer contribution rate in corn/needle leaf pea intercropping system under different N reduction treatments

3 討論

許多研究結(jié)果表明，玉米針葉豌豆間作種植具有明顯的增產(chǎn)優(yōu)勢，相比單作，能夠顯著提高玉米籽粒產(chǎn)量[18-20]。本研究結(jié)果與其相一致，在河西綠洲灌區(qū)進行玉米生產(chǎn)時，可以通過間作針葉豌豆對玉米產(chǎn)量的增產(chǎn)優(yōu)勢來達(dá)到化學(xué)氮肥減施的目的，其中玉米長期間作針葉豌豆，可以在保證玉米不減產(chǎn)的前提下，減少15%的化學(xué)施氮量。究其原因，主要是因為玉米和針葉豌豆根系分布的兼容性形成了種間促進效應(yīng)[21]，在玉米針葉豌豆間作體系中，雖然針葉豌豆在共生期為競爭優(yōu)勢種，玉米處于競爭劣勢，玉米的生長在一定程度上會受到抑制[22]，但二者的根系深淺不同，間作玉米的根系分布在針葉豌豆根系下方，并與上層土壤剖面的針葉豌豆根系交錯在一起，可以吸收利用針葉豌豆從空氣中固定的部分氮素，同時，這種吸收利用又會刺激和促進針葉豌豆的固氮作用，而在針葉豌豆收獲后的玉米單獨生長期，玉米與針葉豌豆之間的競爭作用消失，玉米的恢復(fù)效應(yīng)得以體現(xiàn)，此時玉米會有更多的根系延伸到針葉豌豆種植帶，從而吸收利用豌豆前期固定的氮素[19]，同時，針葉豌豆收獲時殘留在土壤中的地下根系在分解過程中還可以為后期和下茬玉米的生長發(fā)育提供一定的養(yǎng)分，從而促進豌豆收獲后玉米的快速恢復(fù)生長。有研究表明，實現(xiàn)這種恢復(fù)生長的前提條件是競爭能力強的作物收獲后，競爭能力弱的作物具有足夠長的生長時間[23]，在河西綠洲灌區(qū)，玉米針葉豌豆間作體系中，針葉豌豆6月下旬收獲，玉米在10月上旬收獲前具有3個多月的生長恢復(fù)期，時間相對充足。同時，施氮水平的降低會提高豆科作物的結(jié)瘤量和生物固氮量[24-25]，而這種促進作用在一定程度上又會彌補不同氮肥減施水平之間的差距。這種增產(chǎn)優(yōu)勢在其它禾豆間作體系中也得到了證實，Li等[26]在我國西北地區(qū)通過連續(xù)4年的田間試驗發(fā)現(xiàn)，相比單作，間作蠶豆后的玉米產(chǎn)量增加了43%。Rusinamhodzi等[27]在非洲莫桑比克中部地區(qū)的禾豆間作試驗發(fā)現(xiàn)，間作豆科作物的玉米產(chǎn)量顯著提高了42.1%。但也有研究表明，盡管晚熟作物在后期進行了恢復(fù)生長，但其受到的損失并不能得到完全彌補，無法獲得高產(chǎn)[7]，究其原因，主要是由于間作豆科的品種和共生期的時間長短有所差異所致，所以在玉米豌豆間作體系中，可以通過選擇生育期短且早熟的豌豆品種和適當(dāng)提前豌豆播期來縮短二者的共生期及緩解其共生期內(nèi)的競爭力，進而降低體系減產(chǎn)風(fēng)險。同時，本研究結(jié)果表明，若只考慮玉米，間作針葉豌豆可以替代15%的化學(xué)氮肥用量，若考慮整個玉米針葉豌豆間作體系的混合產(chǎn)值，間作針葉豌豆則可以替代20%的化學(xué)氮肥用量。玉米針葉豌豆間作體系雖然會增加針葉豌豆種子以及種收的勞動成本，但是因為增加了針葉豌豆籽粒和干草收益，減少了化學(xué)氮肥投入，故而，整個間作體系的收益得到了顯著提高。

玉米針葉豌豆間作體系不僅在當(dāng)季具有增產(chǎn)優(yōu)勢，而且這種增產(chǎn)優(yōu)勢隨種植年限的延長呈遞增趨勢。對照玉米針葉豌豆間作體系前3年的玉米產(chǎn)量可以發(fā)現(xiàn)[28]，相對習(xí)慣施肥處理，在化學(xué)氮肥減施10%時，間作體系前3年的玉米產(chǎn)量平均降幅為0.63%，而后6年的平均降幅為0.21%；在化學(xué)氮肥減施15%時，間作體系前3年的玉米產(chǎn)量平均降幅為3.59%，而后6年的平均降幅為3.27%，可見，隨著間作年限的延長，在相同氮肥減施水平下的玉米籽粒產(chǎn)量與習(xí)慣施肥之間的差距在不斷縮小。這主要是因為長期間作過程中，一方面針葉豌豆的殘留物可為下茬作物提供的養(yǎng)分在不斷累積，另一方面玉米針葉豌豆在間作體系中的小倒茬減輕了長期玉米單作造成的連作障礙[29-30]。產(chǎn)量構(gòu)成要素之間的協(xié)調(diào)發(fā)展是保證作物高產(chǎn)的重要途徑。本研究結(jié)果表明，長期間作針葉豌豆能夠確保在化學(xué)氮肥減施15%的情況下，成穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重不降低，但是株高和莖粗會受到明顯抑制，穗位和穗位比也會明顯下降。間作體系玉米營養(yǎng)生長的抑制主要是因為氮肥減施和針葉豌豆在共生期的競爭所致，而對生殖生長的影響不明顯主要是因為伴隨針葉豌豆的收獲，玉米與針葉豌豆之間的競爭作用消失，針葉豌豆殘留物的養(yǎng)分供應(yīng)在一定程度上彌補了化學(xué)氮肥減施的影響，同時，穗位比的下降，在一定程度上還會增強玉米的抗倒伏能力。當(dāng)化學(xué)氮肥減施量達(dá)到20%時，玉米針葉豌豆間作體系的玉米營養(yǎng)生長和生殖生長均會受到明顯抑制，說明在玉米針葉豌豆間作體系中，針葉豌豆對玉米的增產(chǎn)優(yōu)勢無法彌補20%化學(xué)氮肥減施對玉米生長造成的影響。但是，這是玉米間作針葉豌豆9年的試驗結(jié)果所得，若進行更長時間的玉米針葉豌豆間作，會不會存在更大的化學(xué)氮肥替代潛力？還需要進一步研究。

玉米針葉豌豆間作體系在氮素利用效率方面同樣具有明顯優(yōu)勢。有研究表明，在禾豆間作體系中，豆科作物的生物固氮作用是間作體系運轉(zhuǎn)的重要動力，可以增強禾本科作物對土壤氮素的利用，進而提高氮素的利用效率[31-32]。本研究結(jié)果表明，在化學(xué)氮肥減施5%～15%的情況下間作針葉豌豆，玉米的氮肥肥料貢獻率整體隨施氮量的減少而降低，而氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力卻有所提高，這與楊文亭等[33]研究結(jié)果相一致，說明在玉米針葉豌豆間作體系中，玉米氮素吸收量的提高并不是完全依賴于消耗化肥氮，而是來自于氮素資源的互補利用，豆科作物主要是利用空氣中的氮素，而禾本科作物對土壤氮和肥料氮的競爭會刺激豆科作物的生物固氮，加快土壤中氮素的轉(zhuǎn)化強度，使土壤氮和肥料氮轉(zhuǎn)化更有利于向禾本科作物氮素吸收的方向進行，這可能也是在氮肥減施情況下間作針葉豌豆能夠促進玉米增產(chǎn)的原因之一。但是，過高的施氮水平會抑制禾豆間作體系中豆科作物的生物固氮作用，降低禾豆間作優(yōu)勢，增大農(nóng)田氮素污染風(fēng)險[34]。所以，合理的氮肥施用是發(fā)揮禾豆間作優(yōu)勢，提高氮素高效利用的關(guān)鍵。

4 結(jié)論

在河西綠洲灌區(qū)進行玉米生產(chǎn)時，可以通過間作針葉豌豆對玉米產(chǎn)量的增產(chǎn)優(yōu)勢來減少化學(xué)氮肥用量，其中長期間作針葉豌豆，可以在確保玉米不減產(chǎn)的情況下減少15%的化學(xué)氮肥施用量，同時因為增收1419.11 kg/hm2針葉豌豆干草和1637.05 kg/hm2針葉豌豆籽粒，合計收益增加3813元/hm2，增幅明顯，而且氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率顯著提高，氮肥肥料貢獻率除2019年顯著降低外，其余年份降幅不明顯。長期間作針葉豌豆，可以在確保玉米針葉豌豆間作體系收益不減的情況下減少20%的化學(xué)氮肥施用量，雖然玉米籽粒產(chǎn)量降幅明顯，達(dá)到8.77%，但是同樣因為增收1438 kg/hm2針葉豌豆干草和1569 kg/hm2針葉豌豆籽粒，合計收益增加2098元/hm2，增幅明顯，雖然氮肥肥料貢獻率降幅明顯，但是氮肥農(nóng)學(xué)利用率無明顯變化，氮肥偏生產(chǎn)力顯著提高。