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Microorganisms 吉林大学崔金虎教授团队：基于宏基因组学分析不同氮水平下间作大豆光合和生物学特性对产量的影响

已有 312 次阅读 2024-9-4 16:45 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

研究背景

当前，中国大豆的自给率仅为15%，由此触发的大豆危机以及突出的供应链风险已经对中国粮食安全构成重大威胁。如何加力提高大豆产能，促进区域农田生态系统绿色可持续发展已显得尤为迫切。国内外学者关于玉米和大豆间作的研究重点主要集中在栽培技术的优化和玉米产量的提升上。在开展间作模式下大豆各性状的研究时，仅仅针对农艺性状、品质性状、产量性状等地上部分性状进行分析，然而，针对土壤微环境的变化对大豆产量的影响却未得到重视。

近日，吉林大学植物科学学院崔金虎教授研究团队在 Microorganisms 期刊发表了一篇关于不同氮水平下间作大豆光合特性和氮同化酶活性对产量影响的文章。该文间作和施氮水平对大豆光合特性，土壤氮素含量，氮同化酶活性和微生物群落组成的影响，并与产量相互关联，明确间作对大豆产量影响的主要途径和方式，以及不同施氮水平下产生的梯度变化进行了评价，为进一步优化玉米/大豆间作种植模式提供了理论依据。

研究过程与结果

如图1所示，该试验采用双因素裂区设计，供氮水平为主区，种植模式为裂区。其中单作小区 (MS) 种植12行大豆。玉米/大豆间作小区包含三个条带，每个条带种植两行玉米，两行大豆。大豆施氮量 (N0-N1) 分别为0，40，80和120 kg N ha^-1。

图1. 玉米-大豆间作试验设计。(a) 俯视图；(b) 种植分布图，其中红色代表N0水平，蓝色代表N1水平，绿色代表N2水平，黄色代表N3水平；(c) 大豆单作(MS)试验小区分布；(d) 玉米-大豆间作试验小区分布。图中936、468和410表示小区内作物植株的数量；65厘米指的是行间距，而8.5厘米或11.7厘米指的是同一行内植株间的株距。

如图2所示，大豆间作下其光合特性，氮同化酶活性和土壤氮素含量均有一定的负面影响，但与根际土壤细菌群落组成有一定的促进作用。然而，施用氮肥对光合特性，氮同化酶活性，土壤氮素以及根际土壤细菌群落组成均呈正相关关系。施用氮肥虽然可以一定程度上增加间作大豆的产量，但这不足以抵消间作对大豆产量产生的降低效应，其减产主要影响路径为间作模式下，大豆光合作用和土壤氮素含量均有所减低，进而导致大豆减产。