This study examined symbiotic and free-living N2 fixation in a legume-cereal intercropping system. Silage maize/Chinese milk vetch intercropping reduced total symbiotic nitrogen input but enhanced silage maize nitrogen-use efficiency and system productivity by driving species-specific reallocation of free-living fixed nitrogen in the rhizosphere.
摘要:
共生固氮与自由固氮是农业生态系统中关键的生物有效性氮源,然而二者对不同间作模式的响应尚不清楚。本研究通过青贮玉米(Zea mays L.)与紫云英(Astragalus sinicus L.)单作与间作田间试验,在测定共生固氮与自由固氮的基础上,结合土壤理化性质与根际微生物群落组成分析,系统评估了种植模式对土壤氮循环的影响。结果表明,间作使青贮玉米总干物质产量提高14.36%,但降低了系统总共生固氮量。固氮量的降低主要是因为间作条件下紫云英生物量及其组织氮浓度受到抑制,而其固氮效率(%Ndfa)并未发生显著改变。值得注意的是,虽然间作未改变土壤自由固氮总速率,但却以物种特异性的方式重塑了自由固氮所固定氮素去向分配:在紫云英根际,分配至微生物生物量氮库的比例由13.85%增至25.37%;而在青贮玉米根际,分配至植物可利用硝酸盐氮库的比例则由2.67%增至15.67%。相关性分析进一步显示,多个微生物类群,包括优势固氮菌属(Sinorhizobium、Bradyrhizobium)、其他细菌(Microvirga、 Bacillus)以及部分真菌类群(Fungi gen Incertae sedis),与源自自由固氮的无机氮比例呈显著正相关。上述结果表明,短期间作虽减少了系统总共生固氮量,但通过一种由作物特异性根际微生物组介导的、物种特异性的自生固氮来源氮再分配过程,优化了主作物(禾本科)对氮素的生物有效性利用,从而提升了生态系统生产力与氮素利用效率。
关键词:
种间互助,
绿肥,
固氮菌,
根际微生物,
生物可利用氮,
植物-微生物互作