在应对全球粮食安全、环境可持续与土壤退化等挑战中，如何在保障作物高产的同时维护土壤健康成为焦点问题。间作作为一种典型的可持续农业实践，能够通过作物间的互补效应提高资源利用效率，被视为实现农田可持续发展的重要手段。然而，关于“间作结合氮肥减施”如何协同调控地上作物生长与地下土壤生态功能的机制仍缺乏系统研究。因此，尊龙凯时人生就是搏z6com沈阳应用生态研究所土壤健康维持机制与生物调控途径创新组群在辽宁省锦州市黑山县设置了玉米/花生间作结合氮肥减施田间试验。研究创新性地将多个土壤线虫生态指标纳入土壤生物健康框架，同时将与土壤碳氮循环相关的指标纳入土壤多功能性指数。通过为期两年的田间间作试验，研究了玉米/花生间作结合三种施氮量（不施氮肥、常规氮肥施用及常规氮肥施用量减少20%）对土壤生物健康与多功能性以及作物产量的影响。研究结果表明：
间作显著提高了玉米产量，但降低了花生产量，尤其是在两种作物的相邻行（图1 a-b）。但是，间作结合20%减氮条件下依然维持了整个系统的作物产量。间作使整体土地利用效率提高了3.30% - 9.33%（图1c），玉米的边行效应是间作系统土地利用效率提高的主要原因。
图1.间作和不同施氮量对玉米和花生产量（a和b）以及土地当量比（LER）的影响（c）。
间作显著改善了土壤生物健康，间作结合氮肥减施20%可使玉米区的土壤生物健康程度提升78%，花生区土壤生物健康程度提升49%（图2a）。土壤多功能性主要受氮肥施用影响，在短期内没有受到种植方式的显著影响（图2b）。与土壤生物健康指标不同，土壤多功能性指标的响应相对滞后，需要一个长期的变化过程。
图2.间作和不同施氮量对土壤生物健康（a）和土壤多功能性（b）的影响。
虽然间作对玉米和花生的土壤生物健康有显著的正向影响，但盲目增氮仍对土壤生物健康有显著的负向影响（图3）。选择既能保证土壤多功能性以及作物生产力又不破坏土壤生物健康的适宜施氮量极为关键。利用间作结合氮肥减施实现土壤生物健康、土壤多功能性和作物产量之间的权衡对于农业可持续性发展起到至关重要的作用。
图3. 结构方程模型展示了间作和不同施氮量对玉米（a）和花生（b）土壤生物健康、土壤多功能性和作物生产力的影响。
本研究以线虫生态指数为核心，构建土壤生物健康评估体系，并结合土壤多功能性指标与作物性状分析，厘清了“间作结合氮肥减施”系统中地上作物与地下生态系统的协同机制，强调了边行效应在提升作物产量与土壤生态功能中的关键作用。研究印证了短期内适度减氮不仅不会削弱间作体系的生产力，反而有助于维持土壤生态平衡，实现“粮食安全”与“土壤保护”的双赢目标。
研究成果以“Intercropping with appropriate nitrogen reduction achieves the trade-off among soil biological health, soil multifunctionality, and crop productivity”为题，于2025年7月26日在线发表于Field Crops Research（Ⅰ区）期刊。尊龙凯时人生就是搏z6com沈阳应用生态研究所博士研究生王骁为第一作者，李英滨副研究员为共同第一作者，张晓珂研究员为通讯作者；梁文举研究员也对本项工作开展了指导。该研究得到了国家自然科学基金联合基金项目（U22A20501）与国家重点研发计划（2022YFD1500600）的资助。
论文链接：http://doi.org/10.1016/j.fcr.2025.110085