在保障作物产量的同时减少氮肥投入是现代农业生产面临的重大课题,提高作物氮肥利用率是关键所在。2019-2021年,在河西绿洲灌区设置田间定位试验,采用裂区设计,主区设玉米间作箭筈豌豆(M||V)、玉米间作油菜(M||R)和单作玉米(M)三种种植模式,副区为不施氮(N0)、减量25%施氮(N1:270 kg hm~(-2))和传统施氮(N2:360 kg hm~(-2)),重点研究间作绿肥对减量施氮下玉米产量、氮素利用特征的影响,探讨玉米农田土壤气态氮损失特征及土壤关键因子对间作绿肥结合减量施氮的响应,以期揭示间作绿肥及减氮对玉米氮素高效利用的作用机制,为构建玉米氮肥减量增效技术提供理论和实践依据。主要研究结果如下:(1)间作绿肥可以补偿减量施氮25%造成的玉米产量损失,有利于提高玉米的氮肥利用率。减量施氮降低了单作玉米籽粒产量、生物产量,较N2分别低9.9%-22.0%、7.7%-13.9%;而玉米-绿肥间作模式中,N1与N2无差异。随定位年限的延长,间作绿肥对减氮玉米产量下降的补偿效应呈增加趋势。减量施氮提高了玉米氮肥利用率、氮肥偏生产力,较N2分别高18.5%-20.4%、25.7%-29.1%;间作绿肥结合减量施氮可进一步提高玉米的氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力,M||VN1较MN2分别高17.7%-31.3%、15.2%-21.6%和32.3%-36.2%,M||RN1较MN2分别高14.8%-25.1%、21.5%-25.4%和34.6%selleck产品-39.8%。(2)间作绿肥结合减量施氮有效降低了玉米农田的土壤气态氮损失。MN2全生育期土壤NH_3挥发和N_2O排放总量分别为15.7-16.9 kg hm~(-2)、1.34-1.56 kg hm~(-2),与MN2相比,M||VN1两指标分别降低44.0%-45.0%、34.4%-41.5%,M||RN1分别降低46.4%JQ1半抑制浓度-47.3%、27.8%-37.1%。减氮条件下,间作箭筈豌豆更利于玉米农田土壤N_2O的减排,M||VN1较M||RN1降低7.1%-9.1%。(3)间作绿肥可保证减量施氮下玉米生育期内所需的氮素供应,而降低深层氮素淋失风险,箭筈豌豆效果最为突出。间作绿肥增大了绿肥刈割前玉米带0-110 cm土层平均土壤硝态氮、铵态氮含量,但绿肥刈割后增强了对其消耗,使其与单作玉米之间无差异。随田间定位试验年限的延长,间作绿肥结合减量施氮提高了玉米带耕层土壤无机氮含量,而降低了50 cm土层以下无机氮含量。间作箭筈豌豆更利于减量施氮条件下绿肥带0-50 cm土层土壤氮素含量的增加。(4)间作绿肥可保持减氮条件下玉米农田较高的土壤微生物量氮及脲酶活性,而降低了土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性,箭筈豌豆效果最为突出。对比MN2,间作绿肥结合减量施氮降低了绿肥花期玉米农田的土壤脲酶活性,M||VN1、M||RN1分别降低6.2%-20.1%、16.0%-24.8%,Cross-species infection而对硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性无影响;作物播前、玉米吐丝期及玉米收获后,间作绿肥结合减量施氮对土壤微生物量氮、脲酶活性无影响,而降低了硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性。玉米吐丝期、玉米收获后,M||VN1较M||RN1土壤亚硝酸还原酶活性分别降低7.3%-11.5%、7.0%-10.2%,进而更利于土壤N_2O减排。(5)减氮条件下,间作绿肥可以改变土壤反硝化细菌群落组成,从而抑制玉米农田土壤氨氧化功能,弱化亚硝酸盐还原过程,进而降低土壤气态氮的生成,间作箭筈豌豆效果较为突出。与MN2相比,间作绿肥结合减量施氮降低了玉米带土壤氮循环功能微生物基因丰度,而提高了Chao1指数,其中,M||VN1较M||RN1土壤nirK、nirS和nosZ基因的Chao1指数分别提高8.2%、29.7%和19.0%。减氮条件下,M||V更利于绿肥带土壤氮循环功能基因丰度的降低和Chao1指数的提高。所有土样中,AOA群落均属于奇古菌门(Thaumarchaeota),AOB和反硝化菌群均以变形菌门(Proteobacteria)为第一优势菌门。属水平上,间作绿肥结合减量施氮显著影响反硝化细菌群落结构组成,而对AOA、AOB无影响。综上,间作绿肥结合减量施氮可提高玉米氮素吸收利用、减少玉米农田的土壤气态氮损失,可作为绿洲灌区一种高效玉米生产模式;其中,以玉米间作箭筈豌豆结合减量25%施氮效果最优。