本研究由严跃党、谢秀婷、黄敏及刘英超等人完成，作者单位均为昆明学院农学与生命科学学院。通信作者为刘英超，主要研究方向为间作系统养分资源高效利用。论文以网络首发形式发表于《作物杂志》，网络首发日期为2026年4月2日，收稿日期为2025年10月9日。研究受云南省地方本科高校基础研究联合专项项目及云南省外国专家引智项目资助。

该研究属于作物栽培与营养生理学领域，重点关注禾本科作物小麦（Triticum aestivum）与豆科作物蚕豆（Vicia faba）间作体系在不同氮素形态配比条件下的生长与产量调控机制。氮素是作物生长发育的核心营养元素，植物吸收的氮素以硝态氮（NO₃⁻）和铵态氮（NH₄⁺）为主，但两者在吸收、同化及生理效应上存在显著差异。已有研究表明，与单一形态氮素供应相比，硝态氮与铵态氮的合理配施更有利于作物生长，但相关研究多集中于单作体系。小麦与蚕豆间作是中国西南地区尤其是云南省广泛应用的种植模式，具有明显的产量优势和资源利用效率提升潜力。然而，不同硝态氮/铵态氮配比如何与间作种植互作，进而影响作物生长、生物量累积及土地当量比（LER），尚缺乏系统研究。因此，本研究旨在通过温室盆栽试验，明确不同硝态氮/铵态氮配比下间作对小麦和蚕豆产量及生长性状的调控效应，为间作体系肥料管理与生产力优化提供理论依据。

在试验设计与实施方面，研究设置了单作小麦、单作蚕豆、间作小麦和间作蚕豆四种种植处理，并在每种种植模式下设置五种氮肥配比处理，分别是硝态氮:铵态氮为4:0（N1）、3:1（N2）、2:2（N3）、1:3（N4）和0:4（N5）。氮肥总施用量统一为150 mg/kg土，磷肥和钾肥各为100 mg/kg土。供试土壤取自昆明学院后山红壤，基本理化性质为pH 6.3、有机质28.34 g/kg、碱解氮69 mg/kg、速效磷17 mg/kg、速效钾117 mg/kg。小麦品种为云麦42，蚕豆品种为保山小粒豆。单作小麦每盆20株，单作蚕豆每盆6株；间作条件下小麦和蚕豆密度减半，分别为每盆10株和3株。试验于2023年11月2日播种小麦，11月9日播种蚕豆，在温室中统一管理。种植95天后测定株高、径粗、根长、叶片数、叶面积和生物量等生长指标，收获后测定产量，并计算根冠比、比根长（SRL）和土地当量比。比根长通过根系总长除以根系干物质质量计算；土地当量比则为小麦偏土地当量比与蚕豆偏土地当量比之和，用于判断间作是否具有产量优势。数据处理采用Excel 2003和Origin 8.0软件完成绘图与整理，统计分析采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析及LSD法显著性检验。

研究结果显示，在所有硝态氮/铵态氮配比处理条件下，小麦蚕豆间作体系的土地当量比均大于1，表明间作在不同氮素形态配比下均具有产量优势。其中，N2处理（硝态氮:铵态氮为3:1）的土地当量比最高，达到2.12，显著高于N3和N4处理，分别提高了79.6%和82.76%。就偏土地当量比而言，小麦偏土地当量比在N1处理下最高，N3处理下最低；蚕豆偏土地当量比则呈现先增加后降低的趋势，在N2处理下达到最大值1.67，远高于其他处理。与单作相比，N2处理下间作小麦生物量提高了85.9%，差异显著；而间作蚕豆生物量则在各施氮处理下均显著低于单作蚕豆，降低幅度为48.84%至78.41%。尽管如此，间作蚕豆的根系生长受到促进，在N2、N3和N5处理下，间作蚕豆根长较单作增加24.88%至61.6%，比根长在各处理下均显著提高，增幅为1.61至8.04倍。小麦根系指标在不同处理间差异相对较小，但在N1、N2和N5条件下，间作小麦比根长较单作有所降低。在农艺性状方面，与单作相比，各氮肥处理下间作小麦株高均增加，增幅为30.37%至46.99%；而间作蚕豆株高则降低，减少幅度为26.73%至52.16%。间作小麦在N1处理下叶面积和径粗显著增加，间作蚕豆的叶片数在各处理下均显著增加，但叶面积变化不显著。主成分分析（PCA）表明，前两个主成分可解释小麦生长指标变异的71.6%和蚕豆生长指标变异的77.6%。小麦的生物量、株高、根长和叶面积载荷值较高，蚕豆的生物量、根长、比根长、直径、叶片数和叶面积载荷值较大，说明间作主要通过这些指标发挥调控作用。相关性分析进一步显示，小麦生物量与叶面积和根长呈显著正相关，蚕豆生物量与茎粗、叶片数和比根长呈极显著正相关；蚕豆土地当量比与茎粗和比根长呈显著正相关。这些结果说明，小麦产量优势更多依赖于地上部叶片扩展和根系生长的协同，而蚕豆则通过增强根系形态可塑性和叶片数目来提升其竞争力与产量贡献。

从机制上看，N2处理能够显著提升间作体系的整体生产力，其原因可能在于适度的硝态氮与铵态氮配比优化了根际氮素供应环境，减少了氮素损失，并增强了小麦与蚕豆之间的种间互补效应。小麦作为禾本科作物在间作中利用竞争优势增强了对水分和养分的吸收，表现为株高增加和生物量提升；蚕豆虽然在与小麦的竞争中处于劣势，导致地上部生长受到抑制，但通过增加根长和比根长等根系形态调整加强了对土壤氮素的获取能力，从而在籽粒产量上形成补偿效应。该结果表明，适宜的氮素形态配比不仅影响单株作物的生长，更重要的是通过调节间作体系内的竞争与互补关系，显著影响系统生产力。

本研究的价值在于首次系统揭示了硝态氮/铵态氮配比与小麦蚕豆间作互作对作物生长和产量形成的影响，并明确了N2处理（3:1）为最优氮素形态配比。研究结果为西南地区小麦蚕豆间作体系中的氮肥形态管理提供了直接的应用指导，有助于实现减量施氮与高产稳产的双重目标。此外，该研究强调了作物根系形态可塑性在间作产量优势中的关键作用，为理解间作系统资源竞争与补偿效应的生理生态机制提供了新的证据。未来研究可进一步关注根际微生态过程，包括土壤氮素转化速率、根际pH变化及氨氧化细菌和固氮菌等功能微生物的群落响应，以更深入地揭示氮素形态调控间作优势的生物学机制。