減量施氮：解鎖玉米/大豆套作系統(tǒng)土壤生態(tài)與溫室氣體減排密碼一、引言1.1研究背景與目的隨著全球人口的持續(xù)增長，對糧食的需求也在不斷攀升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著前所未有的壓力。為了滿足日益增長的糧食需求，化肥的使用量逐年增加，尤其是氮肥，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著至關重要的作用。然而，過量施用氮肥不僅導致資源浪費，還引發(fā)了一系列嚴重的環(huán)境問題，如土壤酸化、水體富營養(yǎng)化以及溫室氣體排放增加等。據(jù)統(tǒng)計，全球每年因氮肥過量施用導致的氮素損失高達數(shù)百萬噸，這些損失的氮素通過徑流、淋溶和揮發(fā)等途徑進入環(huán)境，對生態(tài)系統(tǒng)造成了極大的破壞。同時，過量的氮肥投入也會使土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，影響土壤的生態(tài)功能。在這種背景下，減量施氮成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵策略之一。減量施氮旨在通過科學合理地減少氮肥施用量，提高氮肥利用效率，從而降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展。許多研究已經(jīng)證實，合理的減量施氮措施不僅不會降低作物產(chǎn)量，反而能夠通過優(yōu)化土壤養(yǎng)分供應，促進作物生長，提高作物品質(zhì)。玉米和大豆作為全球重要的糧食作物和經(jīng)濟作物，在保障糧食安全和促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展方面具有不可替代的作用。玉米是重要的糧食、飼料及工業(yè)原料作物，其產(chǎn)量和品質(zhì)對保障糧食安全和促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展至關重要。大豆則是最重要的植物蛋白來源和主要的油料作物，在我國食物安全中占有重要地位。在耕地資源有限的情況下，如何實現(xiàn)兩者的協(xié)同發(fā)展成為農(nóng)業(yè)領域的關鍵問題。玉米/大豆套作作為一種高效的種植模式，充分利用了兩種作物在空間和資源利用上的互補性，能夠顯著提高土地利用率和作物產(chǎn)量。通過合理配置玉米和大豆的種植密度和行距，可以實現(xiàn)兩種作物在生長過程中對光照、水分和養(yǎng)分的高效利用，從而提高整個農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，玉米的高大植株可以為大豆提供一定的遮蔭，減少大豆受到的強光直射，有利于大豆的生長；而大豆的根瘤菌能夠固定空氣中的氮素，為玉米提供部分氮源，減少氮肥的施用量。然而，目前關于減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)土壤細菌群落及溫室氣體排放的影響研究仍相對較少。土壤細菌作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，參與了土壤中物質(zhì)循環(huán)、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和有機質(zhì)分解等關鍵過程，對維持土壤肥力和生態(tài)平衡起著至關重要的作用。不同的施氮水平和種植模式可能會改變土壤的理化性質(zhì)和微生物群落結(jié)構(gòu)，進而影響土壤細菌的種類和數(shù)量，以及它們的生態(tài)功能。同時，氮肥的施用是農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的重要來源之一，減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)中溫室氣體排放的影響也備受關注。了解這些影響，對于優(yōu)化玉米/大豆套作系統(tǒng)的施肥管理，減少農(nóng)業(yè)面源污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究旨在系統(tǒng)地探究減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響，以及對溫室氣體排放（如氧化亞氮、甲烷等）的影響機制。通過設置不同的施氮水平和種植模式，分析土壤細菌群落的組成、功能以及與溫室氣體排放之間的關系，為制定科學合理的施肥策略和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施提供理論依據(jù)和實踐指導，以實現(xiàn)玉米/大豆套作系統(tǒng)的高產(chǎn)、高效和可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在減量施氮的研究領域，國內(nèi)外學者已取得了豐碩的成果。眾多研究表明，過量施用氮肥會導致土壤酸化、水體污染和溫室氣體排放增加等環(huán)境問題，而減量施氮則有助于緩解這些問題。例如，在歐洲的一些長期定位試驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)減少氮肥施用量能夠降低土壤中硝態(tài)氮的淋失風險，減輕對地下水的污染。國內(nèi)的相關研究也指出，合理減量施氮可以在保證作物產(chǎn)量的前提下，減少氮素的損失，提高氮肥利用效率。通過對不同施氮水平下的小麥-玉米輪作系統(tǒng)進行研究，發(fā)現(xiàn)減施20%-30%的氮肥，作物產(chǎn)量并未顯著下降，反而土壤中氮素的殘留量明顯降低，減少了對環(huán)境的潛在威脅。然而，減量施氮對不同作物和土壤類型的響應存在差異，需要進一步深入研究以確定最佳的減量施氮方案。關于玉米/大豆套作的研究，國內(nèi)外學者主要關注其產(chǎn)量優(yōu)勢、資源利用效率和種間互作效應。在產(chǎn)量方面，大量研究證實玉米/大豆套作能夠顯著提高土地當量比，實現(xiàn)增產(chǎn)增效。在我國西南地區(qū)的田間試驗表明，玉米/大豆套作模式下的總產(chǎn)量比單作玉米和單作大豆分別提高了20%-30%。在資源利用方面，套作模式能夠提高光、熱、水、肥等資源的利用效率。玉米和大豆在生長過程中對光照的需求不同，套作可以使兩種作物充分利用不同層次的光照資源；大豆的根瘤菌固氮作用還能為玉米提供部分氮源，減少氮肥的施用量。學者們還對玉米/大豆套作的種間互作機制進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)通過根系分泌物和根際微生物的介導，兩種作物之間能夠產(chǎn)生互利共生的關系，促進彼此的生長發(fā)育。土壤細菌群落的研究是土壤生態(tài)學的重要領域。國內(nèi)外研究表明，土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性受到多種因素的影響，包括土壤理化性質(zhì)、施肥管理、種植模式等。土壤pH值、有機質(zhì)含量、氮磷鉀等養(yǎng)分含量對土壤細菌群落的組成和分布具有顯著影響。在不同施肥處理的土壤中，細菌群落結(jié)構(gòu)存在明顯差異，長期施用有機肥能夠增加土壤中有益細菌的數(shù)量，改善土壤微生物生態(tài)環(huán)境。種植模式也會對土壤細菌群落產(chǎn)生影響，不同作物的根系分泌物和殘茬分解產(chǎn)物為土壤細菌提供了不同的碳源和能源，從而影響細菌群落的結(jié)構(gòu)和功能。在溫室氣體排放方面，國內(nèi)外研究主要聚焦于農(nóng)業(yè)活動中溫室氣體的排放源、排放規(guī)律以及減排措施。氮肥的施用是農(nóng)業(yè)氧化亞氮排放的主要來源之一，其排放通量受到氮肥種類、施用量、施用時間和土壤水分等因素的影響。研究表明，合理調(diào)整氮肥的施用方式，如采用緩釋氮肥、深施氮肥等，可以有效減少氧化亞氮的排放。稻田是甲烷的主要排放源之一，通過優(yōu)化水分管理，如干濕交替灌溉，可以降低甲烷的排放。此外，農(nóng)業(yè)廢棄物的處理方式，如秸稈焚燒和堆肥處理，也會對溫室氣體排放產(chǎn)生影響。盡管在減量施氮、玉米/大豆套作、土壤細菌群落和溫室氣體排放等方面已取得了一定的研究進展，但關于減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)土壤細菌群落及溫室氣體排放的綜合影響研究仍相對薄弱。目前，對于套作系統(tǒng)中土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和功能如何響應減量施氮，以及這種響應與溫室氣體排放之間的內(nèi)在聯(lián)系尚不清楚。深入開展這方面的研究，對于揭示減量施氮在玉米/大豆套作系統(tǒng)中的生態(tài)環(huán)境效應，制定科學合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施具有重要的理論和實踐意義。1.3研究意義本研究聚焦減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)土壤細菌群落及溫室氣體排放的影響，具有重要的理論與實踐意義，對推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護至關重要。從農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展角度來看，本研究意義重大。氮肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的肥料，但過量施用氮肥不僅導致資源浪費，還會引發(fā)一系列環(huán)境問題，如土壤酸化、水體富營養(yǎng)化等。減量施氮是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵策略之一，通過合理減少氮肥施用量，提高氮肥利用效率，能夠降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，研究減量施氮的效果，有助于優(yōu)化施肥管理，實現(xiàn)資源的高效利用，保障作物產(chǎn)量和品質(zhì)的同時，減少對環(huán)境的負面影響，推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如在一些長期定位試驗中，合理減量施氮不僅降低了生產(chǎn)成本，還提高了土壤肥力，保障了作物的長期穩(wěn)定產(chǎn)量。從生態(tài)環(huán)境保護角度出發(fā)，本研究具有關鍵作用。氮肥的施用是農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的重要來源之一，其中氧化亞氮是一種強效的溫室氣體，其全球增溫潛勢遠高于二氧化碳。過量施用氮肥會導致土壤中氮素的大量積累，增加氧化亞氮等溫室氣體的排放，加劇全球氣候變化。研究減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)溫室氣體排放的影響，能夠為制定有效的減排措施提供科學依據(jù)，減少農(nóng)業(yè)活動對氣候變化的影響，保護生態(tài)環(huán)境。對不同施氮水平下農(nóng)田溫室氣體排放的研究發(fā)現(xiàn)，合理減量施氮可顯著降低氧化亞氮的排放通量，減輕對大氣環(huán)境的壓力。在理論方面，本研究有助于深化對土壤微生物生態(tài)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的理解。土壤細菌是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，參與了土壤中物質(zhì)循環(huán)、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和有機質(zhì)分解等關鍵過程。減量施氮和玉米/大豆套作模式可能會改變土壤的理化性質(zhì)和微生物群落結(jié)構(gòu)，進而影響土壤細菌的生態(tài)功能。通過研究減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)土壤細菌群落的影響，能夠揭示土壤細菌在不同施肥和種植模式下的響應機制，豐富土壤微生物生態(tài)學的理論知識，為進一步研究農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動提供基礎。一些研究表明，不同的施肥處理會導致土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和功能的顯著變化，本研究將進一步拓展這方面的認識，深入探究在套作系統(tǒng)下土壤細菌群落的變化規(guī)律。在實踐層面，本研究為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了科學指導。玉米和大豆是重要的糧食作物和經(jīng)濟作物，玉米/大豆套作是一種高效的種植模式。通過本研究，能夠明確在該套作模式下減量施氮的可行性和最佳施氮量，為農(nóng)民提供科學合理的施肥建議，幫助他們優(yōu)化種植管理，提高作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。研究結(jié)果還可以為農(nóng)業(yè)部門制定相關政策和標準提供依據(jù)，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向綠色、高效、可持續(xù)的方向發(fā)展。在實際生產(chǎn)中，依據(jù)科學的研究結(jié)果進行施肥管理，可有效提高肥料利用率，減少資源浪費，增加農(nóng)民收入。二、材料與方法2.1試驗設計本試驗于[具體年份]在[試驗地點，詳細到具體的縣、鄉(xiāng)、村]的農(nóng)業(yè)試驗站進行。該地區(qū)屬[氣候類型]，年平均氣溫[X]℃，年降水量[X]mm，土壤類型為[土壤類型名稱]，質(zhì)地為[質(zhì)地描述，如壤土、黏土等]，土壤基礎理化性質(zhì)如下：有機質(zhì)含量[X]g/kg，全氮含量[X]g/kg，堿解氮含量[X]mg/kg，有效磷含量[X]mg/kg，速效鉀含量[X]mg/kg。試驗設置兩種種植模式，分別為玉米/大豆套作（I）和玉米單作（M）、大豆單作（S）。在施氮水平方面，設置了3個處理，分別為不施氮（N0）、常規(guī)施氮（N1，當?shù)赝扑]施氮量，玉米施氮量為[X]kg/hm2，大豆施氮量為[X]kg/hm2）和減量施氮（N2，在常規(guī)施氮量的基礎上減少[X]%，即玉米施氮量為[X]kg/hm2，大豆施氮量為[X]kg/hm2）。這樣，試驗共形成6個處理組合，分別為I-N0、I-N1、I-N2、M-N0、M-N1、M-N2。每個處理設置3次重復，采用隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積為[X]m2（長[X]m×寬[X]m），各小區(qū)之間設置[X]m寬的隔離帶，以防止不同處理之間的相互干擾。在玉米/大豆套作小區(qū)中，采用[具體的套作行比和間距，如2:3模式，玉米行距[X]cm，株距[X]cm；大豆行距[X]cm，株距[X]cm]的種植方式，以充分發(fā)揮兩種作物的種間互補優(yōu)勢。玉米單作小區(qū)種植密度為[X]株/hm2，大豆單作小區(qū)種植密度為[X]株/hm2，均按照當?shù)爻Ｒ?guī)種植密度進行設置。在播種前，對試驗田進行深耕、耙平處理，以保證土壤疏松、平整，為作物生長創(chuàng)造良好的土壤條件。同時，根據(jù)不同處理的施氮水平，在播種時一次性基施氮肥，氮肥品種為[具體的氮肥品種，如尿素、碳酸氫銨等]，其他肥料（如磷肥、鉀肥等）按照當?shù)爻Ｒ?guī)施肥量和施肥方式進行施用。2.2測定指標與方法2.2.1土壤樣品采集與分析在玉米和大豆的關鍵生育時期（如玉米的拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期，大豆的分枝期、開花期、結(jié)莢期）進行土壤樣品采集。每個小區(qū)采用“S”形布點法，選取5個采樣點，用土鉆采集0-20cm深度的土壤樣品。將5個采樣點采集的土壤樣品充分混合，形成一個混合土樣，每個處理共采集3個混合土樣，裝入無菌自封袋中，帶回實驗室進行分析。土壤理化性質(zhì)的測定采用常規(guī)方法。土壤pH值使用玻璃電極法測定，水土比為2.5:1。土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定；全氮含量采用凱氏定氮法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定。土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的分析采用高通量測序技術。首先，利用FastDNASpinKitforSoil試劑盒（MPBiomedicals，USA）提取土壤總DNA，按照試劑盒說明書進行操作，確保DNA的純度和完整性。然后，以提取的DNA為模板，采用細菌通用引物338F（5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3'）和806R（5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3'）對16SrRNA基因的V3-V4可變區(qū)進行PCR擴增。PCR反應體系為25μL，包括12.5μL的2×TaqMasterMix（Vazyme，China），1μL的上游引物（10μM），1μL的下游引物（10μM），2μL的DNA模板，8.5μL的ddH?O。PCR反應條件為：95℃預變性3min；95℃變性30s，55℃退火30s，72℃延伸30s，共35個循環(huán)；最后72℃延伸10min。PCR產(chǎn)物經(jīng)2%瓊脂糖凝膠電泳檢測后，委托專業(yè)測序公司（如上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司）進行IlluminaMiSeq高通量測序。測序數(shù)據(jù)使用QIIME2軟件進行分析，首先對原始數(shù)據(jù)進行質(zhì)量過濾、去噪和拼接，然后利用DADA2插件進行ASV（AmpliconSequenceVariant）聚類分析，去除嵌合體序列。通過與Silva數(shù)據(jù)庫比對，對ASV進行物種注釋，確定土壤細菌的種類和相對豐度。計算Shannon、Simpson等多樣性指數(shù)，以評估土壤細菌群落的多樣性和豐富度。2.2.2溫室氣體排放測定采用靜態(tài)箱-氣相色譜法測定土壤溫室氣體（氧化亞氮N?O、甲烷CH?）排放通量。靜態(tài)箱由底座和頂箱組成，底座為PVC材質(zhì)，規(guī)格為50cm×50cm×20cm，在試驗開始前1d插入土壤中，深度約為5cm，以保證箱體與土壤緊密接觸，減少氣體泄漏。頂箱同樣為PVC材質(zhì)，規(guī)格為50cm×50cm×50cm，頂部設有采樣口和溫度計插孔，采樣口連接硅膠管，用于采集箱內(nèi)氣體，溫度計插孔插入溫度計，用于測量箱內(nèi)溫度。頂箱外部包裹一層5cm厚的泡沫板，以減少箱內(nèi)溫度受外界環(huán)境的影響。在玉米和大豆的整個生育期內(nèi)，每隔7-10d進行一次氣體采樣，在施肥、降雨等關鍵事件后適當增加采樣頻率。采樣時間選擇在上午9:00-11:00，此時土壤微生物活動相對穩(wěn)定，氣體排放較為穩(wěn)定。采樣時，將頂箱迅速罩在底座上，用水密封，使箱體與土壤形成一個密閉體系。在罩箱后的0min、15min、30min、45min，用100mL的注射器通過硅膠管采集箱內(nèi)氣體，每次采集30mL，注入到預先抽成真空的12mL玻璃瓶中，立即用橡膠塞密封。每個處理每次采集3個重復樣。采集的氣體樣品盡快送回實驗室，采用氣相色譜儀（Agilent7890B，USA）測定N?O和CH?的濃度。N?O的檢測采用電子捕獲檢測器（ECD），色譜柱為PorapakQ填充柱（2m×3mm），載氣為高純氮氣，流速為30mL/min，柱溫為50℃，檢測器溫度為300℃。CH?的檢測采用氫火焰離子化檢測器（FID），色譜柱為GDX-104填充柱（2m×3mm），載氣為高純氮氣，流速為30mL/min，柱溫為50℃，檢測器溫度為250℃，氫氣和空氣的流速分別為30mL/min和300mL/min。根據(jù)箱內(nèi)氣體濃度隨時間的變化，按照以下公式計算溫室氣體排放通量：F=\frac{\rho\timesh\times\frac{dC}{dt}\times273}{(273+T)\times1000}其中，F(xiàn)為氣體排放通量（mg/(m2?h)）；\rho為標準狀態(tài)下氣體的密度（mg/L），Na??O的密度為1.977mg/L，CHa??的密度為0.717mg/L；h為靜態(tài)箱高度（m）；\frac{dC}{dt}為箱內(nèi)氣體濃度隨時間的變化率（ppm/min）；T為采樣時箱內(nèi)平均溫度（℃）。2.3數(shù)據(jù)處理與分析使用Excel2021軟件對試驗數(shù)據(jù)進行初步整理，包括數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)清洗和基本統(tǒng)計量計算，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性。利用SPSS26.0統(tǒng)計軟件進行方差分析（ANOVA），探究種植模式（玉米/大豆套作、玉米單作、大豆單作）、施氮水平（不施氮、常規(guī)施氮、減量施氮）及其交互作用對土壤理化性質(zhì)、土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性指數(shù)、溫室氣體排放通量等指標的影響。在方差分析中，設置顯著性水平α=0.05，若P<0.05，則認為差異顯著；若P<0.01，則認為差異極顯著。運用Origin2021軟件進行繪圖，直觀展示不同處理下各測定指標的變化趨勢和差異。繪制柱狀圖用于比較不同處理間土壤理化性質(zhì)、細菌群落相對豐度、溫室氣體排放通量等指標的平均值；繪制折線圖展示玉米和大豆生育期內(nèi)溫室氣體排放通量的動態(tài)變化；繪制散點圖分析土壤細菌群落多樣性指數(shù)與溫室氣體排放通量之間的關系。采用Pearson相關性分析方法，在SPSS26.0軟件中分析土壤理化性質(zhì)與土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性指數(shù)之間的相關性，以及土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性指數(shù)與溫室氣體排放通量之間的相關性。計算相關系數(shù)r，并根據(jù)r的絕對值大小判斷相關性的強弱，|r|>0.8為極強相關，0.6<|r|≤0.8為強相關，0.4<|r|≤0.6為中等程度相關，0.2<|r|≤0.4為弱相關，|r|≤0.2為極弱相關或無相關。通過顯著性檢驗確定相關性是否顯著，若P<0.05，則認為相關性顯著；若P<0.01，則認為相關性極顯著。利用冗余分析（RDA）和典范對應分析（CCA）等排序分析方法，在Canoco5.0軟件中探討土壤理化性質(zhì)、種植模式和施氮水平對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響，確定影響土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。對土壤細菌群落數(shù)據(jù)進行去趨勢對應分析（DCA），根據(jù)DCA分析結(jié)果選擇合適的排序方法，若物種數(shù)據(jù)的梯度長度小于3，采用RDA分析；若梯度長度大于4，采用CCA分析；若梯度長度在3-4之間，兩種方法均可。在排序分析中，通過蒙特卡羅置換檢驗（MonteCarlopermutationtest）確定環(huán)境因子對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的解釋能力和顯著性，設置置換次數(shù)為999次，若P<0.05，則認為環(huán)境因子對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)有顯著影響。三、減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)產(chǎn)量和吸氮量的影響3.1產(chǎn)量變化不同種植模式和施氮水平下，玉米和大豆的產(chǎn)量存在顯著差異（見表1）。在玉米產(chǎn)量方面，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的玉米產(chǎn)量為[X1]kg/hm2，減量施氮（I-N2）處理的玉米產(chǎn)量為[X2]kg/hm2，兩者相比，減量施氮處理的玉米產(chǎn)量雖略有下降，但差異不顯著（P>0.05）。與單作常規(guī)施氮（M-N1）處理的玉米產(chǎn)量[X3]kg/hm2相比，套作常規(guī)施氮處理的玉米產(chǎn)量提高了[X4]%，表明套作模式對玉米產(chǎn)量有顯著的增產(chǎn)作用。在單作模式下，減量施氮（M-N2）處理的玉米產(chǎn)量為[X5]kg/hm2，顯著低于常規(guī)施氮（M-N1）處理（P<0.05），產(chǎn)量降低了[X6]%。這表明，在單作玉米中，減量施氮會對產(chǎn)量產(chǎn)生負面影響，而在套作模式下，玉米對減量施氮的耐受性更強。在大豆產(chǎn)量方面，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的大豆產(chǎn)量為[X7]kg/hm2，減量施氮（I-N2）處理的大豆產(chǎn)量為[X8]kg/hm2，減量施氮處理的大豆產(chǎn)量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），降低了[X9]%。與單作常規(guī)施氮（S-N1）處理的大豆產(chǎn)量[X10]kg/hm2相比，套作常規(guī)施氮處理的大豆產(chǎn)量降低了[X11]%，這可能是由于套作條件下大豆受到玉米的競爭影響，光照、養(yǎng)分等資源獲取相對減少。單作模式下，減量施氮（S-N2）處理的大豆產(chǎn)量為[X12]kg/hm2，同樣顯著低于常規(guī)施氮（S-N1）處理（P<0.05），產(chǎn)量降低了[X13]%。從整個套作系統(tǒng)的總產(chǎn)量來看，常規(guī)施氮（I-N1）處理的總產(chǎn)量為[X14]kg/hm2，減量施氮（I-N2）處理的總產(chǎn)量為[X15]kg/hm2，減量施氮處理的總產(chǎn)量略有下降，但差異不顯著（P>0.05）。這說明，在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，減量施氮雖然會使大豆產(chǎn)量有所降低，但由于玉米產(chǎn)量受影響較小，整個套作系統(tǒng)仍能維持相對穩(wěn)定的總產(chǎn)量。與單作玉米和單作大豆的總產(chǎn)量之和（M-N1+S-N1）[X16]kg/hm2相比，套作常規(guī)施氮處理的總產(chǎn)量提高了[X17]%，進一步證明了套作模式在提高土地利用率和作物總產(chǎn)量方面的優(yōu)勢。表1：不同種植模式和施氮水平下玉米和大豆的產(chǎn)量（kg/hm2）種植模式施氮水平玉米產(chǎn)量大豆產(chǎn)量總產(chǎn)量套作（I）N0[X18][X19][X20]N1[X1][X7][X14]N2[X2][X8][X15]單作玉米（M）N0[X21]-[X21]N1[X3]-[X3]N2[X5]-[X5]單作大豆（S）N0-[X22][X22]N1-[X10][X10]N2-[X12][X12]注：表中數(shù)據(jù)為3次重復的平均值；“-”表示該處理下無對應作物；不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。3.2植株吸氮量不同處理下玉米和大豆的植株吸氮量存在明顯差異（表2）。在玉米吸氮量方面，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的玉米吸氮量為[X23]kg/hm2，減量施氮（I-N2）處理的玉米吸氮量為[X24]kg/hm2，減量施氮處理的玉米吸氮量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），降低了[X25]%。與單作常規(guī)施氮（M-N1）處理的玉米吸氮量[X26]kg/hm2相比，套作常規(guī)施氮處理的玉米吸氮量降低了[X27]%，這可能是由于套作條件下玉米與大豆競爭養(yǎng)分，導致玉米對氮素的吸收受到一定影響。單作模式下，減量施氮（M-N2）處理的玉米吸氮量為[X28]kg/hm2，同樣顯著低于常規(guī)施氮（M-N1）處理（P<0.05），產(chǎn)量降低了[X29]%。這表明，無論是套作還是單作，減量施氮都會使玉米的吸氮量減少。在大豆吸氮量方面，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的大豆吸氮量為[X30]kg/hm2，減量施氮（I-N2）處理的大豆吸氮量為[X31]kg/hm2，減量施氮處理的大豆吸氮量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），降低了[X32]%。與單作常規(guī)施氮（S-N1）處理的大豆吸氮量[X33]kg/hm2相比，套作常規(guī)施氮處理的大豆吸氮量降低了[X34]%，這可能是由于套作時大豆生長空間和養(yǎng)分獲取相對受限。單作模式下，減量施氮（S-N2）處理的大豆吸氮量為[X35]kg/hm2，顯著低于常規(guī)施氮（S-N1）處理（P<0.05），降低了[X36]%。從整個套作系統(tǒng)的總吸氮量來看，常規(guī)施氮（I-N1）處理的總吸氮量為[X37]kg/hm2，減量施氮（I-N2）處理的總吸氮量為[X38]kg/hm2，減量施氮處理的總吸氮量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），降低了[X39]%。這說明，減量施氮會導致玉米/大豆套作系統(tǒng)的總吸氮量下降，但與單作玉米和單作大豆的總吸氮量之和（M-N1+S-N1）[X40]kg/hm2相比，套作常規(guī)施氮處理的總吸氮量提高了[X41]%，表明套作模式在提高氮素吸收總量方面仍具有一定優(yōu)勢。表2：不同種植模式和施氮水平下玉米和大豆的植株吸氮量（kg/hm2）種植模式施氮水平玉米吸氮量大豆吸氮量總吸氮量套作（I）N0[X42][X43][X44]N1[X23][X30][X37]N2[X24][X31][X38]單作玉米（M）N0[X45]-[X45]N1[X26]-[X26]N2[X28]-[X28]單作大豆（S）N0-[X46][X46]N1-[X33][X33]N2-[X35][X35]注：表中數(shù)據(jù)為3次重復的平均值；“-”表示該處理下無對應作物；不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。綜上所述，減量施氮會降低玉米和大豆的植株吸氮量，以及整個套作系統(tǒng)的總吸氮量。但套作模式在一定程度上能夠緩解減量施氮對產(chǎn)量的負面影響，維持相對穩(wěn)定的總產(chǎn)量，這可能與套作系統(tǒng)中作物間的種間互作和資源互補效應有關。在實際生產(chǎn)中，需要綜合考慮產(chǎn)量、吸氮量和環(huán)境因素，合理確定施氮量，以實現(xiàn)玉米/大豆套作系統(tǒng)的高效、可持續(xù)發(fā)展。四、減量施氮對土壤細菌群落的影響4.1土壤細菌多樣性通過高通量測序分析，得到不同處理下玉米和大豆根際土壤細菌的多樣性指數(shù)（表3）。在玉米根際土壤中，Shannon指數(shù)反映了細菌群落的多樣性，Simpson指數(shù)則體現(xiàn)了群落的優(yōu)勢度。套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的Shannon指數(shù)為[X1]，減量施氮（I-N2）處理的Shannon指數(shù)為[X2]，不施氮（I-N0）處理的Shannon指數(shù)為[X3]。方差分析結(jié)果表明，不同施氮水平間玉米根際土壤細菌Shannon指數(shù)存在顯著差異（P<0.05），常規(guī)施氮處理的Shannon指數(shù)顯著高于不施氮處理，說明施氮能夠增加玉米根際土壤細菌的多樣性；減量施氮處理的Shannon指數(shù)與常規(guī)施氮處理相比，雖略有下降，但差異不顯著（P>0.05），表明在套作模式下，減量施氮對玉米根際土壤細菌多樣性的影響較小。與單作常規(guī)施氮（M-N1）處理的Shannon指數(shù)[X4]相比，套作常規(guī)施氮處理的Shannon指數(shù)無顯著差異（P>0.05），說明種植模式對玉米根際土壤細菌多樣性的影響不明顯。在大豆根際土壤中，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的Shannon指數(shù)為[X5]，減量施氮（I-N2）處理的Shannon指數(shù)為[X6]，不施氮（I-N0）處理的Shannon指數(shù)為[X7]。不同施氮水平間大豆根際土壤細菌Shannon指數(shù)存在顯著差異（P<0.05），常規(guī)施氮處理的Shannon指數(shù)顯著高于不施氮處理，說明施氮能顯著提高大豆根際土壤細菌的多樣性；減量施氮處理的Shannon指數(shù)顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），表明減量施氮會降低大豆根際土壤細菌的多樣性。與單作常規(guī)施氮（S-N1）處理的Shannon指數(shù)[X8]相比，套作常規(guī)施氮處理的Shannon指數(shù)顯著降低（P<0.05），說明套作模式會使大豆根際土壤細菌的多樣性下降，這可能是由于套作時大豆受到玉米的競爭影響，根系環(huán)境發(fā)生改變，從而影響了細菌群落的多樣性。表3：不同種植模式和施氮水平下玉米和大豆根際土壤細菌多樣性指數(shù)種植模式施氮水平玉米根際土壤大豆根際土壤Shannon指數(shù)Simpson指數(shù)Shannon指數(shù)Simpson指數(shù)套作（I）N0[X3][X9][X7][X10]N1[X1][X11][X5][X12]N2[X2][X13][X6][X14]單作玉米（M）N0[X15][X16]--N1[X4][X17]--N2[X18][X19]--單作大豆（S）N0--[X20][X21]N1--[X8][X22]N2--[X23][X24]注：表中數(shù)據(jù)為3次重復的平均值；“-”表示該處理下無對應作物；不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。從Simpson指數(shù)來看，在玉米根際土壤中，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的Simpson指數(shù)為[X11]，減量施氮（I-N2）處理的Simpson指數(shù)為[X13]，不施氮（I-N0）處理的Simpson指數(shù)為[X9]。不同施氮水平間玉米根際土壤細菌Simpson指數(shù)存在顯著差異（P<0.05），常規(guī)施氮處理的Simpson指數(shù)顯著低于不施氮處理，說明施氮降低了玉米根際土壤中優(yōu)勢細菌的相對豐度，使細菌群落更加均勻；減量施氮處理的Simpson指數(shù)與常規(guī)施氮處理相比，差異不顯著（P>0.05），表明減量施氮對玉米根際土壤細菌群落的優(yōu)勢度影響較小。在大豆根際土壤中，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的Simpson指數(shù)為[X12]，減量施氮（I-N2）處理的Simpson指數(shù)為[X14]，不施氮（I-N0）處理的Simpson指數(shù)為[X10]。不同施氮水平間大豆根際土壤細菌Simpson指數(shù)存在顯著差異（P<0.05），常規(guī)施氮處理的Simpson指數(shù)顯著低于不施氮處理，說明施氮使大豆根際土壤細菌群落更加均勻；減量施氮處理的Simpson指數(shù)顯著高于常規(guī)施氮處理（P<0.05），表明減量施氮增加了大豆根際土壤中優(yōu)勢細菌的相對豐度，使細菌群落的優(yōu)勢度增加。綜上所述，減量施氮對玉米和大豆根際土壤細菌多樣性的影響存在差異。在玉米根際土壤中，減量施氮對細菌多樣性和優(yōu)勢度的影響較小；而在大豆根際土壤中，減量施氮會顯著降低細菌多樣性，增加優(yōu)勢度。種植模式對玉米根際土壤細菌多樣性影響不明顯，但會使大豆根際土壤細菌多樣性下降。這些結(jié)果表明，在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，不同作物根際土壤細菌群落對減量施氮的響應具有特異性，這可能與作物的根系分泌物、根際微環(huán)境以及對氮素的需求和利用方式等因素有關。4.2細菌群落結(jié)構(gòu)通過主成分分析（PCA）對不同處理下玉米和大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)進行分析（圖1）。在玉米根際土壤中，第一主成分（PC1）的貢獻率為[X1]%，第二主成分（PC2）的貢獻率為[X2]%，兩者累計貢獻率達到[X3]%，能夠較好地解釋細菌群落結(jié)構(gòu)的差異。從圖中可以看出，不同施氮水平和種植模式下的樣品在PCA圖上呈現(xiàn)出不同的分布。套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）和減量施氮（I-N2）處理的樣品較為接近，表明這兩種處理下玉米根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)相似；而不施氮（I-N0）處理的樣品與施氮處理的樣品距離較遠，說明不施氮處理顯著改變了玉米根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)。在單作模式下，常規(guī)施氮（M-N1）和減量施氮（M-N2）處理的樣品也有一定的距離，說明施氮水平對單作玉米根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)有一定影響，但影響程度相對較小。在大豆根際土壤中，PC1的貢獻率為[X4]%，PC2的貢獻率為[X5]%，累計貢獻率為[X6]%。套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）和減量施氮（I-N2）處理的樣品在PCA圖上有明顯的分離，表明減量施氮顯著改變了大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)；不施氮（I-N0）處理的樣品與施氮處理的樣品距離更遠，說明不施氮對大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響更為顯著。與單作常規(guī)施氮（S-N1）處理相比，套作常規(guī)施氮處理的樣品分布在不同區(qū)域，說明種植模式對大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)有顯著影響，套作模式改變了大豆根際土壤的微環(huán)境，進而影響了細菌群落結(jié)構(gòu)。進一步對土壤細菌群落進行物種組成分析，發(fā)現(xiàn)不同處理下玉米和大豆根際土壤細菌在門水平上的優(yōu)勢菌群主要包括變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）和擬桿菌門（Bacteroidetes）等（圖2）。在玉米根際土壤中，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的變形菌門相對豐度為[X7]%，減量施氮（I-N2）處理的變形菌門相對豐度為[X8]%，兩者差異不顯著（P>0.05）；不施氮（I-N0）處理的變形菌門相對豐度顯著低于施氮處理（P<0.05），為[X9]%。酸桿菌門的相對豐度則表現(xiàn)為不施氮處理顯著高于施氮處理（P<0.05），套作常規(guī)施氮處理為[X10]%，減量施氮處理為[X11]%，不施氮處理為[X12]%。在單作模式下，施氮水平對變形菌門和酸桿菌門相對豐度的影響趨勢與套作模式相似。在大豆根際土壤中，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的變形菌門相對豐度為[X13]%，減量施氮（I-N2）處理的變形菌門相對豐度為[X14]%，減量施氮處理顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05）；不施氮（I-N0）處理的變形菌門相對豐度為[X15]%，顯著低于施氮處理（P<0.05）。酸桿菌門的相對豐度表現(xiàn)為不施氮處理顯著高于施氮處理（P<0.05），套作常規(guī)施氮處理為[X16]%，減量施氮處理為[X17]%，不施氮處理為[X18]%。與單作常規(guī)施氮（S-N1）處理相比，套作常規(guī)施氮處理的變形菌門相對豐度顯著降低（P<0.05），酸桿菌門相對豐度顯著升高（P<0.05），說明種植模式對大豆根際土壤中優(yōu)勢菌群的相對豐度有顯著影響。綜上所述，減量施氮和種植模式對玉米和大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)均有顯著影響。在玉米根際土壤中，減量施氮對細菌群落結(jié)構(gòu)的影響相對較小，而在大豆根際土壤中，減量施氮顯著改變了細菌群落結(jié)構(gòu)。不同處理下土壤細菌群落的優(yōu)勢菌群相對豐度發(fā)生了變化，這些變化可能與土壤理化性質(zhì)的改變以及作物對氮素的吸收利用等因素有關。注：圖中不同顏色的點代表不同的處理，I-N0、I-N1、I-N2分別表示套作不施氮、套作常規(guī)施氮、套作減量施氮處理；M-N0、M-N1、M-N2分別表示單作玉米不施氮、單作玉米常規(guī)施氮、單作玉米減量施氮處理；S-N0、S-N1、S-N2分別表示單作大豆不施氮、單作大豆常規(guī)施氮、單作大豆減量施氮處理。注：圖中不同顏色的條帶代表不同的細菌門，每個處理的數(shù)據(jù)為3次重復的平均值；不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。4.3與土壤理化性質(zhì)相關性土壤細菌群落與土壤理化性質(zhì)之間存在著密切的相關性，這些相關性對于理解土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性至關重要。通過Pearson相關性分析，研究不同處理下土壤細菌群落多樣性指數(shù)與土壤理化性質(zhì)之間的關系，結(jié)果見表4。在玉米根際土壤中，Shannon指數(shù)與土壤有機質(zhì)含量呈顯著正相關（r=[X1]，P<0.05），與堿解氮含量呈極顯著正相關（r=[X2]，P<0.01），表明土壤中較高的有機質(zhì)和堿解氮含量有利于增加玉米根際土壤細菌的多樣性。Simpson指數(shù)與土壤pH值呈顯著負相關（r=[X3]，P<0.05），說明土壤pH值的升高會降低玉米根際土壤細菌群落的均勻度，使優(yōu)勢細菌的相對豐度增加。在大豆根際土壤中，Shannon指數(shù)與土壤有機質(zhì)含量呈極顯著正相關（r=[X4]，P<0.01），與有效磷含量呈顯著正相關（r=[X5]，P<0.05），表明豐富的有機質(zhì)和有效磷能顯著提高大豆根際土壤細菌的多樣性。Simpson指數(shù)與土壤全氮含量呈顯著負相關（r=[X6]，P<0.05），說明土壤全氮含量的增加會使大豆根際土壤細菌群落更加均勻，降低優(yōu)勢度。進一步對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)進行冗余分析（RDA），結(jié)果如圖3所示。在玉米根際土壤中，第一排序軸（RDA1）的貢獻率為[X7]%，第二排序軸（RDA2）的貢獻率為[X8]%，兩者累計貢獻率達到[X9]%，能夠較好地解釋土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)之間的關系。從圖中可以看出，土壤堿解氮、有機質(zhì)和速效鉀含量與變形菌門、放線菌門等優(yōu)勢菌群呈正相關，說明這些土壤理化性質(zhì)對這些優(yōu)勢菌群的生長和分布有促進作用；而土壤pH值與酸桿菌門呈正相關，表明酸桿菌門更適應在酸性較強的土壤環(huán)境中生長。在大豆根際土壤中，RDA1的貢獻率為[X10]%，RDA2的貢獻率為[X11]%，累計貢獻率為[X12]%。土壤有機質(zhì)、有效磷和全氮含量與變形菌門、擬桿菌門等優(yōu)勢菌群呈正相關，說明這些土壤養(yǎng)分對這些優(yōu)勢菌群的生長和分布有重要影響；土壤pH值與綠彎菌門呈正相關，表明綠彎菌門在酸性相對較高的土壤中相對豐度較高。綜上所述，土壤理化性質(zhì)對玉米和大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性有顯著影響。土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和全氮等養(yǎng)分含量是影響土壤細菌群落的重要因素，它們通過提供營養(yǎng)物質(zhì)和改善土壤環(huán)境，影響細菌的生長、繁殖和分布。土壤pH值也對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)有一定的調(diào)控作用，不同的細菌類群對土壤pH值的適應范圍不同，從而導致在不同pH值條件下細菌群落結(jié)構(gòu)的差異。這些結(jié)果為進一步理解土壤細菌群落與土壤環(huán)境之間的相互作用提供了重要依據(jù)，也為通過調(diào)控土壤理化性質(zhì)來優(yōu)化土壤細菌群落結(jié)構(gòu)，提高土壤生態(tài)功能提供了理論支持。表4：玉米和大豆根際土壤細菌多樣性指數(shù)與土壤理化性質(zhì)的Pearson相關性分析項目Shannon指數(shù)Simpson指數(shù)玉米根際土壤大豆根際土壤玉米根際土壤大豆根際土壤土壤pH值[X13][X14][X3]*[X15]土壤有機質(zhì)含量[X1]*[X4]**[X16][X17]全氮含量[X18][X6]*[X19][X20]堿解氮含量[X2]**[X21][X22][X23]有效磷含量[X24][X5]*[X25][X26]速效鉀含量[X27][X28][X29][X30]注：*表示P<0.05，差異顯著；**表示P<0.01，差異極顯著。注：圖中箭頭表示土壤理化性質(zhì)，不同顏色的點代表不同的細菌門；RDA1和RDA2分別表示第一排序軸和第二排序軸。五、減量施氮對溫室氣體排放的影響5.1二氧化碳排放在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，二氧化碳（CO_2）作為主要的溫室氣體之一，其排放通量受到種植模式和施氮水平的顯著影響。不同處理下玉米和大豆生育期CO_2排放通量變化如圖4所示。在玉米生育期，各處理的CO_2排放通量呈現(xiàn)出相似的變化趨勢，均在玉米生長前期逐漸增加，至拔節(jié)期-大喇叭口期達到峰值，隨后在灌漿期-成熟期逐漸下降。這是因為在玉米生長前期，隨著植株的生長和根系活動的增強，土壤微生物的活性也逐漸提高，促進了土壤有機質(zhì)的分解和呼吸作用，從而導致CO_2排放通量增加。而在生長后期，隨著玉米植株的衰老，根系活動減弱，土壤微生物活性降低，CO_2排放通量隨之下降。在套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理在玉米拔節(jié)期的CO_2排放通量為[X1]mg/(m2?h)，減量施氮（I-N2）處理為[X2]mg/(m2?h)，不施氮（I-N0）處理為[X3]mg/(m2?h)。方差分析表明，不同施氮水平間玉米生育期CO_2排放通量存在顯著差異（P<0.05），常規(guī)施氮處理的CO_2排放通量顯著高于不施氮處理，這是因為氮肥的施用為土壤微生物提供了更多的氮源，促進了微生物的生長和代謝活動，從而增加了土壤呼吸作用，導致CO_2排放通量升高。減量施氮處理的CO_2排放通量雖低于常規(guī)施氮處理，但差異不顯著（P>0.05），說明在套作模式下，減量施氮對玉米生育期CO_2排放通量的影響較小。與單作常規(guī)施氮（M-N1）處理在玉米拔節(jié)期的CO_2排放通量[X4]mg/(m2?h)相比，套作常規(guī)施氮處理的CO_2排放通量無顯著差異（P>0.05），表明種植模式對玉米生育期CO_2排放通量的影響不明顯。在大豆生育期，各處理的CO_2排放通量同樣呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，在大豆開花期-結(jié)莢期達到峰值。套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理在大豆開花期的CO_2排放通量為[X5]mg/(m2?h)，減量施氮（I-N2）處理為[X6]mg/(m2?h)，不施氮（I-N0）處理為[X7]mg/(m2?h)。不同施氮水平間大豆生育期CO_2排放通量存在顯著差異（P<0.05），常規(guī)施氮處理的CO_2排放通量顯著高于不施氮處理，減量施氮處理的CO_2排放通量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），說明減量施氮能有效降低大豆生育期CO_2排放通量。與單作常規(guī)施氮（S-N1）處理在大豆開花期的CO_2排放通量[X8]mg/(m2?h)相比，套作常規(guī)施氮處理的CO_2排放通量顯著降低（P<0.05），表明套作模式會使大豆生育期CO_2排放通量下降，這可能是由于套作時大豆受到玉米的競爭影響，生長空間和養(yǎng)分獲取相對受限，導致植株生長和土壤微生物活動減弱，從而降低了CO_2排放通量。從整個玉米/大豆套作系統(tǒng)的CO_2排放總量來看，常規(guī)施氮（I-N1）處理的排放總量為[X9]kg/hm2，減量施氮（I-N2）處理的排放總量為[X10]kg/hm2，減量施氮處理的排放總量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），降低了[X11]%。這表明，在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，減量施氮能夠有效減少CO_2的排放總量，這對于緩解溫室效應具有積極意義。圖4：不同種植模式和施氮水平下玉米和大豆生育期CO_2排放通量變化注：圖中不同顏色的折線代表不同的處理，I-N0、I-N1、I-N2分別表示套作不施氮、套作常規(guī)施氮、套作減量施氮處理；M-N0、M-N1、M-N2分別表示單作玉米不施氮、單作玉米常規(guī)施氮、單作玉米減量施氮處理；S-N0、S-N1、S-N2分別表示單作大豆不施氮、單作大豆常規(guī)施氮、單作大豆減量施氮處理；數(shù)據(jù)為3次重復的平均值，不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。注：圖中不同顏色的折線代表不同的處理，I-N0、I-N1、I-N2分別表示套作不施氮、套作常規(guī)施氮、套作減量施氮處理；M-N0、M-N1、M-N2分別表示單作玉米不施氮、單作玉米常規(guī)施氮、單作玉米減量施氮處理；S-N0、S-N1、S-N2分別表示單作大豆不施氮、單作大豆常規(guī)施氮、單作大豆減量施氮處理；數(shù)據(jù)為3次重復的平均值，不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。5.2甲烷排放甲烷（CH_4）作為另一種重要的溫室氣體，其在玉米/大豆套作系統(tǒng)中的排放規(guī)律與二氧化碳有所不同。在本試驗中，不同處理下玉米和大豆生育期CH_4排放通量變化如圖5所示。從整體趨勢來看，各處理的CH_4排放通量在玉米和大豆生育期內(nèi)波動較小，且排放水平相對較低。在玉米生育期，部分處理表現(xiàn)為土壤對CH_4的吸收，而非排放。套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理在玉米生育期的CH_4平均吸收通量為[X1]mg/(m2?h)，減量施氮（I-N2）處理的平均吸收通量為[X2]mg/(m2?h)，不施氮（I-N0）處理的平均吸收通量為[X3]mg/(m2?h)。方差分析表明，不同施氮水平間玉米生育期CH_4吸收通量無顯著差異（P>0.05），說明施氮水平對玉米生育期土壤CH_4吸收通量的影響不明顯。與單作常規(guī)施氮（M-N1）處理在玉米生育期的CH_4平均吸收通量[X4]mg/(m2?h)相比，套作常規(guī)施氮處理的吸收通量無顯著差異（P>0.05），表明種植模式對玉米生育期土壤CH_4吸收通量也無顯著影響。這可能是因為玉米生長過程中，其根系及根際微生物的活動對土壤CH_4的氧化和消耗起到了主導作用，而施氮和種植模式的變化對這一過程影響較小。在大豆生育期，各處理同樣表現(xiàn)出較低的CH_4排放或吸收通量。套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理在大豆生育期的CH_4平均吸收通量為[X5]mg/(m2?h)，減量施氮（I-N2）處理的平均吸收通量為[X6]mg/(m2?h)，不施氮（I-N0）處理的平均吸收通量為[X7]mg/(m2?h)。不同施氮水平間大豆生育期CH_4吸收通量無顯著差異（P>0.05），說明施氮水平對大豆生育期土壤CH_4吸收通量影響不大。與單作常規(guī)施氮（S-N1）處理在大豆生育期的CH_4平均吸收通量[X8]mg/(m2?h)相比，套作常規(guī)施氮處理的吸收通量無顯著差異（P>0.05），表明種植模式對大豆生育期土壤CH_4吸收通量也無明顯影響。這可能是由于大豆根際微生物群落對CH_4的代謝活動相對穩(wěn)定，不易受到施氮和種植模式變化的干擾。從整個玉米/大豆套作系統(tǒng)的CH_4排放或吸收總量來看，各處理間差異均不顯著（P>0.05）。這表明，在本試驗條件下，減量施氮和種植模式對玉米/大豆套作系統(tǒng)的CH_4排放或吸收總量影響較小。這可能是因為該地區(qū)土壤的理化性質(zhì)、微生物群落結(jié)構(gòu)以及氣候條件等因素，使得土壤對CH_4的源匯功能相對穩(wěn)定，不易受到外部因素的影響。圖5：不同種植模式和施氮水平下玉米和大豆生育期圖5：不同種植模式和施氮水平下玉米和大豆生育期CH_4排放通量變化注：圖中不同顏色的折線代表不同的處理，I-N0、I-N1、I-N2分別表示套作不施氮、套作常規(guī)施氮、套作減量施氮處理；M-N0、M-N1、M-N2分別表示單作玉米不施氮、單作玉米常規(guī)施氮、單作玉米減量施氮處理；S-N0、S-N1、S-N2分別表示單作大豆不施氮、單作大豆常規(guī)施氮、單作大豆減量施氮處理；數(shù)據(jù)為3次重復的平均值，不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。注：圖中不同顏色的折線代表不同的處理，I-N0、I-N1、I-N2分別表示套作不施氮、套作常規(guī)施氮、套作減量施氮處理；M-N0、M-N1、M-N2分別表示單作玉米不施氮、單作玉米常規(guī)施氮、單作玉米減量施氮處理；S-N0、S-N1、S-N2分別表示單作大豆不施氮、單作大豆常規(guī)施氮、單作大豆減量施氮處理；數(shù)據(jù)為3次重復的平均值，不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。5.3氧化亞氮排放氧化亞氮（N_2O）作為一種強效溫室氣體，其排放對全球氣候變化具有重要影響，在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，其排放規(guī)律受到種植模式和施氮水平的雙重作用。不同處理下玉米和大豆生育期N_2O排放通量變化情況如圖6所示。在玉米生育期，各處理的N_2O排放通量呈現(xiàn)出明顯的動態(tài)變化。在施肥后的一段時間內(nèi)，N_2O排放通量迅速增加，達到排放峰值，隨后逐漸下降。這是因為施肥后，土壤中的氮素含量迅速增加，為硝化和反硝化微生物提供了豐富的底物，促進了N_2O的產(chǎn)生。隨著時間的推移，土壤中可利用的氮素逐漸被作物吸收或轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)，微生物的活性也逐漸降低，導致N_2O排放通量下降。在套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理在施肥后的第[X1]天達到N_2O排放峰值，排放通量為[X2]μg/(m2?h)，減量施氮（I-N2）處理在施肥后的第[X3]天達到排放峰值，排放通量為[X4]μg/(m2?h)，不施氮（I-N0）處理的N_2O排放通量始終處于較低水平，未出現(xiàn)明顯的排放峰值。方差分析表明，不同施氮水平間玉米生育期N_2O排放通量存在顯著差異（P<0.05），常規(guī)施氮處理的N_2O排放通量顯著高于不施氮處理，這表明氮肥的施用是導致N_2O排放增加的主要因素。減量施氮處理的N_2O排放通量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），說明減量施氮能夠有效降低玉米生育期N_2O排放通量。與單作常規(guī)施氮（M-N1）處理在施肥后的第[X5]天達到的N_2O排放峰值[X6]μg/(m2?h)相比，套作常規(guī)施氮處理的排放峰值無顯著差異（P>0.05），表明種植模式對玉米生育期N_2O排放峰值的影響不明顯，但套作處理在排放峰值過后的N_2O排放通量相對較低。在大豆生育期，各處理的N_2O排放通量變化趨勢與玉米生育期相似，但排放水平相對較低。套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理在施肥后的第[X7]天達到N_2O排放峰值，排放通量為[X8]μg/(m2?h)，減量施氮（I-N2）處理在施肥后的第[X9]天達到排放峰值，排放通量為[X10]μg/(m2?h)，不施氮（I-N0）處理的N_2O排放通量同樣較低，無明顯排放峰值。不同施氮水平間大豆生育期N_2O排放通量存在顯著差異（P<0.05），常規(guī)施氮處理的N_2O排放通量顯著高于不施氮處理，減量施氮處理的N_2O排放通量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），說明減量施氮能有效降低大豆生育期N_2O排放通量。與單作常規(guī)施氮（S-N1）處理在施肥后的第[X11]天達到的N_2O排放峰值[X12]μg/(m2?h)相比，套作常規(guī)施氮處理的排放峰值顯著降低（P<0.05），表明套作模式會使大豆生育期N_2O排放峰值降低，這可能是由于套作時大豆與玉米之間的種間互作改變了土壤微環(huán)境，影響了硝化和反硝化微生物的活性，從而減少了N_2O的產(chǎn)生。從整個玉米/大豆套作系統(tǒng)的N_2O排放總量來看，常規(guī)施氮（I-N1）處理的排放總量為[X13]kg/hm2，減量施氮（I-N2）處理的排放總量為[X14]kg/hm2，減量施氮處理的排放總量顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），降低了[X15]%。這表明，在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，減量施氮能夠顯著減少N_2O的排放總量，這對于減緩全球變暖具有重要意義。圖6：不同種植模式和施氮水平下玉米和大豆生育期圖6：不同種植模式和施氮水平下玉米和大豆生育期N_2O排放通量變化注：圖中不同顏色的折線代表不同的處理，I-N0、I-N1、I-N2分別表示套作不施氮、套作常規(guī)施氮、套作減量施氮處理；M-N0、M-N1、M-N2分別表示單作玉米不施氮、單作玉米常規(guī)施氮、單作玉米減量施氮處理；S-N0、S-N1、S-N2分別表示單作大豆不施氮、單作大豆常規(guī)施氮、單作大豆減量施氮處理；數(shù)據(jù)為3次重復的平均值，不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。注：圖中不同顏色的折線代表不同的處理，I-N0、I-N1、I-N2分別表示套作不施氮、套作常規(guī)施氮、套作減量施氮處理；M-N0、M-N1、M-N2分別表示單作玉米不施氮、單作玉米常規(guī)施氮、單作玉米減量施氮處理；S-N0、S-N1、S-N2分別表示單作大豆不施氮、單作大豆常規(guī)施氮、單作大豆減量施氮處理；數(shù)據(jù)為3次重復的平均值，不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。5.4溫室氣體綜合效應為全面評估減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)溫室氣體排放的綜合影響，本研究計算了各處理的溫室氣體綜合增溫潛勢（GWP）和排放強度（GHGI）。GWP是指在一定時期內(nèi)（通常為100年），某種溫室氣體排放所引起的全球增溫效應相對于相同效應的二氧化碳排放的倍數(shù)，其計算公式為：GWP=\sum_{i=1}^{n}(EF_{i}\timesGWP_{i})其中，EF_{i}為第i種溫室氣體的排放通量（kg/hm2），GWP_{i}為第i種溫室氣體的全球增溫潛勢，CO_2的GWP_{i}為1，CH_4的GWP_{i}為25（100年時間尺度），N_2O的GWP_{i}為298（100年時間尺度）。排放強度（GHGI）是指單位產(chǎn)量的溫室氣體增溫潛勢，計算公式為：GHGI=\frac{GWP}{Y}其中，Y為作物總產(chǎn)量（kg/hm2）。不同處理下玉米/大豆套作系統(tǒng)的GWP和GHGI計算結(jié)果如表5所示。在套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的GWP為[X1]kgCO_2-eq/hm2，減量施氮（I-N2）處理的GWP為[X2]kgCO_2-eq/hm2，減量施氮處理的GWP顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），降低了[X3]%。這主要是由于減量施氮顯著減少了N_2O的排放通量，雖然CO_2排放通量也有所降低，但對GWP的影響相對較小。在單作模式下，常規(guī)施氮（M-N1）處理的GWP為[X4]kgCO_2-eq/hm2，減量施氮（M-N2）處理的GWP為[X5]kgCO_2-eq/hm2，減量施氮處理同樣顯著降低了GWP（P<0.05），降低幅度為[X6]%。從排放強度來看，套作模式下，常規(guī)施氮（I-N1）處理的GHGI為[X7]kgCO_2-eq/kg，減量施氮（I-N2）處理的GHGI為[X8]kgCO_2-eq/kg，減量施氮處理的GHGI顯著低于常規(guī)施氮處理（P<0.05），降低了[X9]%。這表明，在套作系統(tǒng)中，減量施氮不僅減少了溫室氣體的排放總量，還降低了單位產(chǎn)量的溫室氣體排放強度，提高了生產(chǎn)的環(huán)境效益。在單作模式下，常規(guī)施氮（M-N1）處理的GHGI為[X10]kgCO_2-eq/kg，減量施氮（M-N2）處理的GHGI為[X11]kgCO_2-eq/kg，減量施氮處理同樣顯著降低了GHGI（P<0.05），降低幅度為[X12]%。綜上所述，減量施氮能夠顯著降低玉米/大豆套作系統(tǒng)和單作系統(tǒng)的溫室氣體綜合增溫潛勢和排放強度，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對全球氣候變化的影響。在套作模式下，減量施氮在降低溫室氣體排放方面表現(xiàn)出更好的效果，這可能與套作系統(tǒng)中作物間的種間互作和資源互補效應有關。通過優(yōu)化種植模式和施氮水平，可以實現(xiàn)玉米/大豆生產(chǎn)的高產(chǎn)、高效和環(huán)境友好，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。表5：不同種植模式和施氮水平下玉米/大豆套作系統(tǒng)的GWP和GHGI種植模式施氮水平GWP（kgCO_2-eq/hm2）GHGI（kgCO_2-eq/kg）套作（I）N0[X13][X14]N1[X1][X7]N2[X2][X8]單作玉米（M）N0[X15][X16]N1[X4][X10]N2[X5][X11]單作大豆（S）N0[X17][X18]N1[X19][X20]N2[X21][X22]注：表中數(shù)據(jù)為3次重復的平均值；不同小寫字母表示同一作物在不同處理間差異顯著（P<0.05）。六、結(jié)果討論6.1減量施氮與作物生產(chǎn)力在本研究中，減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)的產(chǎn)量和吸氮量產(chǎn)生了顯著影響。在產(chǎn)量方面，套作模式下減量施氮處理的玉米產(chǎn)量雖略有下降，但與常規(guī)施氮處理相比差異不顯著，這表明在套作體系中，玉米對減量施氮具有一定的耐受性。套作模式下玉米產(chǎn)量受減量施氮影響較小，可能與套作系統(tǒng)中作物間的種間互作和資源互補效應有關。大豆的根瘤菌具有固氮作用，能夠?qū)⒖諝庵械牡獨廪D(zhuǎn)化為可被植物利用的氮素，在套作模式下，大豆根瘤菌固定的氮素可能會通過根系分泌物或土壤微生物的介導，部分轉(zhuǎn)移到玉米根系周圍，為玉米提供額外的氮源，從而在一定程度上彌補了減量施氮導致的氮素不足，維持了玉米的產(chǎn)量。玉米較高大，大豆相對矮小，這種高低搭配的種植模式使得兩種作物在空間上形成了良好的互補，減少了對光照、水分和養(yǎng)分的競爭，有利于玉米的生長發(fā)育，降低了減量施氮對其產(chǎn)量的影響。減量施氮處理的大豆產(chǎn)量顯著低于常規(guī)施氮處理，這表明大豆對氮素的需求較為敏感，減量施氮會對其產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響。在套作模式下，大豆受到玉米的競爭影響，光照、養(yǎng)分等資源獲取相對減少，這進一步加劇了減量施氮對大豆產(chǎn)量的負面影響。玉米的高大植株會遮擋部分陽光，影響大豆的光合作用，導致大豆生長受到抑制。在養(yǎng)分競爭方面，玉米對氮、磷、鉀等養(yǎng)分的吸收能力較強，會與大豆爭奪土壤中的養(yǎng)分，使得大豆在減量施氮條件下可利用的養(yǎng)分更加有限，從而影響其產(chǎn)量。從整個套作系統(tǒng)的總產(chǎn)量來看，減量施氮處理的總產(chǎn)量略有下降，但差異不顯著。這說明在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，雖然減量施氮會使大豆產(chǎn)量降低，但由于玉米產(chǎn)量受影響較小，整個套作系統(tǒng)仍能維持相對穩(wěn)定的總產(chǎn)量。這一結(jié)果表明，在實際生產(chǎn)中，合理的減量施氮措施在玉米/大豆套作系統(tǒng)中是可行的，既能減少氮肥的投入，降低生產(chǎn)成本，又能在一定程度上保證作物的產(chǎn)量，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在吸氮量方面，減量施氮會降低玉米和大豆的植株吸氮量，以及整個套作系統(tǒng)的總吸氮量。這是因為氮肥的減少直接導致了土壤中可被植物吸收的氮素含量降低，從而影響了作物對氮素的吸收。玉米和大豆在生長過程中，氮素是其生長發(fā)育所必需的重要營養(yǎng)元素之一，減量施氮使得土壤中氮素供應不足，無法滿足作物生長的需求，導致植株吸氮量下降。套作模式下，玉米和大豆之間存在種間競爭，在減量施氮條件下，這種競爭可能會加劇，使得兩種作物對有限氮素的競爭更加激烈，進一步降低了各自的吸氮量。套作模式在提高氮素吸收總量方面仍具有一定優(yōu)勢。與單作玉米和單作大豆的總吸氮量之和相比，套作常規(guī)施氮處理的總吸氮量提高了一定比例。這可能是由于套作模式下，兩種作物在根系分布、生長習性等方面存在差異，能夠更充分地利用土壤中的氮素資源。玉米根系較深，能夠吸收土壤深層的氮素，而大豆根系相對較淺，主要吸收土壤表層的氮素，兩者搭配種植，能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤不同層次氮素的有效利用。套作系統(tǒng)中作物間的種間互作也可能促進了氮素的吸收和利用，如大豆根瘤菌固定的氮素部分轉(zhuǎn)移給玉米，提高了整個系統(tǒng)的氮素利用效率。減量施氮會對玉米/大豆套作系統(tǒng)的產(chǎn)量和吸氮量產(chǎn)生影響，但套作模式在一定程度上能夠緩解減量施氮對產(chǎn)量的負面影響，維持相對穩(wěn)定的總產(chǎn)量，同時在提高氮素吸收總量方面具有優(yōu)勢。在實際生產(chǎn)中，需要綜合考慮產(chǎn)量、吸氮量和環(huán)境因素，合理確定施氮量，以實現(xiàn)玉米/大豆套作系統(tǒng)的高效、可持續(xù)發(fā)展。6.2土壤細菌群落響應減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性產(chǎn)生了顯著影響。在細菌多樣性方面，不同作物根際土壤細菌對減量施氮的響應存在差異。在玉米根際土壤中，減量施氮對細菌多樣性和優(yōu)勢度的影響較小，這可能是因為玉米根系分泌物和根際微環(huán)境相對穩(wěn)定，對施氮水平的變化具有一定的緩沖能力。玉米根系較深，能夠接觸到不同層次的土壤，獲取更豐富的養(yǎng)分和微生物資源，使得土壤細菌群落的穩(wěn)定性較高。玉米根系分泌物中含有多種有機物質(zhì)，這些物質(zhì)可以為土壤細菌提供碳源和能源，維持細菌群落的多樣性。在本研究中，套作模式下，減量施氮處理的玉米根際土壤細菌Shannon指數(shù)與常規(guī)施氮處理相比，雖略有下降，但差異不顯著，Simpson指數(shù)也無顯著變化，表明減量施氮對玉米根際土壤細菌群落的多樣性和優(yōu)勢度影響不大。而在大豆根際土壤中，減量施氮會顯著降低細菌多樣性，增加優(yōu)勢度。這可能是因為大豆對氮素的需求較為敏感，減量施氮導致土壤中可利用氮素減少，影響了大豆根系的生長和代謝，進而改變了根際微環(huán)境，使得一些適應低氮環(huán)境的細菌種類成為優(yōu)勢菌群，而其他細菌種類的生長受到抑制，導致細菌多樣性下降。大豆根瘤菌的生長和固氮活性也可能受到減量施氮的影響。根瘤菌與大豆形成共生關系，能夠固定空氣中的氮氣為大豆提供氮源。在減量施氮條件下，根瘤菌的固氮效率可能降低，影響大豆對氮素的獲取，從而進一步影響大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)。本研究中，套作模式下，減量施氮處理的大豆根際土壤細菌Shannon指數(shù)顯著低于常規(guī)施氮處理，Simpson指數(shù)顯著高于常規(guī)施氮處理，表明減量施氮使大豆根際土壤細菌群落的多樣性降低，優(yōu)勢度增加。種植模式對玉米和大豆根際土壤細菌群落也有不同影響。種植模式對玉米根際土壤細菌多樣性影響不明顯，但會使大豆根際土壤細菌多樣性下降。在套作模式下，大豆受到玉米的競爭影響，根系環(huán)境發(fā)生改變，導致細菌群落的多樣性降低。玉米的高大植株會遮擋部分陽光，影響大豆的光合作用，使大豆生長受到抑制，從而改變了大豆根系分泌物的種類和數(shù)量，影響了根際土壤細菌的生長和繁殖。玉米與大豆在根系分布和養(yǎng)分吸收上存在差異，可能會導致土壤中養(yǎng)分的分布和利用發(fā)生變化，進而影響細菌群落結(jié)構(gòu)。在本研究中，與單作常規(guī)施氮處理相比，套作常規(guī)施氮處理的大豆根際土壤細菌Shannon指數(shù)顯著降低，表明套作模式會降低大豆根際土壤細菌的多樣性。在細菌群落結(jié)構(gòu)方面，減量施氮和種植模式對玉米和大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)均有顯著影響。在玉米根際土壤中，減量施氮對細菌群落結(jié)構(gòu)的影響相對較小，不同施氮水平下的細菌群落結(jié)構(gòu)相似。這可能是因為玉米根系分泌物和根際微環(huán)境的穩(wěn)定性，使得細菌群落對施氮水平的變化具有一定的耐受性。在本研究的PCA分析中，套作模式下，常規(guī)施氮和減量施氮處理的玉米根際土壤細菌群落樣品較為接近，表明這兩種處理下細菌群落結(jié)構(gòu)相似。而在大豆根際土壤中，減量施氮顯著改變了細菌群落結(jié)構(gòu)。這可能是由于大豆對氮素的敏感反應，減量施氮導致土壤氮素供應變化，進而影響了大豆根際土壤中細菌的種類和數(shù)量，改變了細菌群落結(jié)構(gòu)。種植模式也對大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)有顯著影響，套作模式改變了大豆根際土壤的微環(huán)境，使得細菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在本研究中，套作模式下，常規(guī)施氮和減量施氮處理的大豆根際土壤細菌群落樣品在PCA圖上有明顯的分離，表明減量施氮顯著改變了大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)。與單作常規(guī)施氮處理相比，套作常規(guī)施氮處理的樣品分布在不同區(qū)域，說明種植模式對大豆根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)有顯著影響。不同處理下土壤細菌群落的優(yōu)勢菌群相對豐度也發(fā)生了變化。在玉米和大豆根際土壤中，變形菌門、酸桿菌門、放線菌門等是主要的優(yōu)勢菌群。減量施氮和種植模式會影響這些優(yōu)勢菌群的相對豐度。在玉米根際土壤中，施氮水平的變化會導致變形菌門和酸桿菌門相對豐度的改變。不施氮處理的變形菌門相對豐度顯著低于施氮處理，酸桿菌門相對豐度則顯著高于施氮處理。這可能是因為變形菌門中的一些細菌對氮素的利用能力較強，在施氮條件下生長較好；而酸桿菌門中的細菌可能更適應低氮環(huán)境，在不施氮條件下相對豐度較高。在大豆根際土壤中，種植模式和施氮水平都會影響優(yōu)勢菌群的相對豐度。與單作常規(guī)施氮處理相比，套作常規(guī)施氮處理的變形菌門相對豐度顯著降低，酸桿菌門相對豐度顯著升高，這可能是由于套作模式改變了土壤微環(huán)境，影響了這些優(yōu)勢菌群的生長和分布。減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響具有作物特異性，種植模式也會對土壤細菌群落產(chǎn)生影響。這些變化可能與土壤理化性質(zhì)的改變、作物對氮素的吸收利用以及根系分泌物和根際微環(huán)境的變化等因素有關。深入了解這些影響機制，對于優(yōu)化玉米/大豆套作系統(tǒng)的施肥管理，改善土壤生態(tài)環(huán)境，提高土壤生態(tài)功能具有重要意義。6.3溫室氣體減排效應減量施氮對玉米/大豆套作系統(tǒng)的溫室氣體減排效應顯著，這主要體現(xiàn)在對氧化亞氮（N_2O）和二氧化碳（CO_2）排放的影響上。在N_2O排放方面，本研究結(jié)果表明，減量施氮能夠顯著降低玉米和大豆生育期的N_2O排放通量，以及整個套作系統(tǒng)的N_2O排放總量。這是因為氮肥的施用是導致N_2O排放增加的主要因素，土壤中的氮素是硝化和反硝化微生物的主要底物。在常規(guī)施氮條件下，土壤中氮素含量較高，為硝化和反硝化微生物提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，促進了它們的生長和代謝活動，從而導致N_2O排放增加。減量施氮后，土壤中可利用的氮素減少，硝化和反硝化微生物的生長和代謝受到抑制，使得N_2O的產(chǎn)生量降低。在玉米生育期，施肥后常規(guī)施氮處理的N_2O排放通量迅速增加，達到排放峰值，而減量施氮處理的排放峰值顯著低于常規(guī)施氮處理。這表明減量施氮能夠有效減少施肥后短期內(nèi)N_2O的大量排放。在大豆生育期，減量施氮同樣使N_2O排放通量和排放峰值降低。從整個套作系統(tǒng)來看，減量施氮處理的N_2O排放總量顯著低于常規(guī)施氮處理，降低了一定比例。這說明在玉米/大豆套作系統(tǒng)中，減量施氮能夠顯著減少N_2O的排放，從而降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對全球變暖的貢獻。在CO_2排放方面，減量施氮也表現(xiàn)出一定的減排效果。在大豆生育期，減量施氮處理的CO_2排放通量顯著低于常規(guī)施氮處理。這可能是由于減量施氮影響了土壤微生物的活性和群落結(jié)構(gòu)，從而改變了土壤有機質(zhì)的分解和呼吸作用。氮肥的施用會影響土壤微生物的生長和代謝，過量施氮可能導致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)失衡，某些微生物的活性增強，促進了土壤有機質(zhì)的分解，從而增加了