AMF和间作对作物产量和坡耕地土壤径流氮磷流失的影响

张 丽，张乃明，张仕颖，贾广军，宁东卫，岳献荣，夏运生

AMF和间作对作物产量和坡耕地土壤径流氮磷流失的影响

张 丽1,2，张乃明2，张仕颖2，贾广军2，宁东卫2，岳献荣2，夏运生2※

（1. 云南农业大学植物保护学院，昆明 650201； 2. 云南农业大学云南省土壤培肥与污染修复工程实验室，昆明 650201）

坡耕地氮、磷流失是导致河湖污染的主要因子。该文在坡耕地开展田间小区试验，定量研究了丛枝菌根真菌（AMF）与玉米大豆间作系统对径流氮、磷流失的协同削减贡献，可为滇池流域农业面源污染控制提供科学理论依据。结果表明，与单作玉米-抑菌处理相比，间作玉米-未抑菌处理显著提高了玉米的生物量；与单作-抑菌处理相比，玉米大豆间作-未抑菌处理均显著增加了植株茎叶、籽粒磷吸收量及茎叶、根系氮吸收量。与单作玉米-抑菌处理相比，间作玉米-未抑菌处理的土壤全磷、全氮的削减量分别为0.25、0.11 g/kg，径流总磷、总氮浓度的削减量分别为0.13、12.94 mg/L；与单作大豆-抑菌处理相比，间作大豆-未抑菌处理的土壤全磷、全氮的削减量分别为0.07、0.11 g/kg，径流总磷、总氮浓度的削减量分别为0.27、24.80 mg/L。与单作大豆-抑菌处理相比，玉米大豆间作-未抑菌处理的总磷、总氮流失量分别减少了0.51、19.93 kg/hm2。经相关分析可知，径流颗粒态磷浓度与植株各部分磷吸收量均呈负相关，且与土壤全磷、速效磷含量也呈负相关性；径流各形态氮浓度与植株各部分氮吸收量、菌丝密度和球囊霉素均呈负相关。可见，丛枝菌根真菌协同玉米大豆间作模式能够通过促进植株对氮、磷养分的吸收而减少土壤氮、磷的残留，进而阻控了氮磷随径流迁移的损失。

径流；侵蚀；AMF；间作；坡耕地；氮磷流失

0 引 言

国土资源部发布的全国土地调查主要数据成果公报显示[1]，全国耕地面积为13 538.5万hm2，其中15°以上的坡耕地1615.2万hm2，约占全国耕地总面积的11.9%。云南省总体属于山地高原地形，山地和高原面积约占省内国土总面积的94%。全省820.22万hm2的耕地中有坡耕地661.19万hm2，约占总耕地面积的80.61%，耕地质量明显偏低。研究发现，农业非点源污染是导致水体富营养化和水质恶化的主要原因[2-3]。土壤氮、磷的流失主要以径流流失为主，其流失浓度与径流强度呈线性正相关[4]。由于其具有扩散性，来自农业集水区的非点源污染仍然是较难监测和控制的农业污染源之一。云南省是典型的红壤分布区，土层浅薄，极易被降雨冲刷，坡耕地水土流失更为严重，因此阻控随水土流失带走的径流养分就显得极为重要。

菌根真菌是土壤中广泛存在的一类微生物，可与农田生态系统中大多数农作物形成共生体系。同种或不同植物根系间均能形成根间菌丝网络[5]，而这种庞大的菌丝网络能够延伸到植物根际，对植物间的养分再分配有着重要的作用，可以实现从资源丰富方向资源匮乏方的传递，尤其是磷的传递[6]。菌根真菌根外菌丝还可以吸收利用NH4+和NO3-，并在一定条件下加速有机氮矿化而使其转化为可利用的氮素形态[7-8]。有研究表明，以石灰土为培养基质接种丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）之后，促进了诸葛菜总氮和总磷的吸收[9]，且接种AM真菌均不同程度提高了玉米和大豆植株的氮吸收量，降低了玉米和大豆根际土壤碱解氮含量[10]。因此推测，菌根真菌能够通过促进作物对土壤养分的活化吸收而减少土壤养分的残留。另有证据显示，丛枝菌根还能够通过扩大养分拦截区域，阻控雨水浸出后的养分流失而减少土壤中的养分流失[11]。

玉米和大豆间作是禾本科作物与豆科作物所组成的一种典型间作模式，能在空间上实现种植集约化。许多研究表明，豆科与禾本科间作具有明显的养分利用优势[12]。Li等[13]研究进一步证实，玉米和蚕豆间作能够提高蚕豆的生产力及其对氮素的固定能力，且田间小区试验证明，旱地玉米不同间（套）作模式对地表氮、磷流失的拦截效应明显[14]。另有研究表明[15-16]，南方丘陵山地典型区域的玉米与其他作物间套作较玉米单作能更有效减少旱地径流中不同形态氮素养分和磷素养分的流失浓度及负荷。有学者[17]研究了不同种植模式对云南省中部坡耕地水土保持效应发现，玉米大豆2∶2间作种植模式比单作及裸地的径流产流量、土壤流失量及径流总氮、总磷流失量均有所降低，对坡耕地水土保持具有比较明显的优越性。

谢先进等[18]把AMF与间作系统相结合进行的盆栽模拟研究发现，在反馈阶段，间作体系下与灭菌相比，接种AMF后玉米、稗草和蚕豆地上部生物量分别增加602.3%、80.6%和21.4%。不仅如此，在间作系统中接种菌根真菌还能够改善植株体内氮、磷含量，显著降低土壤磷含量[19]。可见前人把菌根真菌与不同种类作物间作模式结合起来进行的模拟研究主要还停留在植物养分吸收利用的角度，而把菌根技术与玉米大豆间作种植模式相结合应用到坡耕地来阻控径流氮、磷流失的研究还鲜见报道。因此，笔者通过前期对云南省中部坡耕地的研究发现，丛枝菌根真菌与间作结合能够在一定程度上协同削减农田磷素的流失[20]，但对径流氮、磷协同削减的定量贡献缺乏深入研究。为了进一步探讨菌根技术协同间作模式对径流氮、磷流失的协同阻控贡献及关键影响因素，本文在自然降雨条件下开展了以苯菌灵施用作为抑菌对照来研究不抑菌（即丛枝菌根真菌）-玉米大豆间作系统协同增加坡耕地农田作物氮磷吸收累积、削减土壤氮、磷残留及径流氮、磷流失贡献的田间试验研究，以期为控制农业面源污染提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试大豆“滇豆4号”和玉米“好滋味”均为市场所售普通种子。试验土壤类型为山地砂质红壤，试验区域坡度为15°，在自然降雨情况下进行地表径流氮、磷迁移的田间小区试验。供试土壤的基础化学性质如表1所示。

表1 供试土壤基本化学性质

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

本试验研究于2018年5—10月份在云南省昆明市晋宁县大春河流域水土保持生态示范小流域进行。大春河水土保持生态科技示范园，位于晋宁县大春河小流域的中部，东北与上蒜乡接壤，南部至玉溪市红塔区刺桐关接壤，西至昆洛公路，北与中和铺村委会接壤，地理坐标为102°33′-102°38′E，24°33′-24°37′N。试验小区面积为20 m（长）×1.6 m（宽）=32 m2。各小区四周田埂采用砖块水泥堆砌结构，下埋60 cm，田埂露出地面30 cm，梗宽20 cm。每个小区坡底田埂处留有20 cm宽的出水口，外部连接1 m3的径流池。径流池上方设有挡雨棚以防止雨水灌入，径流池底设置出水阀，每次降雨产流取样并计算径流水体积。

试验设置6个处理，3次重复，随机排列。首先选取玉米大豆间作的径流小区，设置单作玉米、单作大豆作为对照，同时设置施用苯菌灵（一种能够抑制菌根真菌生长的专性抑制剂）和不施用处理，每处理为一个小区，采用顺坡带状（即作物垄的方向与地块坡向方向平行）模式进行种植。

在自然降雨情况下开展田间试验研究。于5月25日开始播种，玉米和大豆每穴分别播种3粒和5粒，齐苗后间至1株和2株。种植规格按照当地常规种植，玉米大豆间作处理每带玉米2行，行间距为40 cm，株距为30 cm，种植密度为166 667株/hm2；大豆为3行，行间距为35 cm，株距为25 cm，种植密度为228 571株/hm2。单作玉米和单作大豆行间距、株距与间作相同。单作玉米和单作大豆区分别种植4行和6行（田间小区种植示意图见下图1）。播种前期施氮肥（N）和磷肥（P2O5）分别为250 kg/hm2和125 kg/hm2，氮肥为尿素（含N 46.3%），磷肥为过磷酸钙（含P2O512%），并于7月8日追施氮肥150 kg/hm2和磷肥62 kg/hm2。7月1日进行第1次抑菌处理（将25 g 体积分数为50%的苯菌灵溶于20 L的水中，喷施在作物根部周围土壤），以后每15 d处理一次。为保证作物生长期间免受杂草的侵害，需定期对作物进行除草。

图1 玉米、大豆种植示意图

1.2.2 植株收获与分析测定

作物生长125 d后收获，然后将间作玉米和大豆地上和根系部分分开，先用自来水冲洗，再用蒸馏水冲洗干净，晾干，根样剪成1 cm根段。取用部分根样用曲利苯蓝-方格交叉法测定根系根长和菌根侵染率[21-22]；剩余部分经烘干（70 ℃，72 h）、称质量。土壤全磷、速效磷、全氮、硝态氮和铵态氮含量和植株含N、P量测定参见《土壤农化分析》[23]，植株元素的吸收量根据单位植株质量所对应的植株元素含量来计算。植株氮（磷）吸收累积总量（kg/hm2）=植株全氮（磷）含量×植株干物质量×种植密度[24]。植株产量（kg/hm2）=单株籽粒质量×每公顷植株数量。土壤氮（磷）削减量用未抑菌-间作处理的土壤各形态氮（磷）量减去相应的抑菌-单作处理的土壤各形态氮（磷）量。

1.2.3 水样采集与分析测定

每场降雨产生有效径流后采集径流样，充分搅拌后取500 mL，加入2 mL浓H2SO4进行酸化处理后立即带回实验室，放冰箱冷藏保存，7 d内完成养分含量测定。径流中总磷浓度参照《水和废水监测分析方法（第4版）》中的国标方法（GB/T11893—1989），采用钼酸铵分光光度法测定；将径流水样经0.45m滤膜过滤后，采用钼酸铵分光光度法测定可溶性磷浓度；颗粒态磷浓度为总磷与可溶性磷之差。径流水中总氮浓度采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定；将径流水样过滤后，采用紫外分光光度法测定硝态氮浓度；采用纳氏试剂比色法测定水样铵态氮浓度。径流氮（磷）流失量=径流液体积×径流液氮（磷）浓度。径流水中氮（磷）削减量用未抑菌-间作处理的各形态氮（磷）累积浓度减去相应的抑菌-单作处理的各形态氮（磷）累积浓度。

1.2.4 试验数据的处理与分析

试验数据使用Excel 2007和SPSS11.5统计软件对菌根处理和种植模式进行双因素方差分析，交互作用显著的情况下对所有处理进行LSD多重比较，检验菌根处理与种植模式之间的差异显著性（<0.05）。交互作用不显著的情况下分别对菌根处理和种植模式进行Duncan多重比较，检验各自处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对植株生长及产量的影响

由表2可知，玉米和大豆植株根系菌根侵染率、根长和产量在菌根处理与种植模式间均没有显著的交互作用，而其生物量在菌根处理与种植模式间交互作用显著。无论抑菌与否，玉米和大豆的根系菌根侵染率、根长和生物量在单作处理和间作处理之间均没有显著差异。如表2所示，在单作玉米和间作玉米处理下，未抑菌处理的植株生物量均显著高于抑菌处理；与单作玉米-抑菌处理相比，间作玉米-未抑菌处理的植株生物量显著增加了34.23%。在未抑菌处理下，间作大豆处理的产量显著高于单作大豆。结果说明，玉米大豆间作-未抑菌处理组合均促进了玉米和大豆植株的生长，并促进了玉米和大豆的增产。

2.2 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作处理对植株氮、磷吸收总量的影响

经方差分析，玉米和大豆植株茎叶、籽粒磷吸收量和茎叶、根系氮吸收量在菌根处理与种植模式间均有显著的交互作用，而其植株根系磷吸收量和籽粒氮吸收量的交互作用均不显著。由图2可见，在单作玉米和间作玉米处理下，未抑菌处理的植株茎叶、籽粒磷吸收量和茎叶、根系氮吸收量均显著高于抑菌处理。在抑菌处理下，间作大豆处理的茎叶、根系氮吸收量均显著高于单作大豆处理；在未抑菌处理下，间作大豆处理的茎叶、根系、籽粒氮吸收量和籽粒磷吸收量均显著高于单作大豆处理。间作玉米处理对植株各部分氮磷吸收量的影响趋势并不一致。与抑菌-单作处理相比，未抑菌-玉米大豆间作处理的植株茎叶、籽粒磷吸收量和茎叶、根系氮吸收量均显著较高。

表2 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对植株生长及产量的影响

注：*、**、***分别表示<0.05、<0.01、<0.001；而NS表示不显著；若抑菌处理和种植模式无交互作用，则抑菌、未抑菌处理的种植模式之间的差异显著性分别用小写字母、大写字母表示（=0.05）；反之，差异显著性则均用小写字母表示。下同。

Note:*，<0.001; **，<0.01; ***，<0.05; NS，not significant. If there was no interaction between mycorrhizal treatment and planting mode, lowercase letters and capital letters indicated the significant between planting modes under mycorrhizal inhibition and none mycorrhizal inhibition treatment respectively at 0.05 level. Otherwise, lowercase letters indicated significant difference of treatments. The same below.

2.3 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对土壤氮、磷削减的影响

方差分析结果显示（表3），土壤速效磷和硝态氮在菌根处理与种植模式间有显著的交互作用，而土壤全磷、全氮和铵态氮在菌根处理与种植模式处理间交互作用不显著。由表3可知，无论是否抑菌，间作玉米处理的土壤速效磷均显著低于单作玉米处理；在抑菌处理下，间作玉米处理的土壤全磷显著低于单作玉米处理。土壤氮、磷的削减量分别用未抑菌-间作玉米减去抑菌-单作玉米，未抑菌-间作大豆减去抑菌-单作大豆的土壤氮、磷差值来表示。由表4可见，菌根和玉米大豆间作复合处理对土壤全磷、速效磷的削减量最高分别可达0.25 g/kg、3.84 mg/kg，且对土壤全氮、铵态氮的削减量最高分别可达0.11 g/kg、2.01 mg/kg。而菌根和玉米大豆间作处理对土壤硝态氮含量不仅没有起到削减作用，反而促进了其含量的增加，有可能是由于菌根菌丝对氮素的活化作用而导致土壤硝态氮含量的增加。

a. 茎叶磷吸收量b. 茎叶氮吸收量c. 根系磷吸收量 a. Phosphorus uptake of leaveb. Nitrogen uptake of leavec. Phosphorus uptake of root

d. 根系氮吸收量e. 籽粒磷吸收量f. 籽粒氮吸收量 d. Nitrogen uptake of root e. Phosphorus uptake of grainf. Nitrogen uptake of grain

表3 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对土壤氮、磷含量的影响

表4 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对土壤氮、磷削减量的影响

2.4 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对径流氮、磷浓度削减的影响

由方差分析结果可知，径流水中各形态磷和各形态氮的流失浓度在菌根处理与种植模式间均有显著的交互作用（表5）。玉米大豆间作处理模式下，未抑菌处理的径流颗粒态磷和铵态氮流失浓度均显著低于抑菌处理；无论种植模式如何，未抑菌处理均显著降低了径流水中总氮和硝态氮流失浓度。在未抑菌处理下，玉米大豆间作处理的各形态氮、总磷和可溶性磷流失浓度均显著低于单作玉米处理。径流中氮、磷浓度的削减量分别用未抑菌-间作玉米减去抑菌-单作玉米，未抑菌-间作大豆减去抑菌-单作大豆的径流氮、磷流失浓度的差值来表示。由表6可见，玉米大豆间作-未抑菌组合处理对径流总磷、可溶性磷浓度的削减量分别最高可达0.27、0.18 mg/L；玉米大豆间作-未抑菌复合处理对径流总氮、铵态氮和硝态氮浓度的削减量分别最高可达24.80、14.83和5.05 mg/L。

表5 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对径流氮、磷浓度流失量的影响

表6 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对径流氮、磷削减量的影响

2.5 丛枝菌根真菌和玉米大豆间作对径流氮、磷流失量的影响

方差分析结果可见，径流总磷和总氮流失量在菌根处理与种植模式间均有显著的交互作用（图3）。无论是否抑菌，玉米大豆间作处理的总磷和总氮流失量均显著低于单作处理。在单作玉米处理下，未抑菌处理的径流水总氮流失量显著低于抑菌处理，削减率达26.34%；而径流水总磷流失量在抑菌与未抑菌处理间没有显著差异。在玉米大豆间作和单作大豆处理下，未抑菌处理的径流水总氮、总磷流失量均显著低于抑菌处理。由图3中的研究结果进一步分析发现，与抑菌-单作大豆处理相比，未抑菌-玉米大豆间作组合处理对径流总磷、总氮流失量的削减量分别为0.51、19.93 kg/hm2，即最大削减率分别可达62.20%、73.76%。

2.6 径流各形态磷浓度与各影响因素的相关分析

表7所示，经相关分析可知，径流颗粒态磷浓度与植株茎叶、根系磷吸收量均呈负相关性（=-0.229；=-0.233），且径流颗粒态磷浓度与籽粒磷吸收量有显著的负相关性（=-0.406*）。另外，径流颗粒态磷浓度与土壤全磷、土壤速效磷含量均呈负相关关系，而径流可溶性磷浓度与土壤速效磷含量却有着显著的正相关性（=0.447*），可见，径流磷素的流失浓度与土壤速效磷含量较为密切。土壤速效磷含量与根系磷吸收量呈显著正相关性（=0.470*），且植株各部分磷吸收量与土壤全磷、土壤速效磷含量均呈正相关关系。由表6可知，径流总磷、可溶性磷浓度与球囊霉素含量均呈显著正相关性（=0.544**；=0.424*）。菌丝密度与植株茎叶、根系、籽粒磷吸收量均有极显著的正相关性（=0.744**；=0.483**；=0.637**）。由此推测，球囊霉素的含量高低是影响径流磷素的流失的重要因素，且菌丝密度的增加可能促进植株磷素的吸收。

表7 径流各形态磷浓度与各影响因素的相关系数

注：=24；**、*指相关性分别在0.01和0.05水平上是显著的（双侧检验），下同。

Note:=24;**,*, Correlation is significant at 0.01 and 0.05 level, respectively (two tailed test), the same below.

2.7 径流各形态氮浓度与各影响因素的相关分析

由表8可知，经相关分析显示，径流总氮、硝态氮、铵态氮浓度与植株茎叶、根系、籽粒氮吸收量均呈负相关性，其中径流硝态氮、铵态氮浓度与籽粒氮吸收量均显著相关（=-0.509*；=-0.605**），说明植株氮素吸收量的增加能够在一定程度减少径流氮素的流失。径流总氮、硝态氮、铵态氮浓度与土壤菌丝密度、球囊霉素均呈负相关关系，其中径流总氮、铵态氮浓度与菌丝密度均呈显著负相关（=-0.432*；=-0.481*），说明径流氮素的流失与菌丝密度更为密切。土壤菌丝密度与植株茎叶、根系氮吸收量均呈显著正相关（=0.504*；=0.641**）。土壤硝态氮与植株茎叶、根系氮吸收量均呈极显著正相关关系（=0.706**；=0.744**）。

表8 径流各形态氮浓度与各影响因素的相关系数

3 讨 论

无论是否添加磷肥，AMF均能侵染玉米根系，并增加了玉米地上部和根系的生物量[25]，且接种AMF能够显著影响磷素的吸收，接种AMF幼苗的养分利用效率也显着高于未接种幼苗[26]。菌根真菌根外真菌的菌丝体从土壤中吸收养分，将这些营养物质转移到宿主根内的内部菌丝体，并通过专门的植物-真菌界面将来自宿主的碳交换营养物质。菌根共生对磷酸盐营养的贡献早已为人们所知，且越来越多的证据表明丛枝菌根可以积极地将氮转移到它们的宿主[27]。有学者施用苯菌灵对土壤土著AMF进行专性抑制研究发现，与抑菌处理相比，未受到抑制的土著AMF能够促进玉米的生长及其氮、磷的吸收量[28]。另有研究表明，玉米和大豆间作模式整体吸氮量高于玉米单作，且间作系统当季整体土壤硝态氮残留显著降低[29]。此外，把菌根技术与间作结合的研究表明[19]，间作接种AMF处理绿豆根瘤的氮、磷含量比单作不接种处理分别增加了80.14%、69.54%，改善了水稻和绿豆植株体内氮磷含量，明显促进了绿豆的生长，而间作接菌处理的土壤磷含量显著降低。本研究显示，与单作玉米-抑菌处理相比，间作玉米-未抑菌植株氮、磷含量分别增加了约20.52%、11.17%，玉米生物量显著增加了约34.23%；间作大豆-未抑菌比单作大豆-抑菌植株氮、磷含量分别增加了约32.40%、13.50%，大豆生物量及产量均有所提高但没有达到显著程度。且间作玉米-未抑菌处理对土壤全磷、全氮削减率分别达33.78%、22.96%，间作大豆-未抑菌处理对土壤全磷、全氮的削减率分别为15.65%、26.72%。此外，根据本研究结果估算，与单作-抑菌处理相比，玉米大豆间作-未抑菌处理的植株氮、磷吸收总量最多分别能够增加368.55、51.09 kg/hm2。由此可见，丛枝菌根真菌与玉米大豆间作相结合能够协同促进玉米和大豆对单位面积土壤氮、磷养分的吸收，增加植株体内氮、磷总累积量，促进其生物量及产量的增加，并降低土壤中氮、磷的残留量。

张淑娟研究表明接种AMF降低了稻田退水的总氮浓度和总磷浓度，并同时降低了稻田退水的溶解态和颗粒态氮浓度、溶解态和颗粒态磷浓度[30]。傅志兴等的研究发现，玉米和蔬菜间作能够削减农田地表径流量和径流污染[31]，且农田泥沙磷流失速率与土壤流失速率密切相关，两者之间呈明显的线性关系[32]。已有研究显示，玉米间作大豆的径流总氮、总磷年均流失量分别能够减少40.67%、38.94%[14]。本文把菌根技术应用于玉米大豆间作系统的研究发现，玉米大豆间作-土著AMF处理总体上对径流氮、磷有一定的拦截作用，对总磷、总氮浓度的削减率分别可达14.11%、40.07%，且对径流总氮、总磷的总流失量削减量最高分别可达0.51 kg/hm2、19.93 kg/hm2。Liang等[33]研究表明，菌丝密度、易提取球囊霉素含量与直径大于0.25 mm的土壤大团聚体的百分比之间存在显著的正相关性，植物根系和菌根菌丝协同对聚集体稳定性产生叠加作用。且土壤团聚体尺寸的减小会增加土壤有机磷渗漏液的流失[34]。本研究进行的相关分析可知，菌丝密度与土壤总球囊霉素之间存在显著的正相关性（=0.443*），且径流各形态氮浓度与菌丝密度、球囊霉素均呈负相关性，说明随着菌丝密度和球囊霉素的增加而降低了径流氮素的浓度，这可能一方面是由于菌根真菌的根外菌丝网络蔓延交错在土壤中，通过扩大根系吸收面积而获取更多土壤中的养分，提高了宿主植物对土壤环境中养分的吸收和转运[35]，减少了土壤养分的残留；另一方面是由于菌根真菌分泌的球囊霉素对土壤颗粒的黏结以及菌丝密度的缠绕增加了土壤水稳性大团聚体的形成[36]，间接减少了径流养分的损失。此外，径流颗粒态磷浓度与植株茎叶、根系、籽粒磷吸收量均呈负相关性，且径流各形态氮浓度与植株各部位氮吸收量也均呈负相关性。由此推断，径流氮、磷的流失与植物吸收累积氮、磷总量也密切相关，即丛枝菌根真菌和间作的协同作用可直接强化植株根系对土壤氮、磷养分的吸收而减少土壤氮、磷的残留，以及可能通过球囊霉素和菌丝对土壤颗粒的黏结缠绕而间接降低径流氮、磷的流失。

4 结 论

1）协同研究结果得出，与单作-抑菌处理相比，玉米大豆间作-土著菌根菌复合处理显著增加了玉米的生物量，且促进了植株茎叶、根系和籽粒氮、磷吸收量的增加。

2）与单作-抑菌处理相比，玉米大豆间作-土著菌根菌复合处理降低了土壤全磷和全氮含量，削减量最高分别可达0.25和0.11 g/kg；玉米大豆间作-土著菌根菌复合处理对径流各形态氮、磷浓度及总流失量均有较好的阻控贡献，其中对径流总磷、总氮的总流失量的削减率最高可达62.20%和73.76%。

3）相关分析表明，菌根真菌-玉米大豆间作系统协同对氮、磷的直接吸收作用以及菌丝或球囊霉素对土壤颗粒的间接缠绕作用可能是径流氮、磷流失削减的重要原因。

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Effects of AMF and intercropping on crop yield and soil nitrogen and phosphorus loss by runoff on slope farmland

Zhang Li1,2, Zhang Naiming2, Zhang Shiying2, Jia Guangjun2, Ning Dongwei2, Yue Xianrong2, Xia Yunsheng2※

(1.,,650201,; 2.,,650201,)

Loss of nitrogen and phosphorus in sloping farmland is the main factor leading to river and lake pollution. Arbuscular mycorrhizal fungi(AMF) can activate soil nitrogen and phosphorus, and promote plant nutrient absorption. Intercropping can promote nutrient complementarity between plants. In order to quantitative study the synergistic reduction contribution of Arbuscular mycorrhizal fungi and maize-soybean intercropping system to runoff nitrogen (N) and phosphorus(P) loss, a field experiment was conducted in this study. The study area lies in Ecological Science and Technology Demonstration Park of Soil and Water Conservation (24°33′-24°37′N, 102°33′-102°38′E), which is located in Dachunhe small watershed, in Jinning County, Yunnan Province, China. The soil is red soil. The experiment was laid out using 20 m × 1.6 m plots with slope of 15°. The intercropping maize-soybean, mono-maize and mono-soybean treatment were designed, andthe mycorrhizal inhibition treatment (application of benomyl which can specifically inhibit the growth of mycorrhizal fungi)was as a controlled trial. The results showed that: compared with mono maize - mycorrhizal inhibition treatment, maize intercropping- none mycorrhizal inhibition treatment significantly increased maize biomass. Compared with mono - mycorrhizal inhibition treatment, maize and soybean intercropping- none mycorrhizal inhibition treatment significantly increased the leave and grain P uptake, and significantly increased the leave and root N uptake by the plants. Compared with mono maize-mycorrhizal inhibition treatment, the reduction of total P and total N respectively was 0.25 and 0.11 g/kg in soils with intercropping maize-non mycorrhizal inhibition treatment, the reduction of total P and TN in runoff was 0.13 and 12.94 mg/L respectively. Compared with mono soybean- mycorrhizal inhibition treatment, the reduction of TP and TN respectively was 0.07 and 0.11 g/kg in soils with intercropping soybean- non mycorrhizal inhibition treatment, the reduction of total P and total N was 0.27 and 24.80 mg/L in runoff respectively. Compared with mono - mycorrhizal inhibition treatment, the TP and TN loss were decreased by 0.51 and 19.93 kg/hm2in maize-soybean intercropping-non mycorrhizal inhibition treatment, respectively. The correlation analysis showed that the concentration of particulate P in runoff was negatively correlated with the P uptake by various parts of the plant, and negatively correlated with the TP and available P content in soil. The N concentration of different forms in runoff was negatively correlated respectively with the N uptake by various parts of plants,hyphal density and glomalin content. It can be seen that the AMF and maize-soybean intercropping mode can directly reduce the N and P loss in runoff by promoting the absorption of N and P nutrients by the plants. Therefore, AMF and maize-soybean intercropping mode can intercept the total loss of nitrogen and phosphorus in the runoff. The research can provide references for controlling agricultural non-point source pollution.

runoff; erosion; arbuscular mycorrhizal fungi; intercropping; sloping land; nitrogen and phosphorus loss

张 丽，张乃明，张仕颖，贾广军，宁东卫，岳献荣，夏运生. AMF和间作对作物产量和坡耕地土壤径流氮磷流失的影响[J]. 农业工程学报，2019，35(22)：216－224. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.026 http://www.tcsae.org

Zhang Li, Zhang Naiming, Zhang Shiying, Jia Guangjun, Ning Dongwei, Yue Xianrong, Xia Yunsheng. Effects of AMF and intercropping on crop yield and soil nitrogen and phosphorus loss by runoff on slope farmland[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(22): 216－224. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.026 http://www.tcsae.org

2019-04-10

2019-09-12

国家自然科学基金项目（No. 41561057，41161041）；云南省科技创新人才计划项目(2015HC018)；院士专家工作站项目(2015IC022)

张丽，博士生，主要从事农业环境保护研究。Email：zhangyunli0202@126.com

夏运生，博士，教授，主要从事菌根与农业污染控制方面的研究。Email：yshengxia@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.026

X524

A

1002-6819(2019)-22-0216-09