禾本科与豆科作物间作能够有效的利用自然资源,维持土壤氮平衡,提高作物产量。前人研究主要集中于豆禾互作产量优势、地上部互作优势和病虫草害防治效果等方面工作。但从地上部与地下部同时探讨豆科禾本科间作优势,未见系统研究报道。本研究以燕麦‖大豆、燕麦‖‖绿豆为研究对象,利用根系分隔、同位素稀释以及Q-PCR(实时荧光定量)等方法,研究豆禾间作系统地上部与地下部对系统生产力、氮素利用效率及土壤固氮微生物多样性的影响及其机理,为构建合理的禾豆间作系统提供依据。本研究获得如下结论：1、燕麦‖大豆、燕麦‖绿豆间作都具有产量优势,提高了土地利用效率。土地当量比(LER)分别是1.36～1.43和1.24～1.4,土地利用率分别达136%～143%和124%～140%。间作燕麦的收获指数高于单作,且与绿豆间作燕麦的干物质积累转化能力较强；2、燕麦‖大豆、燕麦‖绿豆间作对豆科固氮作用的研究表明,间作显著提高了大豆成熟期的固氮效率,降低了绿豆的固氮效率。同时提高了大豆和绿豆开花结荚期的固氮酶活性；3、在燕麦‖大豆系统中,燕麦与大豆互惠互利,未相互抑制。在燕麦‖绿豆系统中,燕麦始终处于竞争优势地位,绿豆处于竞争弱势地位。物种之间的相互作用在燕麦绿豆体系中以竞争作用为主,在燕麦大豆体系中以促进作用为主；4、与燕麦单作相比,燕麦与豆科间作显著提高了燕麦的相对叶绿素含量和净光合速率；而豆科作物与燕麦间作后,大豆相对叶绿素含量提高1.6%-32.6%,但降低了绿豆的相对叶绿素含量。在收获期,间作降低了绿豆和大豆的净光合速率,无显著差异(P>0.05)；5、对不同间作系统地下部根系和土壤微生物的研究表明,间作影响根际土壤固氮微生物群落,提高了燕麦的根系活力。与豆科间作能提高燕麦根际土壤nifH基因拷贝数,整个生育时期,与绿豆间作的燕麦根际土壤nifH库的拷贝数高于同大豆间作的燕麦根际土壤nifH库的拷贝数。随生育期推进,燕麦根际活力一直表现为先升高后降低趋势；6、燕麦‖大豆系统中,地上部因素对系统籽粒产量间作优势的相对贡献大于地下部,其中地上部贡献占89.41%、80%,地下部贡献占10.59%、20%；在燕麦‖绿豆系统中,地上部和地下部因素对系统籽粒产量的相对贡献表现为地下部大于地上部,地下部贡献占63.55%、64.1%,地上部贡献占36.45%和35.9%；7、燕麦‖大豆、燕麦‖绿豆种间相作用研究表明,不分隔处理的大豆和绿豆的根瘤数、根瘤重显著高于完全分隔处理的根瘤数及根瘤重(P<0.05),表明种间根系相互作用促进了豆科作物结瘤。研究同时发现,在燕麦方面,完全分隔处理的氮素含量低于不分隔处理,间作提高了燕麦各器官氮素含量；另一方面,在豆科方面,间作降低了豆科作物茎和豆的氮素含量,同时不分隔处理的叶的氮素含量高于分隔处理的叶的氮素含量