盐碱地人工草地土壤固氮作用强度的研究刘东臣，萧冰，王爱军（河北农业大学，保定０７１００１ ）（保定市环保局，保定０７１０００）摘要在山东无棣、天津大港、河北沧州滨海和内陆盐碱地 设置田间试验，研究了人工草地（紫花苜蓿）生态系统土壤固氮作用强度。结果表明，在盐分含量 ０．３％以下的盐碱地建人工草地后，土壤固氮作用强度显著提高。施用磷肥的人工草地，两年后 的土壤固氮作用强度可达天然草地的３倍。土壤全氮也有较大增加。研究还表明，土壤水分含量对 固氮作用强度有较大影响。关键词盐碱地，固氮，人工草地，天然草地，紫花苜蓿中图分类号Ｑ９ ３８．１３几十年来，国内外对生物固氮开展了大量的研究工作，对全球年生物固氮量做了估价， 认为其数量在１．７亿吨左右，相当目前工业固氮量的３倍多＂＇。研究肯定了生物固氮在农业生 产中的作用，同时在生物固氮系统遗传改良及其在农业利用中的管理方面的研究已取得进展＂＇。 但共生固定的氮有多少进入农业生态系统中，尚无确切回答。对盐碱地－－豆科牧草生态系统，生 物固氮对土壤氮素平衡的贡献，以及影响该系统土壤固氮作用强度的因素和调节措施研究报道极少 。本文对盐碱地自然生态系统和豆科牧草（紫花首薄）生态系统土壤固氮作用强度做了比较，并着 重研究了施用磷肥及土壤水分对土壤固氮作用强度的影响。这对了解和消除田间高效固氮系统建立 的影响因素，促进生物固氮，培肥地力，提高植物产量，对研究生物固氮与农业生态环境的关系， 探索盐碱地这一宝贵的国土资源的开发利用途径具有重要意义。１材料与方法试验于１９９２～１ ９９４年在山东无核、天津大港、河北沧州盐碱地进行。试前土壤农化性状见表１．１９９２年秋 播种豆科牧草紫花前落。１９９３年春在大面积方田中选取具有代表性的６个小区做为重复，小区 面积６６６．６７ｍ＇，其中３个小区播种前底施过磷酸钙（含Ｐ。Ｏｓ１４％），用量为３００ ｋｇ／ｈｍ＇，另３个小区靠土壤自然肥力，不施任何肥料。试区外设天然草场为对照。每年取土 样５次ｃ１９９３年第１次取样在３月２５日，第２次取样在第１茬首薄的初花期，第３和第４次 取样分别在第２和第３茬首猎ＸＩＪ＄１）后２５ｄ，第５次取样在冬前。１９９４年取样日期与 １９９３年同。另外，因试区无灌溉条件，为研究土壤水分对固氮作用强度的影响，１９９４年在 首猪生长期间，下透雨前后取样测定。土壤全氮采用浓硫酸消煮－－凯氏定氮法；有机质用重铬酸 钾法；有效氮用碱解扩散法；有效磷用ｏｌｓｅｎ法；有效钾用火焰光度法；全盐用电导法；土壤 固氮作用强度用土壤培养－－凯氏定氮法。表１试前土壤农化性状２结果与分析２．１不同生态系 统土壤固氮作用强度的比较研究中，每年取土样５次，测定了土壤固氮作用强度和土壤全氮含量。 结果见表２。表２结果表明，３个试区人工草地土壤固氮作用强度均显著高于相应的天然草地。同 时还表明，在不施氮肥情况下，种植１年紫花前清土壤全氮与试前没有明显变化，但种植Ｚａ后， 土壤全氮均较试前增加。而植被稀疏的天然草地两年中基本维持在同一较低水平。表２人工直灿（ 先施挑）与天然在汕十四用汉作用锅底比较注：表中数值为全年５次测定平均值。２．２施用磷肥 对土壤固氮作用强度的影响在豆科牧草人工草地生态系统，营养因子可通过其对宿主植物或根瘤菌 ，或其它固氮菌类对土壤固氮作用强度产生影响。磷通常是较为重要的养分因子。研究中设置了施 磷与不施磷处理。有关项目分析结果见表３。结果表明，３个试区未施磷人工草地，土壤速效磷含 量均在极低数量级。施磷肥的人工草地土壤速效磷增加，土壤固氮作用程度相当未施磷人工草场地 １．５～２倍和天然草地的３倍。表３施用磷肥对土壤速效磷及土壤固氮作用强度的影响（１９９ ４年）汪：＂为禾腼解肥人上早地。２．３土壤水分对土壤固氮作用强度的影响因３个试区均无灌 溉条件，研究土壤水分对固氮作用强度的影响，不定时的在雨前和下透雨一周后取样测定，每个试 区取样２次。结果见表４．表４表明，干旱条件土壤固氮作用强度弱，土壤转湿润后，固氮作用增 强。表４十逆水分对固氮作用强防的影响注：１该区为施用磷肥人工草地。２表中数值为两次平均 值。３个试区土壤性状不尽相同，取样日期涉及首情不同生育期，而土壤固氮作用强度随土壤水分 的变化趋势一致，这说明土壤水分是影响土壤微生物活性的重要因子。３问题讨论３．１在盐碱地 建人工草地种抗逆性强的豆科牧草紫花首薄，可增加地表覆盖，减少地面蒸腾，抑制返盐。其发达 根系在土层中的穿插可促进降水的淋盐作用，使土壤盐分含量下降。首清在生长过程中，植株地上 部和根系脱落物可增加土壤有机质，改善土壤结构，根系分泌的各种有机物，如氨基酸类、有机酸 类、糖类，生长素等可为土壤微生物提供良好的生境条件。研究已证实，当某些根瘤菌离开宿主植 物而生长时，它们仍然具有活跃的固氮酶，新近研究也证明，所有主要固氮生物类群的代表性生物 当呈自由状态时都具有固定Ｎ。的能力＂＇。这就使得人工草地土壤固氮作用强度高于有机质含量 低、土壤结构差、高盐分含量和多种养分缺乏、土壤微生物量低等贫瘠土壤因子共存的天然草地。 ３．２关于植种首清对土壤氮素的影响，一些研究认为首精总需氮量的２／３来自空气（共生固氮 ），１／３来自土壤，即固定的氮素往往不足抵消其收获带走的氮，而出现氮平衡差＂＇。但同时 也有研究表明，在高固氮率情况下，豆科固氮也可增加库存氮＂＇。豆科作物既可利用化合态氮， 也可利用固定态氮。土壤和植株体中化合态氮的数量对固氮率有较大影响。在土壤含氮量高或在施 入较多氮肥条件下宁可利用化合态氮而不固氮或少固氮。盐碱地氮素缺乏，首稽／根瘤菌共生体固 氮力强。在首范生长期间，固定的氮素不只供给本身利用，有一部分随分泌过程和根瘤衰老破溃留 在土壤中。同时如前所述，豆科牧草可改善土壤微生物的生活环境，有利于增加土壤氮素。这也是 其它作物与豆科植物间作或轮作增产的原因。３．３磷是固氮生物必需的营养成分。土壤磷含量低 影响固氮菌的发育，就豆科植物／根瘤菌共生体来说，土壤缺磷，根瘤菌虽可进入根部，但不能形 成根瘤，从而影响固氮作用强度。在盐碱地种植豆科牧草，施入适量磷肥对提高首清产量，增强其 改土效果，对调动土壤固氮生物效能，挖掘土壤增产潜力是一项有效措施。但磷肥的适宜用量有待 进一步研究。３．４微生物细胞含水７０％～９０％，土壤干旱微生物正常代谢受阻，风干土壤微 生物还会死亡。为提高土壤生物活性，加速土壤养分转化，提高土壤肥力和产草量，对盐碱地人工 草地需配备适当的排灌工程设施。３．４ｆｆｉ是固氮酶的组分，固氮需要它。我国南方酸性土壤 有效钥含量低，用铝肥拌种或土壤施钢是提高豆科植物固氮率的有效方法。本研究未施铝肥。在北 方盐碱地种植豆科牧草，施用铝肥对固氮量及牧草产量的效果有待研究。３．５固氮作用是个耗能 过程，研究认为在较理想的条件下，固氮菌每固定ｉｇ氮，需耗碳水化合物２０，～５０ｇ＂＇． 因此，对有机质含量低的新垦盐碱地草地，需适当增加有机肥的投入量，以加快土壤的培肥过程和 提高植物产量。参考文献｜｜１闵九康译．农业土壤中的氮．北京：科学出版社，１９８９２张学 江．农业生态系统中的共生固氮研究．土壤学进展，１９９０（５）；１～６３曹一平译．高等植 物的矿质营养．北京：北京农业大学出版社，１９９１４张婉娴．紫花苜蓿培肥土壤及年固氮量的 测定．东北农学院学报，１９８７，１８（１）：８５～８７５刘惠琴．根瘤菌肥及其应用．土壤 肥料，１９９４，（１）：３７～４０６孙羲．农业化学．上海：上海科技出版社，１９８０Ｓｔ ｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆＳｏｉｌＮｉｔｒｏｇｅｎＦｉｘａｔｉｏｎｉｎｔｈ ｅＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＭｅａｄｏｗｉｎＳａｌｉｎｅＬａｎｄｓ￥ＬｉｕＤｏｎｇｃｈｅｎ； Ｘｉａｏｂｉｎｇ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＡｇｒｏ．ＨｅｂｅｉＡｇｒｉ＇Ｕｎｉｖ．Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００１）ＷａｎｇＡｉＪｕｎ（ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＯｆｆｉｃ ｅ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅ ｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅ ｎｆｉｘａｔｉｏｎ（ＩＳＮＦ）ｏｆｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｅａｄｏｗ（ａｌｆａｌｆ ａ）ｏｎｓａｌｉｎｅｌａｎｄｓｏｆｔｈｅｉｎｌａｎｄａｎｄｓｅａｓｈｏｒｅａｔＷｕＤｉ ，ＳｈａｎＤｏｎｇ；ＤａＧａｎｇ，ＴｉａｎＪｉｎａｎｄＣａｎｇＺｈｏｕ，Ｈｅｂｅｉ．Ｔ ｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅＩＳＮＦｏｆｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａ ｌｍｅａｄｏｗｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏ ｎｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｎａｔｉｖｅｍｅａｄｏｗｗｈｅｎｔｈｅｓｏｉｌｓａｌｔｃｏ ｎｔｅｎｔｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎ０．３％．ＴｈｅＩＳＮＦｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｅａ ｄｏｗｗａｓｔｈｒｅｅｔｉｍｅｓａｓｍｕｃｈａｓｔｈａｔｏｆｎａｔｉｖｅｍｅａｄｏｗａ ｆｔｅｒｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｏｆａｌｆａｌｆａｗｉｔｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈ ｏｓｐｈａｔｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｆｏｒｔｗｏｙｅａｒｓ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｔ ｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌｏｆｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｅａ ｄｏｗｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｌｓｏ ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＩＳＮＦｗａｓａｆｆｅｃｔｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｂｙｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓａｌｉｎｅｌａｎｄ；ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｉｘａｔｉｏｎ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｅａｄｏｗ；ｎａｔｉｖｅｍｅａｄｏｗ；ａｌｆａｌｆａ盐碱地人工草地土壤固氮作用强度的研究@刘东臣，萧冰，王爱军$河北农业大学，保
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