全 文 ：第 9卷 第 2期
2 0 0】年 6月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．9 No 2
June． 2 0 0l
长期种植苜蓿对土壤氮素营养的作用
刘晓宏 郝明德
(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 兰州 730000)
摘 要 l3年长期施肥和靶作试验姑果表明，连续种植苜蓿时N肥 、P肥 有机肥 的配合施用(NPM)较单施 P肥
对提高土壤硝态氪(NOr—N)舍量水平有鞍好菊果}而无诗施肥与否，种植苜蓿对二壤漂层 NOr—N均造成不同程
度的亏缺 苜蓿(NPM)连作较小麦(NPM)连作土壤No ～N利用率高}种植苜蓿对土壤铵态氪(NH 一N)舟布影响
与NO{一N不同，深层土壤CK、NPM 配施处理N} 一N舍量明显高于施P和裸地处理·不同怍物种植系统中麒苜
蓿连作土壤剖面中NH+N含量最高。与其他轮作相比．苜蓿连作在提高土壤剖面供 N能力方面有较好作用。
关麓调 长期施肥 苜蓿 硝态氪 铵奄氟 矿化势
Effects of long-term plant Med~ago saliva Lian．oH soil nitrogen natrieat．LIU Xiao—Hong，HAO Ming—De(Cold
and Arid Regions Environment and Engineering Research Institute，Chinese Academy of Sciences·Lanzhou
730000)，CJEA ．20O】，9(2)：82～ 84
Abstract The results of 13 years long—term fertilization and rotation test show that the application of nitrogenous
fertilizer，phosphorate fertilizer and organic fertilizer in combination(NPM )can enhance the content of nitrate—N
more efectively than that of application of only phosphorate fertilizer．There is a deficiency of nitrate N in deeper
soil layer alter a longer time of planting Medicago ga$~a Linn．and a higher utilization ratio of nitrate—N of planting
Medicago saliva Lian．than that of winter wheat．Among al treatments．the arftonium—N of planted Medigao
satlva Linn．is the highest than that of other crops，and Mso the ammounum of CK and NPM are higher than that
of P afLd the b8【eneE8 disposa1．Compared to~ther rotatiot systems，Medicago satire Liaa．has betier effect d1an
others on improving the level of organic—N mineral potentia1．
Key wol~ Long—terra fertilization．Medicago sativa Linn．，Nitrate—N，Ammonium—N，Mineral Potentia1
种植豆科作物和施用厩肥是作物N素供应的主要途径，随着化肥特别是N肥施用量的增加，土壤N素
营养供应转移到N肥的施用上，但N肥利用率非常低，淋失严重，对土壤、水体、生态环境造成很大破坏。苜
蓿作为多年生牧草能在土壤中积累大量有机质，改善土壤物理、化学性状，且可固定空气中的游离N素。长
期以来种植牧草和粮一牧轮作在粮食生产和提高土壤肥力方面起了很大作用。本文分析了13年苜蓿连作和
粮一牧轮作对土壤N素营养的影响，为合理种植牧草及轮作提供理论依据。
l 试验设计与方法
试验于1984年在陕西省长武县西十里铺村南lkm处未进行灌溉的旱作农辨地上进行，供试土壤为黑
垆土，土壤有机质为10．5g／kg，垒NO．6g／kg，碱解氮37．0rag／kg．速效磷2．0mg／kg，太部分土壤贫N少P，
K紊丰富 试验区年均气温9．1℃，≥0℃年活动积温 3866~，年均降雨量 584．1mm。试验设苜蓿连作施肥
(CK、P、NPM)．小麦连作施肥(NPM)，玉米连作施肥(NPM)，粮饲轮作(玉米一小麦+糜子)施肥(NPM)，粮
豆轮作(豌豆一小麦一麦+糜子)施肥(NPM)和锞地(不种作物不藏肥，仅定期松土、除草)几个处理。所有处理
N肥(尿素)施用量为纯N120kg／h121。，P O (过磷酸钙)施用量60kg／hm ．厩肥M施用量75t／hm。，3次重复。
于l997年播种，施肥前采集各处理O~400em土样，每20era为1层次，风干过2ram筛备用，耕层土壤的有
机氯矿化培养采用Stanford G．等 好气培养间歌淋洗法，耕层下土壤依据Georage stanfordl2 提出的方法
进行。土壤淋洗液中NOr—N、NH：N测定用连续流动分析仪，其余测定用常规分析法。
2 结果与分析
2．1 土■割面NO；-N分布
· 国家自然科学基金重大璃日(49890530)费助
收稿 日期·1999-12-21 改回日期；2000—03—06
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第 2期 刘晓宏等：长期种植苜蓿对土壤氮索营养的作用
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图1 苜蓿长期不同点罡土壤剖面NO —N分布
Fig．】啮 t∞ NO~-Nin 5 pn蝴k 出d
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苜蓿作为黄土高原旱区的 1种主要牧草作物，对提高牧草产量
和畜牧业的发展起了一定作用。与对照(cK)、施 P肥相比，NPM 配
合施用提高了上层土壤(土层深度<150cm)的 NO~一N含量(见图
1)，表明NPM 配施可提高苜蓿产量和土壤有效氮含量。在深层 P、
CK处理 70cm以下、NPM 处理 140cm以下土壤NO3一N含量低于
裸地，表明作物根系吸收使
土壤 NO N 处于亏缺状
态。NO —N分布出现探层
差异 的主 要原 因 是 由于
CK、P处理土体中N素的供
应，仅限于土壤中原有的 N
素养分(较少)，而苜蓿属多
年生牧草其根系可达4．0m，
对深层养分吸收作用较强，
但对土壤中N的补充有限，仅来源于作物根系的腐烂及微生物分泌
N听 -N rkg
Niaate m
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望竺少 源， 置层 壤No 一N含量的减少。由卑 知．，圉2种擅不掏作物(NPM)土壤剖面NO ．N分布 苜蓿
、 小麦、玉米连作(均为 NPM 配施)处理 140cm 以上土体中 F 2 t b on NOT-N in soil profile
NO —N含量均大于裸地含量·在施肥种类和施肥量相同情况下小麦 under pI d；fk t ps
连作在土壤剖面有明显累积峰出现，而苜蓿连作则没有，表明苜蓿对
土壤中NO~--N的利用率高于小麦，而与玉米的利用率差异不大。
NH -N音- kE～ 2．2 土壤韶面NH 一N分布
．
— 。
．
土壤剖面 NH 一N含量的变化与 No —N相反(见图3)，80cm
NH+竺N 5进一0cm 步探讨。 由图4可知种植不同作物后土壤 一 含量变化 = ． ．： _-： ． ．
以上土层各处理间差异不大，但深层土壤 NH：一N含量明显，苜蓿 under planting diferem r。Ds
连作NH：一N含量明显高于其他处理，玉米连作含量最小，小麦、
粮豆轮作、粮饲轮作含量差异不大，表明苜蓿连作提高土壤 NH+一N含量作用优于其他作物。
2．3 土壤剖面r化势变化
苜蓿连作 NPM配施处理矿化势在整个土壤剖面均明显高于其他处理，表明NPM配施对提高土壤矿化
势有明显作用。所有处理(CK、P、NPM)土壤剖面矿化潜力在0~20cm土层表现明显高于棵地处理，但棵地
处理在 4O～100cm土层表现高于施 P和 CK处理；而 100cm以下土层CK和施P处理高于棵地处理。20cm
耕层NPM、CK、P处理的矿化势均高于棵地，主要由于作物根系分泌物和残渣留在土壤中，增加了土壤有机
质，且上层土壤根系生长量较大 ，积累的残渣有机质较多，故其矿化势较大；而20~100cm土层出现的差异
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84 中 国 生 态 农 业 学 报 第 9卷
则可能是因作物吸收养分的绝大部分在此层，且此层有机氮
较深层有机氮易于被分解吸收和利用，而 CK、P处理有机氮
的补充小于 NPM 处理，故出现裸地矿化势高于 CK、P处理
而小于 NPM 处理。首蓿作为多年生牧草作物对深层土壤有
机氮有所消耗，但其补充量大于消耗量．其矿化势有所增加。
土壤音．面矿化势 kg
Mh 柚 pcte~ial
0 2O 40 曲 帅 l0o
苜蓿连作 (NPM)
与种植其他作物土
壤剖面矿化势比较
可知(见图 5～6)，
以 120cm 土 层 为
界，上层土壤处理
间矿化势 差异不
大，下层土壤矿化
势差异较大。首蓿、
20 4D斓 船 一1∞ l 140 IE~-I∞ 200,．-230 2f~．-290
±壤 &
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圈 5 苜蓿不同施肥土壤剖面矿化势的分布
5 I【lh曲ndmineral em in s0il prD 胁 m
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小麦、粮豆(豌豆)轮作矿化势较高，且明显高于玉米和粮饲轮作
表明首蓿对土壤剖面矿化潜力的提高有较好作用。
围6 不同怍韵(NPM)土壤剖面矿化势分布 3 ，J、结与讨论
Fig．6 Distribution ofmineral potentialin 土壤中NO N和 NH 一N含量一方面取决于当季施肥量，另
iJ prolIJe o1 difen crop 一方面与土壤有机质的累积和分解有关。耕层土壤有效氮源自施
肥和有机氮的分解，而深层土壤则主要由作物根系的累积和分解决定。首蓿的根系较深，可达 4m，故其吸收
的水分和养分较其他农作物高 1倍，如首蓿地上部分积累的营养物质比小麦高83．9 ～100．6 ，地下部分
在耕层中积累的腐殖质比农作物高49．2 ～104．3 。不同轮作制中首蓿和豌豆是提高土壤腐殖质的主要
作物，且首蓿地土壤微生物活动强烈。种植豌豆对土壤 N紊营养有明显的改善作用，其土壤有机氮易于矿
化，且矿化量高，矿化速度快，说明粮一豆轮作对土壤矿化势的提高有利。土壤剖面中NOi"一N和NH 一N含量
出现的变异，一方面可能与作物对养分的选择吸收特性有关，另一方面因为作物深层根系在腐解过程中产生
的一些有机酸类等物质，可引起土壤微环境变化(如pH、分解后矿质氮的形态等)。因作物在不同环境下对养
分的选择吸收性有所改变，从而导致作物对不同形态养分吸收能力的变化。土壤剖面矿化势出现差异主要 由
于不同作物根系组成和生物量不同，腐解进入土壤养分含量不同，导致供N能力的不同。其具体差异原因尚
有待于对不同作物根系组成及分解过程的物理、化学性状进一步深入研究。13年长期施肥和轮作试验结果
表明，连续种植首蓿时 N肥、P肥和有机肥配合施用较单施P肥对提高土壤 NO —N含量水平有较好效果。
无论施肥与否，种植首蓿对土壤深层 NO7一N造成不同程度的亏缺，尤其在 140cm以下土层表现更甚，表明
首蓿深层根系对深层土壤 N紊的吸收大于根系腐烂及分解对土壤N紊的补充。首蓿连作土壤剖面 NO7一N
含量明显低于小麦连作，且无 NO —N累积峰出现，说明首蓿(NPM)连作较小麦连作(NPM)土壤 NO7一N
利用率高。种植首蓿对土壤NH 一N分布影响与NO7一N不同，深层土壤 CK NPM处理NH 一N含量明显高
于施P和裸地处理，而 160cm以下土层这种差异更加明显。NPM配合施用下首蓿连作土壤剖面中NH 一N
含量最高，玉米连作含量最低，即种植首蓿后土壤剖面的NH 一N含量较种植其他作物得以提高。NPM 配施
土壤供N能力较单施 P肥有明显提高，与其他轮作系统相比，首蓿连作(NPM)对提高土壤剖面供N能力有
较好作用。
参 考 文 献
1 Stanford G．·Smith 曼J．Nitrogen mineralization potemials of soils Soil acience s0c．Amer．Pro⋯ 1972·36}465～ 472
2 Georage stanford·Cart J N·~ timates of poteatlaly minerahlizable*oil nitrogen based on hor ‘ ‘ m inc bation ·Sod s：ie 。
A抽er．Proe．，1974，38l 686
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