全 文 ：亚 热 带 植 物 道 讯 1 9 8 9 ( 2 ) : _ 1 一 4
S 让 b t ro P i e a lP la n tR e s e a e rC ho m m u ni e a ti o s n
灰金合欢的结瘤固氮及改土效应
黄维南 吴 以德 蔡克强 蔡龙祥
( 福建省亚热带植物研究所 )
提要 灰金合欢是速生高产的豆科树种 , 其再生萌草 力强 , 砍伐后 再生的
二年生树 , 千均林高达 2 . 75 米 , 地上部生物量每亩 干重为 7 06 公 斤 。 根 系 发
达 , 一年 四 季可 结瘤固氮 , 其结瘤固氮能力 虽受外界环境条件影响 , 但在适宜条
件下 结瘤固氮能 力较高 。 灰金合欢林每平方米年凋 落物 干重达 60 0一 80 0克 , 这
些 物质腐烂 分解后 , 营养物质归还土壤 , 可 改 良土攘 , 提高肥 力 。 种植九年的
灰金合欢林地 , 土壤总 团聚体 、 有机质 、 全 N 量和速 效性含 N 物质均有较 大 提
高 。 研 究结果表明 , 灰金合欢适宜作绿化 荒山 、 保持水土的先锋树种 。
灰金合欢 〔 A ca cl’ a 以au ca ( L . ) M o e n c五 〕 曾名苏门答腊金合欢 , 1 9 8 8 年 出 版 的
《中国植物志》 第 39 卷定名为灰金合欢 1[ , 原产西印度群岛 , 是热带速生常绿 豆 科 树
种 , 小乔木或灌木 , 高 3 一 8 米 , 生活力强 , 适应性广 , 容易繁殖 , 我国广东 、 福建等
地均有引种栽培 。 灰金合欢不仅是紫胶虫的理想寄主植物 21[ , 而且是荒山绿化 的先 锋
树种和薪炭林 。 本文主要报道灰金合欢的结瘤固氮能力及其对提高土壤肥力的效应 。
材 料 与 方 法
灰金合欢系我所 19 6 2年从印尼引进 , 经多年驯化栽培 , 已适应我国南方沿海地区或
丘陵荒地造林 。 本试验土壤样品采自我所九年生灰金合欢林地 , 土壤为沙质红壤 , 管理
粗放 。 植株生长和生物量测定的样株均为经过砍伐后再生的二年生树 , 株行距为 50 厘米
x 6。厘米 。 在灰金合欢林地的东北 、 西南方向及中央各设 4 X 4 米 “样方 , 逐株 测 定株
高 、 茎围及地上部生物量 。 并测 20 个样点的地表凋落物层厚度 , 收集 3 个 1 x l 米 2 样
方的凋落物 , 测定和计算每平方米的凋落物重量 。
植株和土壤全N量测定用凯氏微量定N 法 , 磷的测定用钥兰比色法 , 钾的测定用 火
焰光度法 , 灰分测定用湿灰化法 , 有机质测定用丘林法 , N H `一 N和 N O 3一N 测定按 彼
坚布尔斯基方法 31t 。 以上测定均在 1 9 8 2年 10 一 12 月进行 。
根瘤固氮酶活性测定 : 1 9 8 2一 1 9 8 3年每月定期取二年生灰金合欢树根瘤 , 经清水漂
洗后 , 用滤纸吸干 , 称重 , 放入小青霉素瓶内 , 用翻口橡皮塞塞紧 , 注入 10 帕 C ZH Z , 在
室温条件下振荡一定时间 , 用带有氢焰检测器的气相色谱仪 ( S h i m a d z u G C 一 7 A G )
测定乙炔还原活性 , 操作条件为柱温 61 ℃ , 载气 (N Z ) 、 空气和H Z的流速分别为 每 分
钟 3 6 、 5 0 0和 5 0毫升 。
结 果 与 讨 论
一 、 灰金合欢生长与地上部 生物 l
灰金合欢在砂质红壤上生长迅速 , 萌发力强 , 耐痔耐早 , 且抗病虫害能力强 。 砍伐
后的二年生再生树平均株高 2 . 75 米 , 茎 围 7 . 53 厘米 , 每亩地上部干生物 量 达 7 06 公斤 。
据惠安县林业局报道 [` 1 , 灰金合欢造林成活率和银合欢相似 , 但比大叶相思 高 ,
一年生幼树生长速度也 比大叶相思快 。 我们的试验结果也表明 , 灰金合欢苗期生长虽比
银合欢慢 , 但比台湾相思快得多 〔6 1 。 从表 1 可看出 , 灰金合欢的再生萌桑力很 强 , 冬
季砍伐后 , 翌年春季仍萌发再生 , 是农村理想的薪炭林 。
表 1 灰金合欢二年生再生树的生 长与生物量
取样位置 平均株高 ( m ) 平均茎围 c( tn )
每 2 0株千重 ( k g )
枝千 叶
西南 2 . 61
东北 2 . 9 0
中央 2 。 73
总平均 2 . 7 5
7
一
8 0
8
。
7 0
1
。
9 5
2
。
2 5
6
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5 3
1
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1
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3 1
1
。
1 3
1
.
2 1
二 、 灰金合欢的结瘤固氮能力
灰金合欢根系以垂下根为主 , 并有一定数量的斜 出根和水平根 , 根系发达 , 分布较
广 。 根瘤大多结在新生的第 3 一 4 级侧根上 , 可越年生存或在老瘤顶端长出新瘤 。 根瘤
大小不一 , 形态多变 , 有圆球状 、 长柱状 、 分叉状和珊瑚状 , 同一根系上存在不 同发育
阶段的根瘤 , 有关根瘤发育及其细胞结构我们 已有报道 [。 l 。
根瘤的固氮酶活性不仅与其发育阶段有关 , 而且受环境条件的影响 。 为了解灰金合
欢在自然条件下全年的固氮效率 , 我们从 1 9 8 2年 5 月起每月定期从田间取样测定根瘤 固
氮酶活性 , 同时观测气候变化 , 结果如图 1 所示 。 灰金合欢根瘤 固氮酶活性 , 从 5 月开
始随温度升高而 增加 , 7 月底固氮酶活性最高 , 8 月至 9 月初 , 活性仍保持在一定水平
上 。 9 月下旬至 10 月上旬活性下降 , 这与土壤干早 、 根瘤萎缩有关 。 10 月下 旬 开 始 降
雨 , 灰金合欢根部又长出新的根瘤 , 于是 固氮活性又上升 , 但此时的活性只 有最高活性
的三分之二 , 这可能与温度开始下 降有关 。 1 1月以后 , 活性随温度降低而明 显 低 落 。
1 9 8 3年 1一 4 月份 , 厦门地 区连续阴雨 , 因此 3 一 4 月份根瘤溃烂 , 活性也无法测定 。
5 月开始 , 新瘤生长 , 活性又有所上升 。 虽然 , 根瘤固氮酶活性受气候因子 、 土壤条件
。 一、 月 日照时彼气
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及根瘤发育阶段的影响 , 但在 正 常 条 件
下 , 灰金合欢根瘤固氮酶活性 是 比 较 高
的 ,在气温 25 一 30 ℃ , 地表温度 3 0一 36 ℃ ,
土壤水分适中的条件下 , 根瘤 固氮酶活性
可达 9 一 1 0协m o 1C ZH ;克鲜 瘤 一 ’ . 时 一 ` 。 在
盆栽条件下 , 其固氮酶活性每克鲜瘤每小
时甚至可达 20 件m ol C ZH ` (相当 于每克鲜
瘤每小时可固定 186 . 7微克氮 ) 。
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三 、 植 株各器官全 N及灰分含盆
于结荚期取样分析灰金合欢 柏株各器
官的全 N 及灰分含量 , 结果列于表 2 。
从表 2 可以看出 , 根瘤中固定的氮 ,
经同化后一部分输出至地上部器官 , 一部
分仍累积在根瘤组织中 , 因此根瘤中的全
N量比其他器官都高 。 除根瘤外 , 种子 的
全 N量和粗蛋白最高 , 其次为叶片 , 老 枝
含 N量最少 。 我们还分析了开花前叶片 的
N
、
P
、
K 含量 , 结果全 N量 为 5 . 05 4呱 ,
P Z O S为 0 . 1 9 9怕 , K ZO 为 0 . 6 2 9 帕 , 开花前
叶片含 N量比结荚期的高得多 。 这都表明
含N 物质主要转移到代谢 旺盛的营养 器官
和繁殖器官 。
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图 1 气候 因子 时灰金合欢根瘤 固
氮酶活 性的影响
植物灰分 中的物质主要是 P 、 S 、 K 、 C a 、 M g以及一些微量元素 。 从表 2 也 可 看
出 , 叶片中的灰分含量最高 , 其次为老的枝千 , 嫩枝的灰分含量比老枝低得多 。 据郭宗
碧研究 [ ’ l , 相思树叶片状的叶柄各发育阶段的营养元素含量不 同 , N 、 P 、 K 的含 量为
幼叶柄 > 成熟叶柄 > 老叶柄 , 而 C a 的含量则相反 , 老叶柄 > 成熟叶柄 > 幼叶 柄 , 这 是
由于 N 、 P 、 K 在植物新陈代谢较强的器官中含量较高 , 而 C a 在衰老组织 中则逐渐积 累
不易转移 。
表 2 灰金合欢植株各器 官全 N 和灰 分含量
叶 片 嫩 枝 老 枝 青 荚 未成熟豆粒 根 根 瘤
全 N ( % ) s 。 5 1 1 . 5 5 0 . 9 ` 2 . 3 0 4 . 0 6 1 。 2 2 ` . 1 4
粗蛋白质 (% ) 20 . 6 9 0 . 8 7 5 . 5 5 1 4 . 3 5 2 5 . 3 5 7 . 5 6 2 5 。 5 5
灰分 ( % ) 6 . 2 5 2 . 7 4 5 . 02 吐. 0 5 ` . 0 3 2 . 50 /
费、二 .多
四 、 灰金合欢的改土效应
灰金合欢林地的枯枝落叶层平均厚度为 3 .1 6厘米 , 年凋落物干重为每平 方 米 6 0 一
80 0克 , 这些物质经腐烂分解后 , 养分归还土壤 , 而且根系分泌物及根瘤衰老腐 烂 残留
土 中 , 因此可以改良土壤 , 提高肥力 。 表 3 表明 , 营造灰金合欢九年的林地 , 土壤团聚
体 、 有机质 、 含 N 量和速效性含 N物质都有很大提高 。
, 灰金合欢的凋落物量比银合欢林略低 8[J , 但与台湾相思树相近 f 7 1 。 这些凋落物不
仅分解后养分归还土壤 , 而且也是森林地表和土壤中微生物能量的基本来源 , 因此对于
恢复和提高土壤肥力 , 改善林木营养 , 提高森林生态系统生产力有重要作用 。 地表残留
表 3 灰金合欢时提高土攘肥 力的效应
土 层 总团聚体 有机质 全 N N H 4 一 N N O卜 N
(
` 一 。 ) ( % ) (% ) (% ) ( m g /一00 9土 ) ( m g z l o o g土 ) p H
营造 9 年的
灰金合欢林地
0 一 1 0
1 0一 3 0
2 7
。
3 6
15
。
9 0
l
。
5 7
1
。
0 6
0
。
0 8 9
0
。
0 3 8
0
。
1 9 5
0
。
2 5 0
6 9
。
2 7
7 0
。
2 7
7
。
2 5
7
。
4 0
对 照
(未造林荒地 )
0 一 1 0
1 0一 3 0
16
。
6 8
1 4 6 0
1
。
3 7
0
。
7 1
0 71
0 29
0
。
0 8 4
0
。
1 4 5
38
。
6 9
3 6
。
9 7
7
。
0 0
7
。
1 0
物还可提高土壤持水量 , 增加截留 , 减少地一表径流 , 因此 , 在森林生态系统的水分平衡
中也有重要调节作用 。 地表的枯枝落叶层对地面幅射也有阻碍作用 , 是稳定土壤温度的
重要因子 9[] 。
参 考 文 献
仁 1 〕 中国植物志编委会 , 1 9 8 8 . 中国植物志 , 第39 卷 , 2 6页 , 科学出版社 。
仁2 〕 陈忠仁等 , 1 9 8 1 。 苏门答腊金合欢适应性观察及放养紫胶虫研究。 亚热带植物通讯 ,
( 2 ) : 1 1一 1 8 .
〔 3 〕 彼坚布尔斯基 , 19 5 5 。 农业化学分析 , 2 15 一 21 7页 , 科学出版社 ,
〔 4 〕 庄兴发 、 许明 , 19 8 6 . 惠安县引种苏门答猎金合欢初报。 亚热带植物通讯 , ( 1 ) :
3 2一 3 5 。
〔 5 〕 蔡克强 、 黄维南 , 1 9 8 6 . 银合欢幼苗根瘤固氮特性研究 。 植物生理学通讯 , ( 3 ) :
3 5一 3 7 。
〔 6 〕 吴 以德等 , 1 9 8 5 。 苏门答腊金合欢共生根瘤研究 I 。 形态发育与细胞结构观察 。 武夷
科学 , 5 : 3 0 7一 5 22 .
〔 7 〕 郭宗碧 , 1 9 8 9 . 厦门狮山相思树群落生物量 、 养分动态和某些生理生态学 特 性 的 研
究。 厦门大学硕士研究生论文 , 13 一“ 页。
〔 8 〕 黄绳全 、 黄维南 , 1 9 88 。 银合欢引种栽培试验研究 (待发表 ) 。
仁9 〕 林鹏 , 1 9 8 6 。 植物群落学 , 1 3 1一 1 34 页 , 上海科学技术出版社 。
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