全 文 ：第 26卷第 6期
2006年 6月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26．No．6
Jun．，2006
不同耕作处理下大豆生物固 N能力及
对系统 N素的贡献
谢田玲 ，沈禹颖 ’，高崇岳 ，南志标 ，Muray Unkovich
(1．兰州大学草地农业科技学院，兰,hi 730000；2．干旱与草地生态教育部重点实验室，兰州 730000；
3．澳大利亚阿德莱得大学地球环境学院，澳大利亚南澳州 5371)
摘要：2002年至 2003年在黄土高原研究了4个耕作处理，传统耕作(t)、传统耕作 +秸秆覆盖(ts)、免耕(nt)和免耕 +秸秆覆盖
(nts)下大豆的生物固 N百分率(％Ndfa)、固N数量及其对春玉米一冬小麦一夏大豆轮作系统中 N素的贡献。结果表明，在 t、ts、nt
和 nts处理下 2002年的生物固N百分率为 17．6％、34．3％、22．4％和 19．3％，2003年则为58．5％、62．4％、54．9％和 43．8％，其中
2003年的生物固 N百分率比2002年分别高出 69．9％、45．O％、59．3％和56．1％，固 N数量高出56．2％、33．8％、49．5％和43．1％。
大豆生物固N百分率、生物固N数量与生物量呈正相关关系，在 ts处理下显著相关。土壤 NO3一N含量和大豆固 N数量呈负相
关，大豆植株吸 N量占土壤 NO3一N的百分 比在 2002年为 ：t(88．1)>ts(84．6)>nts(78．7)>nt(63．6)，2003年为 ：t(115．5)>ts
(104．2)>nts(99．8)>nt(95．8)。2002年大豆对该轮作系统的N素贡献分别为 6．6(t)、11．6(ts)、6．5(nt)和6．1(nts)kg／hm2，生物固
N量占总 N输入量的百分比为 14．6(t)、21．5(ts)、14．9(nt)和 12．9(nts)；2003年大豆对系统的N素贡献分别为 14．9(t)、17．6(ts)、
12．9(nt)和 1O．7(nts)kg／hm2，生物固 N量占总 N输入的百分比为 63．2％(t)、58．5％(nt)、47．7％(ts)和 39．9％(nts)。年际变异造
成了大豆生物固 N的年际差异，秸杆覆盖 +耕作因改善水分状况，而促进了大豆的生物固N作用。
关键词： N自然丰度技术；生物固 N；N素贡献；N平衡；N亏缺；大豆
文章编号 ：1000-0933(2006)06-1772．09 中图分类号 ：S142 ．3，S158，s565．103 文献标识码 ：A
The biological N fixation ability of soybean an d its contribution to a maize-winter
wheat-soybean rotation system under different tilage treatments
XIE Tian—Ling 一，SHEN Yu—Ying · ’ ，GAO Chong—Yue’，NAN Zhi—Biao ，Murray Unkovich (1
． c。 I
Agriculture Science and Techno／ogy，Lanzhou 730000，China；2．Key Laboratory ofArid and Grassland Ecology ofMOE，Lanzhou University，L~lghot 730000，
China ；3．Earth and Environmental Sciences，University ofAde／a／de，SA 5371，Australia)．Acta Ecologica Sinica，2O06，26(6)：1772—1780．
Abstract：One major reason legumes are utilized in farming systems is for their ability to maintain the soil nitrogen balance when
incorporated into crop rotations．As such legumes can play an important role in both maintaining and improving crop yields．It is
therefore important to quantify the total amount of nitrogen fixated through the biological nitrogen fixation(BNF)process used by
legu mes and to determ ine how much of this fixated N is available to the folowing crop．In doing so，this will enable greater
precision in term s of appropriate fertilizer application rates and can increase fertilizer use eficiency．In 2002 and 2003，the N
natural abundance technique was used to record the percentage of biological nitrogen fixation(％Ndfa)fixated by soybeans and the
soybeans N contribution to a spring maize—winter wheat-summer soybean rotation system．The field experiment which was located in
基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目(G2000018602)；2005年中澳科技合作特别资金资助项 目；澳大利亚国际农业研究中心资助项目
(LWR2 1999／094)
收稿 日期：2005．03．20；修订 日期：2006．02．07
作者简介：谢田玲(1979～)，女，山东省蓬莱市人，硕士，主要从事草地农业系统研究，现工作单位为西北师范大学．
*通讯作者 Coresponding author．E-mail：YY．shen@ lzu．edu．ca
Foundation item：The project wBs supported by National Key Basic Research Special Funding Project of China(No．G2000018602)，Special funding for China．
Australia corporation project in 2005，(No．ACIAR-LWR 2119991094)
Received date：2005-03-20；Accepted date：2006-02-07
Biography：XIE Tian-Ling，Master，mainly engaged in grassland fanning system．
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6期 谢田玲 等：不同耕作处理下大豆生物固N能力及对系统 N素的贡献
the Gansu Loess Plateau used four tilage treatments．These were：conventional tillage(T)，conventional tilage with stubble
retention(TS)，no．tillage(NT)，and no—tillage with stubble retention(NTS)．In general the％Ndfa by soybean was higher in
2003 than in 2002．related to 2003 receiving a significantly more rainfal1．The ％ Ndfa by soybean in the TS treatment was
significantly higher than in the other three treatments．Th e TS treatment benefited from a higher N fixing enzyme activity which
improved the soybe ans BNF ability and as a consequence resulted in a higher yield．A negative relationship be tween the amount of
N fixed by soybean and the amount of NO3一N in the 0-30cm soil profiles was found．A soil NO3一N concentration of 40 kgN／hm2
was thought to be the critical value above which BNF activity was reduced．Soybe an obtained its N requirements from be th soil N
and BNF．When there was no BNF activity recorded，N was supplied wholy by soil N，which led to soil N depletion and soil N
scarcity．Th e abeveground biomass of soybe ans increased with increases in ％ Ndfa，however this finding was most evident in the
TS treatment．A positive relationship between the amount of N fixed by soybe an and its above—ground biomass was also found．In
2002，the treatment efects on the proportion of soybean BNF to total N input ranged from 13～22％ ，with the highest proportion
recorded under the TS treatment．In 2003，the％Ndfa ranged from 43．8％ ～ 62．4％ ，with the amount of fixated N ranging from
1O．7～17．6kgN／hm2 and the proportion total N contributed by N fixation ranging from 40％ ～63％ ．
Key words： N Natural Abundance；percentage of biological nitrogen fixation(％Ndfa)；amount of N fixed；rotation system；N
contribution；N balance；N scarcity；rhizobium；soybe an
我国黄土高原每年因水土流失造成的N素流失，相当于 N肥 40万 t，加上农作物收获带走和多年淋溶，
整个生态系统物质循环长期不平衡，N素输出高于输入，成为土地生产力低下，产量长期低而不稳的原因之
一
⋯
。 研究和实践表明，豆科植物对保证轮作系统的 N素平衡，提高农作物产量有重要的意义，在紫花苜蓿／
禾草混合人工草地中，紫花苜蓿的生物固 N是供禾草生长所需的 N源之一 。 。在研究豆科植物生物固 N技
术方法中， N自然丰度法是目前使用最多、公认最好的研究方法之一 。固定 N 植物的6 N值明显低于
非固定 N，植物的 8 N值，一般相差 3～58 N。与国外相比，在很长一段时间内，国内稳定性同位素 N的应
用多用 N来标记n 。马昌蟒等用 N自然丰度法估计大豆生物固N百分率(％Ndfa)的结果表明，不同大
豆品种的N素自给能力不同 。本文利用 N自然丰度技术测定了春玉米．冬小麦．夏大豆轮作系统中的大豆
在不同耕作处理下的固N数量，并进一步探讨了系统 N素循环和平衡的影响，对于确定豆类作物后茬的施 N
量 ，减少化肥投入 ，建立可持续农业系统有理论指导意义。
1 材料与方法
1．1 试验地 自然概况
试验地设在兰州大学草地农业科技学 院庆阳黄
土高原试验站(35。39 N，107。51 E)，海拔 1297 m。土
壤为黑垆土，机械组成中粉粒含量 70％ l 。年均温 8
～ IO~C，平均无霜期为 161 d，年降雨量480～660 mm。
2002、2003年 6～10月平均月降雨量为 80．7 mm和
129．9 inn，除 2002年 6月降雨量高出 2003年同月
94．0 min以外，其余各月均表现为 2003年高于 2002
年(表 1)。
1．2 试验材料
表1 试验地点2002-2003年6-10月降水和多年平均月降水(mm)
Table 1 Monthly precipitation from June to October in year 2002 and
2003 and long term mean at experimental site(am)
研究对象为春玉米-冬小麦-夏大豆轮作系统中播种的大豆(Glycine L．)，品种为丰收 12号，为当地商
用品种。，轮作序列为4月上旬播种玉米，9月中下旬玉米收获后播种冬小麦，来年 6月底冬小麦获后立即播
种大豆，大豆于 10月份收获。为避免年际变化对轮作系统的影响，使 3种作物在一年内同时出现，试验设计
采用重复轮作系统，2002年与 2003年的大豆，处在相同轮作序列，来自2个重复轮作区。
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1774 生 态 学 报 26卷
1．3 耕作处理
共设有4个耕作处理，传统耕作(t)：收获后和播种前分别耕作一次；传统耕作 +秸秆覆盖(ts)：秸秆覆盖
处理用前茬作物小麦秸秆为覆盖物，覆盖量为3．3 t／hm2；免耕(No．tilage)(nt)：收获后和播种前不耕作；免耕 +
秸秆覆盖(nts)。
小区面积为4 In×14 In=56 m2，随机区组排列，4次重复。大豆播种施 63 kg P20 ／hm2作为底肥。行间
距 25era。
1．4 取样和测定
1．4．1 生物量的测定 分别于2002年8月和2003年8月，样方法测定大豆盛花期生物量，每小区取3个l
的样方，齐地面剪下，将茎和叶分开，鲜样置于干燥箱中，85℃下烘 48 h，测得干重。于2002年、2003年 l0月
大豆成熟期，在各小区四周去除边际效应后全区刈割测产，取籽粒和秸秆样品，于 85％下烘 48 h，得到干物质
产量。
1．4．2 8 N值的测定 于盛花期在各小区选取发育完全的大豆 5株，以每株邻近的 1年生非固 N植物地锦
(Euphorbia humifusa)为参照植物，配对取样，齐地面剪下。鲜样于 105℃下杀青 10 min后，在85℃下烘48 h，全
株粉碎，置 4~C下保存。
用 Finnigan MAT．253 MS质谱仪测定大豆及其参照植物的6 N值。
以下公式求得大豆的田间固N量 ：
生物固N百分率c％Ndh)= 毳霎 ×·0 0 珍R但 一0 砂J苜
1．4．3 植物含 N量测定 用半微量凯氏定 N法测定盛花期全株植物含 N量、籽粒和秸秆含 N量 ：
植物吸 N量(kg／hm2)=植株全 N含量(％)×花期生物量(kg／hmz)
1．4．4 1土壤 NO ．N测定 于6月底大豆播种期和收获期分别用土钻按 0～5 cm，5～10 cm，10～20 cm，20～
30 cm，30～60 cm，60～90 cm，90～120 cm，120～150 cm，150～200 cm的层次取土样，每个小区重复5钻，同层混
合成一个样。在 36~C下烘干，过 2 mm筛。紫外分光比色法测定土壤 NO ．N含量。
1．4．5 数据统计与分析方法 数据用 SPSS for Windows(version 12．0)进行方差分析和相关显著性测验。
2 结果
2．1 不同耕作处理下大豆地上部分生物量
2002年大豆盛花期的地上生物量(kg／hm2)在 4个 1600
耕作处理下由高到低依次为：t(1299．0)>nts(1179．8)> 1400
ts(1172．3)>nt(1129．6)；2003年则 为：ts(1024．1)>nts ，、 1200
(936·8)>t(908·2)>nt(825．5)，秸杆覆盖处理下的大豆 曼l loo
地上生物量较高。从年际来看，2002年的大豆地上生 三
物量都高于2003年，在t、nt、nts和ts 4个处理下分别高 l。0
出：30．1％、26．9％、20．6％~1 12．6％(图1)。 蒜l 0
2．2 不同耕作处理下大豆生物固N能力 舞 400
2002年大豆的生物固N百分率(％Ndfa)在 4个处 200
理下依次表现为：ts(34．3)>nt(22．4)>nts(19．3)>t 0
(17．6)，ts下的生物固N百分率显著高于其它3个处 ⋯-处理T佗。恤。 ⋯
理，其余 3个处理间差异不显著；2003年各处理下大豆 图l不同耕作处理下大豆盛花期地上部分生物量
的生物固N百分率由高到低依次为：ts(62．4)>t(58．5)Fig
． 1 B gro d biomas of ybean under diferent treaI t t flowering
>nt(55．0)>nts(43．8)，但处理 间无显著差异 (P>
0．05)，无论2002年还是 2003年，均以 ts处理下的生物固N百分率最高。从年际来看，2003年的生物固N百
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分率在 t、nt、nts和ts 4个处理下分别比2002年高出：69．9％、59．3％、56．1％和45．0％(图 2)。
2．3 不同耕作处理下土壤 NO ．N含量、大豆吸 N量和 80
生物固 N数量
2002年6月底大豆播种期 0—30 cm土壤 NO 一N含 60
量为40—50 kg／hm2，大豆盛花期植物吸N量占播种期 写童
土壤 NO 一N的百分比依次为 t(88·1)>ts(84·6)>nt 4
0
(78．7)>nt(63．6)，生物固N量则仅占播种期土壤NO 一 星
N量的14．2％一29．2％，各处理下大豆生物固N量有显 备
著差异(P<0．05)。2003年大豆播种期 0—30 cm土壤
NO3一N含量在 21．4—25．3 kg／hm2之间，低于 30 kg／hm：，
O
口土壤硝态N含量 园体内总的吸N数量 园 生物固N数量
NO~-N in soil profile Amount ofN uptake Am oun t ofN fixed
图3 不同耕作处理下大豆盛花期总的吸 N数量、生物固N数量与播种期土壤硝态 N(0～30cm)含量的关系
Fig·3 The relationship between N uptake and biological N fixation by soybean at flowering and NOr-N in 0· 30cm soil profile at sowing under diferent
tre atments
2．4 生物固N百分率、生物固N数量与生物量的关系
4个处理下大豆生物固 N百分率随生物量的增加而增加，呈正相关关系，在 ts处理下更为明显(图 4)。
大豆生物固 N数量同样与生物量呈正相关关系，其中2003年呈极显著正相关(P<0．01)(图 5)。
2．5 不同耕作处理下大豆生物固N对轮作系统 N素的贡献
系统的N输入来自肥料、种子、前茬还田秸杆及大豆生物固N，播种期和收获期土壤有效 N含量的差值；
N输出主要分为两部分：被移走的秸秆和籽粒吸收的 N。用 N输入减去 N输出，可计算系统 N平衡状况。发
现2002年 ts、t、nt和nts处理下，大豆对轮作系统的N素贡献分别为 11．6、6．6,6．5kg／hm 和6．1 kg／hm 。其中，
ts处理下大豆生物固N量(kg／hm2)占总 N输入量(kg／hm )的百分比最高，其它依次为 nt、t、nts(表 2)。从总 N
平衡来看，只有 t处理下 N略微不平衡，至收获时土壤 NO ．N与播种时土壤 NO 一N含量差异不大，除了 t处理
下有略微的 N亏缺以外，其余处理下土壤剩余 N数量都略高于播种期土壤 NO 一N含量，没有产生 N亏缺。
一 目q，暑 z
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l776 生 态 学 报 26卷
2003年大豆的生物固 N数量是2002年的 1倍 ，占系统 N素输入的40％一63％，各处理下不等(表 3)。由于土
壤起始 N低于2002年水平，系统中N素输入低于输出，剩余 N处于较低水平，对轮作系统中后茬玉米而言，
需要施足够的N肥，以满足生长需要。从耕作处理的差异来看，2a内，土壤 NO -N总是在两个秸杆覆盖处理
下最高，生物固 N量也以ts处理下为高，反映出秸杆还田对土壤 NO ．N贡献的作用。
◆ 2002
·
， — _!=一 * 一 一 线性2002 一 一 线性f2003) — 线性ts
固N百分率 (％Ndfa)
Proportion ofN fixed
薰 ● 203 —线性
生物固N数~(kg／hm )
Amount OfN fixed
图4 20O3年及 ts处理下大豆盛花期生物固 N率与地上生物量相关 图5 2002和2003年大豆盛花期生物固N数量与地上生物量相关性
性
Fig．4 The relationship between proportion of N fixed and aboveground
biomass of soybean at flowering in 2003
Fig．5 The relationship betwen amount of N fixed and aboveground biornass
ofsoybean atfloweringin 2002and 2003
裹 2 2002年4个耕作处理下大豆对春玉米．冬小麦-夏大豆轮作系统的N素贡献(kg N／hm )
Table 2 Contributions of N by soybean in rotation of maile-wheat-soybean un der diferent treatments in 2002
裹3 2003年 4个耕作处理下大豆对春玉米-冬小麦一夏大豆轮作系统的 N素贡献(kg N／hm )
Table 3 Contributions ofN bysoybeaninrotation ofmaize-wheat-soybeanun der diferenttreatments in 2003
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6期 谢田玲 等：不同耕作处理下大豆生物固 N能力及对系统 N素的贡献
3 讨 论
3．1 大豆的生物固N能力及其影响因子
已有的文献表明，共生固N对土壤敏感，尤其早期干旱胁迫可抑制生物固N，导致豆科作物 N积累和产量
减少 。王晓巍等也报道了大豆根瘤传导力在缺水后 3d开始下降，根瘤表面积缩小，固N酶活性降低，根瘤
菌形成受阻，降低固N量，干旱胁迫解除后，根瘤菌可重新恢复功能，但不能恢复到原有水平 。McCalum等
发现季节性降雨分布影响 1年生苜蓿的固N L23 ；从生物固 N百分率来看，Peoples等在澳大利亚 Coleambaly灌
溉地区和新南威尔斯麦加利河流域测定 36个灌溉大豆(Glycine， )的固N百分率，发现其变动在 21％
94％之间，而在 Coleambaly和麦加利河流域大豆的生物固N百分率分别为52％．73％和 13％一64％ ，高于
庆阳黄土高原大豆的固 N百分率，说明土壤水分和大豆品种的差异影响大豆的生物固N能力。本研究中，
2003年降水情况较好，各处理下大豆生物固N百分率均高于2002年。2a中，均以ts处理下生物固 N百分率
最高(图 2)，这与ts处理下地上部分生物量较高的结果相一致，反映了在炎热的夏季，秸杆覆盖利于固N酶保
持较高的活性，加强了生物固N能力，进而提高了产量。
3．2 大豆生物固 N能力与土壤 NO ．N供应的关系
从大豆生物固N的年际变化来看，2003年各处理下大豆固 N数量均高于2002年，其与土壤 NO ．N含量
呈负相关，这与土壤 NO ．N含量较高会抑制大豆的生物固 N能力的文献报道相一致 ’” ]。Peoples等报
道谷类作物连作后种植大豆，虽然播种期土壤表层 NO ．N含量较低，因大豆具有较高的固 N百分率，对土壤
的固 N贡献最高，而施 N肥的地块连续种大豆 2～3a，大豆固N数量低，且土壤 N平衡状况最差 。从生育
阶段来看，大豆幼苗生长早期，固 N菌不供给可利用 N，施用少量化合态 N利于单株根瘤数；在其它期间，施N
肥对共生固N有明显的抑制作用，其抑制强度和时间与施肥呈正相关，且施 N时间越早，生物固 N被抑制越
重，还发现土壤 NO N浓度高于 0．084％，根瘤菌固 N即受到抑制 ]。姚允寅等用”N自然丰度法、 N低丰
度示踪法与全 N差值法评估了苜蓿共生固N，发现施N促进牧草对土壤 N素的吸收，发生了“起爆 N”效应，但
对苜蓿的固 N活性有一定的抑制作用 ；施氮75 kg／hm 显著降低了巴东红三叶的固 N活性 引¨，而 Gan Yinbo
等在泰国的研究表明在播种时施氮 25 kg N／hm ，营养生长早期或花期施追肥 50 kg N／hm ，大豆生物量增加
11％一16％，豆荚产量提高44％。其中以 N肥为种肥时，大豆的固 N比例最高，84％生物量氮来自生物固 N，
施用追肥使结瘤状况和固N数量下降 ，可见 N肥对大豆固N能力的影响比较复杂。
在2002年，ts处理下土壤 NO，．N含量最低，为 39．9 kg／hm ，固 N数量却显著高于其它处理，为 11．6
kg／hm2
，其它几个处理的NO，．N含量均高于40 kg／hm2，固N数量显著低于 ts处理，在立地条件下，40 kg N／hm2
的土壤 NO ．N有可能是抑制大豆生物固N的临界值 ，仍需进一步的研究来支持这一结论。
各处理下，2002、2003年大豆吸N数量占土壤 NO ．N的百分比从高到低的顺序为：t>ts>nts>nt，2002年
在 88．1％至65．6％之间，2005年在 115．5％至95．8％之间。2003年 t(115．5％)、ts(104．2％)植物吸 N量高于
土壤 NO，一N含量，说明大豆体内吸 N来自土壤 N和生物固 N两部分，如果没有生物固 N作用，则全部从土壤
中吸 N，会造成 N不平衡和 N亏缺。
3．3 大豆生物固N能力与生物量的关系
大豆生物固N百分率(％Ndfa)、固N数量均和生物量呈正相关。2003年大豆固 N百分率和生物量呈正
相关，在 ts处理下更为明显，这与 ts处理下的生物固N百分率和固N数量均最高相一致。大豆生物固N数量
与生物量也呈正相关，其中2003年呈极显著正相关，图 4和图 5说明在同样的降水条件下，大豆的生物固 N
能力随产量的提高而提高，应该重视豆科作物的固 N能力并加以利用。Carlsson等认为尽管环境条件差异很
大，例如土壤 N肥沃程度和地理位置的不同，豆科植物固 N数量总与干物质产量显著相关陋 ，在加拿大曼尼
托巴(Minitoba)也证明紫花苜蓿干物质生产力影响固 N总数[2j。
3．4 大豆对春玉米．冬小麦．夏大豆轮作系统的 N素贡献
2002年不同处理下大豆对轮作系统的 N素贡献在 11．6—6．1 kg／hm 之间，大豆生物固 N量(kg／hm )占总
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生 态 学 报 26卷
N输入量(kg／hm2)的百分比为 21．5％～12．9％；而 2003年大豆对轮作系统的 N素贡献稍高，在 17．6至 10．7
kg，hrIl2之间，大豆生物固 N量 (kg／hm2)占总 N输入量 (kg，hrn2)的百分 比为 63．2％ ～39．9％，生物固 N贡献较
大。这也与2003年的生物固N百分率都高于2002年的结果相一致。Peoples等报道在澳大利亚的Coleambally
和麦加利河流域，36个大豆品种 N固定的数量为 103～313 kg N／hm2和44～238 kg N／hm2[24 3，大豆生长期，由
于灌溉得到充足水分，其 N素贡献远高于本研究条件下的大豆。在西澳，羽扇豆在最大生物量期 N积累达
199 372 kg／h~ ，平均从大气中固定 86％的 N素 。在古巴2个不同肥力的砂质土壤中，菽麻地上部分生物
固N能力相似，为 40～80 kg N／hm2，在肥沃土壤上有更多的N累积 。因此，研究一定条件下，豆科植物生物
固 N能力有实际意义。
在澳大利亚新南威尔士州的研究发现豆科作物对于维护系统的 N平衡有重要作用，窄叶羽扇豆．小麦、白
花羽扇豆．小麦系统的N亏缺比大麦连作系统为低 。本研究中，2002年系统 N平衡状况，在 一1．2～+13．1
kg N／hm2之间，发现只有 t处理下 N略微不平衡，这与 t处理吸 N数量最高的结果相一致。除了 t处理有略
微的N亏缺以外，其余处理下土壤剩余 N数量都略高于播种期土壤NO ．N含量(0～200 cm)，说明大豆生长基
本维持了整个系统的N素平衡。
2003年由于土壤起始N低于2002年水平，系统中N素输入低于输出，4个处理下的土壤剩余 N数量均低
于播种期土壤 NO ．N，各处理下 N亏缺在 一45．9～31．4 kg N／hm 之间，对轮作系统中后茬玉米而言，需要施足
够的N肥，以满足玉米生长需要。从耕作处理的差异来看，2a内，土壤 NO；．N总是在两个秸杆覆盖处理下较
高，生物固N量也以 ts处理下最高(表2、表3)，反映出秸杆还田对土壤 NO；．N贡献的作用。说明大豆的固N
潜力在水分良好的情况下可能提高。
在此，大豆秸杆的N不一定完全分解，存在有效肥、N素利用率等问题，在此仅是作为一个完全的系统来
看增加的N输入，掌握表观的含 N量的变化，为下茬作物合理、有效施 N提供依据。
3．5 大豆地下部分生物固 N百分率及固 N数量的价值
豆科植物地下部固 N量也不容忽视 ⋯¨，在华中红壤丘陵地区蚕豆、紫云英、苏箭 3号、紫花苜蓿等几种冬
季绿肥作物地下部固定的N量占总固N量的比例为 11．4％～45．3％。窄叶羽扇豆的共生固N，在最大生物量
期达到最大值 231 kg N／hm2，其中 13％来自地下 。田间豌豆地上部固定 N的数量和整株植物(包括枝条和
根)固定 N的总数量分别为 121～175 kg N／hm2和 181～262 kg N／hm2 。紫花苜蓿，禾草混播，地上部分全年
固N数为40～118 kg N／hm2，如果包括根的固 N量，则为52～153 kg N／hm2[2 3。文献表明，盆栽条件下，砂质土
壤生长的豆科植物地下部分 N大致占植物总 N吸收的39％～49％ 。因目前测定根部固N数量在实践中有
一 定的困难，在此只测定了大豆地上部分的生物固N百分率和固N数量，如果包括根部固氮，大豆的固 N能
力可能略高。
4 结论
在甘肃庆阳，2002年和2003年大豆生物固 N百分率在传统耕作 +秸杆覆盖(ts)处理下显著高于其它 3
个处理，2003年的生物固N百分率高于2002年。
大豆的生物固 N能力和土壤 NO -N呈负相关，2002年大豆吸 N量占土壤起始 NO ．N的百分比依次为
t(88．1)>ts(84．6)>nts(78．7)>nt(63．6)，处理 间生 物固 N量有显著差异。2003年 生物固 N量 占土壤起始
NO ．N的43．3％～70．0％。土壤水分条件好的2003年生物固N量高于干旱的2002年。
4个耕作处理下均表现为大豆生物固N百分率随生物量的增加而增加，大豆生物固N数量与生物量呈正
相关关系。t、ts、nt和 nts处理下，2002年大豆对轮作系统的 N素贡献分别为 6．6、11．6、6．5 kg／hm2和 6．1
kg／hm2
，大豆生物固 N量占总 N输入量百分比以ts处理下最高，2a内，土壤 NO ．N总是在两个秸杆覆盖处理
下最高，生物固 N量也以ts处理下为高，反映出秸杆还田对土壤 NOrN贡献的作用。
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