全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
文章编号 :100028551 (2002) 0320179206
氮锌复合作用对单播和混播牧
草氮素来源的影响1
何忠俊1 ,3 　华　珞 3 1 ,2
(11 中国农业科学院原子能利用研究所 ,北京　100094 ; 21 首都师范大学地理系 ,北京　100037 ;
31 西北农林科技大学资环学院土肥所 ,陕西 杨凌　712100)
摘 　要 :在亚热带中山草地黄棕壤上研究了氮锌复合作用对单播和混播牧草氮素来源
的影响 ,结果表明 :施氮降低了白三叶前期固氮百分数 ,但低水平施氮显著提高了白
三叶后期固氮百分数。在各种施氮水平下 ,施锌 6mgΠkg 之处理 %Ndfa 最高。施氮显
著降低了氮转移的数量 ,低量施锌促进了氮转移 ;施氮促进了牧草对肥料氮的吸收 ,
所有施氮水平下 ,单播黑麦草 %Ndff 以施锌 6～20mgΠkg 较高。在施氮 30～90mgΠkg ,
混播黑麦草和混播白三叶 %Ndff 以施锌 6～20mgΠkg 较低 ;单播和混播黑麦草 %Ndfs
随施氮水平增加显著下降 ,施锌对单播黑麦草的 %Ndfs 影响不明显。在所有施氮水
平下 ,施锌 6～20mgΠkg 减少了混播白三叶和混播黑麦草对土壤氮的吸收。
关键词 :氮 ;锌 ;复合作用 ;氮素来源 ;黑麦草 ;白三叶
收稿日期 :2001210209
基金项目 :国家自然科学基金 (39870127) ;中国科学院高能物理研究所核分析技术开放实验室基金 (00B005)
作者简介 :何忠俊 (1963 - ) ,男 ,陕西城固人 ,在读博士 ,西北农林科技大学副研究员 ,主要从事植物营养及环境生态方
面的研究3 通讯作者。Author for correspondence施肥是管理人工草地的重要措施 ,施用氮肥有利于禾本科牧草的生长 ,提高其产量及品质[1 ] 。适量施氮也有利于豆科牧草生长 ,施用少量氮肥一方面可以缓解根瘤菌与寄主植物争肥的矛盾 ,另一方面可使植株生长健壮、根系发达、光合作用加强 ,为根瘤菌侵染后的增殖创造较好的条件[1～2 ] ,但环境中较高浓度的化合态氮对共生固氮有明显的抑制作用[7 ] 。锌是作物必需的微量元素 ,农作物缺锌已成为限制产量及品质的重要因子 ,锌肥施用较为普遍。但目前对牧草锌素营养研究较少 ,锌不但是牧草生长必需的 ,且对豆科作物和豆科牧草固氮有显著影响[8～10 ] 。南方草地面积为 016 亿 hm2 ,占全国草地总面积的 15 %。本文供试土壤取自湖北省宜昌县百里荒示范牧场 ,为典型的南方亚热带中山草地 ,属于酸性山地黄棕壤 ,其有效氮及有效磷较低 ,增施氮磷肥是当地提高牧草产量和质量的重要措施之一[4 ] 。但是 ,磷肥对锌有明显的固定作用 ,使土壤中有效锌和牧草锌含量显著降低 ,甚至降低牧草产量及品质。国内外对磷锌关系已有深入系统地研究 ,而氮锌关系的研究报道较少 ,且结论不尽相同。尚未发现土壤2牧草
971　核 农 学 报　2002 ,16 (3) :179～184Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
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系统氮锌关系深入系统的研究报道[5 ] 。
1 　材料与方法
试验于 2000 年在中国农业科学院原子能利用研究所示踪网室进行。盆栽用土取自湖北
省宜昌县百里荒示范牧场 ,为多年生黑麦草 (Lolium perenne L. )和白三叶 ( Trifoium repens L. ) 混
播草地 ,黑麦草与白三叶混播比例为 4∶1。供试土壤为亚热带中高山山地黄棕壤 ,其基本性状
为 :pH5148 ,有机质 0195 % ,速效氮 12811mgΠkg ,速效磷 (Olsen2P) 1179mgΠkg ,速效钾 8515mgΠkg ,
速效锌 (HCl2Zn) 2147mgΠkg。属于极缺磷 ,供锌中等水平的土壤。取去除表面草皮 0～10cm 之
土壤 ,风干备用。
试验采用二因素四水平完全设计 ,共 16 个处理 ,重复 3 次。N 用 (NH4 ) 2 SO4 (15 N 丰度为
512641 % ,上海化工研究院提供) ,其水平为 0、30、90、150mgΠkg。Zn 用 ZnSO4 ,其水平为 0、6、20、
40mgΠkg。为准确测定无氮处理固氮产物转移百分数 ,于无氮各处理加入 012mgΠkg 15 N2
(NH4 ) 2 SO4 (15N 丰度为 23154 % ,上海化工研究院提供。) 每盆装土 510kg ,施 60mgΠkg P、75mgΠkg
K作底肥 ,于黑麦草播种前拌入土中。白三叶品种为 Trifolium repen L. , 4 月 28 日播种 ,5 月 6
日出苗 ,8 月 20 日开花。黑麦草品种为 Barmultra , 7 月 7 日播种 ,7 月 13 日出苗。分黑麦草单
播和黑麦草2白三叶混播两组 ,以黑麦草单播作为白三叶固氮及白三叶固氮产物向混播黑麦草
转移的参照作物。每盆留苗 20 株 ,黑麦草与白三叶混播比例为 4∶1。在整个生育期分二次 (旺
盛生长期 :9120 ,收获期 :11113)收获。
样品经烘干、磨碎、用凯氏法定氮 ,质谱法测定15N 丰度 ,用15N 同位素稀释法计算白三叶固
氮和白三叶固氮产物向黑麦草转移百分率。
2 　结果与讨论
211 　氮锌复合作用对白三叶固氮及氮转移的影响
表 1 表明 ,白三叶固氮百分数随生长时间延长而增加。第 1 次收获白三叶固氮百分数以
N0 Zn6 最高 ,无氮处理固氮百分数显著高于施氮处理 ,施氮降低了前期白三叶固氮百分数。第
2 次收获以 N30 Zn6 最高 ,高量的氮或锌显著降低了白三叶固氮百分数。与 N0 Zn0 相比 ,第 2 次
收获白三叶在施氮 0～30mgΠkg 范围内 ,施锌或氮锌配施显著提高了白三叶固氮百分数。在所
有施氮水平下 ,两次收获氮锌之间协同到锌 6mgΠkg。
混播系统豆科牧草固定的氮除了供其本身生长发育外 ,还可将固氮产物转移给与之混播
的禾本科牧草 ,以缓解禾本科牧草对肥料氮和土壤氮的需求 ,这种现象称为氮转移 ,以 %Ndfa
表示。第 1 次收获样品未测出固氮产物的转移。这是因为当年种植的白三叶前期由于气温较
高 ,生长缓慢 ,另外当年种植白三叶从根瘤菌浸染、繁殖到具有固氮活力需要一定时间 ,同时根
系及地上部分生长也需要相当数量的氮素。在取自相同地点土壤上氮锌硒配合施用研究结果
表明 ,当年播种牧草第 1 次刈割只有个别处理有少量氮转移 ,随后三次刈割混播黑麦草均有
0132 %～12125 %氮素来自白三叶固氮产物的转移[3 ,8 ] ,可能刈割有促进白三叶固氮产物释放
的作用。
081 核　农　学　报 16 卷
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第 2 次收获混播黑麦草所有处理都来自白三叶固定氮的转移 ,以 N0 Zn6 处理氮转移量最
高 ,施氮水平较高处理也测出了少量固氮产物转移。施氮显著降低了氮转移的数量 ,在施锌 0
～20mgΠkg 范围内 ,施锌促进了固氮产物的转移。
表 1 　不同水平 N和 Zn 对两次收获牧草 %Ndfa 的影响
Table 1 　Effect of various levels of N and Zn on N2fixation and N transfer (Ndfa %)
at two stages of growth in mixture of clover and ryegrass
处理
treatments
混播黑麦草
ryegrass in mixture
混播白三叶
white clover in mixture
1 2 1 2
N0Zn0 0. 00 8. 94c 28. 41cd 35. 78f
N0Zn6 0. 00 14. 65a 48. 29a 53. 85ab
N0Zn20 0. 00 10. 79b 40. 84b 48. 52c
N0Zn40 0. 00 8. 76c 25. 59d 41. 45d
N30Zn0 0. 00 8. 66c 16. 77ef 52. 45b
N30Zn6 0. 00 11. 42b 30. 84c 55. 90a
N30 Zn20 0. 00 11. 34b 18. 35e 54. 30ab
N30 Zn40 0. 00 2. 70de 13. 26fg 38. 71e
N90Zn0 0. 00 2. 81de 7. 44hi 20. 40i
N90Zn6 0. 00 3. 67d 11. 58gh 26. 30g
N90 Zn20 0. 00 3. 08d 9. 28gh 23. 48h
N90 Zn40 0. 00 2. 58de 4. 56ij 18. 76i
N150 Zn0 0. 00 0. 77f 2. 66j 3. 56j
N150 Zn6 0. 00 1. 20f 4. 26ij 3. 67j
N150Zn20 0. 00 0. 57f 3. 33ij 2. 477j
N150Zn40 0. 00 0. 42f 0. 88j 0. 78j
　　注 :同列不同处理的数据进行差异显著性比较 ,具有相同字母的数值为 Duncan’s 新复极差检测 ( P = 0105) 差异不显著。
下同。
1 ,2 :分别表示第 1 次和第 2 次收获。下同。
Note :The same letter in one column means no significant difference by Duncan’s SSR test ( P = 0105) .
1 ,2 means the first and second harvest
212 　氮锌复合作用对牧草吸收肥料氮的影响
表 2 表明 ,牧草吸收肥料氮 ( %Ndff) 随施氮水平增加而显著增加。在施氮 90mgΠkg 以下 ,
单播黑麦草第 2 次收获从肥料中吸收的氮低于第 1 次收获 ,在施氮 150mgΠkg ,两者差异不明
显。氮锌复合作用对单播黑麦草 %Ndff 有明显影响 ,两次收获在所有施氮水平下 ,以锌 6～
20mgΠkg %Ndff 高于其它施锌处理 ,说明适量施锌促进了黑麦草对肥料氮的吸收。混播黑麦草
所有处理 ,第 1 次收获 %Ndff 与同期收获单播黑麦草相当。第 2 次收获 %Ndff 明显低于第 1 次
收获 ,也显著低于同期收获的单播黑麦草。以施氮 90mgΠkg 以下处理尤为显著 ,显然是混播黑
麦草吸收了来自白三叶共生固氮产物转移的氮素。在施氮 90mgΠkg 以下 ,第 2 次收获混播白
三叶 %Ndff 显著低于第 1 次收获 ,而且两次收获白三叶 %Ndff 均显著低于同期收获的单播和
混播黑麦草 ,第 2 次收获更为显著。显然是由于白三叶固氮作用为自身提供了生长所需的氮
素而减少了对肥料氮的吸收。氮锌复合作用对混播白三叶吸收肥料氮亦有显著影响 ,两次收
获 ,施氮 90mgΠkg 以下各处理 ,均以锌 6mgΠkg %Ndff 最低 ,以锌 40mgΠkg 最高 ,主要是锌影响了
181　3 期 氮锌复合作用对单播和混播牧草氮素来源的影响
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白三叶固氮 ,从而影响了白三叶对肥料氮的吸收。在施氮 150mgΠkg ,锌对 %Ndff 影响不明显。
213 　氮锌复合作用对牧草吸收土壤氮的影响
表 3 表明 ,单播和混播黑麦草吸收土壤氮 ( %Ndfs)随施氮水平增加而显著下降 ,除 N150 Zn40
处理显著高于较低施锌水平外 ,施锌对单播黑麦草和第 1 次收获混播黑麦草影响不明显。第
2 次收获混播黑麦草由于吸收了与之混播的白三叶固定的氮素 ,其 %Ndfs 显著低于第 1 次收
获的相同处理 ,而且与固氮产物转移量呈相反的趋势。在所有施氮水平下 ,以锌 6 mgΠkg %
Ndfs 最低 ,以锌 40 mgΠkg %Ndfs 最高。单播黑麦草第 2 次收获 %Ndfs 高于第 1 次 ,而混播白三
叶和混播黑麦草第 2 次收获 %Ndfs 显著低于第 1 次。说明随时间推移 ,由于白三叶共生固氮
及其固氮产物向与之混播的黑麦草的转移 ,白三叶和混播黑麦草减少了对土壤氮的依赖。方
差分析表明 ,氮锌复合作用对两次收获混播白三叶 %Ndfs 影响差异极显著。由于施氮在一定
程度上降低了第 1 次收获白三叶固氮百分数 (见表 1) ,所以第 1 次收获以施氮水平 30～90mgΠ
kg %Ndfs 较高 ,但低水平施氮 (30 mgΠkg)提高了第 2 次收获白三叶固氮百分数 ,从而降低了白
三叶对土壤氮的需求。在所有施氮水平下 ,锌 6～20 mgΠkg %Ndfs 最低 ,锌 40 mgΠkg %Ndfs 最
高。
表 2 　不同水平 N和 Zn 对两次收获牧草 %Ndff 影响
Table 2 　Effect of various levels of N and Zn on %Ndff of ryegrass
and white clover at two stages of growth
处理
treatments
单播黑麦草
ryegrass in monoculture
混播黑麦草
ryegrass in mixture
混播白三叶
white clover in mixture
1 2 1 2 1 2
N0Zn0 0. 00I 0. 00f 0. 00f 0. 00f 0j 0k
N0Zn6 0. 00I 0. 00f 0. 00f 0. 00f 0j 0k
N0Zn20 0. 00I 0. 00f 0. 00f 0. 00f 0j 0k
N0Zn40 0. 00I 0. 00f 0. 00f 0. 00f 0j 0k
N30Zn0 7. 56gh 7. 42e 7. 83e 6. 78e 6. 32gh 3. 54I
N30Zn6 7. 72g 7. 57e 7. 70e 6. 71e 5. 35I 3. 35j
N30 Zn20 7. 46h 7. 58e 7. 43e 6. 75e 6. 08h 3. 52I
N30 Zn40 7. 58gh 7. 39e 7. 59e 7. 15d 6. 58g 4. 52h
N90Zn0 22. 79e 20. 90d 22. 72d 20. 27c 21. 10d 16. 64e
N90Zn6 22. 72ef 21. 06c 22. 72d 20. 31c 20. 09f 15. 50g
N90 Zn20 22. 57ef 20. 93cd 22. 72d 20. 21c 20. 48e 16. 01f
N90 Zn40 22. 58f 20. 98cd 22. 74d 20. 39c 21. 52c 17. 06d
N150 Zn0 32. 87c 33. 01b 32. 78c 32. 73a 32. 00ab 31. 78c
N150 Zn6 33. 05b 33. 25a 33. 08b 32. 41b 31. 67b 32. 15b
N150Zn20 33. 30a 32. 92b 33. 93a 32. 57ab 32. 19a 31. 93bc
N150Zn40 32. 20d 32. 60b 32. 36c 32. 55ab 32. 06ab 32. 38a
3 　结 　论
11 白三叶 %Ndfa 随生长时间延长而增加 ,施氮降低了白三叶前期固氮百分数 ,但低水平
281 核　农　学　报 16 卷
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施氮显著提高了白三叶后期固氮百分数。在各种施氮水平下 ,锌对白三叶固氮百分数协同到
6mgΠkg。第 2 次收获混播黑麦草所有处理都有来自白三叶固定氮的转移 ,施氮显著降低了氮
转移的数量 ,适量施锌促进了固氮产物的转移。
21 牧草 %Ndff 随施氮水平增加而显著增加。在所有施氮水平下 ,单播黑麦草以锌 6～20
mgΠkg %Ndff 高于其它施锌处理。在施氮 90mgΠkg 以下 ,混播白三叶和混播黑麦草 %Ndff 随时
间推移显著降低 ,以锌 6mgΠkg %Ndff 最低 ,锌 40mgΠkg %Ndff 最高。
表 3 　不同水平 N和 Zn 对两次收获牧草 %Ndfs 的影响
Table 3 　Effect of various levels of N and Zn on %Ndfs of ryegrass
and white clover at two stages of growth
处理
treatments
单播黑麦草
ryegrass in monoculture
混播黑麦草
ryegrass in mixture
混播白三叶
white clover in mixture
1 2 1 2 1 2
N0Zn0 100. 00a 100. 00a 100. 00a 91. 39a 72. 02cde 64. 73ab
N0Zn6 100. 00a 100. 00a 100. 00a 85. 60c 52. 02j 46. 71g
N0Zn20 100. 00a 100. 00a 100. 00a 89. 86b 59. 65I 52. 01f
N0Zn40 100. 00a 100. 00a 100. 00a 91. 52c 75. 29bcd 59. 04de
N30Zn0 92. 93b 93. 06b 92. 65b 84. 91c 77. 23ab 44. 27bh
N30Zn6 92. 72b 92. 84b 92. 91b 82. 19d 64. 34h 40. 97I
N30 Zn20 93. 08b 93. 19b 92. 96b 82. 14d 76. 32bc 42. 88hi
N30 Zn40 93. 18b 93. 26b 92. 93b 90. 92ab 80. 51a 57. 21e
N90Zn0 77. 60c 79. 56cd 77. 57c 77. 14e 71. 85cde 63. 63bc
N90Zn6 77. 57c 79. 27d 77. 64c 76. 35e 68. 94efg 58. 55de
N90 Zn20 77. 78c 79. 61c 77. 85c 77. 19e 70. 60def 61. 29cd
N90 Zn40 77. 91c 79. 53cd 77. 53c 77. 34e 74. 30bdc 64. 47ab
N150 Zn0 67. 74de 67. 43f 67. 78d 67. 02f 65. 68bh 65. 04ab
N150 Zn6 67. 33ef 67. 44f 67. 48d 65. 80f 64. 74h 64. 77ab
N150Zn20 67. 17f 67. 59ef 66. 50e 67. 28f 64. 95gh 66. 22ab
N150Zn40 68. 14d 68. 07e 68. 05d 67. 88f 67. 46fgh 67. 34a
31 单播和混播黑麦草 %Ndfs 随施氮水平增加显著下降 ,施锌对单播黑麦草 %Ndfs 影响不
明显。随时间推移 ,混播白三叶和混播黑麦草减少了对土壤氮的依赖。在所有施氮水平下 ,混
播白三叶和第 2 次收获混播黑麦草 %Ndfs 以锌 6～20mgΠkg %Ndfs 最低 ,以锌 40mgΠkg 最高。
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INFL UENCE OF THE COMPOUND EFFECT BETWEEN NITROGEN AND ZINC
ON THE RESOURCE OF NITROGEN OF HERBAGE IN MIXED AND PURE CULTURE
HE Zhong2jun1 ,3 　HUA Luo1 ,2
(11 Institute for Application of Atomic Energy , Chinese Academy of Agricultural Science , Beijing 　100094 ; 21 Department of geography ,
Capital Normal University , Beijing 　100037 ; 31Soil and Fertilizer Institute of Resource and Environmental college ,
Northwestern Sci2Tech University of Agro2forestry , Yangling , Shanxi , 712100)
ABSTRACT :Under pot culture , the influence of compound effect between nitrogen and zinc on
the resource of nitrogen of ryegrass in mono2culture and ryegrass/ clover in mixture were studied
on yellow brown earth which collected from sub2tropic mountain sward of southern China . The
result showed as follows :( 1) The percentage of nitrogen derived from atmosphere ( %Ndfa) was
decreased by nitrogen application in early growth stage and suitable amount of nitrogen applica2
tion increased it in later growth stage. The %Ndfa of white clover in mixture was the highest with
6 mgΠkg zinc application in all nitrogen levels. The transfer of f ixed nitrogen by white clover to
ryegrass was decreased by nitrogen application and increased by low amount of zinc application.
( 2) The percentage of nitrogen derived from fertilizer( %Ndff) was signif icantly increased by ni2
trogen application , of which the treatments with 6～20 mgΠkg zinc application was higher than
other zinc application treatments on ryegrass in monoculture , and the treatments with 6～20 mgΠ
kg zinc application on white clover/ ryegrass in mixture was lower than other zinc treatments at
the range from 30 to 90mgΠkg nitrogen application. ( 3) The percentage of nitrogen derived from
soil( %Ndfs) of ryegrass both in pure and in mixture was signif icantly decreased as the increase of
the levels of nitrogen application , of which ryegrass in mono2culture was not obviously influenced
by zinc application , and ryegrass/ clover in mixture was decreased by 6～20 mgΠkg zinc applica2
tion under all nitrogen levels.
Key words :nitrogen ;zinc ;compound effect ; resource of nitrogen ; ryegrass ; white clover.
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2002 ,16 (3) :179～184