全 文 ：第 17 卷
第 1 期

Vol. 17
No . 1
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA


2009 年
1 月

Jan.
2009
苜蓿、无芒雀麦单播与混播对土壤
有机质和速效养分的影响
张永亮, 范
富, 高
凯, 冯
静, 苏
娜
(内蒙古民族大学农学院, 内蒙古 通辽
028042)
摘要: 2003 年 5 月在内蒙古自治区通辽市内蒙古民族大学试验农场建立试验小区,研究科尔沁地区不同生长年限
的甘农 1号杂花苜蓿( Medicago v ar ia Mar tin. cv. Gannong No. 1)、无芒雀麦( Bromus inermis Leyss. )单播与混播
草地土壤有机质、速效氮和速效钾含量动态, 旨在为该地区人工草地管理和生态恢复提供理论依据。结果表明: 随
着牧草生长年限延长,土壤有机质、速效钾含量呈递增趋势,速效氮含量仅在 0~ 10 cm 土层呈增长趋势, 而在 10~
30 cm 土层呈下降趋势;草地类型对土壤有机质、速效氮和速效钾积累有明显影响; 无芒雀麦单播草地土壤有机质
和速效钾平均含量最高,速效氮平均含量最低, 混播草地则更有利于土壤速效氮的积累。
关键词: 杂花苜蓿; 无芒雀麦; 土壤; 有机质; 速效养分
中图分类号: S812; S158. 3




文献标识码: A




文章编号: 1007-0435( 2009) 01-0022-05
Effects of Medicago varia Martin. , Bromus inermis Leyss. ,
and Mixture of the Both on Soil Organic Matter and Available Nutrients
ZHANG Yong- liang, FAN Fu, GAO Kai, FENG Jing , SU Na
( College of Agronomy, Inner M on gol ia University for Nationalit ies, Tongliao, In ner Mongolia Au ton om ous Region 028042, China)
Abstract: The plots w ere established on M ay 8, 2003 at the experimental farm of Inner Mongolia U niv ers-i
ty for N at ionalit ies, T ongliao, Inner M ongo lia Autonomous Reg ion. The objectiv e of this study w as to de-
termine the dynamics o f soil org anic mat ter, soil available nit rog en, and available potassium of Med icago
var ia Martyn. cv. Gannong No. 1, Br omus inermis Ley ss. , and mixture o f M. v ar ia and B. inermis
stands during the subsequent y ears after the establishment . T he results show that both so il organic mat ter
and so il available potassium increased g radually in the thr ee soil types w ith the development of t ime, and
content o f soil available nitr ogen increased in 0~ 10 cm soil layer, but decr eased in 10~ 30 cm so il lay er.
The accumulat ion of soil org anic mat ter, available nit ro gen, and available potassium was obviously inf lu-
enced by the grassland types. Br omus inermis monoculture g reat ly increased soil o rganic mat ter and availa-
ble potassium, w hile average content of so il available nit ro gen w as low est , whereas, the mix ture B. iner-
mis and M. v ar ia was more benef icial to the accumulat ion o f soil available nitr ogen.
Key words: M edicago varia Martyn; Bromus inermis Leyss. ; Soil; Org anic mat ter; Available nutrient


建立人工草地是改善生态环境、维护国家粮食
安全的重要举措。苜蓿 (M edicago L. )、无芒雀麦
( Br omus inermis Ley ss. )是适宜科尔沁地区种植的
优良多年生牧草,根系发达, 生长旺盛, 不但牧草产
量高品质好,而且改良土壤效果明显。种植多年生
牧草有利于土壤有机质和速效养分的积累。韩建国
等[ 1 ]对退耕地单播与混播禾本科牧草对土壤有机质
和氮含量的研究表明, 播种第 3 年(生产第 2 年)较
第 2年土壤有机质和全氮含量均有增加, 混播牧草
改善土壤氮的效果比单播牧草更显著; 老芒麦
( E lymus sibi r icus L. )、无芒雀麦单播以及老芒麦
+ 无芒雀麦混播可以明显改善土壤有机质。韩永伟
收稿日期: 2008-03-13; 修回日期: 2008-06-24
基金项目: 内蒙古自然科学基金项目( 20050810416)
作者简介: 张永亮( 1959-) ,男,内蒙古包头人,教授,博士,主要从事人工草地生态及草坪管理研究, E- mail : z han gyL @imun. edu. cn
第 1期 张永亮等:苜蓿、无芒雀麦单播与混播对土壤有机质和速效养分的影响
等[ 2, 3] 研究表明冰草 ( A gropy r on cri statum ( L . )
Gaertn. )和无芒雀麦能较好地提高土壤速效磷和速
效钾的含量。无芒雀麦单播草地速效钾含量高于红
豆草 ( Onobr y chis viciaef ol ia Scop. )单播草地, 不
同利用年限老芒麦草地中土壤速效钾含量差异显
著。杨恒山等[ 4] 通过对三年龄的紫花苜蓿( M. sat i-
va L. )草地土壤理化性状研究表明, 随生长年限的
增加,紫花苜蓿地 0~ 30 cm 土层的土壤有机质和碱
解氮含量均有不同程度的增加。董世魁 [ 5]通过对高
寒地区混播多年生禾草对草地土壤肥力的影响研究
表明,种植多年生禾草混播草地可以恢复土壤肥力。
国内外研究结果表明, 豆科作物从空气中固定氮素
转移到伴生禾本科草中比例大约在 0~ 80%间变
动[ 6]。在豆科与禾本科混播草地上, 豆科植物固氮
最多可达到草地上部氮积累总量的 46% ,足以维持
系统的生产力[ 7] 。白三叶( T ri f ol ium rep ens L. )与
禾本科牧草混播,通过白三叶地下部的降解所传给
相邻禾本科牧草的氮量大约占生物总固氮量的
26% [ 8] 。Chen W.等[ 9] 根据紫花苜蓿/禾草混播放
牧地牧草产量估算, 紫花苜蓿年固氮量约为 40 ~
118 kg / hm
2
,如果包括根系中固定的氮, 年固氮量
大约是 52~ 153 kg / hm 2 ,与单播禾本科草地比较,
混播草地固定的总氮量可能超过了外来氮的投入总
量。由于豆科/禾本科混播草地存在固氮和氮转移
现象,因此,混播草地与单播豆科和单播禾本科草地
的土壤养分动态会产生差异, 探讨豆科与禾本科单
播与混播草地土壤养分动态差异对合理管理与利用
草地具有重要的意义。
目前国内外关于牧草对土壤理化特性影响的研
究较多[ 10~ 14] , 对苜蓿、无芒雀麦单播与混播草地土
壤有机质、速效氮和速效钾积累的比较研究报道甚
少。本研究旨在探索科尔沁地区不同类型人工草地
对土壤有机质、速效氮和速效钾积累的影响, 以期为
科尔沁地区人工草地管理和生态恢复提供理论依据。
1
材料与方法
1. 1
自然条件概况
试验地位于内蒙古民族大学试验农场, N43

36
, E122
22
。年均气温 6. 4
,
10
活动积温
3184
,无霜期 150 d, 年降水量 399. 1 mm, 其中
4月- 9月占全年降水量的 89%。播种前土壤有机
质 18. 36 g/ kg ,碱解氮 58. 45 mg/ kg ,速效磷 38. 66
mg/ kg, 速效钾 123. 67 mg/ kg , pH 值 8. 3。
1. 2
草地建植
试验牧草为甘农 1 号杂花苜蓿, 无芒雀麦。
2003年 5月 8日播种,单播播种量为无芒雀麦 22. 5
kg/ hm2 ,苜蓿 15 kg/ hm2。混播播种量分别为: 无
芒雀麦 15. 75 kg/ hm2 ,苜蓿 4. 5 kg/ hm2 , 禾豆同行
混播,行距 30 cm。播种时施尿素(含 N 46% ) 100
kg/ hm2 ,过磷酸钙(含 P2O5 12% ) 300 kg/ hm2 , 氯化
钾(含 K 2O 60%) 100 kg/ hm2。试验小区面积 14
m2 ( 4 m
3. 5 m ) , 小区纵向间隔 50 cm, 完全随机
区组排列, 3次重复。
1. 3
测定方法
土壤样品分别于 2005年 4月15日和2007年4
月 12日进行取样。每小区按对角线取样法在株丛
附近采集土壤样品,每 10 cm 为 1层,分 3层, 取 5
个点,混播草地在苜蓿根旁取 3个点,无芒雀麦根旁
取 2个点,土样分层均匀混合。样品在室内风干并
过 1 mm 筛后装入塑料袋备用。土壤有机质采用重
铬酸钾硫酸氧化法; 速效 N 采用碱解扩散法; 速效
K 采用火焰光度计法[ 15] 。
1. 4
数据处理方法
方差分析( LSD 法)采用 DPS ( Version8. 5)统
计分析软件[ 16] ,绘图用 Excel软件。
2
结果与分析
2. 1
土壤有机质含量动态
2. 1. 1
牧草生长年限对土壤有机质含量的影响
随着牧草生长年限延长, 土壤有机质含量呈增
长趋势(图 1)。2007 与 2005 年比, 苜蓿草地 0~
20 cm土层有机质含量增长不明显;在20~ 30 cm 土
层有机质含量增长了 46. 8%, 差异显著( P< 0. 05)。
混播草地各土层有机质含量显著高于 2005 年
( P< 0. 05)。无芒雀麦草地在 0~ 10 cm 土层有机
质含量比 2005年高 17. 64%( P< 0. 05) ; 10~ 20 cm
土层差异不明显, 20 ~ 30 cm 土层比 2005 年高
51. 44% ( P< 0. 01)。
23
草
地
学
报 第 17卷
图 1
牧草生长年限对土壤有机质含量的影响
F ig. 1
Effect of fo rag e gr ow th t ime on soil or ganic matter content
a
苜蓿草地, b
混播草地, c
无芒雀麦草地,下同
a-M. varia stand, b- mixture s tand, c-B. ine rmi s stand, sam e as b elow
2. 1. 2
草地类型对土壤有机质含量的影响
2005
年无芒雀麦草地在 0~ 10 cm 土层有机质含量比苜
蓿草地高 12. 18% ( P< 0. 05) ; 10~ 20 cm 土层高
25. 59%( P< 0. 01)。混播草地 0~ 10 cm 土层有机
质含量显著高于苜蓿草地, 与无芒雀麦草地差异不
显著(表 1)。在 20~ 30 cm 土层, 不同类型草地土
壤有机质含量没有显著差异。2007年 0~ 10 cm 土
层,无芒雀麦草地与苜蓿草地土壤有机质含量差异显
著,与混播草地差异不显著。混播草地在 10~ 20 cm
土层有机质含量显著高于苜蓿草地。在 20~ 30 cm
土层,各类型草地土壤有机质含量差异不显著。
综上,无芒雀麦草地更有利于土壤有机质积累,
其次是混播草地, 苜蓿草地土壤有机质含量最低。
土壤有机质含量在 0~ 10 cm 土层差异最明显。
2. 2
土壤速效氮含量动态
2. 2. 1
牧草生长年限对土壤速效氮含量的影响

随着牧草生长年限延长, 土壤速效氮含量在 0~ 10
cm 土层呈增长趋势(图 2) ,在 0~ 10 cm 土层, 2007
年与 2005 年比较, 苜蓿草地速效氮含量增长了
13. 78% ( P < 0. 01) ; 混播草地增长了 23. 40%
( P< 0. 01 ) , 无芒 雀 麦 草 地增 长 了 15. 62%
( P< 0. 01) ,差异均达到极显著水平。在 10~ 30 cm
土层土壤速效氮含量呈下降趋势。
图 2
牧草生长年限对土壤速效氮含量的影响
F ig . 2
Effect o f forag e g row th time on soil ava ilable nit rog en content
2. 2. 2
草地类型对土壤速效氮含量的影响
草地
类型对土壤速效氮积累有明显影响(表 1)。混播草
地更有利于土壤速效氮的积累,其次是苜蓿草地, 无
芒雀麦草地土壤速效氮含量最低。2007年,混播草
地 0~ 10 cm 土层土壤速效氮含量比苜蓿草地高
7. 16%( P < 0. 05) , 比无芒雀麦草地高 21. 41%
( P< 0. 01) ; 苜蓿草地比无芒雀麦草地高 13. 30%
( P< 0. 01)。在 10~ 30 cm 土层, 混播草地土壤速
效氮含量显著高于无芒雀麦草地, 但与苜蓿草地差
异不显著。
2. 3
土壤速效钾含量动态
2. 3. 1
牧草生长年限对土壤速效钾含量的影响

随着牧草生长年限延长,各类型草地土壤速效钾含
24
第 1期 张永亮等:苜蓿、无芒雀麦单播与混播对土壤有机质和速效养分的影响
表 1
草地类型对土壤有机质和速效养分含量的影响
Table 1
Effect of g rassland t ype on so il o rg anic matter and availabl nutr ients content
草地类型

Grassland type

2005年( Year)
0~ 10 cm 10~ 20 cm 20~ 30 cm
2007年( Year)
0~ 10 cm 10~ 20 cm 20~ 30 cm
苜蓿草地 有机质 OM 24. 46bB 18. 56bB 11. 68aA 26. 39bA 21. 00bA 17. 14aA
Lucerne 速效氮 AN 57. 49aA 79. 10aA 49. 77aA 65. 41bA 60. 32abA 40. 60abA
grassland 速效钾 AK 109. 82bB 73. 46bA 69. 62abA 148. 48cC 102. 94bAB 80. 80bB
混播草地 有机质 OM 26. 50aAB 20. 48bAB 12. 53aA 28. 75abA 24. 63aA 16. 82aA
Mixture 速效氮 AN 56. 80aA 78. 51aA 50. 44aA 70. 09aA 61. 99aA 45. 80aA
grassland 速效钾 AK 148. 51aA 84. 92aA 64. 51bA 191. 37bB 99. 25bB 84. 81bB
无芒雀麦草地 有机质 OM 27. 44aA 23. 31aA 12. 18aA 32. 28aA 25. 22aA 18. 43aA
Smooth bromegras s 速效氮 AN 49. 93bA 73. 64bA 47. 68aA 57. 73cB 55. 22bA 37. 18bA
grassland 速效钾 AK 153. 37aA 91. 40aA 75. 78aA 245. 22aA 129. 52aA 109. 26aA


注:同一列相同养分中标有不同大写字母表示差异极显著( P < 0. 01) ,不同小写字母表示差异显著( P < 0. 05) ; OM-土壤有机质, AN-速效
氮, AK 速效钾
Note: M eans wi th dif f erent capital let ters are ext reme signif icant ly dif f erent at the 0. 01 level and small let ters signi ficant ly diff er ent at the
0. 05 level in the same column for a given soil nut rient type; OM-soil organic matter, g
k g- 1, AN- soil available nit rogen, m g
kg- 1 , AK-
soil availab le potas sium, mg
kg- 1
量呈逐年递增趋势(图 3)。2007年,混播草地、无芒
雀麦草地和苜蓿草地 0~ 10 cm 土层土壤速效钾含
量分别比 2005年高 28. 86%、59. 89%和 35. 20% ,
差异均达到极显著水平。10~ 20 cm 土层, 2007 年
苜蓿草地和无芒雀麦草地土壤速效钾含量分别比
2005年高 40. 13%和 41. 71%( P< 0. 01) ;混播草地
比 2005年高 16. 88% ( P< 0. 05)。20~ 30 cm 土
层, 2007年无芒雀麦草地土壤速效钾含量比 2005
年高 44. 18%( P< 0. 01)。苜蓿草地、混播草地分别
比 2005年高 20. 84%和 31. 47%, 差异显著。上述
结果表明,牧草生长有利于土壤速效钾的积累。
图 3
牧草生长年限对土壤速效钾含量的影响
F ig. 3
Effect of fo rag e gr ow th t ime on soil available potassium content
2. 3. 2
草地类型对土壤速效钾含量的影响
试验
结果表明,无芒雀麦草地更有利于土壤速效钾积累,
其次是混播草地,苜蓿草地土壤速效钾积累相对较
少(表 1)。0~ 10 cm土层, 2005年无芒雀麦草地土
壤速效钾含量比苜蓿草地高 39. 66% ( P< 0. 01) ; 比
混播草地高 3. 27%。混播草地土壤速效钾含量比
苜蓿草地高 35. 23%( P< 0. 01)。10~ 20 cm 土层,
无芒雀麦草地土壤速效钾含量比苜蓿草地高
24. 42%( P< 0. 05) ;比混播草地高 7. 63%。混播草
地速效钾含量比苜蓿草地高 15. 60% ( P< 0. 05)。
2007年,无芒雀麦草地土壤速效钾含量显著或极显
著高于混播草地和苜蓿草地。无芒雀麦单播草地土
壤速效钾含量分别比混播草地和苜蓿单播草地 0~
10 cm 土层高 28. 14%和65. 15%; 10~ 20 cm 土层
高 30. 50%和 25. 82%; 20~ 30 cm 土层高 28. 83%
和 35. 22%。混播草地与苜蓿草地之间仅在 0~
10 cm土层土壤速效钾含量差异显著, 10~ 30 cm 土
层差异不显著。
3
讨论
2007年, 3个草地类型的土壤养分垂直分布规
律相同,由表层向下土壤养分含量逐渐减少, 0~
10 cm土层有机质、速效氮和速效钾含量最高,这与
25
草
地
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大多数草地土壤养分的垂直分布规律相似 [ 17, 18]。
但在 2005年(牧草生长的第 3年返青前) , 10~ 20
cm 土层土壤有机质和速效氮含量最高。这是因为
土壤中的有机质含量变化决定于有机物质输入和输
出量的相对大小,有机物质的输入量主要依赖于有
机残体归还量的多少及有机残体的腐殖化系数 [ 1]。
2005年 4月测定时, 牧草仅生长二年,大量的须根
系以及苜蓿的根瘤主要分布在 10~ 20 cm 土层, 土
壤有机物的输入量主要集中在 10~ 20 cm 土层, 而
地表有机物相对较少。后二年由于地表枯枝落叶等
有机物质输入量增加,加之表层土壤通气性较好, 有
利于微生物活动,表层形成的还原环境相对下层土
壤有利于养分的积累。所以形成土壤表层养分含量
高于深层的规律。
苜蓿+ 无芒雀麦草地比苜蓿单播草地更有利于
速效氮积累,苜蓿单播草地对土壤速效氮的消耗与
积累可持平,而无芒雀麦草地对土壤速效氮的消耗
大于积累, 但更有利于有机质和速效钾的积累。对
于禾本科草地, 因为禾本科牧草在生长季内地上茎
叶生长消耗大量氮素, 不能显著地增加土壤全氮含
量[ 1] ,如果长期不补充氮素,必然会导致草地氮素的
严重亏缺。通过植物残体归还土壤的有机质减少,
微生物得不到足够的可利用碳、氮,微生物生物量和
活动都会降低, 氮的矿化和固定随之减少。混播草
地土壤速效氮含量高于苜蓿单播草地, 这可能是因
为豆科牧草与禾本科间作时, 由于禾本科大量吸收
硝酸盐使土壤矿质氮维持在低的比较适宜的水平,
通过降低土壤矿质氮来减小对豆科固氮的抑制, 禾
本科与豆科间作促进了豆科固氮[ 19] 。
随着草地生长年限延长, 3个类型草地土壤中
速效钾含量呈递增趋势, 尤其以无芒雀麦草地增长
更为显著,表明禾本科草地比豆科草地更能有效的
积累速效钾。有研究表明, 无芒雀麦单播草地速效
钾含量高于红豆草单播草地[ 2]。牧草可以通过其发
达的根系,改变土壤的质地、酸碱度、水分状况及溶
液钾离子浓度等来影响土壤中钾的固定与释放过程
和速效钾的含量。
4
结论
4. 1
牧草生长有利于土壤有机质和速效钾的积累。
随着牧草生长年限延长, 土壤有机质、速效钾含量逐
年递增,其中无芒雀麦草地增长最明显。土壤速效
氮含量仅在 0~ 10 cm 土层略有增长, 在 10~ 30 cm
土层土壤速效氮含量随生长年限延长呈下降趋势。
4. 2
草地类型对土壤有机质、速效氮和速效钾积累
有明显影响。无芒雀麦单播草地土壤有机质和速效
钾积累速度较快而速效氮含量最低。混播草地则更
有利于土壤速效氮的积累。
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展[ J] .中国农业科技导报, 2003, 5( 6) : 44-49
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