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草 业 科 学
P R A T A C U LT U R A LS C IE NC E
印 卷 5 期
V o l
.
1 0 , N o
.
5
豆科牧草对土壤酶活性及肥力影响研究
李 松
(黄河水利委 员会西峰水土保持科学试验站 , 西峰市 7 4 5 。。0)
摘事 本文用定位试验讨论了黄绵土主要豆科牧草对土壤生物活性和肥力的影响 。 研究表明 : 多年生豆科牧草
提高土壤酶活性的作用大于冬小麦 ;豆科作物中首蓓的效果最好 ,红豆草 、 小冠花次之 ,裸露地较差 ,黄豆最差 ;这些
多年生牧草能有效地控制土壤侵蚀和养分亏损 。 土壤转化酶活性与草地主要养分关系密切 , 它可作为土壤肥力指
标 。 研究从机理上揭示了多年生豆科牧草提高土壤肥力的重要作用 。
关键词 : 豆科牧草 土壤酶 肥力 养分
前 言 肯定 ,但其机制还不清楚 。 为此 , 在豆科作物影
研究认为 , 土壤生物活性与肥力有密切的 响土壤酶活性和改善肥力方面 , 我们作 了连续
相关性 ,酶活性是土壤生物活性的综合表现 , 植 定位研究 , 旨在为合理利用土地资源 、培肥地力
物在生长过程中不断地促进土壤酶活性和肥力 和建立 良好的生态体系提供科学依据 。
的不断变化 。 黄绵土是陇东黄土高原的主要土 l 材料和方法
壤类型之一 , 占陇东总土地面积的 70 . 5% 。 该 1 . 1 试验土壤
区 自然条件差 ,土壤肥力低 ,灾害频繁 , 是全国 试验地点选在东经 1 0 7 0 3 1 , 北纬 3 6 0 0 21 的
主要的低产贫困区 。据有关研究认为 ,改变该区 陇东黄土高原半干旱丘陵区 , 气候特征为大陆
落后状况的关键措施是提高土壤肥力 。 豆科作 性季风气候 。 土壤为马兰黄土哥质上发育的黄
物的养地作用 , 已 在生产和实践 中得到 了充分 绵土 ,土壤农化性状见表 1 。
表 l 试验地土壤农化性状
处理 质地 p H 有机质
( % )
全 N
( % )
全 P
( % )
全 K 有效 N 速效 P 速效 K
( % ) ( p pm ) ( p p
:。 ) ( p p m )
坡度
轻壤
轻壤 :
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O
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1
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: 1 4 5 , 4
1 8
.
8
0
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。
I : 豆科作物试验 区 : I : 红豆 草 、
冬小麦 试验 区 ; 分 析方 法均 按参
考文献匕5 〕。
1
.
2 供试植物
选用有代表性的多年生豆科牧草 ( 以 下简
称牧草 ) 红 豆草 ( on 办举成is 刃 交` Ze州故 cS 叩 . ) 、 首
楷 ( J 人“ “ 刀卯 威油 L . ) 、 小 冠 花 ( `少洲汤 ; 。 必
L
.
)
、 一 年生 黄豆 ( 侧夕` 朗 ~ M er r
.
) 和冬小 麦
(介女翻饥 胡 itl ,脚乃 aL m ) 。
1
.
3 田间试验
· 在有代表性的黄 绵土坡 地上设两个 试验
区 , I 试 验 区 布 置 5 个 小 区 , 面 积 24 m 2 , 长
1 2m
, 宽 Zm , 分别种植红豆草 、 首蓓 、 小冠花 、 黄
豆 ,一小区长期休闲裸露 , 除尽杂草 。 黄豆区每
年春季翻挖 2 c0 m 深后播种 , 秋季收获 ; 其他 3
种 多年 生牧草 区 , 只在供 试 第一年 春 季翻挖
20 cl
二 深后播 种 , 以 后均盛 花期刘割 , 供多年观
测 ; 这 5 个小区均作成径流区 ,供土壤养分流失
量 的观 测 。 I 试验 区布置两个小 区 , 面积 0 . 3
亩 , 分别连作红豆草和冬小麦 。 一各处理的管理均
与当地相同作物大 田生产一致 。
1
.
4 方法
该项试验用连续定位的研究方法 。 试验期
内每年 7 月 中旬用蛇 形法分 别取 各小 区 O一
1 c0 m 的土样 , 分析 7 种主要土壤酶活性 。 酶的
分析方法和活性单位 : H : 0 2 酶一气量法 , 0 : m g /
(克干土 · 1 分 钟 ) ; 转化 酶一 比 色法 , 葡萄糖
1 0/! 9 9 3 P R A
尸
f AC UL T R UL AS C E I NC E ( Vo l
.
1 0
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No
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5 )
m g ( /克千土 · 3 7 ℃ · 2 4 h) ; 脱氢酶一 T T c比色
法 , T P F m即 (百克干土 · 30 ℃ · 2扭h) ; 多酚氧化
酶一比色法 ,酚 r o g (/ 百克干土 · 30 ℃ · Zh ) ;脉
酶一 比 色法 , 氨 m g八百 克干土 · 3 0℃ · 2」h) ;
蛋白酶一荀三酮 比色法 , N H : 一 N m g八 百克干土
。
30 ℃ · 2妞 ) ; 中性磷酸酶一 4 , 氨基氨替 比林
比色法 , 酚 m g八百克干土 · :30 ’ C · Z j h) 。 每次
暴雨后 , 立即测定 I 试验区各小区的产沙量 ,分
析泥沙养分含量 〔” , 汁算各小区的养分流失量 。
2 研究结果和分析
2
.
1 豆科作物对土壤酶活性的影响
植物在生长过程中 , 位、 是不 断吸收土壤养
分来满足生理需要而消耗地力 , 另外 ,植物代谢
不断向土壤中释放或分泌有机物质 (包括酶 ) ,
又提高土壤肥 力 。 这种矛盾对立的统一 , 使土壤
肥 力发生新的变化 。陈恩凤先生研究 ,土壤酶活
性与肥 力呈正相关 , 酶活性高的土壤上生长的
作物 ,发育 良好 ,产量较高 ;低酶 活性 土壤 上的
作物 , 则相反 ,生长较弱 ,产量低 。 作物定位试验
表明 , 五年内作 物对土壤养分影响没有明显变
化 , ( 1 9 8 9 年 ,黄委会西峰水保站资料 )而酶 活
性因作物不 同将有很大差异 ,尤其表土变化显
著 , 底土则较小 。故表土酶活性差异可作为植物
影响土壤肥力的依据 。 豆科作物对土壤酶活性
的作用差异 ,研究结果列入表 2 。 由表 2 得到 ,
在相同条件下 (不施肥 ) ,不 同作物土壤酶活性
各有其特点 , 但总的趋势是曹藉地 > 红豆草地
> 小冠花地 > 休闲地 > 黄豆地 。 酶活性与肥 力
呈正相关的关系表 明 : 提高土壤肥 力的效果是
首稽最好 ,红豆草 、 小冠花次之 ,休闲较差 ,种黄
豆最差 。首拾地肥 力高 .土壤多酚氧化酶活性最
低 , 这与关松荫 ( 19 8 6) 研究提出的多酚氧化酶
活性与肥力呈 负相关的结论是一致的 ; 由酶活
性表征的休 闲地肥 力高于黄豆地 ,这与张相林
等 ( 1 9 8 3) 研究得到的季节性种植豆科作物的地
力低于休闲地的结果完全吻 合 。 说明种一年生
或季节性种豆科作物 (茎叶不归还土壤 )要提高
土壤肥力是困难的 。
表 2 豆科作物表土主要酶活性
酶活性
脉酶作 物 H Zo Z
酶
转化
酶
脱氢
酶
多酚氧
化酶
蛋白
酶
中性磷
酸酶
综合
平均
7
.
3 5
;
. ` 6
;
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1 0
.
3 1
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.
8 6
1
.
2 6
1
.
7 9
1
.
13
综合平均 : 以 (初词地酶 活性
为 l 比较的平均 结果 ; 友内
均 为三年测定平均值 ; 单位
见 1 . J 文 。
相洲巧训防.7川洲别n凸7`C曰qd介白只心`néqù凸6.…月qCé八n曰7ZQ`山今弓`9乙休闲黄豆红豆草
首蓓
小冠花
4
.
3 2
4
.
7 2
5
.
3 3
3
.
5 5
4
.
7 7
5
.
12
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.
8 8
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9 7
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8 7
.
6 3
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2
.
2 豆科与禾本科作物对酶活性影响
植物 由于各 白的生理特性 不同 , 在生长过
程中就有相异的 代谢功能 , 必然导致作物向土
壤释放酶和对原有土壤酶作用的差异 。 豆科作
物红豆草和禾本科作物冬小麦对土壤酶活性的
影啊 ,连 续 4 年研究结果列入表 3 。 由表 3 得
到 , 两类不同种类作物土壤酶活性有很大差异 。
除脱氢酶外 , 豆科作物红豆草地酶活性均 高于
冬小麦地 。 表明种豆科作物有利于增强土壤生
物活性和提高土壤肥 力 ,种禾本科作物的效果
相应较 差 , 这可能是豆科牧草较禾本科作物更
能养地的内因之一 。
2
.
3 土壤酶活性与养分的相关性
酶在土壤生物化学过 程中起着重要的催化
作用 . 促进土壤养分转化 。如脉酶使土壤中尿素
转化成氨和水供给作物 ; 转化酶使蔗糖变成葡
萄糖和果糖 ,促进 C 素循环 。 不同的土壤酶具
有各 自的特性 ,在养分循环过程中起着重要作
2
一 草 业 科 学 1 0/ 1 9 93
用 。 酶活性与养分供给强度和容量密切联系 ,存 正相关 ,并且较密切 ;多酚氧化酶活性与豆科牧
在着一定的相关性 。 几种作物土壤酶活性与主 草地养分呈 负相关 ; 其他酶与养分的相关性较
要养分的相关性 , 研究结果列人表 4 。 由表 4得 差 。 表 明 ,转化酶活性可作为黄绵土养分供给的
到 ,不同作物的不同酶类与养分的相互关系 ,具 依据和肥力的指标 。
有很大的差异 ,其中转化酶活性与养分含量呈
表 3 红豆草和冬小麦地主要土壤酶活性
酶活性
作 物 H : 0 2 转化 脱氢 多酚氧 脉 蛋白 中性磷 备 注
酶 酶 酶 化酶 酶 酶 酸酶
冬 小专地
红立草地
4
.
9 8
5 0 2
2
.
5 7
2
.
6刁
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17
.
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7 2
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2 5
2 5
.
8 1
2 8
.
9 9
1 2
.
3 8
1 5
.
0 8
5
.
6 5
7 5 0
为 O一 1 0cm 土层
酶 活性 四 年平 均
值 。
, 注 : 酶活性单位见 ! . 礴文 。
表 刁 土壤酶活性与主要养分的相关系数 (r )
脉酶变 量 作 物 H
2
0
2
酶
转化
酶
脱氢
酶
多酚氧
化酶
蛋白
酶
中性磷
酸酶
有机
质
全
N
水解
N
速效
P
二鱼效
K
一
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0
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.
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八BA
.2 4 作物对土壤养分流失 的影响
土壤养分是肥力的重要部分 , 尤其 是贫膺
的黄绵土 ,绝大 部分养分俱缺 . 养分限制了作物
的生育 。 据观测 , 该区土壤侵蚀模数为 5~ 9 干
吨 · k( m :! · 年 ) , . 大量养分被带 走 , 并且养分
的 亏损 程度要大于土壤物理侵蚀的 3 0% 以上 。
侯光炯教授 等研究 ( 1 9 8 0) 得到 . 植物根系对土
壤肥 力具有 良好的促进作用 。 此外 ,植物的生物
小循环和植被能有效地控制土壤侵蚀 , 减少养
分亏损 。豆科作物对养分流失的影响 ,研究结果
列人表 5 。 山表 5 得到 , 黄绵土坡地养分流失非
常严重 ,其中以耕作和裸露地最突出 ,其次是暴
雨时的 xlJ 割留茬 首着地 , 植被 良好并且未耕的
红豆草和小冠花地养分流失量最少 。 流失养分
中除矿质养分外 , 有机质和氮素损失较大 ,这就
导致土壤养分的衰减 。 表明 , 坡地耕作或破坏 植
被是造成土壤养分流失和亏损的重要因索 ; 而
免耕或在暴雨期 保持良好的植被能有效地减少
土壤养分的损失 。
3 结论
3
.
1 黄绵土坡地种豆科作物 ,特别是多年生豆
科牧草能有效地提高土壤酶活性 ; 其中以 首活
10 / 1 9 93 P RT A A C IJ LT U RAS LC飞三 N C E( Vu l. 10. N o. 6) 23
表 5豆科作物地的养分流失量
全量养分 ( k g/亩 ) 有效态养分 ( g/亩 )
作 物 有机
N质
耕作情 况
P K KC aM gZ
n Cu林 n Fe M0
丹 0口 1,工,止
休 闲 1 7 . 1 1 1 . J J 二. 行2 3 0 . 4 5
黄 豆 J g . 肠 1 . 巧 3 . J 6 3 了. 2 5
育 蓓 1 4 . 叨 。 . 83 2 . 1 . 抓 . 洲
红豆草 1 0 . 0 0 0 . 卜2 1 . 5 6 1 6 . 3 1
小冠花 1 1 . 2 2 0 . 66 1 . a 8 1 : 1 9 3
1 J 1
.
8 1之. 6 2 8 3 6 2 2 4 2 工9 . 3 1 . 0 0 0 . 马4
1 15
.
5 9忿 . 3 之6 5 . 1 2 8 2 . 才 3 5 7 a 、 9 4 0 . 9 0
6 5
.
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.
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.
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.
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6 1
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.
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0 9
0
.
1 1
未耕
耕
未拼
未耕
未耕
备 注 表内为连续三年的测定结 果
.其 中第一年流失量少占总量的 12 %左右 , 第二年 无流失 , 第三年流失量大 , 占 85 % 以
上 ; 曹蓓地第三年暴雨前 XlJ 割 ,其他朱割 。
的效果最好 ,红豆草 、 小冠花次之 ,休 闲地较差 ,
黄豆最差 。
3
.
2 在黄绵土区用植物措施增强土壤生物和
酶活性是完全可能的 , 并且多年生豆科作物优
于禾本科作物 . 这是豆科作物养地内因之一 。
3
.
3 黄绵土转化酶 活性与主 要养分呈密切的
正相关 . 尤其是牧草地更 明显 。 因此转化酶活性
高低可作为土壤肥 力抬标 。
3
.
4 多年生豆科牧草能有效地控制土壤侵蚀 、
养分亏损和提高土壤肥 力 . 应在黄绵土坡地上
大面积推广 。 频 繁拼作和种一 年生作物或破坏
植被将加剧土壤养分和肥力下降 ,应在流失 区
实行免耕和保持植被 , 以控制水土流失的危害 。
主要参考文献
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e a n e f f
c e t iv c l y e o 门 t r o l 二。 i i c ; o s l o n a n d d e 卜` li t y o f 5 0 11 n t二t厂J e n t s . T h c r e 认· e r e e lo s c ly r e l a t io n s 晚 t w e e n th e a -c
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