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1、山西师范大学第六届“挑战杯”青年学生课外学术科技作品大赛两种多年生豆科植物对深层土壤养分的影响姓 名刘涛郭永强院 系城环学院地理科学专业指导教师张永清二OO年十月论文题目：两种多年生豆科植物对深层土壤养分的影响内容摘要探讨多年生豆科植物对深层土壤养分的影响。研究了自然生长有小冠花和紫花 苜蓿的土壤中有机质、氮素、磷素、钾素等养分的变化情况。结果表明：生长有不 同植物的土壤均表现为有机质、全氮、有效磷和速效钾等含量随着土层深度的增加 呈逐渐减少的趋势；豆科植物对于提高土壤水分、有机质和全氮含量效果明显，其 中提高深层(45-60cm)土壤的有机质以及提高中深层(30-60cm)土壤全氮含量的效果
2、 达极显著水平，但对于提高深层土壤有效磷、速效钾以及改善土壤pH环境的作用 不大。在晋南地区种植小冠花和紫花苜蓿可以提高土壤有机质含量，改善土壤氮素 水平,实际操作过程中应增施磷钾肥以充分发挥其培肥地力、改良土壤、保护生态的 作用。【关键词】小冠花紫花苜蓿土壤养分垂直差异Title： Effect of Two perennial Leguminous plants on the deep soil nutrientAbstractThe aim of the research was to discuss the effects of two perennial legu minous pl
3、a nts on the deep soil nu trie nt. The cha nges of soil nu trie nts such as orga nic matt er, n itroge n, phosphorus and potassium of the n atural growth of Cor on illa varia and alfalfa soil were studied. The results show that with the in crease of depth of soil orga nic matt er, total n itroge n,
4、Phosphorus and available potassium content gradually decreased in different plants growing soil; leguminous for improving of soil moisture, organic and total nitrogen content is obvious, effect on deep soil(45-60cm) orga nic matt er and middle deep soil(30-60cm) total nitrogen reached a extremely re
5、markable differenee level. However, for improv ing the deep soil phosphorus, potassium, and improve soil pH en vir onment is very limited. Pla nti ng Coro nilla varia and alfalfa in south of Shanxi province could improve the nitrogen level in soil. In its planting process, phosphorus and potassium s
6、hould be applied to play the fun cti ons of rais ing up land fertility, improv ing the soil and ecology protect ing.Coronilla varia Alfalfa Soil nutrient Vertical difference1材料与方法1.2.1实验设计与样品采集1.2.2测定项目及分析方法2结果与分析-2-2.1豆科植物对土壤水分影响-2-2.2豆科植物对土壤养分影响-2-2.2.1对有机质、全氮含量的影响22.2.2对有效磷含量的影响-4-2.2.3对速效钾含量的影响-
7、4-3结论与讨论-5-参考文献：-5-两种多年生豆科植物对深层土壤养分的影响学生姓名：刘涛郭永强 指导教师：张永清随着人口的不断增加和耕地面积的不断减少，保护耕地资源、提高土地利用率，特 别是根据各地自然资源特点实现废弃地的复垦和人工造地，已成为增加粮食产量、保障 粮食安全的重要措施。黄土高原面积大，部分地区土壤贫瘠少氮，因此，如何提高其土 壤肥力，并使新形成的根土系统向着“有机生命化”的方向加速发展，是该地区农业生产 上亟待研究的重要课题。豆科植物一般都具有发达的根系，而且其根瘤具有固定大气中 游离氮素的作用，这些含氮的根部腐烂后可增加不同深度土壤中的氮素和腐殖质，提高 土壤肥力。因此研究豆
8、科植物对土壤垂直肥力的影响，寻求尽快提高生土地土壤肥力的 生物调控措施，具有重要的实用价值。豆科植物是黄土高原生态系统中有效氮的主要供应者，对于改善土壤结构2、改 良土壤，保护生态系统方面有重要作用。关于豆科植物对土壤理化性质影响的作用机 制及效果评价等已有不少研究，秦燕燕等的研究表明，在弃耕地添加豆科植物后土 壤理化性质明显改善；郭晔红等、邱爱军等的研究表明，种植豆科植物后土壤全氮 质量分数、土壤微生物量碳质量分数和微生物熵均明显增加，但在晋南地区豆科植物对 增加生土土壤养分，提高土壤深层肥力，尤其是增加深层土壤有机质和全氮含量等方面 的研究尚未见报道。为此，本文以自然生长有不同豆科植物和无
9、豆科植物的生土为研究 对象，测定其养分在不同深度的分布规律，探索豆科植物对土壤垂直肥力的影响，为提 高土壤肥力的生物调控措施提供理论依据。1材料与方法1.1研究区概况研究区选在山西师范大学试验田，地处黄土高原汾河谷地东岸 （36.0833。一36.0836N, 111.555219。一111.5553E，海拔 441m）,山西省临汾市区内，全 年平均降水量527.4mm，属典型的半干旱半湿润季风气候，四季分明，雨热同期。全市 普遍分布的地带性土壤类型为褐土，试验区土壤为黄土母质上发育而成的石灰性褐土， 土层深厚，质地均匀，贮水性能良好。1.2研究方法1.2.1实验设计与样品采集以覆盖有自然生长
10、状态下的小冠花（Coronilla varia）、紫花苜蓿（Medicago sativa Linn）的土壤和无豆科植物覆盖的土壤（空白对照）为研究对象（分别用Cv、Ms、CK 表示），每种土壤设置4个采样深度，分别为距地面0-15cm（D1）、15-30cm（D2）、30-45cm （D3）、45-60cm（D4），每个样地取3个重复，共36个样品。采样位置用GPS定位。 取样后对每个土样进行混匀、风干及过筛后测定其有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH 值及吸湿水含量等项目。1.2.2测定项目及分析方法有机质测定采用重铬酸钾容量法（外加热法）8：称取通过0.149mm筛孔的风干土 样0.500
11、0g，放入一干燥的硬质试管中，用移液管准确加入0.8000molL-1（1/6K2Cr2O7）fe 准溶液5mL，加入浓H2SO45mL充分摇匀，试管放入自动控温的铝块管座中（试管内的 液温控制在约170C）,煮沸5min,剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，用邻啡罗啉作 指示剂，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。全氮测定采用半微量开氏法9：称取通过孔径0.149mm筛的风干土样1.0000g于消 煮管中，加少量无离子水（0.51mL）湿润土样后，加入加速剂2g和浓硫酸5mL，摇 匀，将消煮管置于电炉上，待消煮完全后将消煮管置于自动定氮仪（VELP-UDK 142 ） 支架上，按照仪器操作规
12、范进行蒸馏，之后用0.1906 molL-1的硫酸滴定，用作指示剂。 从实验组和空白组使用硫酸的量的差值，计算全氮含量。有效磷测定采用0.05 molL-1NaHCO3浸提法凹：称取通过20目筛子的风干土样 2.500g于150mL三角瓶中，加入0.05 molL-1NaHCO3溶液50mL，再加一勺无磷活性炭， 塞紧瓶塞，在振荡机上振荡30min，立即用无磷滤纸过滤，滤液承接于100mL三角瓶中， 吸取滤液10mL于150mL三角瓶中，再用滴定管准确加入蒸馏水35mL，然后移液管加 入钼锑抗试剂5mL，摇匀，放置30min后，用880nm或700nm波长进行比色。以空白 液的吸收值为0,读出
13、待测液的吸收值（A）。标准曲线绘制：分别准确吸取5pgmL-1 磷标准溶液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL于150mL三角瓶中，再加入0.05 molL-1NaHCO310mL，准确加水使各瓶的总体积达到45mL，摇匀；最后加入钼锑抗试 剂5mL,混匀显色。同待测液一样进行比色，绘制标准曲线。速效钾测定采用1.0 molL-1NH4OAc浸提，火焰光度法】：称取通过1mm筛孔的风 干土 5.00g于100 mL三角瓶或大试管中，加入1molL-1NH4OAc溶液50mL，塞紧橡皮 塞，振荡30min，用干的普通定性滤纸过滤。滤液盛于小三角瓶中，同钾标准系列溶液 一起在火焰光度计上
14、测定。记录其火焰光度计上的读数，然后从标准曲线上求得其浓度。 标准曲线的绘制：将钾标准系列溶液，以浓度最大的一个定到火焰光度计上为满度，然 后从稀到浓依序进行测定，记录火焰光度计上的读数。以读数为纵坐标，钾（K）的浓 度pgg-1为横坐标，绘制标准曲线。1.2.3数据分析试验数据用Excel 2010进行平均值和标准差的计算，并用SAS数据分析软件进行 方差分析和新复极差多重比较。2结果与分析2.1豆科植物对土壤水分影响由图1可以看出，无论有无豆科植物土壤，土壤水分均随深度的增加先降低后升高 再降低，但不同豆科植物对土壤水分影响的幅度不同。无豆科植物生长的土壤，其水分 较有小冠花和紫花苜蓿生长
15、的土壤在表层（0-15cm）少13.00%、16.86%,在15-30cm 土层少 9.78%、16.64%，在 30-45cm 少 4.74%、16.61%，而在 45-60cm 少 6.68%、17.00%。 可见豆科植物对于提高土壤水分含量有一定作用，特别是苜蓿对于深层土壤水分含量的 提高效果明显。含水量7 %图1小冠花、紫苜蓿对土壤不同深度含水量的影响Fig1 Effect of Coronilla varia and alfalfa on the different depths of soil 2.2豆科植物对土壤养分影响 2.2.1对有机质、全氮含量的影响土壤有机质是土壤中各种营
16、养特别是氮、磷的重要来源，一般来说，土壤有机质含 量是土壤肥力高低的一个重要指标。由表1可以看出无论有无豆科植物生长土壤的有机 质和全氮含量基本上都随着深度的增加而减少，但是生长有豆科植物的土壤二者含量减 少的慢，且在不同深度二者含量均较无豆科植物生长的高，特别是在45-60cm深度表现 得最为明显。无豆科植物生长的土壤，有机质的含量随土层深度的加深递减率依次为 17.98%、56.43%和88.77%，而有小冠花和紫花苜蓿生长的土壤该值依次为35.58%和 20.67%、26.41%和24.74%、26.74%和31.58%。生长有小冠花和紫花苜蓿的土壤在 45-60cm深度有机质含量比无豆科植物生长的土壤多10倍有余；无豆科植物生长的土 壤全氮含量在土层30-45cm下降
