玉米/紫花苜蓿間作對(duì)土壤酶活性及玉米產(chǎn)量的影響

袁菲婭?徐蓉蓉?劉芳?張楊楊?趙麗麗

摘 要：玉米和豆科牧草間作是我國(guó)普遍實(shí)施的一種重要種植方式，是提高單位土地利用效率的可行方法。[1]在農(nóng)牧交錯(cuò)地區(qū)， 將玉米與苜蓿間作， 既可以滿足了糧食需求， 又可以飼草來(lái)源。[2]本實(shí)驗(yàn)以玉米、紫花苜蓿為間作植物，以單作玉米為對(duì)照組，在玉米和紫花苜蓿的間作中采用了30，50，70三種不同間距種植，探討不同間距間作對(duì)土壤酶活性的影響。研究表明間作植株間土壤酶活性除脲酶，其它四種酶酶活性均高于單作紫花苜蓿間土壤酶活性，但低于單作玉米間土壤酶活性，間距為50時(shí)，玉米參量最高，為28266.67kg/hm2。

關(guān)鍵詞：玉米;紫花苜蓿;間作;土壤酶活性;產(chǎn)量

紫花苜蓿 （Medicago sativa） 是一種多年生的豆科牧草作物，產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)好，適應(yīng)性強(qiáng)，蛋白質(zhì)含量高的優(yōu)質(zhì)飼料。它的種植也可以保護(hù)土壤和水分，提高土壤肥力。玉米（Maize）糖分含量高， 生物產(chǎn)量高、適口性好、消化率高、是一種優(yōu)良的飼料作物

間作（Intercropping），通過(guò)在同塊地上種植兩種或兩種以上生育季節(jié)相近的作物，? 異，在時(shí)間和空間上形成互補(bǔ)效應(yīng)，促進(jìn)光照、水分和土壤養(yǎng)分的高效利用，從而改善作物產(chǎn)量，在我國(guó)乃至世界農(nóng)業(yè)發(fā)展中占有重要地位。間作系統(tǒng)，特別是谷類作物和豆科作物的間作，具有許多優(yōu)勢(shì)，例如提高作物產(chǎn)量，提高土地利用效率，改善病蟲(chóng)害防治，并增加光，水和養(yǎng)分的使用等。玉米是需氮量較大的C4作物，且作為禾本科植物， 玉米為須根系， 將其與豆科植物間， 對(duì)玉米產(chǎn)量會(huì)有顯著提升作用。作為禾本科植物， 玉米為須根系， 將其與豆科植物間作會(huì)增加玉米根系水平和垂直尺度的生態(tài)位， 形成復(fù)合的根系系統(tǒng)， 提高玉米產(chǎn)量。目前關(guān)于玉米/紫花苜蓿間作的研究主要集中在產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益上，例如Smith和Carter（1998）發(fā)現(xiàn)，與玉米單作相比，苜蓿/玉米間作提高了作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。陳玉香，周道瑋，張玉芬（2003）表明，苜蓿/玉米間作的產(chǎn)量低于僅種植玉米的產(chǎn)量。本研究立足土壤酶活性研究，旨在豐富貴州地區(qū)玉米/紫花苜蓿間作系統(tǒng)理論。

一、材料與方法

1.試驗(yàn)點(diǎn)自然條件概況

試驗(yàn)區(qū)位于貴州省畜牧獸醫(yī)研究所麥坪實(shí)驗(yàn)基地，地理坐標(biāo)為26°30′N，106°30′E，海拔約1100米，該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)溫潤(rùn)氣候，高原氣候明顯。年平均氣溫22.7℃，無(wú)霜期283天，年平均總降水量1129.5mm，年平均日照時(shí)數(shù)1148.3h，試驗(yàn)地點(diǎn)pH為5.73，土壤為紅黏土。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及田間管理

試驗(yàn)含3種種植方式，紫花苜蓿單作，玉米單作及玉米/紫花苜蓿間作，單作紫花苜蓿株距為30 cm（Z30），單作玉米株距分別為30 cm（Y30），50cm（Y50），70cm（Y70），玉米/紫花苜蓿間作，紫花苜蓿間株距30cm，玉米間株距分別為30cm（J30），50cm（J50），70cm，（J70）。所有樣地均以隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)排列，三個(gè)重復(fù)和一塊0.5米的緩沖區(qū)。每塊地寬4.0米，長(zhǎng)5.0米。栽種時(shí)施發(fā)酵過(guò)的羊糞5000 kg/ha，玉米拔節(jié)期每小區(qū)追肥尿素300 kg/ha。

種植的紫花苜蓿品種為三得利，2016年10月1日條播，30 kg/ha;玉米品種為新糯一號(hào)，2017年4月9日播種玉米。穴播，5厘米深度種植種子，每穴播種為2-3粒。

3.土樣采集

2017年8月10日按“5點(diǎn)”取樣法選取土樣，土壤深度為耕作土層（0-20 cm） ，分別采集單作紫花苜蓿、間作玉米與紫花苜蓿、單作玉米株間士壤。 將樣品混勻后取適量試驗(yàn)土樣裝入無(wú)菌密封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后，研磨過(guò)30-50目篩，測(cè)定土壤酶活性。

4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法

土壤脲酶是能酶促有機(jī)分子中肽鍵的水解的有高度專一性的一種酰胺酶，其的活性可以用來(lái)表征土壤氮素狀況，其酶活性用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定，蔗糖酶是一種廣泛存在于土壤中的水解酶，蔗糖酶活性與土壤中的腐殖質(zhì)、水溶性有機(jī)質(zhì)以及微生物的數(shù)量及其活動(dòng)呈正相關(guān)，常被用來(lái)表征土壤的熟化程度和肥力水平，其酶活性用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，過(guò)氧化氫酶是能促進(jìn)過(guò)氧化氫對(duì)各種化合物的氧化的一種氧化還原酶，其酶活性用高錳酸鉀滴定法測(cè)定，磷酸酶，是表征土壤生物活性的重要酶，在土壤磷素循環(huán)中起重要作用，土壤磷酸酶促作用能加速土壤有機(jī)磷的脫磷速度，可以用來(lái)表征土壤磷素的有效化強(qiáng)度其酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，蛋白酶可以，加速土壤的氮素循環(huán)，用茚三酮比色法測(cè)定，測(cè)定過(guò)程及數(shù)據(jù)結(jié)果均按照蘇州科銘生物技術(shù)有限公司試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行。

成熟后各小區(qū)分別收取玉米5株進(jìn)行常規(guī)考種。玉米考察株高、穗位高、穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗重等農(nóng)藝性狀，各個(gè)處理每平方米玉米8株，故玉米產(chǎn)量，秸稈產(chǎn)量，全株產(chǎn)量×1.6×10000換算公頃產(chǎn)量。

5.數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)分析使用Excel 2003和IBM SPSS Statistics24軟件，并用其對(duì)單因素方差（one-way ANOVA）及LSD法進(jìn)行顯著性分析。

二、結(jié)果與分析

1.玉米與紫花苜蓿間作對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶活性是衡量土壤肥力的重要生理指標(biāo)之一，在一定程度上反應(yīng)了土壤養(yǎng)分含量變化情況，被廣泛應(yīng)用于土壤生態(tài)系統(tǒng)研究中。其中土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和蛋白酶分別反映土壤中碳、磷和氮素水平狀況。在本研究中，相同玉米間距情況下玉米紫花苜蓿間土樣土壤脲酶和酸性磷酸酶酶活性高于玉米單作，間作玉米紫花苜蓿間蔗糖酶和酸性蛋白酶活性在間距為30cm時(shí)高于單作，間距為50cm，70cm時(shí)都低于單作。玉米/紫花苜蓿間作根圍土壤過(guò)氧化氫酶酶活性均低于單作，這一結(jié)果與玉米間作鷹嘴豆的土壤脲酶活性低于單作的結(jié)論相似

2.玉米與紫花苜蓿間作對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由圖2可以看出，在不同間距處理下，玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為J50 ﹥Y30﹥J30 ﹥Y70﹥Y50﹥J70表明以玉米作為高位強(qiáng)勢(shì)作物，適當(dāng)作物行距相比傳統(tǒng)單作可改善植株光透環(huán)境和通風(fēng)條件有利于促進(jìn)植株吸收光、熱等資源，改善作物生長(zhǎng)發(fā)育空間，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。

在保證玉米產(chǎn)量潛力發(fā)揮的同時(shí)，盡量減少高位作物玉米對(duì)低位作物的蔭蔽脅作物間作，

三、結(jié)語(yǔ)

適合的玉米行距對(duì)土壤酶活性及玉米產(chǎn)量有一定的促進(jìn)作用，玉米/紫花苜蓿間作系統(tǒng)提升了土壤脲酶和酸性磷酸酶酶活性，間作體系中蔗糖酶和酸性蛋白酶活性變化不明顯;間作紫花苜蓿根圍土壤蔗糖酶、和酸性蛋白酶活性高于單作，玉米/紫花苜蓿間作根圍土壤過(guò)氧化氫酶酶活性均低于單作;綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明：?jiǎn)巫饔衩仔芯酁?0 cm時(shí)，玉米間土壤酶活性最強(qiáng)，間作玉米間距為50cm時(shí)，產(chǎn)量最高。

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