楊何寶，李繼泉，2*，王俊娟，李玉靈，2（.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河北保定07000；2.河北省林木種質(zhì)資源和森林保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定07000）

施肥和苜蓿接種根瘤菌對苜蓿生長及鐵尾礦砂基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

楊何寶1，李繼泉1，2*，王俊娟1，李玉靈1，2
（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河北保定071000；2.河北省林木種質(zhì)資源和森林保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定071000）

本研究采用室外盆栽的方式，探討了施肥水平和苜蓿接種不同根瘤菌菌株對紫花苜蓿生長及鐵尾礦砂基質(zhì)理化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，接種根瘤菌可顯著促進(jìn)紫花苜蓿株高、根長、地上鮮重、根鮮重、總生物量和瘤鮮重的增加，其中以接種菌株17676的效果最佳。而接種根瘤菌的苜蓿在種植當(dāng)年對鐵尾礦砂基質(zhì)理化性質(zhì)的改善有一定的促進(jìn)作用，但效果不顯著。施肥明顯促進(jìn)了苜蓿生長，隨著施肥水平的提高，苜蓿株高、根長、地上鮮重、根鮮重和總生物量逐漸增大，在N3施肥水平時(shí)最高，并且N3施肥水平條件下的株高、地上部鮮重和總生物量與N2和N1兩個(gè)施肥水平間差異顯著。在促進(jìn)根瘤重的增加方面，N2施肥水平效果最好，但與N3水平間差異不顯著。在改良鐵尾礦砂理化性質(zhì)方面，施肥不僅能明顯促進(jìn)鐵尾礦砂容重和p H值的降低，還能顯著促進(jìn)其田間持水量、總孔隙度以及有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量的增加。在降低容重、酸堿度以及提高有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量方面，N3施肥水平的效果均明顯優(yōu)于N1和N2水平。

鐵尾礦；紫花苜蓿；根瘤菌；施肥；理化性質(zhì)

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楊何寶，李繼泉，王俊娟，李玉靈.施肥和苜蓿接種根瘤菌對苜蓿生長及鐵尾礦砂基質(zhì)理化性質(zhì)的影響.草業(yè)學(xué)報(bào)，2016，25（2）：68-76.

YANG He-Bao，LIJi-Quan，WANG Jun-Juan，LI Yu-Ling.Effects of fertilizer and Rhizobium inoculation on alfalfa growth on mine tailings and the physicochemical properties of iron tailings.Acta Prataculturae Sinica，2016，25（2）：68-76.

隨著我國鐵礦資源的開發(fā)和利用，產(chǎn)出大量的鐵尾礦，不僅占用大量土地，而且破壞植被、嚴(yán)重污染環(huán)境［1］。研究表明，植被恢復(fù)與重建是治理礦山廢棄地的有效途徑［2-3］。紫花苜蓿（Medicago sativa）因其根系可與根瘤菌形成固氮體系，具有適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)草量高、富含蛋白質(zhì)等特點(diǎn)被稱作“牧草之王”，同時(shí)還具改良土壤理化性質(zhì)、改善生態(tài)環(huán)境的作用，是牧草生產(chǎn)和沙化、退化土壤及金屬尾礦植被恢復(fù)的首選牧草［2，4-5］。因此，利用鐵尾礦種植紫花苜蓿不僅能增加苜蓿種植面積，利于發(fā)展畜牧生產(chǎn)，而且對于治理因鐵尾礦大量堆積造成的環(huán)境污染，改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

然而，鐵尾礦砂營養(yǎng)成分極度匱乏、結(jié)構(gòu)松散、持水力差，這些惡劣的理化性質(zhì)嚴(yán)重制約著苜蓿及其他植物的正常生長［3，5-6］。因此，改善鐵尾礦砂理化性質(zhì)、提高苜?？鼓嫘允谴龠M(jìn)苜蓿正常生長的重要方面。研究表明，接種根瘤菌可以促進(jìn)苜蓿早結(jié)瘤、多結(jié)瘤、增加固氮量，提高苜蓿的品質(zhì)及抗逆性［7-8］，并且種植接種根瘤菌的苜蓿還能促進(jìn)土壤養(yǎng)分含量的增加［9］。施用有機(jī)肥能改善土壤結(jié)構(gòu)，提高養(yǎng)分含量，增強(qiáng)土壤保水保肥能力，進(jìn)而提高苜蓿產(chǎn)量［10-12］?？梢姡┯糜袡C(jī)肥和苜蓿接種根瘤菌處理不僅能明顯促進(jìn)苜蓿生長，還能顯著改善土壤的理化性質(zhì)。但施用有機(jī)肥和苜蓿接種根瘤菌能否促進(jìn)鐵尾礦砂上種植的苜蓿結(jié)瘤和生長，以及對鐵尾礦基質(zhì)的改良效果如何未見報(bào)道。

因此，本試驗(yàn)采用裂區(qū)試驗(yàn)方法，通過室外盆栽的方式，研究施用有機(jī)肥和苜蓿接種根瘤菌處理對鐵尾礦砂上種植的紫花苜蓿生長狀況及其生長基質(zhì)理化性質(zhì)的影響，以期為紫花苜蓿在鐵尾礦廢棄地上快速定植與生長提供技術(shù)參考。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試植物：阿爾岡金紫花苜蓿（Medicago sativa cv.Algonquin），購自北京正道生態(tài)科技有限公司。

供試根瘤菌菌株：菌株ACCC17512、17513和17676，由中國農(nóng)業(yè)微生物菌株保藏中心提供。

供試鐵尾礦砂：取自遷安馬蘭莊鐵礦尾礦庫，其p H為7.67，養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)1.15 g/kg、堿解氮1.41 mg/kg、速效磷0.24 g/kg、速效鉀15.50 mg/kg。

根瘤菌培養(yǎng)基：蔗糖，10 g；K2HPO4，0.5 g；NaCl，0.1 g；酵母膏，1 g；檸檬酸鐵（1%），1 m L；CaSO4，0.2 g；MgSO4·7H2O，0.2 g；MnSO4（1%），1 m L；Na Mo O4（1%），1 m L；硼酸（1%），1 m L；瓊脂，20 g；1000 m L水；p H 6.8～7.0。該配方由中國農(nóng)業(yè)微生物菌株保藏中心提供。

根瘤菌營養(yǎng)液：1000 m L水中加硼酸（H3BO3）2.86 g，鉬酸鈉（Na2MoO4·7H2O）2.03 g。

供試有機(jī)肥：經(jīng)發(fā)酵處理的雞糞有機(jī)肥（p H 5.90，有機(jī)質(zhì)285.47 g/kg，全氮14.0 g/kg，堿解氮0.46 g/kg，全磷1.3 g/kg，速效磷0.88 g/kg，全鉀14.3 g/kg，速效鉀7.46 g/kg），購于藁城市發(fā)達(dá)生物發(fā)酵肥有限公司。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，每盆（φ=15 cm，H=18 cm）裝基質(zhì)5 kg。設(shè)4個(gè)主處理和4個(gè)副處理。主處理為苜蓿不接種根瘤菌（A0）、接種根瘤菌17512（A1）、根瘤菌17513（A2）和根瘤菌17676（A3）；副處理為4個(gè)有機(jī)肥水平，包括N0（5 kg鐵尾礦砂+0 kg有機(jī)肥）、N1（4.95 kg鐵尾礦砂+0.05 kg有機(jī)肥）、N2（4.875 kg鐵尾礦砂+0.125 kg有機(jī)肥）和N3（4.75 kg鐵尾礦砂+0.25 kg有機(jī)肥），每個(gè)主處理分別與4個(gè)副處理進(jìn)行組合，共16個(gè)處理，以不種苜蓿的鐵尾礦砂為空白對照（CK），每個(gè)處理3次重復(fù)，共48盆。

1.2.2根瘤菌培養(yǎng)與制備吸取0.3～0.4 m L的根瘤菌營養(yǎng)液，滴入裝有凍干菌株的安瓿管內(nèi)輕輕振蕩，使菌體溶解成懸浮液，采用平板畫線法接種于根瘤菌固體培養(yǎng)基上，于28℃培養(yǎng)3～4 d，然后轉(zhuǎn)接到液體培養(yǎng)基中，在28℃下恒溫振蕩培養(yǎng)1 d，經(jīng)4000 r/min離心10 min后，收集菌體，用平板計(jì)數(shù)法測定含菌量為5×109個(gè)/g，保證在接種過程中每粒種子表面含有不少于103個(gè)有效的根瘤菌［13］。

1.2.3接種將苜蓿種子于50～60℃水中浸泡0.5 h后，撈出。白天放在陽光下暴曬，夜間轉(zhuǎn)至陰涼處，并加水保持種子濕潤，當(dāng)大部分種子略有膨脹時(shí)，按根瘤菌與干種子重量比為1∶10的比例進(jìn)行拌種。在拌種前，根瘤菌中加入1%羧甲基纖維素鈉溶液作為黏著劑［14］。

1.2.4播種及后期管理鐵尾礦砂過篩去除雜質(zhì)，并加入硼砂（1.7 mg/kg）和鉬酸鈉（0.007 mg/kg），與添加不同比例的有機(jī)肥混合均勻后裝盆。于2013年5月初播種，采用穴播的方式，穴深1～2 cm，在盆中4角和中心播種，每穴播種3粒種子，出苗一周后，盆中5個(gè)點(diǎn)各留一株長勢最好的植株。為保證根瘤菌更好地發(fā)揮固氮能力，間苗在每盆中各加入含硼砂（2.86 mg/m L）和鉬酸鈉（2.03 mg/m L）的混合溶液20 m L。在苜蓿的生長過程中，及時(shí)澆水，除蟲和除草。

1.3測定指標(biāo)與方法

1.3.1苜蓿生長性狀的測定于2013年10月中旬收獲，分別測定植株株高、根長、地上部分和根鮮重、總生物量、根瘤鮮重［4］。

1.3.2鐵尾礦砂理化性質(zhì)的測定苜蓿收獲后，將盆中的尾礦砂混勻并去除雜物，用于測定其理化性質(zhì)。容重、總孔隙度和田間持水量采用環(huán)刀法測定［15］。土壤p H用p H計(jì)測定；土壤堿解N采用堿解擴(kuò)散法；土壤速效P采用碳酸氫鈉浸提鉬藍(lán)比色法；土壤速效K采用NH4OAc浸提—火焰光度法；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外稀釋法［16］。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

不同處理對鐵尾礦砂理化性質(zhì)的影響均以各指標(biāo)的測定值與空白對照比較所得的差值即增減量來表示。利用Excel、SPSS統(tǒng)計(jì)工具對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同水平間的多重比較采用LSD法，相關(guān)性分析采用Pearson法。

2　結(jié)果與分析

2.1接種根瘤菌和施肥對紫花苜蓿生長狀況的影響

通過F值檢驗(yàn)（表1），結(jié)果表明，接種根瘤菌對紫花苜蓿株高、根長、地上鮮重、根鮮重、總生物量和根瘤重提高的影響達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。施肥處理對苜蓿各項(xiàng)生長指標(biāo)提高的影響均達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）。此外，接種根瘤菌和施肥處理對苜蓿株高、根長、根鮮重和根瘤重提高的影響存在交互作用，且達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。

表1　紫花苜蓿各生長指標(biāo)F值Table1　F value of alfalfa growth indexes

接種根瘤菌后，苜蓿的株高、根長、根鮮重、總生物量和根瘤重等生長指標(biāo)均明顯高于不接種處理，特別是根瘤重的提高幅度最大，為不接種處理的2.4～3.4倍。接種菌株17676（A3）后，除根瘤重的提高程度不顯著外，其余各生長指標(biāo)均明顯高于接種其他兩個(gè)菌株。與菌株17513（A2）相比，接種菌株17512（A1）苜蓿的根鮮重明顯增大，其他各生長指標(biāo)雖然也都有一定程度的提高，但差異不顯著（表2）。

表2　接種根瘤菌對紫花苜蓿生長的影響Table2　Effects of Rhizobium inoculation on alfalfa growth

由表3可知，施肥對苜蓿生長的促進(jìn)作用顯著優(yōu)于不施肥處理（P＜0.05）。隨著施肥水平的提高，除根瘤重外其他各生長指標(biāo)均逐漸增大。N3水平的苜蓿株高、地上部鮮重和總生物量明顯高于N2和N1水平，說明N3施肥水平對苜蓿地上部分的生長和總生物量的提高顯著高于其他較低的施肥水平。在促進(jìn)根瘤重的增加方面，N2施肥水平效果最好，但與N3水平間差異不顯著。

表3　施肥對紫花苜蓿生長的影響Table3　Effects of fertilization on alfalfa growth

相關(guān)性分析表明，根瘤重與株高、根長、地上部鮮重、根鮮重和總生物量間均呈極顯著地正相關(guān)（株高，r= 0.803；根長，r=0.888；地上部鮮重，r=0.814；根鮮重，r=0.863；總生物量，r=0.867），這表明良好的結(jié)瘤性對苜蓿生長有顯著的促進(jìn)作用。

2.2苜蓿接種根瘤菌和施肥對鐵尾礦砂理化性質(zhì)的影響

2.2.1對鐵尾礦砂物理性質(zhì)的影響經(jīng)F檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，種植接種根瘤菌的苜蓿對尾礦砂容重的降低以及田間持水量和總孔隙度的提高均無顯著影響，而施肥對以上指標(biāo)的影響達(dá)到了極顯著的水平（P＜0.01）（表4）。

由表5可知，種植接種根瘤菌的苜蓿對鐵尾礦砂容重的降低以及田間持水量和總孔隙度的提高均無顯著影響，但種植接種根瘤菌苜蓿的鐵尾礦砂容重的減少量以及田間持水量和總孔隙度的增加量均大于種植不接種苜蓿，這表明接種根瘤菌的苜蓿在種植當(dāng)年對鐵尾礦砂物理性質(zhì)的改善有一定的促進(jìn)作用，但效果不明顯。種植接種不同菌株的苜蓿對以上指標(biāo)增減量的影響也存在一定的差異，以接種菌株17676（A3）的效果最好。

隨著施肥水平的提高，容重的降低幅度以及田間持水量和總孔隙度的增加量逐漸增大。在降低鐵尾礦砂容重方面，N3施肥水平的效果明顯好于其他處理（P＜0.05）。在提高田間持水量和總孔隙度方面，N2和N3施肥水平的作用均明顯大于其他處理，而兩者間的差異不明顯，但對以上指標(biāo)提高的數(shù)量方面仍有區(qū)別，以N3水平的效果最佳，說明施有機(jī)肥可明顯改善鐵尾礦砂的物理性質(zhì)（表6）。

2.2.2對鐵尾礦砂化學(xué)性質(zhì)的影響經(jīng)F檢驗(yàn)可知，種植接種根瘤菌的苜蓿對鐵尾礦砂p H的減少量及其他營養(yǎng)物質(zhì)的增加量的影響不顯著，而施肥處理對以上指標(biāo)變化的影響達(dá)到了極顯著的水平（P＜0.01）。在提高堿解氮和速效鉀含量方面，苜蓿接種根瘤菌和施肥處理間存在交互作用（P＜0.05）（表7）。

表4　鐵尾礦砂物理性質(zhì)F值Table4　F value of the physical properties of iron-mine tailings

表5　苜蓿接種根瘤菌對鐵尾礦砂物理性質(zhì)的影響Table5　Effects of Rhizobium inoculation on the physical properties of iron-mine tailings

表5　苜蓿接種根瘤菌對鐵尾礦砂物理性質(zhì)的影響Table5　Effects of Rhizobium inoculation on the physical properties of iron-mine tailings

處理Treatments容重的增減量Increment of VW（g/cm3）田間持水量的增減量Increment of FC（%）總孔隙度的增減量Increment of TP （%）A0-0.043±0.03a 2.46±1.64a 4.67±2.65a A1-0.064±0.03a 3.23±1.29a 5.27±2.92a A2-0.054±0.03a 2.98±1.34a 5.16±2.92a A3-0.078±0.04a 3.95±1.52a 6.37±3.12a

表6　施肥對鐵尾礦砂物理性質(zhì)的影響Table6　Effects of fertilization on the physical properties of iron-mine tailings

表6　施肥對鐵尾礦砂物理性質(zhì)的影響Table6　Effects of fertilization on the physical properties of iron-mine tailings

處理Treatments容重的增減量Increment of VW（g/cm3）田間持水量的增減量Increment of FC（%）總孔隙度的增減量Increment of TP （%）N0-0.027±0.01a 1.53±0.55a 1.40±0.48a N1-0.040±0.01ab 2.55±0.84a 5.04±0.74b N2-0.072±0.01b 3.73±0.89b 7.20±0.79c N3-0.100±0.03c 4.79±0.40b 7.83±0.90c

表7　鐵尾礦砂化學(xué)性質(zhì)F值Table7　F value of the chemical properties of iron-mine tailings

由表8可知，種植接種根瘤菌的苜蓿對鐵尾礦砂p H值的降低量及其他營養(yǎng)物質(zhì)的增加量的影響并不顯著，但種植接種根瘤菌的苜蓿后鐵尾礦砂p H值的減少量及其他營養(yǎng)物質(zhì)的增加量均在一定程度上大于種植不接種苜蓿，并且這些指標(biāo)的增減量在不同菌株間也有差異，接種根瘤菌菌株17676的效果最佳。表明接種根瘤菌的苜蓿在種植當(dāng)年對鐵尾礦砂肥力的提高及酸堿度的改良有一定的積極作用，但效果不顯著。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，與不施肥處理相比，施肥對鐵尾礦砂p H值的降低幅度及有機(jī)質(zhì)、速效磷增加量的影響達(dá)到了顯著程度。隨著施肥水平的提高，p H值的降低幅度及營養(yǎng)物質(zhì)的增加量逐漸增大。并且N3水平對降低p H以及提高有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量的效果明顯優(yōu)于N1和N2水平，使鐵尾礦砂的p H值降低了0.54，由原來的7.67降至7.13；有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量分別增加了17.1 g/kg、0.6 g/kg和7.49 mg/kg。在提高堿解氮含量方面，雖然N3與N2水平間無顯著差異，但在增加量上前者高于后者。因此，N3施肥水平在改良鐵尾礦酸堿度及提高養(yǎng)分含量方面效果最佳，其次為N2和N1水平（表9）。

表8　苜蓿接種根瘤菌對鐵尾礦砂化學(xué)性質(zhì)的影響Table8　Effects of Rhizobium inoculation on the chemical properties of iron-mine tailings

表8　苜蓿接種根瘤菌對鐵尾礦砂化學(xué)性質(zhì)的影響Table8　Effects of Rhizobium inoculation on the chemical properties of iron-mine tailings

處理Treatments p H增減量Increment of p H有機(jī)質(zhì)增減量Increment of OM（g/kg）堿解氮增減量Increment of AN（mg/kg）速效磷增減量Increment of AP（g/kg）速效鉀增減量Increment of AK（mg/kg）A0-0.297±0.23a 6.99±6.80a 3.96±4.88a 0.22±0.25a 3.12±2.50a A1-0.323±0.23a 7.70±7.46a 6.11±6.31a 0.28±0.27a 4.58±2.33a A2-0.308±0.24a 7.68±7.44a 5.08±5.19a 0.26±0.28a 3.94±2.45a A3-0.338±0.25a 8.01±7.75a 6.56±6.60a 0.33±0.29a 6.16±2.55a

表9　施肥對鐵尾礦砂化學(xué)性質(zhì)的影響Table9　Effects of fertilization on the chemical properties of iron-mine tailings

表9　施肥對鐵尾礦砂化學(xué)性質(zhì)的影響Table9　Effects of fertilization on the chemical properties of iron-mine tailings

處理Treatments p H增減量Increment of p H有機(jī)質(zhì)增減量Increment of OM（g/kg）堿解氮增減量Increment of AN（mg/kg）速效磷增減量Increment of AP（g/kg）速效鉀增減量Increment of AK（mg/kg）N0-0.03±0.01a 0.01±0.12a-0.22±0.32a-0.02±0.03a 2.07±1.34a N1-0.22±0.02b 4.09±0.15b 1.21±0.69a 0.13±0.05b 2.93±1.29a N2-0.49±0.02c 9.18±0.47c 9.85±1.91b 0.38±0.04c 5.32±1.21b N3-0.54±0.03d 17.10±1.00d 10.87±1.85b 0.60±0.08d 7.49±1.41c

3　討論

本研究中，接種根瘤菌顯著提高了紫花苜蓿的根瘤重，促進(jìn)了其地上和地下部的生長（表2），并且根瘤重與株高、根長、地上部鮮重、根鮮重和總生物量間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，這表明良好的結(jié)瘤性能夠提高鐵尾礦砂中紫花苜蓿的產(chǎn)量。其主要原因是根瘤菌通過促進(jìn)苜蓿早結(jié)瘤、提高結(jié)瘤率和單株結(jié)瘤量，增強(qiáng)植株對空氣中氮素的固定與利用［14，17］。然而，本研究中的3株根瘤菌對阿爾岡金紫花苜蓿生長的促進(jìn)作用存在差異，其中17676菌株的作用最為顯著（表2）。與之類似，Zeng等［17］將17株根瘤菌與苜蓿品種Vector進(jìn)行田間接種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，接種CCBAU30138菌株的苜蓿結(jié)瘤率及干草產(chǎn)量最高。這是由于苜蓿根瘤菌對寄主的選擇有很強(qiáng)的專一性，苜蓿品種與菌種間的不同共生組合，其固氮效果差異較大。這種差異由根瘤菌菌種和苜蓿品種雙方基因的相容性所決定，并涉及宿主植物、根瘤菌和環(huán)境間復(fù)雜的互作［18-20］。

同樣，施肥也能促進(jìn)苜蓿生長［21］。李鳳霞等［12］比較了不同改良劑對寧夏鹽堿地中苜蓿生物量的影響，結(jié)果顯示，在各種改良劑中，有機(jī)肥對苜蓿株高和生物量提高的促進(jìn)作用最為顯著。本研究結(jié)果也表明，施用有機(jī)肥后苜蓿的各項(xiàng)生長指標(biāo)均明顯提高，并隨著施肥量的增加，苜蓿各生長指標(biāo)（根瘤重除外）均有不同程度的提高，特別是地上部鮮重及總生物量達(dá)到了顯著的程度（表3），表明鐵尾礦砂基質(zhì)中施用有機(jī)肥能明顯促進(jìn)苜蓿生長。然而，過量施肥導(dǎo)致土壤中的化合態(tài)氮濃度過高，會影響根瘤菌對根毛的侵染，降低結(jié)瘤數(shù)量，抑制固氮酶活性，降低固氮效率，并隨著菌株和宿主植物不同而異［19］。馬霞等［4］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施氮量超過50 kg/hm2時(shí)，則抑制根瘤菌結(jié)瘤，引起苜蓿固氮量和生物量下降。蒯佳林等［22］的研究結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)貪舛瘸^105 mg/L時(shí)，苜蓿的株高隨著濃度的提高雖然仍有少量增加，但受濃度的影響已不顯著，而根長隨氮素水平的增加而降低。本研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施肥水平由2.5%升高到5%時(shí)，苜蓿根長和根鮮重雖然仍有一定程度的提高，但差異不顯著，而根瘤重卻表現(xiàn)出下降的趨勢（表3）。表明5%水平為施肥量的上限，此施肥水平對地下部分生長的促進(jìn)效應(yīng)已明顯減弱，特別是對苜蓿結(jié)瘤產(chǎn)生了輕度抑制，這可能是由于鐵尾礦基質(zhì)中的氮素濃度較高所致。

在促進(jìn)紫花苜蓿生長的同時(shí)，施肥也促進(jìn)了鐵尾礦砂理化性質(zhì)的改善。在物理性質(zhì)方面，施肥使鐵尾礦砂基質(zhì)容重的降幅以及田間持水量和總孔隙度的增幅明顯增大，并隨著施肥量的增加表現(xiàn)出不同程度的提高（表8）。這可能有2個(gè)方面的原因：一是有機(jī)肥有利于有機(jī)質(zhì)含量的增加和土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的聚集，從而使容重下降以及田間持水量和總孔隙度提高［23-24］。本研究結(jié)果表明，隨著有機(jī)肥施用量的提高，有機(jī)質(zhì)含量的增幅明顯增大（表8），并且有機(jī)質(zhì)的增加量與鐵尾礦砂基質(zhì)的容重、田間持水量和總孔隙度的變化幅度呈極顯著相關(guān)（容重，r= -0.862，P＜0.01；田間持水量，r=0.866，P＜0.01；總孔隙度，r=0.817，P＜0.01），這與聶軍等［23］的研究結(jié)果一致；二是有機(jī)肥通過促進(jìn)苜蓿根系的快速生長使鐵尾礦砂基質(zhì)的物理性質(zhì)得到明顯改善。本研究中，施肥明顯促進(jìn)了根鮮重的提高（表3）。相關(guān)性分析表明，根鮮重與容重、田間持水量和總孔隙度的增減量呈極顯著相關(guān)（容重，r=-0.903，P＜0.01；田間持水量，r=0.908，P＜0.01；總孔隙度，r=0.949，P＜0.01）。李勇等［25］也發(fā)現(xiàn)，隨著根量的增加，土壤容重的降幅和非毛管孔隙度的增幅明顯增大。

在改善鐵尾礦砂的化學(xué)性質(zhì)方面，施用有機(jī)肥使有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分的增加量顯著提高，并隨著施肥水平的提高其增加量均表現(xiàn)出不同程度的增大（表9），說明有機(jī)肥本身對基質(zhì)養(yǎng)分有添加作用。此外，有機(jī)肥的施入會促進(jìn)根系生長及微生物活動(dòng)加強(qiáng)，根系分泌物和微生物的共同作用加快了鐵尾礦砂中無機(jī)養(yǎng)分的溶解和有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化［26］。施有機(jī)肥還降低了鐵尾礦砂基質(zhì)的p H，由偏堿性逐漸接近中性（表9）。這可能有3個(gè)方面的原因：一是有機(jī)肥含有的大量腐殖酸等酸性物質(zhì)導(dǎo)致了p H值的降低［27］；二是苜蓿根系在生長過程中不斷向環(huán)境中分泌有機(jī)酸，有機(jī)肥促進(jìn)了根系生長及有機(jī)酸向環(huán)境中的分泌［28］；三是有機(jī)肥通過提高微生物的數(shù)量和活性，促進(jìn)其在有機(jī)物分解及自身代謝過程中所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)向基質(zhì)中的釋放［29-30］。

相關(guān)研究表明，苜蓿接種根瘤菌后，不僅能通過促進(jìn)苜蓿生長來增加有機(jī)質(zhì)和速效氮含量［31］，還會降低土壤容重、增加田間持水量［32］，并且隨著苜蓿種植年限的延長對土壤理化性質(zhì)的改良效果逐漸增大［33-34］。本研究中，接種根瘤菌的苜蓿在種植的當(dāng)年對鐵尾礦砂基質(zhì)理化性質(zhì)的改善有一定的促進(jìn)作用，但效果不顯著（表5，表8），這說明有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分在鐵尾礦砂中的積累速度較為緩慢，在苜蓿種植當(dāng)年不足以引起鐵尾礦砂理化性質(zhì)的明顯改善。在今后的研究中，應(yīng)延長苜蓿的種植年限。

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Effects of fertilizer and Rhizobium inoculation on alfalfa growth on mine tailings and the physicochemical properties of iron tailings

YANG He-Bao1，LI Ji-Quan1，2*，WANG Jun-Juan1，LI Yu-Ling1，2
1.College of Forestry，Agricultural University of Hebei，Baoding 071000，China；2.Hebei Province Key Laboratory of Genetic Resources of Forest and Forest Protection，Baoding 071000，China

This study was undertaken to determine the effects of fertilizer application（iron tailings and organic fertilizer）and Rhizobium inoculation with different strains on the growth of alfalfa planted in iron mine tailings and the physicochemical properties of the soil-plant system in outdoor pots.Rhizobium inoculation significantly increased height growth，root growth，above ground fresh weight，root fresh weight，total biomass and fresh nodule weight.The most effective Rhizobium was strain No.17676.Inoculated alfalfa also influenced the physicochemical properties of iron mine tailings，but the effect was not significant in the first year of the study.Fertilizer application markedly promoted alfalfa growth.Increasing fertilizer rates increased plant height，above ground fresh weight and total biomass.The N2fertilizer treatment produced the greatest increase in root nodule weight.Fertilizer application significantly reduced soil bulk density and p H but increased organic matter，available nitrogen，available phosphorus，and available potassium in the mine tailings soil.These effects were significantly higher for the N3treatment compared to lower fertilizer rates.

iron tailings；alfalfa（Medicago sativa）；Rhizobium；fertilization；physicochemical properties

10.11686/cyxb2015121

2015-03-09；改回日期：2015-04-20

“十二五”環(huán)境領(lǐng)域國家科技計(jì)劃課題（2012BAC09B03）和“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計(jì)劃課題（2011BAD38B0103）資助。

楊何寶（1987-），男，河北唐山人，在讀碩士。E-mail：327735736@qq.com

Corresponding author.E-mail：lijqbd@163.com