玉米/紫花苜蓿间作对土壤酶活性及玉米产量的影响

袁菲娅?徐蓉蓉?刘芳?张杨杨?赵丽丽

摘 要：玉米和豆科牧草间作是我国普遍实施的一种重要种植方式，是提高单位土地利用效率的可行方法。[1]在农牧交错地区， 将玉米与苜蓿间作， 既可以满足了粮食需求， 又可以饲草来源。[2]本实验以玉米、紫花苜蓿为间作植物，以单作玉米为对照组，在玉米和紫花苜蓿的间作中采用了30，50，70三种不同间距种植，探讨不同间距间作对土壤酶活性的影响。研究表明间作植株间土壤酶活性除脲酶，其它四种酶酶活性均高于单作紫花苜蓿间土壤酶活性，但低于单作玉米间土壤酶活性，间距为50时，玉米参量最高，为28266.67kg/hm2。

关键词：玉米;紫花苜蓿;间作;土壤酶活性;产量

紫花苜蓿 （Medicago sativa） 是一种多年生的豆科牧草作物，产量高，营养品质好，适应性强，蛋白质含量高的优质饲料。它的种植也可以保护土壤和水分，提高土壤肥力。玉米（Maize）糖分含量高， 生物产量高、适口性好、消化率高、是一种优良的饲料作物

间作（Intercropping），通过在同块地上种植两种或两种以上生育季节相近的作物，  异，在时间和空间上形成互补效应，促进光照、水分和土壤养分的高效利用，从而改善作物产量，在我国乃至世界农业发展中占有重要地位。间作系统，特别是谷类作物和豆科作物的间作，具有许多优势，例如提高作物产量，提高土地利用效率，改善病虫害防治，并增加光，水和养分的使用等。玉米是需氮量较大的C4作物，且作为禾本科植物， 玉米为须根系， 将其与豆科植物间， 对玉米产量会有显著提升作用。作为禾本科植物， 玉米为须根系， 将其与豆科植物间作会增加玉米根系水平和垂直尺度的生态位， 形成复合的根系系统， 提高玉米产量。目前关于玉米/紫花苜蓿间作的研究主要集中在产量及经济效益上，例如Smith和Carter（1998）发现，与玉米单作相比，苜蓿/玉米间作提高了作物产量和经济效益。陈玉香，周道玮，张玉芬（2003）表明，苜蓿/玉米间作的产量低于仅种植玉米的产量。本研究立足土壤酶活性研究，旨在丰富贵州地区玉米/紫花苜蓿间作系统理论。

一、材料与方法

1.试验点自然条件概况

试验区位于贵州省畜牧兽医研究所麦坪实验基地，地理坐标为26°30′N，106°30′E，海拔约1100米，该地区属亚热带季风温润气候，高原气候明显。年平均气温22.7℃，无霜期283天，年平均总降水量1129.5mm，年平均日照时数1148.3h，试验地点pH为5.73，土壤为红黏土。

2.实验设计及田间管理

试验含3种种植方式，紫花苜蓿单作，玉米单作及玉米/紫花苜蓿间作，单作紫花苜蓿株距为30 cm（Z30），单作玉米株距分别为30 cm（Y30），50cm（Y50），70cm（Y70），玉米/紫花苜蓿间作，紫花苜蓿间株距30cm，玉米间株距分别为30cm（J30），50cm（J50），70cm，（J70）。所有样地均以随机完全区组设计排列，三个重复和一块0.5米的缓冲区。每块地宽4.0米，长5.0米。栽种时施发酵过的羊粪5000 kg/ha，玉米拔节期每小区追肥尿素300 kg/ha。

种植的紫花苜蓿品种为三得利，2016年10月1日条播，30 kg/ha;玉米品种为新糯一号，2017年4月9日播种玉米。穴播，5厘米深度种植种子，每穴播种为2-3粒。

3.土样采集

2017年8月10日按“5点”取样法选取土样，土壤深度为耕作土层（0-20 cm） ，分别采集单作紫花苜蓿、间作玉米与紫花苜蓿、单作玉米株间士壤。 将样品混匀后取适量试验土样装入无菌密封袋中带回实验室，自然风干后，研磨过30-50目筛，测定土壤酶活性。

4.实验内容与方法

土壤脲酶是能酶促有机分子中肽键的水解的有高度专一性的一种酰胺酶，其的活性可以用来表征土壤氮素状况，其酶活性用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，蔗糖酶是一种广泛存在于土壤中的水解酶，蔗糖酶活性与土壤中的腐殖質、水溶性有机质以及微生物的数量及其活动呈正相关，常被用来表征土壤的熟化程度和肥力水平，其酶活性用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，过氧化氢酶是能促进过氧化氢对各种化合物的氧化的一种氧化还原酶，其酶活性用高锰酸钾滴定法测定，磷酸酶，是表征土壤生物活性的重要酶，在土壤磷素循环中起重要作用，土壤磷酸酶促作用能加速土壤有机磷的脱磷速度，可以用来表征土壤磷素的有效化强度其酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，蛋白酶可以，加速土壤的氮素循环，用茚三酮比色法测定，测定过程及数据结果均按照苏州科铭生物技术有限公司试剂盒说明书进行。

成熟后各小区分别收取玉米5株进行常规考种。玉米考察株高、穗位高、穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、单穗重等农艺性状，各个处理每平方米玉米8株，故玉米产量，秸秆产量，全株产量×1.6×10000换算公顷产量。

5.数据分析

统计分析使用Excel 2003和IBM SPSS Statistics24软件，并用其对单因素方差（one-way ANOVA）及LSD法进行显著性分析。

二、结果与分析

1.玉米与紫花苜蓿间作对土壤酶活性的影响

土壤酶活性是衡量土壤肥力的重要生理指标之一，在一定程度上反应了土壤养分含量变化情况，被广泛应用于土壤生态系统研究中。其中土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和蛋白酶分别反映土壤中碳、磷和氮素水平状况。在本研究中，相同玉米间距情况下玉米紫花苜蓿间土样土壤脲酶和酸性磷酸酶酶活性高于玉米单作，间作玉米紫花苜蓿间蔗糖酶和酸性蛋白酶活性在间距为30cm时高于单作，间距为50cm，70cm时都低于单作。玉米/紫花苜蓿间作根围土壤过氧化氢酶酶活性均低于单作，这一结果与玉米间作鹰嘴豆的土壤脲酶活性低于单作的结论相似

2.玉米与紫花苜蓿间作对玉米产量的影响

由图2可以看出，在不同间距处理下，玉米产量表现为J50 ﹥Y30﹥J30 ﹥Y70﹥Y50﹥J70表明以玉米作为高位强势作物，适当作物行距相比传统单作可改善植株光透环境和通风条件有利于促进植株吸收光、热等资源，改善作物生长发育空间，进而提高作物产量。

在保证玉米产量潜力发挥的同时，尽量减少高位作物玉米对低位作物的荫蔽胁作物间作，

三、结语

适合的玉米行距对土壤酶活性及玉米产量有一定的促进作用，玉米/紫花苜蓿间作系统提升了土壤脲酶和酸性磷酸酶酶活性，间作体系中蔗糖酶和酸性蛋白酶活性变化不明显;间作紫花苜蓿根围土壤蔗糖酶、和酸性蛋白酶活性高于单作，玉米/紫花苜蓿间作根围土壤过氧化氢酶酶活性均低于单作;综合评价结果表明：单作玉米行距为70 cm时，玉米间土壤酶活性最强，间作玉米间距为50cm时，产量最高。

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