玉米/紫花苜蓿間作對土壤酶活性及玉米產量的影響

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普遍實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]在農牧交錯地區， 將玉米與苜蓿間作， 既可以滿足了糧食需求， 又可以飼草來源。[2]本實驗以玉米、紫花苜蓿為間作植物，以單作玉米為對照組，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，玉米參量最高，為28266.67kg/hm2。

關鍵詞：玉米;紫花苜蓿;間作;土壤酶活性;產量

紫花苜蓿 （Medicago sativa） 是一種多年生的豆科牧草作物，產量高，營養品質好，適應性強，蛋白質含量高的優質飼料。它的種植也可以保護土壤和水分，提高土壤肥力。玉米（Maize）糖分含量高， 生物產量高、適口性好、消化率高、是一種優良的飼料作物

間作（Intercropping），通過在同塊地上種植兩種或兩種以上生育季節相近的作物，? 異，在時間和空間上形成互補效應，促進光照、水分和土壤養分的高效利用，從而改善作物產量，在我國乃至世界農業發展中占有重要地位。間作系統，特別是谷類作物和豆科作物的間作，具有許多優勢，例如提高作物產量，提高土地利用效率，改善病蟲害防治，并增加光，水和養分的使用等。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， 對玉米產量會有顯著提升作用。作為禾本科植物， 玉米為須根系， 將其與豆科植物間作會增加玉米根系水平和垂直尺度的生態位， 形成復合的根系系統， 提高玉米產量。目前關于玉米/紫花苜蓿間作的研究主要集中在產量及經濟效益上，例如Smith和Carter（1998）發現，與玉米單作相比，苜蓿/玉米間作提高了作物產量和經濟效益。陳玉香，周道瑋，張玉芬（2003）表明，苜蓿/玉米間作的產量低于僅種植玉米的產量。本研究立足土壤酶活性研究，旨在豐富貴州地區玉米/紫花苜蓿間作系統理論。

一、材料與方法

1.試驗點自然條件概況

試驗區位于貴州省畜牧獸醫研究所麥坪實驗基地，地理坐標為26°30′N，106°30′E，海拔約1100米，該地區屬亞熱帶季風溫潤氣候，高原氣候明顯。年平均氣溫22.7℃，無霜期283天，年平均總降水量1129.5mm，年平均日照時數1148.3h，試驗地點pH為5.73，土壤為紅黏土。

2.實驗設計及田間管理

試驗含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）。所有樣地均以隨機完全區組設計排列，三個重復和一塊0.5米的緩沖區。每塊地寬4.0米，長5.0米。栽種時施發酵過的羊糞5000 kg/ha，玉米拔節期每小區追肥尿素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，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”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土樣裝入無菌密封袋中帶回實驗室，自然風干后，研磨過30-50目篩，測定土壤酶活性。

4.實驗內容與方法

土壤脲酶是能酶促有機分子中肽鍵的水解的有高度專一性的一種酰胺酶，其的活性可以用來表征土壤氮素狀況，其酶活性用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定，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、水溶性有機質以及微生物的數量及其活動呈正相關，常被用來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定，過氧化氫酶是能促進過氧化氫對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定，磷酸酶，是表征土壤生物活性的重要酶，在土壤磷素循環中起重要作用，土壤磷酸酶促作用能加速土壤有機磷的脫磷速度，可以用來表征土壤磷素的有效化強度其酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，蛋白酶可以，加速土壤的氮素循環，用茚三酮比色法測定，測定過程及數據結果均按照蘇州科銘生物技術有限公司試劑盒說明書進行。

成熟后各小區分別收取玉米5株進行常規考種。玉米考察株高、穗位高、穗長、禿尖長、穗行數、行粒數、單穗重等農藝性狀，各個處理每平方米玉米8株，故玉米產量，秸稈產量，全株產量×1.6×10000換算公頃產量。

5.數據分析

統計分析使用Excel 2003和IBM SPSS Statistics24軟件，并用其對單因素方差（one-way ANOVA）及LSD法進行顯著性分析。

二、結果與分析

1.玉米與紫花苜蓿間作對土壤酶活性的影響

土壤酶活性是衡量土壤肥力的重要生理指標之一，在一定程度上反應了土壤養分含量變化情況，被廣泛應用于土壤生態系統研究中。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時高于單作，間距為50cm，70cm時都低于單作。玉米/紫花苜蓿間作根圍土壤過氧化氫酶酶活性均低于單作，這一結果與玉米間作鷹嘴豆的土壤脲酶活性低于單作的結論相似

2.玉米與紫花苜蓿間作對玉米產量的影響

由圖2可以看出，在不同間距處理下，玉米產量表現為J50 ﹥Y30﹥J30 ﹥Y70﹥Y50﹥J70表明以玉米作為高位強勢作物，適當作物行距相比傳統單作可改善植株光透環境和通風條件有利于促進植株吸收光、熱等資源，改善作物生長發育空間，進而提高作物產量。

在保證玉米產量潛力發揮的同時，盡量減少高位作物玉米對低位作物的蔭蔽脅作物間作，

三、結語

適合的玉米行距對土壤酶活性及玉米產量有一定的促進作用，玉米/紫花苜蓿間作系統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氧化氫酶酶活性均低于單作;綜合評價結果表明：單作玉米行距為70 cm時，玉米間土壤酶活性最強，間作玉米間距為50cm時，產量最高。

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