（植物营养学专业论文）不同改良剂对酸性土壤理性性状和柱花草生长的影响.pdf

f y 1 删8 删1 删7 删3 肿删9 舢7 棚 广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文 的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含 本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集 体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名未1 奇首嗣年占月舶 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 口即时发布回磊密后发布 八( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) _ 一 论文作者签名：未l 寺( 骂导师签名曲，卜警f ) 年6 月勘日 r 广西大学硕士学位论文不周改良荆对酸性土壤理化性状和柱花草生长的影响 不同改良剂对酸性土壤理化性状和柱花草生长的影响 f 摘要 一 、 本试验根据酸性土壤“酸、瘦、粘的特点，以1 8 4 柱花草为供试作物， 采用盆栽试验，设计7 个处理( 1 不施改良剂；2 猪粪+ 石灰石粉；3 猪粪 + 沸石粉；4 猪粪+ 硅酸钠；5 猪粪+ 石灰石粉+ 沸石粉；6 猪粪+ 沸石粉+ 硅 酸钠；7 猪粪+ 石灰石粉+ 沸石粉+ 硅酸钠) ，探讨不同改良剂组合对改良酸 性土壤、促进豆科牧草产量和品质的效应及机理。主要的试验结果如下： 1 不同改良剂组合都能较好地改良土壤酸性，不同程度地提高了酸性 土壤p h ，处理1 1o 天后施用改良剂处理的土壤p h 达到6 3 以上，显著降低土 ；、一 壤交换性h + 和交换性铝含量。不同改良剂组合调节土壤酸度的能力有差异， q 含有石灰石粉的改良剂组合中和土壤酸性的能力较强，而猪粪+ 沸石粉组合 处理相对较弱。 2 土壤改良剂的施用，由于添加了有机物( 猪粪) ，提高了酸性土壤p h ， 从而对酸性土壤养分的有效性产生深刻的影响：处理1 1 0 天后，土壤有机 质含量比对照增加12 1 8 6 以上、土壤碱解氮含量显著提高、速效磷含量 成倍增加、促进土壤速效钾的释放。施用含有沸石粉、硅酸钠的改良剂对 土壤的保肥性较好。 3 对柱花草生长发育过程中生理指标测定的结果表明，施用土壤改良 钕 l 剂由于改良了酸性土壤的理化性状，极大地改善了柱花草的生长环境，促 - 进了柱花草叶绿素的形成，使叶片丙二醛含量降低，膜脂过氧化作用减弱， 同时叶片游离脯氨酸含量降低。施用土壤改良剂也促进了柱花草根系的生 广西大掌硕士掌位论文不同改良剂对酸性土壤理化性状和桂花草生长的影响 长，使根系伸长、根系活力增强，增加了根系的膜稳定性，增强柱花草的 抗逆性。 和4 改良剂促进了柱花草地上部生长，表现为株高增高，地上部生物产 量显著增加。在本试验中，各处理的生物产量与对照差异极显著，收获时 处理7 产量最高，比对照增加7 8 1 5 ，其次是处理3 ，比对照增，j 1 7 2 。5 9 ， 增产最小的是处理2 ，比对照增产3 4 9 2 9 ，增加5 9 1 4 ，明显低于处理7 。 5 、施用改良剂不仅提高柱花草产量，而且改善其品质。在柱花草品 质指标中，粗蛋白、粗灰分、磷等含量都比对照高，其中磷含量与对照的 差异达到极显著水平。处理2 含水量极显著低于对照，处理5 、处理6 、处理 7 含水量则明显高于对照。处理4 粗脂肪含量比对照低o 8 4 ，相差不明显， 疆 l 一 其余处理高于对照，其中处理3 、处理7 极显著地高于对照。处理2 粗纤维含 q 量为3 6 0 7 ，高于对照1 12 ，也明显比处理5 、处理6 高，其余处理均小 于对照。处理2 的含钙量显著高于其它处理，而处理4 、处理5 、处理6 的钙 含量比对照低。 综上所述，在本试验条件下，猪粪+ 沸石粉或猪粪+ 石灰石粉+ 沸石粉+ 硅酸钠两个改良剂组合是比较理想的酸性土壤改良剂。 关键词：酸性土壤土壤改良剂土壤理化性状柱花草产量 e f f e c t so fdif f e r e n ts oila m e n d m e n t s o nt h ep h y sic a la n dc h e mic a lc h a r a c t e r so f s oila n dt h eg r o w t ho fs t y l o lna clds oil a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co fa c i ds o i l ( a c i d ，t h i na n ds t i c k ) a n du s i n gt h e s p e c i e s o f s t y l o 18 4 ，t h e p o te x p e r i m e n t w i t h7 t r e a t m e n t s ( 1 c k ；2 p i g m a n u r e + l i m e s t o n ep o w d e r ；3 p i gm a n u r e + z e o l i t e p o w d e r ；4 p i gm a n u r e + s o d i u m s i l i c a t e ；5 p i gm a n u r e + l i m e s t o n ep o w d e r + z e o l i t ep o w d e r ；6 p i gm a n u r e + z e o l i t e p o w d e r + s o d i u ms i l i c a t e ；7 p i gm a n u r e + l i m e s t o n e p o w d e r + z e o l i t ep o w d e r + s o d i u m s i l i c a t e ) w a s c o n d u c t e dt o i n v e s t i g a t et h ee f f e c t sa n dm e c h a n i s m so fd i f f e r e n t c o m b i n a t i o n so fa m e n d m e n to na m e n d i n gt h ec h a r a c t e r so f a c i ds o i la n dp r o m o t i n gt h e y i e l da n dt h eq u a l i t yo fs t y l o t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h es o i lp hv a l u ew a sh e i g h t e n e di nv a r y i n gd e g r e e sw i t hd i f f e r e n tc o m b i n a t i o n s o fs o i la m e n d m e n t s t h es o i lp hv a l u e sw e r eu pt o6 3 a f t e rt h ea m e n d m e n t sw e r e a p p l i e d11 0d a y sl a t e r , a n dt h ec o n t e n t so fe x c h a n g e a b l ei ra n da i s + w e r er e d u c e d o b v i o u s l y b u td i f f e r e n tc o m b i n a t i o n so fs o i la m e n d m e n t sh a dd i f f e r e n te f f e c t s ：t h e c o m b i n a t i o n sw i t ht h el i m es t o n ep o w d e rh a dt h eb e s t ，t h ec o m b i n a t i o n sw i t h p i g m a n u r e + z e o l i t ep o w d e rl e a s t 2 - e m p l o y i n gt h es o i la m e n d m e n t s ，n o to n l ya d d e dt h eo r g a n i cm a t t e r ( p i g e x c r e m e n t ) ，b u ta l s oe n h a n c e dt h ea c i ds o i lp h ，t h u sh a dp r o f o u n di n f l u e n c et ot h e n u t r i e n ta v a i l a b l i t yo fa c i ds o i l ：t h ea c c u m u l a t i o no fs o i lo r g a n i cm a t e rw a s i n c r e a s e db y m o r et h a n1 21 8 6 ，t h ec o n t e n t s o fs o i l a l k a i h y d r o l y z a b l en i t r o g e na n dr e a d i l y a v a i l a b l ep h o s p h o r u sw e r eo b v i o u s l ye n h a n c e d ，a n dt h er e a d i l ya v a i l a b l ep o t a s s i u mc a n b ee a s l yr e l e a s e df r o ms o i l sa f t e rt h ea m e n d m e n t sw e r ea p p l i e d11 0d a y sl a t e r t h e i i i c o m b i n a t i o n sw i t ht h ez e o l i t ep o w d e ro rt h es o d i u ms i l i c a t eh a db e t t e re f f e c t so fs o i l n u t r i e n tp r e s e r v a t i o nt h a no t h e r s 3 f r o mt h ep h y s i o l o g i c a li n d e x e so fs t y l o ，t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t t h es o i l a m e n d m e n t s i m p r o v e dt h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lc h a r a c t e r so ft h ea c i ds o i la n d i m p r o v e dt h eg r o w i n ge n v i r o n m e n to ft h es t y l oe n o r m o u s l y ，i n c r e a s e dt h ec o n t e n to f c h l o r o p h y l l ，r e d u c e dt h ec o n t e n to fm d aa n dp r o l i n es i m u l t a n e o u s l y a p p l y i n gs o i l a m e n d m e n t sa l s oa c c e l e r a t e d e dt h e g r o w t h o fr o o t sa n d e l o n g a t i o n o f r o o t s ， s t r e n g t h e n e dt h er o o ta c t i v i t ya n dt h em e m b r a n es t a b i l i t yo fr o o tc e l l ，t h u si m p r o v e d t h es t r e s sr e s i s t a n c eo ft h e s t y l o 4 t h es o i la m e n d m e n t sp r o m o t e dt h ea b o v e g r o u n c lp a r t so fs t y l ot og r o w ，a n dt h e b i o l o g i c a ly i e l d sw e r er e m a r k a b l yi n c r e a s e d i nt h i se x p e r i m e n t , t h ed i f f e r e n c e so f b i o l o g i c a ly i e l d sb e t w e e nt h et r e a t m e n t sw i t hs o i la m e n d m e n t sa n dc kw e r ee x t r e m e i v r e m a r k a b l e a m o n gt h et r e a t m e n t sa n dc o m p a r e dw i t hc k ，t h et r e a t m e n t7w h i c hh a d t h eh i g h e s ty i e l d ，w a si n c r e a s e db y7 8 1 5 ，t r e a t m e n t3w a si n c r e a s e db y 7 2 5 9 , w h i l e t h et r e a t m e n t2w h i c hh a dt h el o w e s ty i e l d ，3 4 9 2 9 ，a n dw a so b v i o u s l yl o w e rt h a n t r e a t m e n t7 ，w a si n c r e a s e db y5 9 1 4 5 a p p l i n gs o i la m e n d m e n t sn o to n l ye n h a n c e dt h ey i e l do ft h es t y l o ，b u ta l s o i m p r o v e di t sq u a l i t y t h ec o n t e n t so fc o a r s ep r o t e i n ，a s h ，p h o s p h o r u so fs t y l oi ns o i l a m e n d m e n tt r e a t m e n t sw e r eh i g h e rt h a nt h a ti n c l ( i nw h i c ht h ed i f f e r e n c eo f p h o s p h o r u sc o n t e n ta c h i e v e dt h ee x t r e m e l yr e m a r k a b l el e v e l t h em o i s t u r eo fs t y l ow e r e d i f f e r e n to b v i o u s l yi nd i f f e r e n tt r e a t m e n t s ，i nw h i c ht h em o i s t u r eo f p l a n ti nt r e a t m e n t2 w a st h el o w e s t ，a n dt h a ti nt r e a t m e n t5 ，t r e a t m e n t6a n dt r e a t m e n t7w a sh i g h e rt h a n t h a ti nc ko b v i o u s l y t h ec o a r s ef a tc o n t e n t so fs t y l ow e r ed i f f e r e n ta m o n gd i f f e r e n t t r e a t m e n t s ，i nw h i c ht h et r e a t m e n t4h a d0 8 4 c o n t e n to fc o a r s ef a tl o w e rt h a nt h a ti n c k ，b u tt h ed i f f e r e n c ew a sn o to b v i o u s ，h o m e v e ro t h e rt r e a t m e n t sw i t hs o i la m e n d m e n t s h a dh i g h e rc o n t e n t so fc o a r s ef a tt h a nc k ，e s p e c i a l l yt r e a t m e n t3a n dt r e a t m e n t7 t h e c o a r s ef i b r ec o n t e n to fs t y l oi nt r e a t m e n t2 ( 3 6 0 7 ) w a sh i g h e rt h a nt h a ti n c k ( 1 1 2 ) ，a n do b v i o u s l yh i g h e rt h a nt h a ti nt r e a t m e n t5a n dt r e a t m e n t6 ，b u tt h eo t h e r s o i la m e n d m e n tt r e a t m e n t sw e r el o w e rt h a nc k t h ec o n t e n to fc a l c i u mi nt r e a t m e n t2 i v w a so b v i o u s l yh i g h e rt h a nt h o s ei no t h e rt r e a t m e n t s ，b u tt h o s ei nt r e a t m e n t4 ，t r e a t m e n t 5a n dt r e a t m e n t6w e r el o w e rt h a nt h a ti uc k i n s u m m a r y ，u n d e r t h i s e x p e r i m e n tc o n d i t i o n s ，t w oc o m b i n a t i o n so fs o i l a m e n d m e n t ：p i gm a n u r e + z e o l i t ep o w d e ra n dp i gm a n u r e + l i m e s t o n ep o w d e r + z e o l i t e p o w d e r + s o d i u ms i l i c a t ew e r et h ei d e a la c i d s o i la m e n d m e n t k e yw o r d s ：a c i ds o i l ；s o i la m e n d m e n t ；t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lc h a r a c t e ro f s o i l ；s t y l o ；y i e l d v i q 目录 前言”1日u 吾”。“。”。“。”。“l 一柱花草及其社会经济生态价值l 二土壤酸化的原因、特点及现状3 三酸性土壤对植物生长的主要障碍4 ( 一) 氢离子的毒害4 - ( 二) 铝的毒害5 四酸性土壤的治理与开发利用7 五本文的研究目的与意义10 第一章材料与方法1l 1 1 试验材料1 1 1 1 1 供试植物1 l 1 1 2 试验土壤1 1 1 1 3 试验所用肥料1 1 1 1 4 土壤改良剂种类“ 1 2 栽培管理11 1 2 1 种植前准备1 1 1 2 2 播种12 1 2 3 管理12 1 3 研究内容与方法l2 1 3 1 土壤改良剂的筛选12 1 3 2 不同土壤改良剂组合的确定13 1 4 分析项目与方法l3 1 4 1 土壤主要理化性状的测定13 1 4 2 叶绿素含量的测定14 1 4 3 脯氨酸含量的测定l4 1 4 4 丙二醛含量的测定_ 15 1 4 5 根系质膜透性的测定15 毒 孓 1 4 6 根系活力的测定15 1 4 7 柱花草主要品质指标测定16 第二章结果与分析17 2 1 适宜改良剂的筛选i7 2 1 1 施用不同改良剂对土壤酸度的影响17 2 1 2 施用不同改良剂对土壤有机质的影响18 2 1 3 施用不同改良剂对土壤碱解氮的影响19 2 1 4 施用不同改良剂对柱花草生物产量的影响2o 2 1 5 ，j 、结2l 2 2 不同改良剂组合对酸性土壤理化性状和柱花草生长的影响22 2 2 1 施用不同改良剂组合对土壤酸度的影响22 2 2 2 施用不同改良剂组合对土壤有机质的影响23 2 2 3 施用不同改良剂组合对土壤n 、p 、k 养分的影响24 2 2 4 施用不同改良剂组合对柱花草生理特性的影响28 2 2 5 施用不同改良剂组合对柱花草株高的影响33 2 2 6 施用不同改良剂对柱花草生物产量的影响34 2 2 7 施用不同改良剂对柱花草常规化学成分的影响36 第三章讨论3 9 3 1 土壤改良剂对土壤酸性的改良效果39 3 2 土壤改良剂对酸性土壤营养状况的影响40 3 2 1 土壤改良剂对酸性土壤有机质的影响40 3 2 2 土壤改良剂对酸性土壤大量营养元素有效含量的影响4 0 3 3 土壤改良剂对柱花草生理生化特性的影响41 3 3 1土壤改良剂对柱花草叶绿素含量的影响41 3 3 2 土壤改良剂对柱花草叶片丙二醛、脯氨酸含量的影响42 3 3 3 土壤改良剂对柱花草根系活力及根系质膜透性的影响43 3 4土壤改良剂对柱花草株高、产量及品质的影响43 3 5改良剂的选择问题4 4 第四章结论4 6 参考文献47 致谢5 4 攻读学位期间科研和发表论文的情况5 5 0 不同改良剂对酸性土壤理化性状和柱花革生长的影响 j - l - 月i j吾 一柱花草及其社会经济生态价值 柱花草( s t y i o s a n t h e s g u i a n e n s i s ) 别名热带苜蓿、巴西苜蓿、笔花豆等，是豆科柱花 草属多年生草本植物。原产于拉丁美洲，主要在巴西北部、澳大利亚等热带地区广泛栽 培。亚洲印度尼西亚、马来西亚、菲律宾以及非洲等国家也已种植并利用【l 】。我国于1 9 6 2 年首次从马来西亚引种柱花草到华南热带作物研究所，作为橡胶园的覆盖作物。2 0 世纪 8 0 年代起从澳大利亚引进格拉姆等多年生抗炭疽病柱花草品种，现已培育出多个优良品 种并得到了大面积推广种植【2 3 】。到目前为止，我国热带豆科牧草中柱花草已占8 0 以 上，累计种植面积1 0 万h m 2 ，主要分布在广东、广西、海南、云南、福建等省区，成 为我国热带、亚热带地区建立人工草地，发展节粮型畜牧业的主要牧草品种【4 1 。 柱花草主根明显，根系发达，入土深达l m 一- 2 m 。茎直立或斜上，高5 0 c m - - - 1 5 0 c m ， 分枝多。三出羽状复叶，小叶披针形，长3 4 c m - - - 3 6 c m ，宽1 1 c m - - 1 3 c m ，顶端锐尖， 被短茸毛；托叶合生为鞘状，上部二裂，呈浅红色。数花组成穗状花序或聚集成腋生复 穗状花序：花萼管狭长，上部4 裂片合生，下部l 片狭长；花小，花冠黄色或橙色；雄蕊 1 0 个，单体。荚果小，有l 2 节，每荚含1 粒种子，种子肾形，淡黄至黄褐色，千粒重 2 5 9 ，每公斤种子约4 0 万粒，硬实种占9 0 以上【2 1 。 柱花草喜高温、多雨、潮湿气候，宜在北回归线以南、年降水量1 0 0 0 m m 以上地区种 植。怕霜冻，耐寒性差，一般在1 5 时能继续生长，0 时叶片脱落，一2 5 时冻死。 可忍耐短时间水淹，但不能在低洼积水地生长。对土壤选择不严，耐贫瘠，能忍受强酸 性土壤，在热带红壤和沙性的灰化土上都可生长，但是耐盐性差，以肥沃的壤土上生长 最好。幼苗生长缓慢，一旦植株封行，则生长迅速。 柱花草适口性好，叶量丰富，茎叶比为l ：0 7 ，生长各时期为牛、羊、兔等家畜喜 食，广泛用于改良天然草地放牧羊及制作禽畜所需的干草粉。干草粉每k g 干物质含粗蛋 白1 5 6 9 - 2 4 3 9 ，是稻谷、玉米的2 3 倍；每公顷产总生物能约1 0 9 1 7 4 5 g j ，比玉米、稻 谷高6 5 - - 6 9 ，是重要的蛋白质和能量饲料来源p j 。曾有不少资料表明，柱花草粉可 作牛、羊、猪、鸭、兔、鱼、鸵鸟等动物的部分饲料，效果比统糠好，可替代麦麸【6 1 。 分析其营养成分，干物质中含粗蛋白质1 4 2 6 、粗脂肪2 1 、粗纤维3 2 1 、粗灰分 勺 广西大掌硕士掌位论文 不周改良剂对酸性土壤理化性状和桂花草生长的影响 6 5 5 、钙2 3 5 、磷0 1 3 、无氮浸出物4 0 9 ，总能为1 7 6 4 m j k g ，并富含动物生 长所必需的各类氨基酸，是柱花草属中营养价值最高的牧草【7 1 。柱花草播种当年可收割 2 , - - - 3 次，每亩产鲜草2 0 0 0 k g 一- - 3 0 0 0 k g ，干草率为2 3 - - - 2 5 。 柱花草作为一种优良的多年生热带豆科牧草不仅是家畜饲料蛋白质的重要来源，也 是草地生态系统中的重要组成部分。在草地生态系统中，家畜蛋白质的供给水平主要取 决于牧草中蛋白质的含量，而牧草中的蛋白质含量又取决于草地供氮水平。由于受条件 的限制，目前，工业氮肥主要用于粮食生产，向草地大面积施肥还难以办到，而豆科牧 草是天然的“氮肥厂”。在豆科牧草与禾本科牧草混播的草地中，禾本科牧草能够利用 豆科牧草固定的氮素来促进自身的生长和改善自身的营养状况，在禾本科牧草的干草和 根中，氮的含量比单播多8 1 2 ，粗蛋白质含量也比单播高。同时，豆科牧草本身 又富含有高蛋白质，其花期粗蛋白质含量占绝对干物质的1 8 4 ，因而增加了整个草群 的蛋白质含量，对改善草地生态系统氮素营养平衡和促进草地动物蛋白质的形成具有重 要的作用1 8 j 。 柱花草根系发达，入土较深，通过根系及其根瘤菌的生命活动，能在土壤中积聚大 量有机质，增加土壤中腐殖质的含量，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤疏松度和土 层结构，提高土壤肥力，对促进农作物增产起重要作用。据胡衡生等报道，种植格拉姆 柱花草五年和三年的土壤与对照区土壤相比，土壤有机质含量增加0 7 8 2 和0 6 9 ， 增幅分别为3 8 1 和2 5 9 ；速效氮含量分别增加1 8 7 m g k g 和1 6 3m g k g ，增幅分别 达3 7 4 和2 1 3 ；速效磷含量分别增加3 6 5 m g k g 和6 9 3 m g k g ，增幅分别为9 1 2 5 和7 2 9 4 ；速效钾含量分别增加6 2m g k g 和4 7 7 m g k g ，增幅分别为7 2 9 和5 8 ： 全氮含量分别增加0 0 2 5 和0 0 2 3 2 ，增幅分别为2 4 0 和1 7 8 7 。土壤中重要营养 元素指标均有大幅度增加，种植年限越长，土壤肥力提高越明显。与此同时，土壤p h 值 分别上升0 3 4 和0 2 2 个单位，酸性降低；土壤容重分别降低0 3 4 4 5 9 c m 3 和0 2 0 5 0 9 c m 3 ， 土壤变得更为疏松；毛管持水量分别增j j n l 2 5 9 , t 1 1 2 0 2 ，土壤保水蓄水能力增强【9 1 。 吕烈武等也有类似报道【1 0 】。 柱花草根系发达、茎叶茂盛，能很好地覆盖地面，减少雨水冲刷及地表径流，可使 草地的自我调节能力得到提高，从而改善草地生态环境。在林问种植豆科牧草，通过固 氮改土、保持水土、增加有机质投入，可以改善土壤结构，提高土壤肥力，减少化肥用 量，减少污染，改善生态环境，促进林果增产和牧业增收。有报道指出：在芒果园 种植柱花草能覆盖地面，减少表土冲刷，涵养水源，保水保肥，提高土壤水分含量；降 2 i q 不同改良剂对酸性土壤理化性状和柱花草生长的影响 低夏天地表温度，增加土壤固氮，大量落叶及部分压青在腐烂后增加了土壤中的有机质， 从而改良土壤结构，提高土壤肥力，使土壤全氮含量增2 h 4 3 9 2 ，速效磷含量增) j n 7 8 1 6 ，果园综合收入比芒果单种9 8 5 3 ，达到了以短养长、增加农民收入、提高土壤肥 力和持续管理利用的目的。同时柱花草能抑制杂草生长，减少除杂草用工，减少病虫害 发生，节约农药费用，降低管理成本【1 2 】。利用柱花草地面覆盖处理，果树在茎围、株高 和冠径方面平均增长幅度分别为5 3 7 、5 6 9 5 和1 3 1 2 ；利用柱花草填压于土壤处 理，果树平均增长幅度分别为3 9 5 、3 4 1 5 和1 3 2 5 1 1 3 】。 改革开放以来，随着我国经济的迅速发展，人们的食物结构也发生重大改变，对肉 奶食品的需求显著增长，更加重了对粮食供应的压力。因而，解决畜禽饲料紧缺的问题 尤显迫切。据预测，目前我国实际精饲料年缺口量为5 0 0 0 万t ，其中蛋白质饲料为2 0 0 0 万t 。因此，我们必须重视草地牧草资源的开发，大力发展高产优质豆科牧草，加速粮 食替代型绿色饲料生产的产业化进程。 广西地处亚热带季风气候区，水、热、光充沛，有“八山一水一分田”之称，海拔 5 0 0 m 以上的山地占全区总面积5 3 1 ，2 5 0 m 5 0 0 m 的山丘占1 0 8 。全区现存天然草地 面积为5 8 7 2 万h m 2 ，可利用面积4 3 6 5 3 万h m 2 ，为豆科牧草的发展提供了优越的自然条件 4 1 。但是，广西有红壤总面积1 7 5 3 5 0 3 k m 2 ，占全区土地面积的7 4 2 ，其水提p h 值9 0 或更多低于5 5 i l5 1 。酸性土壤尤其是新开垦荒坡地酸性土壤存在“酸、瘦、黏”的问 题，其中，酸性强的酸性土壤中，存在大量的氢离子和过量的铝离子，抑制根系的生长， 是酸性土壤限制豆科牧草生长的主要障碍因子之一，也是红壤酸害的核心。如何解决这 一问题，关系到广西畜牧业的蓬勃发展。 二土壤酸化的原因、特点及现状 土壤酸化是土壤形成过程中的一种自然的生物地球化学过程，这种过程在热带、亚 热带湿润地区尤为明显。土壤酸化的基本原因是土壤中产生氢离子，其来源有多方面： l 、降雨中的一些无机酸，如碳酸和硝酸。特别是环境污染造成的酸雨中的无机酸( 主 要是硫酸和硝酸) 的含量更高；2 、土壤中的微生物和植物根系的代谢作用可产生碳酸； 3 、土壤有机质分解可产生有机酸和高分子量的腐殖酸；4 、某些地区土壤中的硫化亚铁 氧化可产生硫酸；5 、施用酸性和生理酸性肥料【1 6 】。在我国热带、亚热带地区广泛分布 着各种红色或黄色的土壤，由于它们在土壤发生与生产利用上有着共同之处，统归红壤 工 i 0 g - 西大学硕士学位论文不周改良剂对酸性土壤理化性状和桂花草生长的影响 系列或富铝化土纲，它包括砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤等主要土类，大部分分布在长 江以南的广大热带、亚热带地区。这个地区可划分为两个亚区，一个是华中和华南以红 壤为主的地带，一个是四j l i 、贵, 州、云贵高原以黄壤为主的地带，土地总面积2 1 8 万k m 2 ， 约占全国土地总面积的2 2 7 t 1 。7 1 。前一地带面积大，土壤酸性强，大部分土壤的p h d 于 5 5 ，其中很大一部分小于5 0 ，甚至4 5 t 1 8 】。我国南方红壤还具有以下特点：( 1 ) 酸性 土壤的粘土矿物以高岭土为主，阳离子交换量较低，对酸的缓冲能力较寒温带土壤小得 多；( 2 ) 因为地处热带亚热带地区，有机质容易分解，因此土壤有机质含量低，对酸 缓冲容量的贡献小；( 3 ) 因为高温多雨，土壤酸化导致盐基离子的加速淋失，大部分 红壤的盐基饱和度低( 2 5 左右) ，而且其淋失量随土壤p h 值高低而变化。当土壤p h 值 下降时土壤中正电荷增加，净电荷减少，对钙、镁、钾等养分离子的吸附量显著减少。 这些阳离子与土壤的结合能力随p h 值的降低而减少，使得这些离子比较容易随水淋失； ( 4 ) 红壤中的粘粒含量较高，通气透水性能差，从而表现出一些不良的水分物理性质。 由于其粘粒含量高，且缺少有机胶体，无机胶体主要是由氧化铁、铝组成；无法形成团 聚体，而只能形成大块，造成板结，其土粒排列紧密，孔隙度低，通透性和适耕性均很 差。因此，对这类土壤的酸化问题，更应该引起高度重视。 三酸性土壤对植物生长的主要障碍 酸性土壤是p h 低于6 5 的土壤的总称，它包括红壤、砖红壤、赤红壤、黄壤等。目 前，全世界酸性土壤约占可耕地面积的4 0 和非可耕地面积的7 0 ，总计达3 9 5 f l h m 2 ， 主要分布在热带、亚热带及温带地区，尤其是在发展中国家【l9 1 。在世界范围内有2 0 的 玉米、1 3 的水稻和5 的小麦是种植在酸性土壤上【2 0 1 。在中国，酸性土壤的分布遍及 1 5 个省区，总面积达2 1 8 万k m 2 ，约占全国土地总面积的2 2 7 【1 7 】。而在广西酸性红壤总 面积达1 7 5 3 5 0 3 k m 2 ，占全区土地面积的7 4 2 【1 5 】。 ( - - ) 氢离子的毒害 当土壤p h d , 于4 时，h + 对植物生长会产生直接的毒害作用，不仅根的数量减少，而且 形态发生变化，如根变短、变粗，根表呈现暗棕色至暗灰色等症状，严重时造成根尖死 亡。植物地上部的反应开始时尚不明显，但在根系严重受损后，植株生长即受到抑制， 最后叶片枯萎直至死亡。 高浓度的h + 通过竞争作用将稳定原生质膜结构的阳离子交换下来，其中最为重要的 4 0 广西大掌硕士学位论文不周改良荆对酸性土壤理化性状和柱- t 1 , 革生长的影响 是钙，从而使质膜的酯化键桥解体，导致膜透性增加。植物根系中的大部分营养元素( 如 钾、钙、磷和可溶性氮等) 和一些有机物质都会外渗，同时还会降低根系对介质中养分 的选择性吸收。因此，在h + 过多的条件下，植物要获得与正常土壤上相同的生长量，就 要求生长介质中有更多的有效养分。 根瘤菌的固氮作用对豆科植物的氮素营养有重要作用，而高浓度h + 抑制根瘤菌的侵 染，并降低其固氮效率，从而造成豆科植物缺氮。土壤过酸还会严重降低土壤有机质的 矿化速率。当土壤p h 过低时，多种微生物的活性都会受到严重的影响，导致矿化速率下 降，使有机质中的矿质养分的释放受到严重的影响，其中氮和磷受影响最大。因此 f k 氏p h 条件下，上述养分的有效性都比较低。土壤中的矿质养分不同形态之间的转化也受到高 浓度的h + 的影响。其中对土壤中的氮素的转化影响最突出。当土壤中p h d , 于4 5 时，硝化 细菌的活性受到严重的抑制，硝化作用基本上不能进行，而氨化细菌受抑制的程度比较 低，从而使土壤中积累大量的铵态氮。然而，植物吸收铵态氮后根系又会向土壤中的根 际分泌h + ，加重酸害。在自然土壤中，p h 一般不会低于4 ，因而h + 直接产生毒害的可能性 不大，更重要的是通过改变土壤溶液的p h 状况而产生的间接影响，这时土壤抑制植物生 长的主要因素是铝和锰的浓度过高，即铝毒和锰毒。 ( 二) 铝的毒害 铝是土壤中含量最丰富的金属元素，在地壳中含量仅次于氧和硅，约占地壳总量的 7 1 【1 7 】。铝毒是酸性土壤中限制作物生长的主要因素【1 8 】。土壤中铝的化学形态比较复杂， 并随着介质条件的不同而发生变化。在纯溶液中，当p h d , 于5 时，主要以a 13 + 的形态存在； 当p h 升高时，以a i ( o h ) 2 + 和a i ( o h ) 2 形态为主存在；当p h 等于7 时，以a i ( o h ) 。，或三 水铝矿等固态存在；在碱性条件下则以a i ( o h ) 4 - 或铝硅酸盐的形态存在。单体铝离子可 与有机的和无机的配位体如p o 。弘、s o 。 、f 。、有机酸、蛋白质或脂类等形成配合物。当含 铝的溶液与强碱发生中和反应时溶液中会产生有巨毒的a 1 。聚合物【2 。各形态的铝对作物 的毒害作用差异很大，配合态铝和固态铝等对作物基本无毒害作用，有人称它们为低活 性铝，而无机单体铝、a i ( o h ) 2 + 和a i ( o h ) 2 对植物却有很大的毒害，有人称它们为高活性 铝【2 2 】。当土壤p h 值降低时，高活性铝的含量就会迅速增加，从而严重地制约着植物的生 长。值得一提的是，a l3 + 随着p hi 升形成a i ( o h ) 3 的过程中，也可能形成毒性特别高的a l m 通常酸性土壤溶液中单体铝的浓度和活度小于5 0 9 m o l l ，只有当土壤溶液中单体铝 的活度达至t 1 4 - - - , 1 5 9 m o l l ，才会使许多植物生长发育受到抑制【2 引。根系是最先受铝毒危 广。圈r 大掌硕士学位论文不周改良剂对酸性土壤理化性状和桂花革生长的影响 害也是最敏感的部位。当土壤溶液中可溶性铝离子的浓度超过一定限度时，植物根系就 会表现出典型的中毒症状：根系生长明显受阻，根短小，出现畸形卷曲，脆弱易断，在 植株地上部往往表现出缺钙和缺铁的症状【2 0 1 。王建林等人的研究表明，铝胁迫下的水稻 主根伸长生长受到抑制，地上分蘖少，侧根少、短粗而脆，并且为棕褐色，根尖卷曲， 呈鱼钩状，根毛减少，根冠脱落【2 4 1 。s i l t r u e l s 等实验表明，被植物吸收的铝离子主要积 累在根尖的细胞液泡中，抑制根的生长【2 5 1 。造成植物铝毒的机理有以下几种可能： ( 1 ) 铝抑制根分生组织细胞分裂和根伸长生长。对铝抑制细胞分裂，最初认为是铝与d n a 磷 酸基团结合，增加双螺旋刚性，降低模板活性，d n a 解链复制困难所致。但后来发现铝 处理细胞有丝分裂数目下降，在4 6 h 后下降显著，但铝处理4 8 h 内d n a 都一直发生复制， 细胞分裂数目却在处理2 4 h 后降为0 。w a l l a c e 等指出铝抑制根伸长先于d n a 复制至少2 h ， 干扰d n a 复制不是铝的初始效应。现在多数报告认为铝毒害作用主要在于破坏了c a 2 + 平 衡，降低胞i 内c a 2 + 浓度，而在前期胞质c a 2 +