应用15N自然丰度技术量化陇东苜蓿生物固氮的研究

陇东苜蓿是甘肃庆阳黄土高原发展综合农业系统的主要优质牧草之一,豆科牧草的生物固氮是最经济的氮素来源,确定和量化陇东苜蓿的生物固氮能力对于制定农业系统管理措施,减少化肥投入有积极的意义。本研究自2007年7月至2009年6月开展了温室无氮基质下陇东苜蓿培养实验,2006年-2008年连续三年在兰州大学庆阳黄土高原站,以2002年和1998年建植陇东苜蓿为材料,参照植物为同期大田生长非固氮植物,应用15N自然丰度技术开展了陇东苜蓿生物固氮测定研究,得到如下主要结果： 1.于2007-2008年间连续9次对温室无氮砂培播种培养的陇东苜蓿花期收获取样,采用同位素质谱仪测定,获得陇东苜蓿15N自然丰度含量(B值动态),均值为-2.03%0,为应用15N自然丰度法测定多年生紫花苜蓿生物固氮提供了基础。 2.2002年建植的低龄苜蓿生物固氮能力为76.4%,1998年建植的高龄苜蓿的生物固氮能力为61.8%。 3.第8龄苜蓿第1茬和第2茬0-100cm土壤硝态氮含量分别比第4龄苜蓿高100%和50%；高龄苜蓿对系统的氮贡献优于低龄苜蓿,由于低龄苜蓿的生物产量高于高龄苜蓿,收割带走的氮素使得土壤系统氮素并没有因此得到增长,高龄苜蓿比低龄苜蓿在土壤氮素积累上更具优势,主要表现为硝态氮的积累,集中在土壤0-100cm层次。 4.苜蓿生物固氮能力受土壤有效氮含量的影响,土壤氮素充足时,其固氮能力受到抑制有所下降。 5.陇东苜蓿的硝酸还原酶活性NRA随着土壤有效氮变化而异,土壤硝态氮在一定范围内的增加促进NRA,而铵态氮的增加则抑制NRA, NRA高低可以反映土壤硝态氮水平。 6.温室无氮田间下测定的多年生紫花苜蓿B值与应用于田间尚有距离。15N自然丰度法应用于在多年生固氮植物的固氮能力还需进一步研究。