摘要
东北地区黑土的自然、经济、社会属性都极其珍贵，但黑土耕地开垦年限的不断增加，使其不仅数量迅速减少，同时土壤质量发生严重退化。紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是多年生豆科植物，不仅对土壤有改良效果，同时能增加后茬作物产量。生态化学计量学，为研究土壤质量以及土壤、土壤微生物量碳氮磷元素之间的交互、耦合作用提供有效方法。本研究以黑龙江省哈尔滨市双城区种植多年玉米的退化黑土耕地为研究对象，在退化耕地上分别进行了连续种植两年苜蓿后转种植一年玉米(二加一苜蓿转玉米地)、连续种植三年苜蓿(连续三年苜蓿地)、连续种植四年苜蓿(连续四年苜蓿地)三种处理。以原退化耕地(连作玉米地)作为对照，通过生态化学计量学分析方法探讨种植紫花苜蓿的不同耕作制度对退化黑土耕地的修复作用。主要结果如下: (1)在表层土壤(0-15cm土层)中，二加一苜蓿转玉米地、连续三年苜蓿地、连续四年苜蓿地与连作玉米地偏低的土壤pH相比显著升高7.06％、6.64％、6.17％，与偏高的土壤电导率相比显著降低44.22％、57.19％、60.68％;在亚表层土壤(15-30cm土层)中，二加一苜蓿转玉米地处理与连作玉米地相比土壤容重显著降低13.51％，连续三年苜蓿地、连续四年苜蓿地与连作玉米地偏低的土壤pH相比显著升高7.17％、11.50％。种植紫花苜蓿，对退化黑土耕地土壤盐化、酸化趋势有所改善。 (2)在表层土壤中，二加一苜蓿转玉米地、连续三年苜蓿地与连作玉米地相比土壤速效氮磷比显著升高184.52％、136.71％，在亚表层土壤中，二加一苜蓿转玉米地、连续三年苜蓿地与连作玉米地土壤硝态氮显著升高2834.17％、3954.68％。在表层土壤中，二加一苜蓿转玉米地、连续三年苜蓿地、连续四年苜蓿地与连作玉米地偏高的土壤的全磷含量相比显著降低29.43％、40.38％、43.02％。 在表层土壤中，连续三年苜蓿地、连续四年苜蓿地与连作玉米地偏低的土壤氮磷比相比显著升高78.78％、67.32％，与偏低的碳磷比相比显著升高72.50％、64.31％;在亚表层土壤中，连续三年苜蓿地、连续四年苜蓿地与连作玉米地偏高的土壤碳氮比相比显著降低15.80％、13.29％，与偏低的土壤氮磷比相比显著升高21.78％、30.40％。种植紫花苜蓿，促进土壤碳氮磷元素耦合，加速土壤磷的利用效率，缓解退化黑土耕地氮限制。 (3)连续三年苜蓿地、连续四年苜蓿地与连作玉米地相比使表层土壤微生物量氮含量显著升高107.04％、205.63％，连续四年苜蓿地与连作玉米地相比使亚表层土壤微生物量氮含量显著升高341.38％， 在表层土壤中，连续三年苜蓿地、连续四年苜蓿地与连作玉米地偏高的土壤微生物量碳氮比相比显著降低66.07％、88.08％，连续四年苜蓿地与连作玉米地偏低的土壤微生物量氮磷比相比显著升高131.40％;在亚表层土壤中，连续四年苜蓿地与连作玉米地偏高的土壤微生物量碳氮比显著降低85.12％。种植紫花苜蓿，提升了退化黑土耕地土壤氮的来源。紫花苜蓿缓解退化黑土耕地的土壤微生物营养限制，促进了退化黑土耕地土壤微生物碳氮磷元素的耦合作用。 (4)PCA分析表明，不同耕作制度下种植紫花苜蓿对黑土退化耕地影响不同，对不同土层的影响也不同。 综上所述，在实际生产条件下调整耕作制度，合理施肥与种植紫花苜蓿能改善退化黑土耕地土壤质量以及土壤、土壤微生物量碳氮磷元素之间的交互、耦合作用。但同时，应用种植紫花苜蓿进行土壤修复可能需要较长年限的积累。
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