利用紫花苜蓿和根际有益微生物修复库区低肥力土壤的可行性分析

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1、第1章文献综述紫花苜蓿(MedicagosativaL．)是一种多年生豆科牧草植物，起源丁小亚细亚、中砸细亚及外高加索地区的高地，今两伊及十库曼一带【21。据历史记载，苜蓿的起源中心是伊朗。公元前119年汉武帝派遣张骞出使两域，从伊犁河南岸带回苜蓿种子，引入长安种植，以后不断扩展。现在全国的许多地区，东白渤海，两至大山，北起黑河，南至云贵高原，甚至在世界屋脊的西藏，都有苜蓿种植。因其抗逆性强、分布广，栽培面积大，产量高，品质好，利用方式多，适口性好，经济价值高，耐刈割、．并可增加土壤肥力等优点具有其他豆科牧草不能比拟的许多优点，故有“牧草之王”的关称。苜蓿在世界各国广泛栽培。2

2、0世纪70年代，全世界苜蓿种植面积约为3300万hm2，进入90年代，苜蓿种植面积超过了3500万hm2。从种植分布格局看，北美洲所l与的比重最大，约占世界种植面积的41％；欧洲占世界种植面积的25％：亚洲占世界种植面积的8％；非洲占世界种植面积的2％；大洋洲占世界种植面积的l％。美国是世界上种植苜蓿最多的国家，种植面积超过1000万hm2，占世界总种植面积的1／3，在美国苜蓿已成为仅次于小麦、玉米和大豆的第四大农作物。每年直接经济效益超过数百亿美元【2】。苜蓿在我国栽培历史悠久，距今已有2000多年。目前在西北、华北、东北、内蒙古等地均有J“泛栽培，南方各地近年来也开始栽种。

3、我国苜蓿种植面积己达133万耐，但仅是美国的八分之一。随着西部大开发、退耕还林还草、生态环境建设与农业结构调整的实施，我国苜蓿的栽培与利用将不断扩大。据专家预测，到2010年，我国苜蓿种植面积将达到300～400万hm2，是现在的2~3倒”。然而，苜蓿是对酸最敏感的豆科牧草，通常在酸性土壤中通过施加石灰来改良这种环境，达到栽培紫花苜蓿的目的，但施用石灰不是经济、有效且长远的措施。虽然近年来南方紫花苜蓿不断推广，但制约其进一步发展的重要冈素是南方存在大量酸性士壤，因此在南方建立高效共生抗逆系统显得尤为重要。为此，培育耐酸苜蓿植株和筛选及接种耐酸苜蓿根瘤菌将有利于紫花苜蓿在南方的种

4、植及产量和品质的提高。1．1土壤退化概述土壤是人类赖以生存的物质基础，是人类不可缺少、不可再生的自然资源，也是人类环境的重要组成部分【4】。二卜壤退化(Soildegradation)是指在各种自然，特别是人为冈素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或十地利用和环境调控潜力，即土壤质量及其可持续性下降(包括暂时性的和永久性的)甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程，包括过去的、现在的和将来的退化过程，是七地退化的核心部分。土壤质量(Soilquality)则是指土壤的生产力状态或健康状况，特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力。土壤质量

5、的核心是十壤生产力，其基础是二卜壤肥力。土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力，它一方面是无大自然成土因素，即成十母质、气候、生物、地两南人学!硕十学何论文形和时间冈素艮期相互作Hj的结果，带有明显的响应主导成士冈素的物理、化学和生物学特性；另一方面，人类活动也深刻影响着白然成十过程，改变十壤肥力及十壤质量的变化方向pJ。在十壤的形成和发展过程中，如果十壤中的有机质和无机养分得剑积累、十壤肥力上升，则意味着十壤是处丁进化阶段的；反之，十壤中的有机质和无机养分被分解或减少、含量降低，即士壤肥力下降，则意味着土壤处于退化阶段。土壤退化表现为十壤微生物的数量减少，活性减弱，植物生长所需

6、的速效养份严重不足，这些直接威胁人类的生存，应引起世界各国的高度重视[6,71。我国由于土壤水蚀、风蚀沙化和土壤盐碱化形成的退化土壤面积约占国土面积的41．7％，成为世界上七壤退化最严重的国家之一。由丁世界人口的不断增长，土壤退化加剧了人口、粮食、资源、环境问的矛盾，同时导致大批“环境难民”的产生【8l。目前全球共有“环境难民”2500万，至lJ2000年可能达N5000万。1977年联合国粮农组织报道，世界范围内由沙漠化和水十流火引起的土壤退化，如不能及时制止，到21世纪将有lO亿人背井离乡，土壤退化已直接影响世界经济的发展和人类的生存。1．1．1我国土壤退化的现状我国耕地数

7、量少，总体质量差，后备资源不足；优秀耕地少，抗自然灾害能力差；水土流失严重，盐碱化面积人，土壤退化十分严重[91。据统计资料，1996年我国水土流失面积已达183万km2，占国土总面积的19％。仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达6153万km2，占该区土地总面积的1／4。同时，对K江流域13个重点流失县水七流失面积调查结果表明，在过去的30年中，其土壤侵蚀面积以平均每年1．2％～2．5％的速率在增加【10】。其次，从十壤肥力状况来看，我国耕地的有机质含量一般较低，水田土壤人多在1‰3％，而早地