固氮植物及其在农林生产中的应用
百参草（转）
氮、磷、钾是植物生长需要的三大主要营养元素，其中尤以氮素影响最为明显。大气中有丰富的氮，但必须通过以生物固氮为主的固氮作用，才能被植物吸收利用。据估计，生物固定的氮每年达2亿吨，占地表化合态氮的65～70%。
1 生物物固氮的两种形式：豆科植物根瘤菌共生固氮和非豆科植物与微生物的共生固氮。 1.1 豆科植物与根瘤菌共生固氮
现知世界上具有固氮作用的豆科植物种类超过1200种，而在农业上利用的不到50种。中国能固氮的豆科植物有42属270多种，如大豆、花生、豆科绿肥、豆科牧草，还有野生的豆科植物，如南岭黄檀、钝叶黄檀、黄檀、降香黄檀、圆叶午草、异果山绿豆、野青树(有毒)、截叶胡枝子、美丽胡枝子等。 表1 常用的固氮植物 | 豆科牧草 | 豆科绿肥 | 非豆科绿肥 | 车轴草 （红花、白花） | 紫花苜蓿 | 草木樨（xi） （黄花，白花） | 紫云英 | 羽扁豆 | （新）银合欢 | 红豆草 | 地三叶 | 田菁（jing） | 柽麻(太阳麻) | 蝴蝶豆(蓝花豆) | 肥田萝卜 | 百脉根 | 沙打旺 | 苕子 | 铺地木蓝 | 大叶猪屎豆 | 水葫芦(凤眼莲) | 柱花草 | 箭舌豌豆 | 毛蔓豆 | 木豆 | 泥豆（禾根豆） | 水花生(空心莲子草) | 野豌豆 |
| 豌豆 | 绿豆 | 蚕豆 | 绿萍(红萍，满江红) |
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| 饭豆 | 决明(假绿豆) | 竹豆 |
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| 山毛豆 |
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| 注：标红处即可为绿肥，也可为牧草 |
表2 林业上具有应用潜力的豆科固氮植物 | 固氮植物 | 土壤要求 | 生长期 | 绛车轴草 | 排水良好的砂质、壤质中酸性土壤 | 一年生 | 白车轴草 | 湿润壤质淤泥状和砂质中等肥沃土壤 | 多年生 | 黄花羽扁豆 | 中酸性、较贫瘠的砂质土壤 | 又称鲁冰花，为观赏花卉 | 一年生 | 窄叶羽扁豆 | 微酸性，中等肥沃的壤质和砂质壤土 | 紫苜蓿 | 凝灰岩和角砾岩上及深厚中等深厚排水良好的壤土或粘壤土 | 多年生 | 百脉根 | 长柔毛野豌豆 | 砂质到壤质土壤 | 一年生 | 金钱草 | 可长在冲刷严重的山坡上 | 一年生 | 田皂角 | 潮湿土壤，长成后耐水涝 | 一年生 |
1.2 非豆科植物与微生物的共生固氮
分别能与放线菌、根瘤菌、固氮菌、真菌及蓝藻共生固氮的非豆科植物种类很多，如：苏铁属、罗汉松属、木麻黄属、桦木属、胡颓子属、沙棘属、杨梅属、马桑属、悬钩子属、仙女木属等以及蕨类植物红苹(满江红)。我们已知能够固氮的树木有苏铁(铁树)、苏木、桦木、蔷薇、合欢、相思树、(新)银合欢、紫穗槐、刺槐、赤杨(桤(qi)木，水冬瓜)、杨梅、木麻黄等。另外山毛榉(水青冈)科、鼠李科树木的菌根不仅能固氮，还能积累磷酸盐,并能释放出磷酸盐供附近树木吸收使用。
表4 固氮植物的固氮量 | 豆科植物 | 固氮量(公斤/公顷/年) | 非豆科植物 | 固氮量(公斤/公顷/年) | 田菁(jing) (Sesbania rostrata) | 60～800 | - | - | 车轴草(Trifolium) | 45～670 | - | - | 豌豆(Pisum) | 50～500 | 杨梅 | 200～473 | 苜蓿(Medicago) | 90～340 | 桤(qi)木 | 40～325 | 蚕豆(Vicia) | 100～300 | （新）银合欢 | 133～234 | 大豆(Glycine max) | 60～300 | 马桑 | 90～200 | 羽扁豆(Lup in) | 140～200 | 木麻黄 | 50～200 | | 小扁豆(Lens culinaris) | 50～150 | 沙棘 | 30～179 | | 50～150 |
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| 注：固氮量与植株上固氮菌瘤的状态有关。如4年生杨梅林年固氮量约为60，7年生林约为460，8年生林约为290。 |
2 生物固氮在农林生产中的应用 2.1对豆科植物的根瘤菌拌种
播种前，将豆科作物的种子沾上与该种豆科作物相适应的根瘤菌，这有利于该种豆科作物结瘤固氮。特别是新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤中，根瘤菌很少，更需要进行根瘤菌拌种。
美国种植苜蓿80%接种根瘤菌；至1997年美国靠豆科植物(苜蓿、大豆和花生)固定的氮已占其农田输氮总量的1/3;巴西种大豆均不施氮肥只接种根瘤菌却可增产30%;卢旺达用根瘤菌接种豆科作物增产40～60%。我国的对比实验表明，在其他条件相同的情况下，经过根瘤菌拌种的豆科作物，可以增产10%～20%。我国根瘤菌接种事业还在推广中。
2.2 固氮值物做绿肥
用豆科值物做绿肥，例如将田菁、苜蓿或紫云英等的新鲜植物直接耕埋或堆沤后施用到农田中，可以明显增加土壤中氮的含量。据统计1公顷农田使用7500kg绿肥，可以增产粮食750kg。如果用新鲜的豆科植物饲养家畜，再将家畜的粪便还田，则既可以使土壤肥沃，又可以获得更多的粮食和畜产品。
2.3 固氮植物与目的作物的轮作和间作
应用固氮作物和目的作物在生长时间和空间的差异进行轮作或间作。比如桑树和柘树下种小豆、绿豆；瓜地中混种小豆；荔枝与杨梅混植；肉桂(茶树)与杨梅混植；在西双版纳用桤木为茶树庇荫。柏木与恺木混栽,可使幼龄柏木生长量增快一倍。苏联、意大利、丹麦和台湾等栽植桤木属树种以提高土壤肥力。美国梧桐人工幼林下套种如苜蓿等豆科植物可以促进幼林生长。西德、苏格兰松和挪威云杉林下套种羽扇豆属植物均是常见的经营方法。巴布亚新几内亚高地用木麻黄来改良土壤和保护咖啡园。（标红处为固氮植物）
最后介绍介绍属于间作方法的等高固氮植物篱：该技术是在坡耕地上每隔4～8m,高密度种植双行或多行(文献中的一种方法为：株距5～10cm,行距30～50cm，栽植沟深3cm，均匀播种，覆土)，生长快、耐刈割、萌蘖力强的木本固氮植物（如银合欢）,农作物及其他经济植物种植在植物篱间种植带上;当植物篱长至1m左右时,从距地面30～50cm处刈割,避免其与农作物争光,刈割的枝叶又是优良绿肥或饲料。
目前各地已初步筛选出一些适宜的篱笆品种：三峡库区应用了黄荆、马桑、新银合欢和木槿等; 金沙江干旱河谷地区筛选出的篱笆树种主要有山毛豆、云南合欢以及新银合欢; 红壤坡耕地地区选出黄花菜和百喜草等篱笆树种; 紫色土地区主要是香根草植物篱; 陕北有柠条、槐、沙棘和沙柳; 黄土残塬沟壑区选用花椒、矮化梨枣、金银花以及矮化石榴等具有良好经济效益的乡土树种及草种营造植物篱; 东北黑土区主要是紫穗槐和胡枝子等。
有试验显示固氮植物篱能使地表径流降低53%～74%，减少土壤流失90%以上；营造后的第三年到第七年土壤中的全氮增加达43%,有机质增加达13.7%,第三年的作物增产幅度就达18～33%。
固氮植物篱技术简单易行、资金投入每公顷（15亩）只需几百元购种；但也有选种、布设、管理和配套模式的技术问题；占用土地，需要投入较多的劳动力；实施前期收益不明显等问题。
（新）银合欢树介绍：灌木或小乔木，高2～6m。无病虫害。花期4～7月，果期8～11月。银合欢树萌发力极强，枝条过高可短截，新枝比原枝增加20-30倍。也可更新砍伐再生，是固氮植物篱的常用树种，也可用于提供材薪。
主要参考文献： [1]梁述，林理. 我国古代对固氮植物的认识和利用. [2]黎林. 生物固氮的研究现状初探. 韶关学院学报(自然科学版),2009 [3]谢福光，黄家彬. 固氮植物在林业上的应用. 福建林业科技,1991 [4]谢嘉穗，唐亚，孙辉等. 等高固氮植物篱值得大力推广. 中国水土保持，2003 [5]孙辉，唐亚，王春明. 等高固氮植物篱技术——山区坡耕地保护开发利用的有效途径. 山地学报，2001 [6]贾黎明. 固氮树种与非固氮树种混交林研究现状. 世界林业研究,1998 [7]王燕, 宋凤斌, 刘阳. 等高植物篱种植模式及其应用中存在的问题. 广西农业生物科学，2006 [8]汪杨军. 新银合欢固氮植物篱护埂技术. [9]章立. 间种固氮树种促进林木速生. [10]互动百科，百度百科：绿肥 [11]互动百科，百度百科：豆科牧草 | 
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