紫花苜蓿在原位沤肥过程中施用纤维素菌对铁尾矿砂基质理化性质的影响

1、紫花苜蓿在原位沤肥过程中施用纤维素分解菌对铁尾矿砂基质理化性质的影响摘要：本文通过以唐山迁安市马兰庄镇铁尾矿作为基质，用四种不同的根瘤菌对紫花苜蓿进行浸染，将侵染后的紫花苜蓿种植在尾矿砂中，然后将收获后的苜蓿施用不同浓度的纤维素菌进行原位沤土，测定尾矿砂中的各项理化指标，以探索纤维素分解菌对尾矿砂理化性质的影响并找到对其影响最大的纤维素分解菌浓度。研究结果表明，田间持水量、PH值和速效钾随着纤维素浓度的增大呈现出先上升后下降的趋势，而其他的理化性质如土壤孔隙度、有机质含量等指标则表现出随纤维素浓度增大而增加的趋势。关键词：尾矿砂；紫花苜蓿；根瘤菌；纤维素分解菌。Effect of Alfalf

2、a in situ composting process using cellulose decomposing bacteria on the physical and chemical properties of the iron ore tailingsAbstract: This paper takes Tangshan  Qian 'an Ma Lan Zhuang Zhen tie tailings as matrix, are disseminated on Alfalfa with

3、 four different Rhizobium, will after the infection of alfalfa planting in tailings sand, then in situ retting soil after harvest of Alfalfa with different concentrations of cellulolytic bacteria, determination of t

4、he tailings of physicochemical index in order to explore the effect of cellulose decomposing bacteria, the physico-chemical properties of mine tailings and find the greatest impact on the cellulose decomposing bacteria concentration. Resear

5、ch results show that, the field holding water, pH and available K increased with increasing cellulose concentration showed a trend of first increased and then decreased, and the physicochemical properties of other indicators such as

6、60;soil porosity, organic matter content is displayed along with the cellulose concentration increased.Key word: The tailing sand; Alfalfa; Cellulolytic bacteria; Alfalfa Nodule bacteria.1 引言1.1铁尾矿概述尾矿又称尾砂，它是矿石经粉碎，浮选中矿、精矿后余下的微粒状固体粉末。由于尾矿粒度小(<37m)、重量轻、表面积大，堆放时易造成流动和塌漏

7、，破坏植被；尾矿粉尘在风力推动下，四处飞扬，造成空气、土壤污染，土地退化、沙化、盐渍化，生态系统退化，生物多样性丧失，农作物减产，并威胁到人体健康1。由于尾矿砂的结构特点，昼夜温差大，颗粒凝聚力弱，使得持水力特别差，湿时粘重板结，透气性不良，因此对作物生长极为不利2。而尾矿中微生物活性下降以及营养元素的缺乏是矿区土壤生态系统遭受破坏的重要标志之一。1.2紫花苜蓿紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是一种多年生豆科牧草植物,起源于小亚细亚、中亚细亚及外高加索地区的高地,今两伊及土库曼一带3。苜蓿因其产量高,品质好,适口性好,经济价值高,营养价值高,有“牧草之王”的美称。紫花苜蓿根系庞

8、大，主根发达，侧根多。主根入土深达2m以上，在较干旱的地区可达10m左右，茎高30-100cm，直立或外倾，圆形或棱形，幼茎有疏毛，根状茎发达，根颈膨大生出的分枝一般为15-60个，最多可达100个以上。枝叶繁茂，叶为三小叶，倒卵形，先端较宽，能覆盖地面减少蒸发，保蓄水分，减轻地表冲刷。有资料显示，在中国西北地区种紫苜蓿的地块，雨水流失仅为种其他作物时的1/16，土壤冲刷量仅为1/9。在年降水量346mm的地区，每公顷紫花苜蓿地每年冲走的土壤为93kg，而其他田块或休闲地的冲刷量可高达3600-6750kg。另外，紫花苜蓿固氮能力强，可提高土壤肥力。鲜草含氮0.54%-0.57%，磷0.10%

9、-0.14%，氧化钾0.31%-0.46%。有资料显示，2-4年生的紫花苜蓿植株每公顷每年可固氮150-450kg，根系腐烂后可增加土壤有机质，改善物理性状，提高土壤肥力。中国北方干旱地区实行粮食作物与紫花苜蓿轮作，更有利于提高粮食产量4。上述这些生态功能，为其他大田作物所不具备，对防止水土流失、改良土壤、培肥地力和农业的可持续发展，具有十分重要的作用。1.3纤维素分解菌纤维素分解性细菌是一种能分解纤维素的细菌。它可以将土壤中的纤维素分解为葡萄糖，从而提高土壤中养分含量。2.材料与方法2.1实验材料2.1.1供试菌株纤维素分解菌ACCC102732.1.2供试土壤和纤维素分解菌培养基（1） 供

10、试铁尾矿砂：取自迁安马兰庄铁矿尾矿库的尾矿砂，其化学性质见表1。pH有机质（g/kg）碱解氮（mg/kg）速效磷（mg/kg）速效钾（mg/kg）7.671.151.410.24mg/kg0.50mg/kg表1 裸尾矿的化学性质（2）纤维素分解菌培养基：蛋白胨，5.0g；NaCl，5.0g；牛肉膏，3.0g；琼脂，15.0g；1000ml水；pH7.02.2试验设计前期试验是采用室外盆栽的方式，以5kg尾矿砂为基质，设四个处理，不接种根瘤菌(A0)、接种ACCC17512(A1)、接种ACCC17513（A2）和接种ACCC17676（A3）（表2）；本实验在紫花苜蓿收获后进行倒茬，倒茬后配合

11、施用三种浓度的纤维素分解菌，分别为0ml/kg，2.5ml/kg和5ml/kg,分别记为B0、B1和B2。以此来促进翻入土中苜蓿植株的分解,加快土样养分的迅速提高。以接种根瘤菌为主处理，施用纤维素分解菌为副处理，重复三次。表2 试验设计表A0A1A2A3B0 B1 B2B0 B1 B2B0 B1 B2B0 B1 B22.3测定项目和方法2.3.2 土壤理化性质各指标的测定1）土壤物理性质测定土壤容重、土壤总孔隙度、毛管及非毛管孔隙度、毛管持水量，采用环刀法测定；土壤含水量，采用挖剖面取样、铝盒烘干（105°C）的测定方法。2）土壤化学性质测定土壤pH值使用pH计直接测定；土壤有机质含

12、量采用重铬酸钾容量法-外稀释法进行测定土壤碱解氮采用碱解扩散法测定；土壤速效磷采用碳酸氢钠浸提钼蓝比色法测定；土壤速效钾采用NH4OAc浸提火焰光度法测定。2.4数据处理利用Excel、SPASS统计工具对施用纤维分解菌和未施用的尾矿砂理化性质数据进行方差比较并讨论。3.结果与分析3.1紫花苜蓿原位沤土中施用纤维素分解菌对尾矿砂物理性质的影响图1中数据表明，接种不同根瘤菌的土壤容重存在一定差异，容重大小依次为A0>A2>A3>A1。也不难看出纤维素分解菌对土壤容重有显著影响，从图中可知影响最大的纤维素浓度为B2.图1 施用不同浓度纤维素分解细菌对铁尾矿砂容重的影响由图2中数据

13、可知，接种不同根瘤菌的土壤间田间持水量基本上无差异。而施用和未施用纤维素分解菌的土壤则有差距，由图可知施用纤维素分解菌后的土壤田间持水量较大，影响最大的纤维素浓度是B1.图2 施用不同浓度纤维素分解细菌对铁尾矿砂田间持水量的影响由图3中数据可知，接种不同根瘤菌的土壤间土壤孔隙度差别不大。而施用和未施用纤维素分解菌的土壤则有一定差距，由图可知施用纤维素分解菌后的土壤孔隙度增大，影响最大的纤维素浓度是B2。图3 施用不同浓度纤维素分解细菌对铁尾矿砂土壤孔隙度的影响3.2 紫花苜蓿原位沤土中施用纤维素分解菌对尾矿砂化学性质的影响由图4中的数据可知，接种不同根瘤菌的土壤之间PH基本变化不大。而施用和未

14、施用纤维素分解菌的土壤则有差距，由图可知施用纤维素分解菌后的土壤PH值明显变小，其中对其影响最大的纤维素浓度是B1。图4 施用不同浓度纤维素分解细菌对铁尾矿砂pH的影响图5中的数据表明，接种不同根瘤菌的土壤有机质含量存在一定差异，含量大小依次为A0>A3>A1>A2。并且可以看出纤维素分解菌使得土壤有机质显著提高，其中对其影响最大的纤维素浓度为B2。图5 施用不同浓度纤维素分解细菌对铁尾矿砂有机质含量的影响图6中的数据表明，接种不同根瘤菌的土壤间的碱解氮存在一定差异，其含量大小依次为A2>A1>A0>A3。由图同样可以得出施用纤维素分解菌后的土壤碱解氮含量明

15、显升高，其中影响最大的纤维素浓度为B2。图6 施用不同浓度纤维素分解细菌对铁尾矿砂碱解氮含量的影响图7中数据表明，接种不同根瘤菌的土壤中速效磷含量存在一定差异，速效磷含量大小依次为A1>A0>A3>A2。并且可以得出施用纤维素分解菌后的土壤的速效磷含量提高非常显著，从图可以得出对其影响最大的纤维素浓度为B2。图7 施用不同浓度纤维素分解细菌对铁尾矿砂速效磷含量的影响图8中的数据表明，接种不同根瘤菌的土壤中速效钾含量存在一定差异，速效钾含量大小依次为A0>A1>A2>A3。并且可以得出施用纤维素分解菌后的土壤的速效钾含量显著上升，从图可以看出对其影响最大的纤维素浓度为B1。图8 施用不同浓度纤维素分解细菌对铁尾矿砂速效钾含量的影响4 结论与讨论紫花苜蓿在原位沤土过程中，施用了纤维素分解菌的尾矿砂的理化性质要比未施用纤维素分解菌的尾矿砂的理化性质要显著。而且不同浓度的纤维素分解菌对其理化性质的影响也不同。其中有些理化性质如田间持水量、PH值和速效钾随着纤维素浓度的增大呈现出先上升后下降的趋势，而其他的理化性质如土壤孔隙度、有机质含量等指标则表现出随纤维素浓度增大而增加的趋势。参考文献1束文圣,张志权,蓝崇钰.中国矿