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为了探讨棉花、高粱、玉米和大豆对土壤-作物系统中土壤养分、酶活性、腐殖质及光学性质影响,本研究采用了盆栽实验法和根际袋法,分析根际环境的差异性及机理。得出了以下几种结论:（1）根系在作物在生长的过程中分泌大量的低分子有机酸,有机酸释放进根际土壤环境內,能够增强土壤酸性,降低pH。高氮作物根际pH比低氮根际低,棉花根际內pH与其余作物相比最低,数值为:5.30。作物生长能够有效增加根际土壤有机质的含量。在高氮下,根际有机质的富集效应更显著,棉花、高粱、玉米和大豆的根际富集率分别是:3.9%、8.4%、17.7%和6.2%。其中,玉米根际内的有机质较其余三种作物的最高。（2）低氮处理水平更适宜作物根际对土壤铵态氮和碱解氮的聚集,高氮作物会造成铵态氮的根际缺失。低氮玉米、大豆的根际铵态氮比裸土分别高了8.31mg kg-1和7.6mg kg-1,低氮高粱的铵态氮根际比非根际高了40.9%。作物生长对土壤硝态氮也有一定的富集作用,低氮处理的玉米和大豆根际比非根际高了114%和27.7%。高氮棉花和玉米的根际富集率有56.5%、16.1%。低氮棉花、玉米和高粱的根际碱解氮比非根际分别高了51.6%、68.3%、60.9%。高氮高粱的存在增强效应（根际比非根际高了45.5%）,其余三种作物的高氮碱解氮根际差异不显著。作物生长对速效磷的根际富集作用不显著,而根际缺失现象显著。（3）作物生长抑制了土壤过氧化氢酶活性,高氮处理的抑制作用较低氮处理更显著。不同的作物和不同的加氮水平,对根际土壤脲酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性的影响也各不一样。土壤加低氮更利于根际脲酶活性的增强,低氮处理水平下的脲酶活性要高于高氮处理水平,根际效应的显著性水平也比高氮高。低氮高粱和大豆的根际脲酶活性比非根际高了52.8%和72.1%。高氮玉米和大豆的根际比非根际高了98.2%和40.6%。（4）作物生长能够增强土壤硝酸还原酶活性。低氮棉花、高粱和玉米的根际土壤硝酸还原酶活性比非根际高了18.0%、31.4%、8.7%。高氮高粱和玉米的根际土壤硝酸还原酶活性比非根际高了30.7%和16.2%。除了棉花外,三种作物生长都能提高根际內土壤亚硝酸还原酶的活性,低氮高粱、玉米和大豆的根际亚硝酸还原酶活性比非根际分别高了12.8%、7.4%和4.1%。高氮高粱、大豆的根际亚硝酸还原酶活性比非根际分别高了7.5%、4.5%。作物根系能够直接释放淀粉酶,来提高根际土壤淀粉酶活性。本研究的作物盆栽土内的淀粉酶活性都显著较裸土高。（5）作物在低氮处理下对根际腐殖质的富集作用显著,而高氮处理的根际腐殖质亏缺现象显著。低氮棉花、高粱和玉米的根际聚集率为28.6%、30.4%和3.7%。高氮棉花、高粱、玉米和大豆的根际亏缺率为:5.7%、16.7%、12.3%和9.8%。作物生长降低了根际土壤HA/FA的比值,说明根际内腐殖化程度较非根际低。（6）作物的腐殖质光学性质E465/E665和ΔlgK的根际值显著大于非根际值。但是E265/E325的根际规律各自不同,低氮棉花、玉米和大豆根际比非根际分别高了1.6%、0.5%和2.6%,高粱的根际和非根际之差不显著。高氮棉花、玉米和高粱的根际E265/E325比非根际高了3.1%、3.2%、0.5%,大豆的根际比非根际低0.5%。同样表明,根际内腐殖质化程度较非根际低。（7）不同的植物生长对土壤环境的影响也不一样。高浓度的氮肥施加虽然提高了作物产量,但并不一定有利于土壤环境的改善。本研究结果表明:在更多情况下,植物在低氮水平下对土壤理化性质、酶活性等肥力因素的改善作用较高氮水平强。